江蘇某城市應(yīng)急水源地方案評價(jià)研究

摘" 要：以江蘇某城市的應(yīng)急水源地選址方案為研究對象，基于層次分析法，將可行性影響因素指標(biāo)化，建立包括1個(gè)目標(biāo)層、4個(gè)準(zhǔn)則層、10個(gè)指標(biāo)層的3級應(yīng)急水源地建設(shè)方案綜合評價(jià)指標(biāo)體系并確定各指標(biāo)層的評價(jià)權(quán)重。在此基礎(chǔ)上，基于多級模糊綜合評價(jià)理論構(gòu)建應(yīng)急水源地建設(shè)方案評價(jià)模型。運(yùn)用所提模型對該城市3個(gè)應(yīng)急水源地方案進(jìn)行評估，優(yōu)選出最佳應(yīng)急水源地方案。結(jié)果表明，評價(jià)模型推薦最佳方案與相關(guān)規(guī)劃結(jié)果一致，證明了所提評價(jià)模型的有效性，該方法在實(shí)踐中有良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急水源地；評價(jià)指標(biāo)體系；權(quán)重?cái)M定；綜合評價(jià)；方案比較

中圖分類號：TV698" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）06-0165-04

Abstract： Taking the emergency water source site selection plan of a city in Jiangsu as the research object， based on the analytic hierarchy process， feasibility influencing factors are indexed and a three-level emergency water source site construction plan is established， which includes 1 target layer， 4 criterion layers， and 10 indicator layers. A comprehensive evaluation index system for each indicator layer is determined. On this basis， an evaluation model for emergency water source area construction plan is constructed based on the multi-level fuzzy comprehensive evaluation theory. The proposed model was used to evaluate three emergency water source plans in the city and select the best emergency water source plan. The results show that the best plan recommended by the evaluation model is consistent with the relevant planning results， which proves the effectiveness of the proposed evaluation model， and this method has good application effect in practice.

Keywords： emergency water source; evaluation index system; weight formulation; comprehensive evaluation; plan comparison

隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，我國城市飲用水面臨著水量與水質(zhì)的雙重挑戰(zhàn)。近年來，城市供水安全事故頻頻。2014年蘭州市自來水苯超標(biāo)事件、2019年響水“3·21”爆炸引起的水污染事件等等，都敲響了城市供水安全和水資源污染風(fēng)險(xiǎn)的警鐘。落實(shí)城市用水安全，防范化解可能出現(xiàn)的供水危機(jī)，成為了需要切實(shí)解決的突出問題[1]。應(yīng)急水源地是指當(dāng)原有的常規(guī)水源地遭遇突發(fā)事故，水質(zhì)或水量不能滿足正常供水要求時(shí)，經(jīng)事前評價(jià)后啟用的后備水源地。可以說，建設(shè)應(yīng)急水源地可提高城市的常規(guī)資源儲備，是解決上述水資源短缺情景的關(guān)鍵手段，關(guān)鍵時(shí)刻直接保障城市供水安全和經(jīng)濟(jì)社會正常運(yùn)行。

目前，國內(nèi)外在水源地相關(guān)領(lǐng)域開展了大量研究工作[2-3]，但多數(shù)研究集中在現(xiàn)有水源地水質(zhì)、水量、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、污染治理[4-7]等方面；對應(yīng)急水源地方案的綜合性定量評價(jià)較少，同樣多側(cè)重于水資源供應(yīng)保障和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等單一性評價(jià)階段[8]，并沒有形成較為完整的量化評價(jià)體系。許多重大水源地環(huán)境事故暴露出在水源地方案選取過程中對很多制約性要素思考不充分的問題，成為了水源地啟用過程中原方案不能夠被有效實(shí)施的重要原因[9]。因此，科學(xué)、合理、可靠的應(yīng)急水源地方案評價(jià)體系對于水源地后期運(yùn)行時(shí)供水水量水質(zhì)保證，長效保護(hù)機(jī)制的建立，有著巨大的意義。

為此，針對江蘇省某城市應(yīng)急水源地在方案選擇過程中的目標(biāo)和問題，結(jié)合實(shí)際情況，篩選出多方面影響因素并納入應(yīng)急水源地方案評價(jià)體系，依次確定各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重因子，構(gòu)建應(yīng)急水源地建設(shè)方案綜合評價(jià)模型。評價(jià)結(jié)果可為實(shí)際工程提供理論和技術(shù)支撐，也可為類似工程的方案比選提供參考，推動應(yīng)急水源地建設(shè)相關(guān)工作的開展。

1" 研究區(qū)域概述

江蘇某城市的主要水源為單一水源，該水源屬河流性水源地?，F(xiàn)有水源地設(shè)計(jì)供水量為20萬m3/d，水質(zhì)能達(dá)到地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，但還存在總氮指標(biāo)超標(biāo)現(xiàn)象且易受船舶通航污染風(fēng)險(xiǎn)?？梢姡摰貐^(qū)現(xiàn)有水源地存在原水水質(zhì)不滿足飲用水水源地標(biāo)準(zhǔn)，且應(yīng)急供水能力已逐漸不能滿足發(fā)展需要，亟需加強(qiáng)城鎮(zhèn)應(yīng)急備用水源地建設(shè)和保護(hù)工作，以保障發(fā)生突發(fā)情況時(shí)的城市水安全。

該應(yīng)急水源地建成需滿足當(dāng)?shù)匾韵掳l(fā)展需求：①可應(yīng)對突發(fā)性污染事故，保障飲用水應(yīng)急安全；②可進(jìn)一步提高水源水質(zhì)，滿足飲用水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；③能夠貫徹落實(shí)相關(guān)法律法規(guī)及生態(tài)文明建設(shè)；④可滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會中遠(yuǎn)期規(guī)劃發(fā)展。

通過綜合當(dāng)?shù)厮吹亟ㄔO(shè)的發(fā)展需求和當(dāng)前水源地供水存在的兩大問題，提出該地區(qū)應(yīng)急水源地建設(shè)的主要建設(shè)目標(biāo)為：①改善原水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水源地達(dá)標(biāo)建設(shè)；②建立儲水庫，保障應(yīng)急供水安全。

2" 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1" 評價(jià)體系考慮的指標(biāo)與賦分方法

結(jié)合研究區(qū)應(yīng)急水源地建設(shè)目標(biāo)和當(dāng)?shù)厍闆r，應(yīng)急水源地備選方案應(yīng)在以下幾個(gè)約束條件中綜合考慮比選。

1）應(yīng)急供水量要求：要求應(yīng)急水源地的水資源儲備充足，并且引水供水設(shè)施完善，一旦發(fā)生供水危機(jī)，能夠迅速地投入為地方居民供水。不僅要保證按當(dāng)前年平均日綜合生活用水水平所推算的應(yīng)急供水量，還應(yīng)滿足城市未來近期和遠(yuǎn)期的應(yīng)急供水量。

2）水質(zhì)安全要求：取水水量保證率不低于97%，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不低于國家Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)因子經(jīng)凈水處理后能夠達(dá)標(biāo)。

3）風(fēng)險(xiǎn)控制要求：水源地應(yīng)該遠(yuǎn)離污染源，保有一定水源獨(dú)立性；同時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮水源地在遭受突發(fā)性災(zāi)害時(shí)是否有完備的應(yīng)急處置預(yù)案，是否具備一定的應(yīng)急響應(yīng)能力。

4）經(jīng)濟(jì)社會要求：應(yīng)急水源地建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)考慮項(xiàng)目投資成本，同時(shí)考慮項(xiàng)目建設(shè)中和建成后對周邊人民群眾和環(huán)境的影響程度，要對當(dāng)?shù)厣瞽h(huán)境有促進(jìn)作用。

根據(jù)上述4個(gè)約束條件，可以分別擬定應(yīng)急水量保障、水質(zhì)安全、風(fēng)險(xiǎn)控制、效益回饋4類共計(jì)10項(xiàng)特征作為應(yīng)急水源地方案選取的評價(jià)指標(biāo)，具體指標(biāo)及計(jì)算方法見表1。

由于不同指標(biāo)的指標(biāo)值計(jì)算尺度、量綱單位等各不相同，因此無法直接形成評價(jià)矩陣進(jìn)行模糊計(jì)算，須對其進(jìn)行歸一化[9]處理?？紤]到指標(biāo)中正向指標(biāo)如應(yīng)急供水能力，其越大方案越佳；反向指標(biāo)如內(nèi)梅羅綜合指數(shù)，其值越小方案越佳。故利用不同方案指標(biāo)值的相對大小關(guān)系，將體系中各項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的百分制得分，具體過程參考文獻(xiàn)[10]。

2.2" 評價(jià)指標(biāo)體系的框架

進(jìn)行多因素綜合評價(jià)時(shí)，通常會遇到影響因子繁多、各因子間相關(guān)性低等問題，因此需要按因子的類型和層次將其整合成一個(gè)完整體系。將上述評價(jià)指標(biāo)按照層次分析框架體系進(jìn)行組合，形成應(yīng)急水源地方案評價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

2.3" 評價(jià)權(quán)重的確定

評價(jià)指標(biāo)體系層次復(fù)雜，指標(biāo)繁多，而不同指標(biāo)的重要性大小不一，需要確定各個(gè)指標(biāo)所占權(quán)重。本文所提出的指標(biāo)體系層次明顯，且兼有定性與定量指標(biāo)。在咨詢10位專家的基礎(chǔ)上，按照專家咨詢結(jié)果和層次分析法[11]建模步驟，確定每層各指標(biāo)的權(quán)重。最后得到應(yīng)急水源地方案評價(jià)指標(biāo)最終權(quán)重見表2。

由表2可以看出，應(yīng)急水量保障和水質(zhì)安全2項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重較高，2項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重之和達(dá)到了0.832。子指標(biāo)中，近期水平年C2、內(nèi)梅羅綜合得分C4、水源地應(yīng)急管理能力C7和社會效益C9在各自準(zhǔn)則下所占權(quán)重最高。

3" 方案綜合評價(jià)模型

模糊綜合評價(jià)是利用綜合評價(jià)矩陣的模糊變換原理來描述對象模糊信息的一種方法。應(yīng)急水源地建設(shè)方案比選評價(jià)所考慮的部分因素具有模糊性，量化時(shí)存在不確定性。針對具有多層次評價(jià)指標(biāo)的多方案比選問題，以模糊綜合評價(jià)的基本原理為基礎(chǔ)，構(gòu)建如下式所示的城市應(yīng)急水源地多方案綜合比選模型：

P=WB·B=（p1，p2，…，pm）

式中：P=（p1，p2，…，pm）為評價(jià)結(jié)果矩陣，其中p1到pm分別為編號為1至m的方案綜合評價(jià)分值；WB為評價(jià)準(zhǔn)則的權(quán)重；B為各方案在評價(jià)準(zhǔn)則的得分矩陣；m為方案數(shù)量。

4" 水源地方案優(yōu)選

以江蘇某城市的應(yīng)急水源地選址方案為例，對構(gòu)建的應(yīng)急水源地建設(shè)方案比選評價(jià)模型進(jìn)行印證。結(jié)合所建立的應(yīng)急水源地方案評價(jià)指標(biāo)體系，從多個(gè)方面對3個(gè)備選方案進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表3。

根據(jù)前述的各項(xiàng)指標(biāo)定量、定性賦分計(jì)算方法和對3個(gè)備選方案的分析，分別計(jì)算3個(gè)備選方案的指標(biāo)得分，并進(jìn)行歸一化處理，得到各項(xiàng)指標(biāo)得分矩陣見表4。

利用指標(biāo)權(quán)重向量Wi和準(zhǔn)則層評價(jià)矩陣進(jìn)行矩陣運(yùn)算，獲得3個(gè)方案在各個(gè)準(zhǔn)則層面上的評分，即得分矩陣為：

準(zhǔn)則層權(quán)重向量WB=[0.253，0.579，0.097，0.071]，將準(zhǔn)則層的權(quán)重向量WB和得分矩陣B進(jìn)行矩陣運(yùn)算，即可獲得3個(gè)備選方案最終的綜合評價(jià)分值。3個(gè)備選方案最終的評價(jià)結(jié)果為：方案一得分為97.1，方案二得分為96.6，方案三得分為92.7，方案一最終優(yōu)選為最優(yōu)方案。其與當(dāng)?shù)厮吹匾?guī)劃結(jié)果一致，說明所提應(yīng)急方案評價(jià)模型與方法是合理可靠的。

5" 結(jié)束語

1）從應(yīng)急水源地建設(shè)需求出發(fā)，針對江蘇省某城市的實(shí)際情況，提出了應(yīng)急水源地方案評價(jià)指標(biāo)體系。其中，水質(zhì)安全、水量安全準(zhǔn)則在應(yīng)急水源地中重要程度最高，其次是水源地風(fēng)險(xiǎn)控制情況和效益回饋。

2）利用多級模糊綜合評價(jià)法，構(gòu)建了簡單適用的應(yīng)急水源地方案評價(jià)模型。該模型對某城市應(yīng)急水源地方案進(jìn)行排序評價(jià)，結(jié)果說明方案評價(jià)模型結(jié)果是可靠的。最佳方案與相關(guān)規(guī)劃一致，有助于促進(jìn)該地區(qū)供水安全，也可為其他地區(qū)應(yīng)急水源地的選址提供借鑒。

3）應(yīng)急水源地方案評價(jià)涉及大量定性指標(biāo)，其評價(jià)過程仍然會受到人為因素的干擾，無法完全客觀地對定性指標(biāo)進(jìn)行評估，該方面指標(biāo)還有很大的提升空間，將在后續(xù)研究中進(jìn)一步深入。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國務(wù)院.國務(wù)院關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定[EB/OL].http：//www.gov.cn/zwgk/2005-12/13/content_125736.htm.

[2] ZHANG H， ZHANG Y， LI J， et al. Occurrence and exposure assessment of bisphenol analogues in source water and drinking water in China[J]. The Science of the Total Environment，2019，655（10）：607-613.

[3] JIALI G， QUANLI L， LAIZHOU S， et al. Risk assessment of heavy metals in pipe scales and loose deposits formed in drinking water distribution systems[J]. Science of The Total Environment，2019，652：1387-1395.

[4] DING X， ZHU Q， ZHAI A， et al. Water quality safety prediction model for drinking water source areas in Three Gorges Reservoir and its application[J]. Ecological Indicators， 2019， 101（6）：734-741.

[5] VCT A， TSL A， DB B， et al. Framework for shared drinking water risk assessment[J]. International Journal of Critical Infrastructure Protection，2019，24：37-47.

[6] 田多松.城市水源地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源綜合評價(jià)體系及管理對策研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2016.

[7] 張秀菊，郝夢茹，羅柏明.河流型水源地安全評價(jià)及供水風(fēng)險(xiǎn)研究[J].人民黃河，2017，39（5）：55-59.

[8] 李艷紅，成靜清.基于AHP與Delphi法的河流型飲用水水源地安全保障建設(shè)指標(biāo)體系構(gòu)建[J].江西水利科技，2018，44（2）：140-145.

[9] 趙變普.大伙房水庫飲用水水源地水環(huán)境安全評價(jià)[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2020（5）：151-154.

[10] 黎坤，陳曉宏，江濤，等.多目標(biāo)系統(tǒng)模糊優(yōu)選理論在城市飲用水源地選址中的應(yīng)用[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（4）：120-123.

[11] 郭金玉，張忠彬，孫慶云.層次分析法的研究與應(yīng)用[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2008（5）：148-153.

基金項(xiàng)目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（2019B69814）

第一作者簡介：羅金（1993-），女，碩士，工程師。研究方向?yàn)樗?guī)劃與設(shè)計(jì)。