多元共治視角下農(nóng)村水環(huán)境治理的影響因素建模研究

關(guān)鍵詞：多元共治視角；農(nóng)村水環(huán)境；水環(huán)境治理；影響因素

中圖分類號：X321 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

農(nóng)村水環(huán)境指的是分布在農(nóng)村區(qū)域范圍內(nèi)的地表水和地下水的統(tǒng)稱。在城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)的大背景下，農(nóng)村污水和工業(yè)廢水的排放在不斷增加，給農(nóng)村的水環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染。當(dāng)前農(nóng)村水資源的污染日趨嚴(yán)重，水質(zhì)也日益惡化，許多水源中重金屬、氨氮等都有一定程度的超標(biāo)，這不但導(dǎo)致了農(nóng)作物的產(chǎn)量下降，也給農(nóng)村居民的飲水安全帶來了極大的威脅。為了降低農(nóng)村水環(huán)境污染的負(fù)面影響，需要對農(nóng)村水環(huán)境進(jìn)行治理。

農(nóng)村環(huán)境污染治理以提高水質(zhì)為目標(biāo)。通過單方或多方合作，共同保護(hù)農(nóng)村環(huán)境，建立農(nóng)村環(huán)境治理長效機(jī)制。在考慮多元共治模式的情況下，建立農(nóng)村水環(huán)境治理的影響因素模型，以期能夠提高農(nóng)村水環(huán)境及其治理效率。

1農(nóng)村水環(huán)境治理的影響因素模型設(shè)計(jì)

1.1分析農(nóng)村水環(huán)境治理的多元共治機(jī)制

多元共治模式是指社會團(tuán)體、企業(yè)、社會大眾等多種社會組織的聯(lián)合治理，具有獨(dú)特的優(yōu)越性。相對于企業(yè)和公眾的自覺管理方式，在多元共治中，政府具有管理和監(jiān)督的功能，可以通過制定相關(guān)的法規(guī)，對破壞環(huán)境的主體進(jìn)行警示，從而限制企業(yè)和社會大眾的行為。多元共治的目的在于使多元主體共同參與，使政府的總體利益最大化。農(nóng)村水環(huán)境治理的目標(biāo)與多元共治之間具有一致性，因此可以將多元共治模式應(yīng)用到農(nóng)村水環(huán)境的治理工作中。

在農(nóng)村水環(huán)境治理工作中，通過多元共治模式的應(yīng)用可以充分發(fā)揮政府、社會組織和公眾參與的協(xié)調(diào)作用，綜合運(yùn)用法律、法規(guī)、政治、經(jīng)濟(jì)等手段，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水環(huán)境的綜合治理。

1.5模型影響關(guān)系分析結(jié)果輸出

通過數(shù)值模擬可以得出模型中各個(gè)影響因素對水環(huán)境治理的影響關(guān)系，見圖1。

由此可見初始污染物濃度與水環(huán)境治理之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，而水環(huán)境容量、水環(huán)境治理成本、政府治理能力和多元主體參與程度影響因素均為正相關(guān)因素。最終求解影響關(guān)系系數(shù)，經(jīng)過模型分析可以得出多元共治視角下各個(gè)因素對農(nóng)村水環(huán)境治理影響的量化輸出結(jié)果。

2模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

2.1農(nóng)村水環(huán)境區(qū)域概況

此次模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)選擇的研究對象為W村的全域水環(huán)境，該村中某水庫的區(qū)劃圖見圖2。

該村的實(shí)際占地面積為284 km²，其中水域面積占全村面積的31%左右，其中水庫3個(gè)，河流共14條，河流在農(nóng)村境內(nèi)的徑流長度為22公里。選擇的農(nóng)村水環(huán)境雨量豐沛，年平均降水量能夠達(dá)到1503mm，年均變動幅度在1100 mm～1800 mm之間，因此實(shí)驗(yàn)選擇的農(nóng)村水環(huán)境不存在干涸現(xiàn)象，滿足研究條件。W村水環(huán)境中污染物的主要來源是村民的生活垃圾、農(nóng)作物化肥以及村內(nèi)建設(shè)的化工廠，直接排入到水環(huán)境中的固體廢物產(chǎn)生量約為2140萬噸／年，廢水產(chǎn)生量為3580萬噸／年，因此W村水環(huán)境長期處于中度污染狀態(tài)，水環(huán)境中的主要污染物包括：含有氮、磷、鉀的化肥農(nóng)藥；含有汞、鉛、鎘的重金屬；石油化工洗滌劑等。

2.2設(shè)置水環(huán)境污染源與測點(diǎn)

根據(jù)W村實(shí)際污染物的排放情況，在村民、農(nóng)田、化工廠等位置上設(shè)置污染源，排放的污染類型盡量與實(shí)際情況一致。除此之外為了方便水環(huán)境質(zhì)量的檢測以及水質(zhì)含量的測定，在W村水環(huán)境中設(shè)置多個(gè)測點(diǎn)，見圖3。

針對不同的污染物類型，分別準(zhǔn)備污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀、有機(jī)碳水質(zhì)自動分析儀、氨氮水質(zhì)自動分析儀等多個(gè)監(jiān)測設(shè)備，并將其安裝在圖4表示的測點(diǎn)位置上。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備利用內(nèi)置探頭對相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行測度，并上傳給分析儀設(shè)備，顯示水質(zhì)的量化測定結(jié)果。

2.3準(zhǔn)備模型輸入變量

為了測試多元共治視角下農(nóng)村水環(huán)境治理的影響因素模型分析結(jié)果與實(shí)際情況之間的偏差，在水中含有有機(jī)污染物COD為95mg/L、無機(jī)污染物氨為1.5 mg/L和非金屬氮為1.8 mg/L的情況下，設(shè)置多組模型輸入變量，部分輸入變量的準(zhǔn)備情況，見表1。

2.4描述模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過程

此次模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)主要從兩個(gè)方面進(jìn)行測試，一方面是驗(yàn)證模型的擬合程度，也就是測試模型輸出結(jié)果與實(shí)際農(nóng)村水環(huán)境治理效率之間的偏差，另一方面就是將優(yōu)化設(shè)計(jì)的農(nóng)村水環(huán)境治理影響因素模型應(yīng)用到實(shí)際的治理工作中，根據(jù)模型輸出結(jié)果控制影響因素的具體取值，并對比模型應(yīng)用前后農(nóng)村水環(huán)境質(zhì)量的變化情況。在開始實(shí)驗(yàn)之前，利用安裝的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備對各個(gè)測點(diǎn)位置上的水質(zhì)進(jìn)行測定，記錄各測點(diǎn)位置上的污染物濃度數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，將初始水質(zhì)數(shù)據(jù)以及治理方案輸入到設(shè)計(jì)的影響因素模型中，分析其影響結(jié)果，見圖4。

在W村水環(huán)境中執(zhí)行相應(yīng)的治理方案，以180天作為治理周期，在治理完成后重復(fù)水質(zhì)監(jiān)測工作，得出水環(huán)境中實(shí)際污染物濃度數(shù)據(jù)，利用公式（8）得出實(shí)際的水環(huán)境治理效率。

計(jì)算得出模型偏差值越小，說明模型輸出結(jié)果與實(shí)際情況的擬合程度越高，為了保證模型的優(yōu)化效果，要求輸出偏差不得高于0.5%。參考模型的輸出數(shù)據(jù)，在多元共治視角下調(diào)整水環(huán)境治理方案并予以落實(shí)，經(jīng)過180天的治理周期后，監(jiān)測農(nóng)村水環(huán)境中的各污染物含量，通過與模型應(yīng)用前治理效果的對比，體現(xiàn)水環(huán)境治理效果。

2.5模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過公式（8）的計(jì)算得出實(shí)際水環(huán)境的治理效率，統(tǒng)計(jì)模型輸出的所有數(shù)據(jù)，得出模型擬合程度的量化測試結(jié)果，在6組實(shí)驗(yàn)中獲取模型輸出的治理效率分別為：63.9%、71.4%、75.2%、74.7%、78.5%和76.9%；實(shí)際水環(huán)境治理效率分別為：63.8%、71.4%、75.0%、74.5%、78.4%和77.0%。

將獲取的數(shù)據(jù)代入到公式（9）中，計(jì)算得出優(yōu)化設(shè)計(jì)影響因素模型的平均偏差為0.12%，低于0.5%。通過模型的應(yīng)用與污染物濃度的測定，得出反映模型應(yīng)用價(jià)值的測試結(jié)果，見圖5。

從圖5中可以直觀的看出，通過農(nóng)村水環(huán)境治理影響因素模型的應(yīng)用，農(nóng)村水環(huán)境中的有機(jī)污染物和重金屬污染物的濃度明顯下降，下降程度分別為43.5%和57.8%。

3結(jié)語

為了改善農(nóng)村水環(huán)境，加快農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)，建立多元共治視角下農(nóng)村水環(huán)境治理的影響因素模型。確定農(nóng)村水環(huán)境治理的多元共治機(jī)制的參與主體以及運(yùn)行方式，選擇水環(huán)境容量、初始污染物濃度、治理成本、政府治理能力和公眾參與程度作為水環(huán)境治理的影響因素。將水環(huán)境治理效率作為影響因素模型的輸出參數(shù)，通過模擬農(nóng)村水環(huán)境治理過程，確定各個(gè)影響因素對水環(huán)境治理效率的作用關(guān)系，完成多元共治視角下農(nóng)村水環(huán)境治理影響因素模型的構(gòu)建。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)模型的輸出結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的偏差值為0.12%，該模型能夠有效的分析出多元共治模式下水環(huán)境治理工作的影響因素以及影響關(guān)系，根據(jù)該模型的輸出結(jié)果調(diào)整治理方案，對農(nóng)村水環(huán)境的改善起到積極作用。