基于層次分析法的涼州區(qū)飲用水安全模糊綜合評價

徐海鵬，齊 鵬，王曉嬌，楊凱凱

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070）

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基于層次分析法的涼州區(qū)飲用水安全模糊綜合評價

徐海鵬1，齊 鵬2，王曉嬌2，楊凱凱2

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070）

摘 要：以甘肅武威涼州區(qū)為例，運用問卷調(diào)查法和模糊綜合評價法對其飲用水安全分別進行了評價。結(jié)果表明：涼州區(qū)飲用水安全綜合評價等級為良好，其居民認知狀況、水量水質(zhì)狀況和水源地狀況3個指標的評價等級分別為良好、良好和中等。公眾認為水源地排污情況、水源地周邊植被情況和自來水存在的安全隱患不容樂觀，有待整改。

關鍵詞：飲用水安全；模糊綜合評價；層次分析法；涼州區(qū)

飲用水是人類生存的基本需求，飲用水的安全性與可靠性直接關系到人的身心健康和生活質(zhì)量。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，飲用水出現(xiàn)諸多問題，飲用水安全問題已成為21世紀中國最突出的問題之一[1]。國務院組織中央編辦、國家發(fā)展改革委、財政部、教育部、國土資源部、水利部、建設部、衛(wèi)生部、國家環(huán)境保護部等部門對飲用水安全問題進行專題研究并發(fā)布了《研究飲用水安全有關問題的會議紀要》，將城市與農(nóng)村飲用水安全保障工作作為全國小康社會建設、社會主義和諧社會構建的重要內(nèi)容，從法制建設、規(guī)劃編制、工程措施、污染防治等方面入手，采取綜合手段保障飲用水安全，將飲用水安全評價作為其安全性的重要衡量指標[2]。

國外對于飲用水的研究主要集中在水質(zhì)評價與水源適宜性評價方面，且不同國家選取的評價指標和研究方法不同[3]。但在國內(nèi)對水安全的評價研究相對較少，近年來提出的部分省份的飲水安全評價指標也各不相同[4-5]，尚未形成統(tǒng)一的飲水安全評價指標體系。常德利[4]在水安全評價中將復雜模糊綜合評價理論用于其中，并提出5類水安全評價的模型。錢正英[5]應用屬性識別理論建立了水安全評價的屬性識別模型。綜合水安全的研究進展，飲用水安全的評價方法一般采用綜合評價法，包括層次分析法、綜合指數(shù)法、模糊物元模型法、模糊綜合評價法、BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型等，各種評價方法都各有優(yōu)缺點。

武威市地處我國西北干旱區(qū)，氣候干燥、降水稀少，水資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化成為該地區(qū)的重要限制性因素，隨著水資源短缺和水污染問題的逐漸加重，飲用水安全問題日益突出[6]。同時，武威市作為“甘肅省建設國家生態(tài)安全屏障綜合試驗區(qū)”的重要區(qū)域，飲用水安全尤為重要。選擇武威市涼州區(qū)作為研究區(qū)域，應用問卷調(diào)查法和模糊綜合評價法對武威市涼州區(qū)飲用水進行了綜合評價，并針對評價結(jié)果分析存在的問題，提出相應的解決方案，以期為武威市涼州區(qū)的飲用水安全提供參考。

1　研究區(qū)概況

涼州區(qū)地處甘肅省西北部，河西走廊東端，祁連山北麓，武威市中部，屬溫帶大陸性干旱氣候，干燥少雨、日照充足、晝夜溫差大。石羊河流域是涼州區(qū)水資源的主要來源，屬河西走廊三大內(nèi)陸河流域之一，河系以雨水補給為主，兼有冰雪融水成分，年徑流量15.91億m3。上游祁連山區(qū)降水豐富，有64.8 km2冰川，是石羊河水源補給地。2015年武威市涼州區(qū)城區(qū)總供水人口達35萬人，武威市供排水集團日最大供水量5.73萬t，年供水量2008萬t[7]。涼州區(qū)城市集中式飲用水源地有兩個，分別是地表水型水源地（雜木河），地下水型水源地（城區(qū)西郊水源地），城區(qū)西郊水源地（地下水型）為國家級重要飲用水源地，該水源地所在水系為石羊河流域。武威市供排水集團取水自西郊水源地，擁有取水深井22眼、泵房22座，清水清水池5個，一級加壓泵房2座，二級加壓泵站2處。

2　數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

飲用水安全的調(diào)查主要通過咨詢專家，設計調(diào)查問卷，采取問卷調(diào)查和訪談法。本次調(diào)查共發(fā)出問卷300份，有效問卷280份，有效率為93.33％。被調(diào)查的對象來自不同性別、職業(yè)、年齡段。

2.2研究方法

調(diào)查問卷的描述性統(tǒng)計及檢驗用SPSS 19.0和Excel 2010分析；飲用水評價指標權重的確定用AHP法；查閱相關資料，根據(jù)語義學標度的5個測量等級，將飲用水安全綜合評價結(jié)果分為5個等級：好、良好、中等、一般、差，相應的分值區(qū)間分別為：4～5、3～4、2～3、1～2、0～1，具體分值由被調(diào)查者打分得出。

飲用水安全的綜合評價用多級模糊綜合評價法[8]，利用加權平均M (?,⊕ )模糊合成算子將A與R合成得到模糊綜合評價結(jié)果向量B。取大取小算法是模糊綜合評價中常用的評價方法，在因素較多時，每一因素所分得的權重常常很小。在模糊合成運算中，信息丟失很多，常導致結(jié)果分辨困難和不合理（即模型失效）的情況[9-10]。針對上述問題，這里采用加權平均型的模糊合成算子。計算公式為：

式中，bi，ai，rij分別為隸屬于第i等級的隸屬度、第i個評價指標的權重和第i個評價指標隸屬于第j等級隸屬度。模糊綜合矩陣的計算用Matlab軟件完成。

3　問卷調(diào)查的結(jié)果與分析

3.1描述性統(tǒng)計分析

表1為飲用水安全評價因子[11]的統(tǒng)計值，按照分值區(qū)間和相應的評價等級對表內(nèi)數(shù)據(jù)分析，得出如下結(jié)果：（1）從居民認知狀態(tài)類別看，居民在飲用水方面的消費程度中等，對水污染的認知程度評價等級為好，認為飲用水相關信息的獲取程度為良好，各評價因子的標準差和變異系數(shù)差別不大，說明居民在這3個方面的認識基本一致；（2）從水量水質(zhì)狀況類別看，居民認為來水供水保障情況是好，水污染對生活的影響程度和當?shù)仫嬘盟乃|(zhì)優(yōu)劣程度處于良好等級，影響相對小，但認為當?shù)厮廴粳F(xiàn)狀程度和自來水存在的安全隱患程度為中等，4個評價因子中自來水存在的安全隱患程度的變異系數(shù)相對較大，說明居民對該項認識存在差異，其他評價指標的變異系數(shù)相差不大，說明居民對這些問題的認知基本一致；（3）從水源地狀況看，居民認為水源地保護規(guī)章制度完善情況為良好，水源地周邊植被情況評價等級和水源地排污情況為差，接近一般，說明居民認為水源地周邊的環(huán)境質(zhì)量不容樂觀，且兩者的變異系數(shù)均較大，說明居民對這兩者的認識不一。從總體情況看，居民對飲用水安全總體情況的評價等級為良好，標準差和變異系數(shù)相對不大，說明居民對飲用水總體評價差異不大；所有調(diào)查值的平均值和飲用水安全總體情況值比較接近，均為良好等級。定性評價結(jié)果表明，研究區(qū)飲用水安全為良好。

表1　飲用水安全評價因子的統(tǒng)計值（N=280）

3.2涼州區(qū)飲用水安全評價結(jié)果影響因素分析

通過分析性別、職業(yè)及居住環(huán)境因素與評價結(jié)果之間的關系，結(jié)果如表2。從表2可以看出，不同性別的居民對水污染知識的認知程度、當?shù)厮廴粳F(xiàn)狀了解程度差異顯著，不同職業(yè)的居民在飲用水方面的消費程度、飲用水相關信息的獲取程度、水污染對生活的影響程度、當?shù)厮廴粳F(xiàn)狀的了解程度、自來水存在的安全隱患程度存在顯著差異，不同居住環(huán)境的居民對當?shù)厮廴粳F(xiàn)狀了解程度差異顯著。總體上，不同性別和居住環(huán)境的居民對飲用水的認知狀況差異不顯著，不同職業(yè)對飲水安全總體評價差異顯著。

表2　涼州區(qū)飲用水安全的評價結(jié)果影響因素分析

4　涼州區(qū)飲用水安全的多級模糊綜合評價

4.1評價指標及其權重根據(jù)問卷設計的調(diào)查指標設計評價指標體系，評價指標體系由準則層（3個指標）與指標層（11個指標）構成，權重由AHP法確定[12]，準則層和指標層權重一致性檢驗值均小于0.10，結(jié)果見表3。為了便于計算，對主觀評價的語義學標度進行量化，將好、良好、中等、一般、差依次賦值為5、4、3、2和1，并相應定級為E1、E2、E3、E4、E5。

表3　飲用水安全評價指標及其權重

4.2多級模糊綜合評價

（1）將問卷調(diào)查中的評分值按5個等級統(tǒng)計比例，利用多級模糊綜合評價的原理[13-16]，計算各級模糊綜合評價的向量。

①居民的認知狀況的評價向量：

歸一化后的綜合評價向量：（0.320，0.249，0.206，0.155，0.070）

②水量水質(zhì)狀況的評價向量：

歸一化后的綜合評價向量（0.404，0.224，0.211，0.085，0.077）

③水源地狀況評價向量：

歸一化后的綜合評價向量（0.084，0.151，0.210，0.219，0.336）

（2）綜合評價向量

歸一化后的綜合評價向量A=（0.312，0.173，0.163，0.169，0.184）

（3）對綜合評分值進行等級評定

由上述計算結(jié)果，并對照上文說明的評價分級標準可得3個指標的評價結(jié)果分別為：“居民的認知狀況”評價指標的評價結(jié)果為良好，屬于E2級；“水量水質(zhì)狀況”評價指標的評價結(jié)果為良好，屬于E2級；“水源地狀況”評價指標的評價結(jié)果為中等，屬于E3級。按照各個指標的評分等級的大小可以對其排序，其中“居民的認知狀況”、“水量水質(zhì)狀況”的評價比“水源地狀況”高。而對總體的綜合評判分值為：

VA=5×0.312+4×0.173+3×0.163+2×0.169+1×0.184 =3.263

說明涼州區(qū)飲用水安全等級為良好，屬于E2級。

5　結(jié)論與討論

調(diào)查顯示，涼州區(qū)城市飲用水安全問卷定性調(diào)查和模糊綜合評價結(jié)果均為良好，基本符合當?shù)氐膶嶋H情況。但居民認為水源地排污情況和水源地周邊植被情況不容樂觀，自來水安全存在的隱患不容忽視。

5.1加強城市飲用水水源地保護

水源地保護是解決城市飲用水安全問題關鍵所在。按照飲用水水源保護區(qū)污染防治管理的有關規(guī)定：（1）合理規(guī)劃水源保護區(qū)和供水工程管護范圍，制定保護辦法，盡可能多的限制和禁止有害化肥和農(nóng)藥的使用，杜絕生活垃圾和有害物品的堆放，并建立垃圾集中處理基地，加快水質(zhì)監(jiān)測進程，防止供水水源受到人為的污染和破壞；（2）做好水資源的時空優(yōu)化與配置，保證節(jié)約用水，正確處理生活用水與工業(yè)用水二者的關系，優(yōu)先供應生活用水。

5.2建立公眾參與的有效管理機制

新環(huán)保法總則第6條規(guī)定：“一切單位和個人都有保護環(huán)境的義務”、“公民應當增強環(huán)保意識，采取低碳、節(jié)儉的生活方式，自覺履行環(huán)境保護的義務”，真正體現(xiàn)“全民環(huán)保”的理念。根據(jù)調(diào)查結(jié)果也發(fā)現(xiàn)居民的節(jié)水知識和理念有待進一步提高，因此，應建立長期有效的管理機制，積極引導公眾參與，同時建立、健全水源地水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)和預警系統(tǒng)。

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（責任編輯：夏亞男）

Security Fuzzy Synthesis Assessment of Drinking Water in Liangzhou District with Analytic Hierarchy Process

XU Hai-peng1，QI Peng2，WANG Xiao-jiao2，YANG Kai-kai2
（1.College of Prataculture, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, PRC; 2.College of Environment and Resources, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, PRC）

Abstract：The drinking water safety problem has attracted more attention.With Liangzhou District of Wuwei City in Gansu Province as an example, this study practised questionnaire survey and fuzzy comprehensive evaluation on the security of drinking water.The results showed that the drinking water security comprehensive evaluation grade was “good”; the evaluation grades of three indexes i.e.residents’cognition, the water quantity and quality, and water resource conditions are “good”, “good”, and “moderate”; and it was thought that the water source pollution discharge status, water source surrounding vegetation, and potential security risk of tap water supply were not so optimistic that they needed to be reformed in Liangzhou District.

Key words：drinking water security; fuzzy comprehensive evaluation; analytic hierarchy process; Liangzhou District

通訊作者：齊 鵬

作者簡介：徐海鵬（1994-），男，甘肅定西市人，本科生，主要從事草地資源與環(huán)境方面的研究。

基金項目：甘肅省哲學社會科學規(guī)劃項目（14YB053）

收稿日期：2015-11-06

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.12.023

中圖分類號：S277

文獻標識碼：A

文章編號：1006-060X（2015）12-0078-04