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華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法

文檔作者：耿直1，武中強(qiáng)2，王佰梅3，王小軍4 文檔來源： 1．水利部水資源管理中心 2．淪州市水利科學(xué)研究所 3．海河流域水資源保護(hù)局 4．南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年03月03日
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·水生態(tài)· 海河水利2016．No．4
DOI：10．39696．issn．1004—7328．2016．04．004
華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法
耿直1，武中強(qiáng)2，王佰梅3，王小軍4
(1．水利部水資源管理中心，北京100053；2．淪州市水利科學(xué)研究所，河北滄州061000；
3．海河流域水資源保護(hù)局，天津300170，4．南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，
江蘇南京210029)
摘要：華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境的安全問題正嚴(yán)重地危害著廣大農(nóng)村居民的身心健康，極大制約了農(nóng)民生活質(zhì)量的
改善和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。針對(duì)目前國(guó)家對(duì)實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度工作的高度重視以及農(nóng)村地區(qū)在水
環(huán)境安全評(píng)價(jià)方面的不足，進(jìn)行農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及評(píng)價(jià)方法的研究，對(duì)開展華北地區(qū)農(nóng)村
水環(huán)境保護(hù)、防治農(nóng)村水污染、保障農(nóng)村居民身心健康具有重要意義，同時(shí)還是分析和控制農(nóng)村各種污染、改善
生態(tài)環(huán)境的必要手段。
關(guān)鍵詞：農(nóng)村；水環(huán)境；評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；評(píng)價(jià)方法；華北
中圖分類號(hào)：X821 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—7328(2016)04—0014—04
1概述
我國(guó)水環(huán)境評(píng)價(jià)起步于20世紀(jì)后半葉，主要以
水質(zhì)評(píng)價(jià)為主要內(nèi)容。隨著水環(huán)境研究工作的深人
開展，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者開始探討一些水質(zhì)評(píng)價(jià)方法。
1974年，我國(guó)提出了第一個(gè)綜合表示水質(zhì)污染情況
的綜合污染指數(shù)法。進(jìn)入80年代后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的
快速發(fā)展使現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于水環(huán)境評(píng)價(jià)，復(fù)雜
的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法得以實(shí)現(xiàn)。近年來，模糊數(shù)學(xué)、隨機(jī)
模型、灰色系統(tǒng)和人工智能等理論方法與計(jì)算機(jī)技
術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于水環(huán)境評(píng)價(jià)研究較多。許多學(xué)者開
始研究層次分析法、模糊綜合指數(shù)法、灰色聚類法、
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、物元分析法等綜合評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)
行了大量水質(zhì)評(píng)價(jià)方法的科學(xué)合理性分析和比對(duì)論
證。目前，水環(huán)境評(píng)價(jià)方法一般是結(jié)合特定區(qū)域進(jìn)
行2種或數(shù)種水質(zhì)評(píng)價(jià)方法的比較研究，具有全面
性、通用性借鑒意義的研究較為少見。
2農(nóng)村水環(huán)境定義
曾暢云等(2004)將水環(huán)境安全定義為：水體保
持足夠的水量、安全的水質(zhì)條件以維護(hù)其正常的生
收稿日期：2016-_04-_02
作者簡(jiǎn)介：耿直(1983一)，男，工程師，主要從事水資源管理與保護(hù)
工作。
態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)功能，保障水中生物的有效生存，周圍
環(huán)境處于良好狀態(tài)，使水環(huán)境系統(tǒng)功能可持續(xù)正常
發(fā)揮，同時(shí)能較大限度地滿足人類生產(chǎn)和生活需要，
使人類自身和人類群際關(guān)系處于不受威脅的狀態(tài)。
此定義基本涵蓋了農(nóng)村水環(huán)境的全部組成因素，從
水量、水質(zhì)、水安全、水資源條件和開發(fā)利用等方面
給出了明確的定義，具有較好的代表|生，也是本文所
使用的農(nóng)村水環(huán)境安全的定義。
3華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
根據(jù)華北農(nóng)村地區(qū)的水資源條件和特點(diǎn)，結(jié)合
調(diào)研的實(shí)際情況，將華北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境安全評(píng)價(jià)
指標(biāo)體系歸結(jié)為5個(gè)大的方面，它們分別反映了華
北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境的水質(zhì)安全狀況(包括點(diǎn)源污染
防治和面源污染防治狀況)、水量安全狀況、生態(tài)環(huán)
境安全狀況、社會(huì)安全狀況和與其息息相關(guān)的生產(chǎn)
力水平，詳見表1。
3．1指標(biāo)體系檢驗(yàn)
(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理。由于評(píng)價(jià)指標(biāo)的
量綱不同，需要先進(jìn)行無量綱化處理，以減少評(píng)價(jià)指
標(biāo)不同量綱對(duì)分析結(jié)果的影響。標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算公式為：
妊=等(1)
萬方數(shù)據(jù)
耿直，武中強(qiáng)，王佰梅，等：華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法·15·
表1華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
式中：置為樣本觀察值；夏為樣本均值；&amp;amp;為樣本
標(biāo)準(zhǔn)差。
(2)計(jì)算相似評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)，．。相關(guān)
系數(shù)，．計(jì)算公式為：
>：C置一朋(K—y)
，／Σ嘁一面2Σ僻一而2
”’
式中：x、■為指標(biāo)樣本觀察值；j、羅為指標(biāo)樣本
均值。
(3)選取臨界值M(0M，說明兩指
標(biāo)緊密相關(guān)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況刪除次要指標(biāo)；如果
，：形(G)E矚) (11)
兩
式中：島為準(zhǔn)則層安全度；∥心)為指標(biāo)層第i個(gè)指
標(biāo)的權(quán)重；E(C。)為指標(biāo)層第i個(gè)指標(biāo)的子安全度值；
m為指標(biāo)數(shù)目。
4．2準(zhǔn)則層安全度計(jì)算
準(zhǔn)則層安全度是采用各準(zhǔn)則層元素安全度值與
相應(yīng)權(quán)重相乘后進(jìn)行加權(quán)計(jì)算而得的。其模型公式
如下：
』11
EA=>：∥∞i)E(B，) (12)
百
式中：易為農(nóng)村水環(huán)境安全度；W(Br)為準(zhǔn)則層第i
個(gè)元素的權(quán)重；E(B，)為準(zhǔn)則層第i個(gè)元素的安全度
值；凡為準(zhǔn)則層個(gè)數(shù)。
4。3評(píng)價(jià)指標(biāo)子安全度計(jì)算
采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算各指標(biāo)子安全度及目標(biāo)安全
度。根據(jù)實(shí)際情況定義子安全度介于0～1，即不管
是越大越好的指標(biāo)還是越小越好的指標(biāo)，其所對(duì)應(yīng)
的子安全度均在0～1，且為單調(diào)函數(shù)。每個(gè)指標(biāo)都
存在1個(gè)最差值和1個(gè)最優(yōu)值。取最差值或比最差
值小的指標(biāo)對(duì)應(yīng)的子安全度為0，取最優(yōu)值或比最
優(yōu)值高的指標(biāo)對(duì)應(yīng)的子安全度為l。同時(shí)，根據(jù)實(shí)
際情況確定各指標(biāo)對(duì)準(zhǔn)則層安全度的貢獻(xiàn)大小，即
各指標(biāo)分別占有不同的權(quán)重。符合要求的數(shù)學(xué)模型
函數(shù)有對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)小于1的冪函數(shù)等。根據(jù)區(qū)
域特點(diǎn)選取對(duì)數(shù)函數(shù)作為指標(biāo)無量綱化的函數(shù)模
型，其計(jì)算模型公式為：
y=a+blgx (13)
式中：a和b為擬合系數(shù)。
根據(jù)式(6)和實(shí)際數(shù)據(jù)，計(jì)算出華北農(nóng)村地區(qū)水
環(huán)境安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，見表5。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化公式及表5標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算出華北農(nóng)
村地區(qū)水環(huán)境安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的子安全度計(jì)算函數(shù)，
見表6。
5結(jié)論
經(jīng)過對(duì)已有評(píng)價(jià)方法的比較研究，采用層次分
析法定權(quán)的綜合指數(shù)法來對(duì)華北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境進(jìn)
行評(píng)價(jià)研究是適合的。通過該方法對(duì)河北省農(nóng)村地
區(qū)進(jìn)行了區(qū)域性的水環(huán)境安全評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，水環(huán)
境評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況基本相符，指標(biāo)體系可以較
全面地反映華北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境的現(xiàn)實(shí)狀況。在
對(duì)各影響水環(huán)境因素的分析研究中，層次分析法的
賦權(quán)和計(jì)算均合理可行，證明該評(píng)價(jià)方法適用于華
北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境的安全評(píng)價(jià)工作，可以作為一種
萬方數(shù)據(jù)
2016．No．4 耿直，武中強(qiáng)，王佰梅，等：華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法·17·
地表水質(zhì)達(dá)標(biāo)率％<70 【70，100) 100
鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率％<80 f80，100) 100
水質(zhì)單位耕地面積化肥使用量kg／hm2 ≥390 (225，390)4225
安全畜禽糞便無害化處理率％<70 f70，95) ≥95
單位耕地面積農(nóng)藥使用量k跏m2 >3 000 (1 500，3 000】≤l 500
生活污水處理率％<60 [60，100) 100
。．。人均水資源量m3 ≤100 (100，1 700) ≥1 700
蘭～妻 單位面積水資源占有量 m譏m2 430 (30，100) ≥100
水資源開發(fā)利用程度％ ≥40 (10，40) ≤10
萬元GDP用水量m3 >450 (100，450】≤100
生產(chǎn)力農(nóng)田灌溉畝均用水量m’ 9800 【175，800)<175
水平有效灌溉面積比例％<40 【40，100) 100
△塑生適旦查量型三塑【箜：!!Q2 三!墊
表6華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境安全評(píng)價(jià)指標(biāo)子安全度計(jì)算函數(shù)
實(shí)用的評(píng)儈方法在該地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)，該方法
的應(yīng)用也可為華北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境的改善提供技術(shù)
支持。
參考文獻(xiàn)
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析[J]．水資源研究，201 l(3)：18—20．
【2]劉金德，于瀛瀛．黑龍江省農(nóng)村水環(huán)境存在的問題及保護(hù)
對(duì)策【J]．黑龍江環(huán)境通報(bào)，2009(33)：65—66．
【3】汪紹盛，楊樹生，楊世鵬，等．加強(qiáng)天津市農(nóng)村水環(huán)境治理
措施的研究【J】．海河水利，2009(4)：47—49．
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2007(10)：36—38．
【5]于魯冀，王莉，趙晴．農(nóng)村水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究
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(6]韓國(guó)才，澈麗木格．模糊數(shù)學(xué)法在水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)
用——以灤河遷安段為例[J]．南水北調(diào)與水利科技，2008
(5)：101—104．

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