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華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境評價指標體系與評價方法

文檔作者：耿直1，武中強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．淪州市水利科學研究所 3．海河流域水資源保護局 4．南京水利科學研究院水文水資源與水利工程國家重點實驗室		點擊數(shù)：	更新時間： 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)境評價指標體系與評價方法
耿直1，武中強2，王佰梅3，王小軍4
(1．水利部水資源管理中心，北京100053；2．淪州市水利科學研究所，河北滄州061000；
3．海河流域水資源保護局，天津300170，4．南京水利科學研究院水文水資源與水利工程國家重點實驗室，
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)濟社會的發(fā)展。針對目前國家對實施最嚴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)境安全評價方面的不足，進行農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境安全評價指標體系以及評價方法的研究，對開展華北地區(qū)農(nóng)村
水環(huán)境保護、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；評價指標體系；評價方法；華北
中圖分類號：X821 文獻標識碼：A 文章編號：1004—7328(2016)04—0014—04
1概述
我國水環(huán)境評價起步于20世紀后半葉，主要以
水質(zhì)評價為主要內(nèi)容。隨著水環(huán)境研究工作的深人
開展，國內(nèi)專家學者開始探討一些水質(zhì)評價方法。
1974年，我國提出了第一個綜合表示水質(zhì)污染情況
的綜合污染指數(shù)法。進入80年代后，計算機技術(shù)的
快速發(fā)展使現(xiàn)代數(shù)學理論應(yīng)用于水環(huán)境評價，復雜
的數(shù)理統(tǒng)計方法得以實現(xiàn)。近年來，模糊數(shù)學、隨機
模型、灰色系統(tǒng)和人工智能等理論方法與計算機技
術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于水環(huán)境評價研究較多。許多學者開
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價方法，并進
行了大量水質(zhì)評價方法的科學合理性分析和比對論
證。目前，水環(huán)境評價方法一般是結(jié)合特定區(qū)域進
行2種或數(shù)種水質(zhì)評價方法的比較研究，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)條件以維護其正常的生
收稿日期：2016-_04-_02
作者簡介：耿直(1983一)，男，工程師，主要從事水資源管理與保護
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)境安全評價指標體系
根據(jù)華北農(nóng)村地區(qū)的水資源條件和特點，結(jié)合
調(diào)研的實際情況，將華北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境安全評價
指標體系歸結(jié)為5個大的方面，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指標體系檢驗
(1)評價指標的標準化處理。由于評價指標的
量綱不同，需要先進行無量綱化處理，以減少評價指
標不同量綱對分析結(jié)果的影響。標準化計算公式為：
妊=等(1)
萬方數(shù)據(jù)
耿直，武中強，王佰梅，等：華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境評價指標體系與評價方法·15·
表1華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境安全評價指標體系
式中：置為樣本觀察值；夏為樣本均值；&amp;amp;為樣本
標準差。
(2)計算相似評價指標間的相關(guān)系數(shù)，．。相關(guān)
系數(shù)，．計算公式為：
>：C置一朋(K—y)
，／Σ嘁一面2Σ僻一而2
”’
式中：x、■為指標樣本觀察值；j、羅為指標樣本
均值。
(3)選取臨界值M(0M，說明兩指
標緊密相關(guān)，應(yīng)根據(jù)實際情況刪除次要指標；如果
，：形(G)E矚) (11)
兩
式中：島為準則層安全度；∥心)為指標層第i個指
標的權(quán)重；E(C。)為指標層第i個指標的子安全度值；
m為指標數(shù)目。
4．2準則層安全度計算
準則層安全度是采用各準則層元素安全度值與
相應(yīng)權(quán)重相乘后進行加權(quán)計算而得的。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)為準則層第i
個元素的權(quán)重；E(B，)為準則層第i個元素的安全度
值；凡為準則層個數(shù)。
4。3評價指標子安全度計算
采用數(shù)學模型計算各指標子安全度及目標安全
度。根據(jù)實際情況定義子安全度介于0～1，即不管
是越大越好的指標還是越小越好的指標，其所對應(yīng)
的子安全度均在0～1，且為單調(diào)函數(shù)。每個指標都
存在1個最差值和1個最優(yōu)值。取最差值或比最差
值小的指標對應(yīng)的子安全度為0，取最優(yōu)值或比最
優(yōu)值高的指標對應(yīng)的子安全度為l。同時，根據(jù)實
際情況確定各指標對準則層安全度的貢獻大小，即
各指標分別占有不同的權(quán)重。符合要求的數(shù)學模型
函數(shù)有對數(shù)函數(shù)、指數(shù)小于1的冪函數(shù)等。根據(jù)區(qū)
域特點選取對數(shù)函數(shù)作為指標無量綱化的函數(shù)模
型，其計算模型公式為：
y=a+blgx (13)
式中：a和b為擬合系數(shù)。
根據(jù)式(6)和實際數(shù)據(jù)，計算出華北農(nóng)村地區(qū)水
環(huán)境安全評價指標體系指標標準值，見表5。
根據(jù)標準化公式及表5標準值，計算出華北農(nóng)
村地區(qū)水環(huán)境安全評價指標的子安全度計算函數(shù)，
見表6。
5結(jié)論
經(jīng)過對已有評價方法的比較研究，采用層次分
析法定權(quán)的綜合指數(shù)法來對華北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境進
行評價研究是適合的。通過該方法對河北省農(nóng)村地
區(qū)進行了區(qū)域性的水環(huán)境安全評價，結(jié)果表明，水環(huán)
境評價結(jié)果與實際情況基本相符，指標體系可以較
全面地反映華北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境的現(xiàn)實狀況。在
對各影響水環(huán)境因素的分析研究中，層次分析法的
賦權(quán)和計算均合理可行，證明該評價方法適用于華
北地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境的安全評價工作，可以作為一種
萬方數(shù)據(jù)
2016．No．4 耿直，武中強，王佰梅，等：華北農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境評價指標體系與評價方法·17·
地表水質(zhì)達標率％<70 【70，100) 100
鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)廢水排放達標率％<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)境安全評價指標子安全度計算函數(shù)
實用的評儈方法在該地區(qū)進行應(yīng)用。同時，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
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