基于WPI模型的朝陽(yáng)地區(qū)農(nóng)村水安全評(píng)價(jià)

徐弘達(dá)

（凌源市水務(wù)局，遼寧 凌源 122500）

伴隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，朝陽(yáng)市水土流失、水資源短缺及水污染問(wèn)題越來(lái)越突出，不僅影響到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的進(jìn)步，同時(shí)也逐漸影響到朝陽(yáng)市人民的身體健康[1]。怎樣全面實(shí)現(xiàn)水資源保護(hù)和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展已成為朝陽(yáng)市目前急待解決的問(wèn)題[2]。本文以朝陽(yáng)市農(nóng)村地區(qū)為研究對(duì)象，分別從環(huán)境、能力、利用、途徑和資源5個(gè)因素入手，應(yīng)用層次分析法和熵權(quán)法獲得綜合權(quán)重[3]，建立水匱乏指數(shù)的模型，對(duì)該地區(qū)的水安全進(jìn)行綜合評(píng)估，并提出水安全的保障對(duì)策，為改善朝陽(yáng)市農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境狀況，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 建立水匱乏指數(shù)模型

1.1 水匱乏指數(shù)的組成

水匱乏指數(shù)（WPI）包括[4]：環(huán)境（Environment）、利用（Use）、能力（Capacity）、途徑（Access）和資 源（Resource），水匱乏指數(shù)主要組成如表1。

表1 水匱乏指數(shù)主要組成

WPI的次級(jí)指標(biāo)組成中，需考慮農(nóng)村的因素。①環(huán)境次級(jí)指標(biāo)為：完成水土保持任務(wù)、化肥使用量、污徑比、綠化覆蓋率。②利用的次級(jí)指標(biāo)為：恩格爾系數(shù)、高校學(xué)生數(shù)占人口比重和農(nóng)民純收入。③隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，朝陽(yáng)市農(nóng)村地區(qū)居民生活用水量、工業(yè)用水量、農(nóng)田灌溉量整體呈下降趨勢(shì)，因此能力次級(jí)指標(biāo)為：人均水使用量、工業(yè)萬(wàn)元GDP耗水量、農(nóng)田灌溉畝均年用水量。④農(nóng)田灌溉途徑的次級(jí)指標(biāo)為：機(jī)電灌溉占灌溉的比重、供水管道長(zhǎng)度、供水量。⑤資源的次級(jí)指標(biāo)為：地表水資源總量、地下水資源總量、年均降水量。

1.2 水匱乏指數(shù)計(jì)算方法

對(duì)樣本數(shù)據(jù)集{x（i，j）}標(biāo)準(zhǔn)化處理來(lái)消除各評(píng)價(jià)指標(biāo)量綱的作用[5]，標(biāo)準(zhǔn)化處理公式為：

式中xmin（j）為第j個(gè)指標(biāo)的最小值；xmax（j）為第j個(gè)指標(biāo)的最大值；x （i，j） 為第j個(gè)指標(biāo)第i個(gè)樣本的原始數(shù)據(jù)；r（i，j）為第j個(gè)指標(biāo)第i個(gè)樣本標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)。

WPI指數(shù)的計(jì)算方法為加權(quán)平均法：

式中wi為各組成部分的權(quán)重；Xi為WPI結(jié)構(gòu)的第i個(gè)組成部分；WPI為某一特定區(qū)域水匱乏指數(shù)數(shù)值；

每個(gè)Xi由多次級(jí)組成，環(huán)境（E）、利用（U）、能力（C）、途徑（A）、資源（R）5個(gè)組成部分如式（3），對(duì)每一個(gè)組成部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，使WPI的取值范圍為0～100。低數(shù)值0被認(rèn)為較差的一種情形，最高數(shù)值100則被認(rèn)為是水資源利用的極佳狀況。

1.3 指標(biāo)權(quán)重的確定

為提高權(quán)重選取的可靠性，本文采用組合權(quán)重綜合層次分析法權(quán)重和熵權(quán)法權(quán)重的優(yōu)點(diǎn)，其計(jì)算公式：

由圖6可知：完整大理巖在失穩(wěn)破壞階段前有電荷感應(yīng)信號(hào)和微震信號(hào)，但信號(hào)強(qiáng)度不大，而在失穩(wěn)破壞階段接收到較大的電荷感應(yīng)信號(hào)和微震信號(hào)，信號(hào)幅值分別達(dá)到了最大值50pC和6×10-3m/s。

式中a為靈敏度系數(shù)，0＜a＜1，取值0.6；W為組合權(quán)重；W1為層次分析法確定的權(quán)重；W2為熵權(quán)法確定的權(quán)重。

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重如表2。

表2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重

續(xù)表2

1.4 水安全指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

水安全程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由指標(biāo)臨界點(diǎn)確認(rèn)，分為5個(gè)級(jí)別：

（1）極不安全（WPI<35）：水資源系統(tǒng)全面惡化。

（2）不安全（35

（3）基本安全（48＜WPI＜56）：水資源系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)能協(xié)調(diào)發(fā)展，滿意程度一般。

（4）安全（56＜WPI＜62）：水資源系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。

2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

朝陽(yáng)市農(nóng)村地區(qū)WPI及各組成要素值，如表3，從整體來(lái)看，朝陽(yáng)市農(nóng)村地區(qū)的水匱乏指數(shù)基本與中國(guó)的范圍47.5～56.1非常接近，表明了朝陽(yáng)市農(nóng)村地區(qū)和整個(gè)中國(guó)的水匱乏情況比較類似，水安全存在問(wèn)題。朝陽(yáng)市農(nóng)村地區(qū)2009～2014年的水匱乏指數(shù)由不安全程度逐漸上升到安全程度，2015～2016年則又逐漸下降為基本安全的程度。整體來(lái)看，朝陽(yáng)市地區(qū)的水資源方面缺少的問(wèn)題不容樂(lè)觀。

表3 WPI及各組成要素值

水匱乏指數(shù)的環(huán)境要素基本處于不安全與安全程度的交界處。污徑比最低年份為2014年的4.3%，最高年份為2011年的11.8%，整體維持在12%。表明該地區(qū)的地表水污染比較輕微；而該地區(qū)的化肥使用量在波動(dòng)中上升，農(nóng)業(yè)對(duì)化肥的需求量增大，間接導(dǎo)致地表水和地下水水質(zhì)受到影響。伴隨朝陽(yáng)市政府土地保持任務(wù)的增加，2009～2016年間該地區(qū)的綠化覆蓋率由33.7%增長(zhǎng)至38.5%，使得環(huán)境要素的水匱乏指數(shù)向安全過(guò)渡。

對(duì)于水匱乏指數(shù)的利用要素而言，由不安全逐漸向非常安全過(guò)渡。人均水使用量基本維持在180m3，工業(yè)萬(wàn)元GDP耗水量和農(nóng)田灌溉畝均用水量都在逐年下降，整體效率得到了提高，整個(gè)利用因素的水匱乏指數(shù)向安全程度過(guò)渡。

對(duì)于水匱乏指數(shù)的能力要素而言，由不安全逐漸向非常安全過(guò)渡。一方面，由于大學(xué)生人數(shù)比例逐年增加，帶動(dòng)了該地區(qū)民眾的環(huán)保意識(shí)；另一方面隨著農(nóng)民人均GDP的增長(zhǎng)和恩格爾系數(shù)的降低，人們更加追求環(huán)境方面和精神上的需求，使得水匱乏指數(shù)逐漸步入安全程度。

對(duì)于匱乏指數(shù)中的途徑要素而言，途徑要素變化比較平穩(wěn)，主要是由于供水總量基本可以維持當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)與生活用水。供水管道的長(zhǎng)度增長(zhǎng)速度比較緩慢，2009～2016年僅增長(zhǎng)130km，說(shuō)明該地區(qū)機(jī)電灌溉所占比重波動(dòng)幅度較小，基本維持在70%～80%。農(nóng)田灌溉管道和居民生活用水管道鋪設(shè)增長(zhǎng)比較緩慢，間接導(dǎo)致途徑要素水匱乏指數(shù)整體比較平穩(wěn)。

對(duì)于匱乏指數(shù)中的資源要素而言，資源要素處于波動(dòng)變化中，2014年達(dá)到非常安全的程度。整體匱乏指數(shù)處于一種極其不夠安全或不安全的程度，主要是該地區(qū)降水年際和季節(jié)變化較大，2014年降水比較豐沛，地下水、地表水水資源豐富，進(jìn)而緩解了該地區(qū)水匱乏指數(shù)嚴(yán)重程度。

3 水安全保障對(duì)策

3.1 減少水污染、加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)

根據(jù)不同植被類型和不同土地，制定農(nóng)藥化肥使用量，做好治理和預(yù)防工作。通過(guò)黏蟲(chóng)色板誘殺害蟲(chóng)、人工除蟲(chóng)、頻振式殺蟲(chóng)燈、應(yīng)用性用劑、增加昆蟲(chóng)天敵等綜合方法殺除害蟲(chóng)。建立沼氣池，利用沼氣池中的沼渣對(duì)土地施肥，不僅可以增加土壤肥力，減少化肥使用量，而且能夠減少糞便產(chǎn)生的污染。該地區(qū)應(yīng)提高森林覆蓋率，因地制宜的發(fā)展林業(yè)，政府鼓勵(lì)農(nóng)民山區(qū)退耕還林，組織人民荒山還林，幫助農(nóng)民種植經(jīng)濟(jì)林，宣傳森林的作用。

3.2 提高再生水利用率

朝陽(yáng)市再生水少部分用于道路灑水和城市綠地灌溉，多數(shù)直接排放到河流；農(nóng)村地區(qū)農(nóng)田和綠地灌溉主要使用河流水和地下水，每日處理污水30萬(wàn)t，再生水利用率僅占污水處理量的8%，因此充分利用再生水，能為該地區(qū)水環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

3.3 制定相應(yīng)的政策法規(guī)

建立農(nóng)村水資源管理部門(mén)，負(fù)責(zé)農(nóng)村地區(qū)制定節(jié)水政策、控制水域排污量、監(jiān)測(cè)水資源質(zhì)量、配合水行政執(zhí)法部門(mén)進(jìn)行監(jiān)管。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）以朝陽(yáng)市農(nóng)村地區(qū)為研究對(duì)象，分別從環(huán)境、能力、利用、途徑和資源5個(gè)因素入手，應(yīng)用層次分析法和熵權(quán)法獲得綜合權(quán)重，對(duì)該地區(qū)的水安全進(jìn)行綜合評(píng)估。

（2）2009～2014年農(nóng)村地區(qū)的水匱乏指數(shù)由不安全程度逐漸上升到安全程度；2015～2016年則又逐漸下降為基本安全的程度，整體來(lái)看，農(nóng)村地區(qū)化肥使用量逐年提升，水資源總量匱乏，降水量季節(jié)和年際變化大，水安全整體狀態(tài)由不安全向安全過(guò)渡。

（3）為保障水資源的可持續(xù)發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)應(yīng)減少水污染、加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)，提高再生水利用率。

[1]姚真凱.水庫(kù)安全運(yùn)行管理信息系統(tǒng)構(gòu)成淺析[J].水利建設(shè)與管理，2014（4）：40-42.

[2]耿直，武中強(qiáng)，王小軍，等.河北省農(nóng)村地區(qū)水源地安全評(píng)價(jià)與分析[J].地下水，2016，38（5）：97-101.

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[5]王立業(yè).農(nóng)村飲水安全工程供水水量漏失問(wèn)題分析及對(duì)策[J].中國(guó)水能及電氣化，2014（12）：39-42.