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党中央、国务院高度重视农村饮水安全保障工作。2017年,习近平总书记在党的“十九大”报告中指出,“实施乡村振兴战略”“农业农村农民问题是关系国计民生的根本性问题,必须始终把解决好‘三农’问题作为全党工作重中之重”。2019年4月16日,习近平总书记在解决“两不愁三保障”突出问题座谈会上发表重要讲话,指出“让农村人口喝上放心水,统筹研究解决饮水安全问题”。2019年6月19日,李克强总理在国务院常务会议专题研究部署农村饮水安全工作,会议指出要加强集中式饮用水水源地保护,研究提升农村饮水安全水平的新标准,启动编制下一步农村供水规划。2020年2月6日,《中共中央国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》中明确提出“提高农村供水保障水平。全面完成农村饮水安全巩固提升工程任务。统筹布局农村饮水基础设施建设,在人口相对集中的地区推进规模化供水工程建设。有条件的地区将城市管网向农村延伸,推进城乡供水一体化。中央财政加大支持力度,补助中西部地区、原中央苏区农村饮水安全工程维修养护。加强农村饮用水水源保护,做好水质监测。”保护好农村饮水安全显得尤为重要。
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近年来大量学者针对农村饮用水水源地保护与管理开展了相关研究。在农村饮用水水质状况分析方面,宗永臣等[1]采用组合的模糊Borda法对林芝市朗县18个村庄的水源进行水质评价。付海霞等[2]对阿坝州农村生活饮用水水质监测点进行采样监测,分析了水质状况及变化趋势。刘玉灿等[3]对我国农村地区饮用水水质现状进行了分析。在农村饮水安全评价方面,袁星等[4]从水质和水量上分析了黄河流域农村饮水安全问题,尤李俊等[5]以《农村饮水安全评价准则:T/CHES18-2018》为基础,构建了青海省民和县农村饮水安全评价指标体系,唐漪等[6]从供水模式、取水水源和水源水质等角度分析了山东省农村集中供水的区域特征;在农村饮用水水源地污染防治方面,陈窈君等[7]对湖北省农村饮用水水源地重金属污染状况进行了分析,陈生科等[8]针对贵阳市某农村饮用水水源水体中镉、砷和六价铬等13种有毒有害物质开展了健康风险评价,贾成俊等[9]在淮河安徽段某区域农村12个地下饮用水水源采集水样,对水源中多环芳烃的致癌风险进行评价。
随着乡村振兴战略的实施和城乡融合发展,受部分地区农村水源不稳定、人口和村庄分布变化等影响,农村水源地管理水平参差不齐,而农村水源地的环境管理水平很大程度上直接影响供水安全。现有研究主要关注农村水源地水质现状,缺乏对农村饮用水水源地环境管理的相关探索,为此,本研究拟从以下两个方面进行拓展:第一,研究内容上,从农村饮用水水源地环境管理水平出发,构建我国农村饮用水水源地环境管理水平评价体系;第二,研究方法上,运用层次分析法确定各指标权重,采用定性与定量分析相结合的研究方法对京津冀农村饮用水水源地环境管理水平进行综合评价,利用GIS手段展示评价结果并结合调研情况进行分析。
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结合农村饮用水水源地环境管理调查结果,建立了京津冀农村饮用水水源地环境管理评价的指标体系,包括4个要素层指标及18个指标层指标。各指标的描述性分析及赋值情况,见表1。
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运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)设定指标权重,将“农村饮用水水源地环境管理”作为一个决策系统,按照要素层、指标层所选定的各指标因子之间的相互关系以及各层级之间的从属关系,利用判断矩阵特征向量确定各指标的权重。
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邀请7位饮用水环境管理领域专家对层次分析模型中各层级因子之间对于上层隶属因子的重要程度进行判别打分,利用“1-9比率标度法”得出“水源地环境管理(A)”及“日常管理(B1)”、“监测能力(B2)”、“保护区建设(B3)”“应急能力(B4)”的判断矩阵分别,见表2~6。
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7位专家成员根据自身专业经验判定得出各指标因子的重要性程度,为确保结果有效,采用公式调整消除判断阶段矩阵的不一致,见式(1)~(2)。
式(1)~(2)中,
$ {\lambda }_{max} $ 为矩阵最大特征根;$ CI $ 为矩阵一致性指标;$ RI $ 为平均随机一致性指标;$ n $ 为矩阵阶数,当一致性指标CR<0.1时,认为判断矩阵具有可接受的一致性。式(1)~(2)分别计算矩阵A及B1、B2、B3、B4的一致性指标CR,CR(A)=0.0574<0.1,CR(B1)=0.0086<0.1、CR(B2)=0.0015<0.1、CR(B3)=0.0000<0.1,CR(B4)=0.0000<0.1,表明判断矩阵A及B1、B2、B3、B4均具有良好的一致性。
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依照公式(3)计算权重向量W,即为各因子的权重值。
式(3)将A的各个行向量进行几何平均,归一化后得到的行向量即为权重向量W[10]。
利用层次分析法,计算得出各评价指标的权重见表7。
2.1. 评价指标的筛选
2.2. 评价指标权重的确定
2.2.1. 建立判断矩阵
2.2.2. 一致性检验
2.2.3. 权重的计算
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京津冀是我国政治、经济和文化的核心区域。京津冀区域面积约21.5万km2,占我国国土面积约2.3%,包括北京市、天津市和河北省的保定、唐山、廊坊、石家庄、邯郸、秦皇岛、张家口、承德、沧州、邢台和衡水等11个地级市以及定州和辛集2个省直管市。2019年,京津冀三地地区生产总值合计84 580.08亿元,占全国的8.5%。2018年末,京津冀地区共2837个乡镇,其中北京市333个、天津市249个、河北省2 255个;乡村人口共3 846万人,其中北京市291万人,天津市263万人,河北省3 292万人。
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本研究所采用数据来源于生态环境部环境规划院开展的2019年度全国农村饮用水水源地基础环境状况调查结果,共收集京津冀139个县(区)农村饮用水水源地信息3 303条,其中北京市298条,天津市200条,河北省2 805条。调查内容包括农村集中式饮用水水源所在地、所属水系、水源类型、供水类型、服务人口等基本信息,水质监测信息,水源地管理单位、保护区划定及管理情况、污染源分布情况、相关许可证获取情况、资金渠道以及风险管理状况等管理信息。
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利用前文所得的各评价指标权重,采用加权求和法计算京津冀3303个农村饮用水水源地环境管理水平,即用各指标的分值与其权重系数相乘再加和,来反映单个水源地的管理水平,计算见式(4)。
式(4)中,A为农村饮用水水源地环境管理水平评价值,计算数值越大,则管理水平越优;
$ Yi $ 表示各指标的标准化取值或赋分;$ Wi $ 为各指标的权重系数。利用Arc GIS使用自然间断法,依照评价值的自有特征,在数据值的差异相对较大的位置处设置组别边界,使各个分组之间的差异最大化,对所得评价值进行五级分类,按照评价值越大管理水平越优原则,将水源地环境管理水平分为极优、较优、一般、较差和极差五级,见表8。
京津冀2019年度3 303个农村饮用水水源地中,环境管理水平极优的水源地168个,占比5.1%;较优的水源地472个,占比14.3%;一般的水源地499个,占比15.1%;较差的水源地447个,占比13.5%;极差的水源地1717个,占比52.0%。
表8可知,北京市298个农村饮用水水源地中,环境管理水平极优的水源地132个,占比44.3%;较优的水源地154个,占比51.7%;一般的水源地12个,占比4.0%;无较差、极差水源地。天津市200个农村饮用水水源地中,环境管理水平极优的水源地为0个;较优的水源地57个,占比28.5%;一般的水源地142个,占比71.0%,较差的水源地1个,占比0.5%,极差的水源地0个。河北省2 805个农村饮用水水源地中,环境管理水平极优的水源地36个,占比1.3%,较优的水源地261个,占比9.3%;一般的水源地345个,占比12.3%,较差的水源地446个,占比15.9%;极差的水源地1717个,占比61.2%。
利用Arc GIS,按照水源地所在点位,以颜色区分各水源地的评价值,深蓝色为极优,浅蓝色为较优,绿色为一般,橙色为较差,红色为极差,见图1。
针对4项要素层指标,同样利用Arc GIS对评价结果进行五类分级,叠加空间分析。京津冀农村水源地中日常管理极差的水源地占比31.3%,较差的水源地占比28.3%,一般的水源地占比20.0%,较优的水源地占比15.1%,极优的水源地占比5.3%。北京门头沟区、昌平区、平谷区和密云区,天津市宁河区、北辰区、武清区和蓟州区,河北省保定市、廊坊市、邯郸市、衡水市、秦皇岛市、邢台市、张家口市、唐山市、石家庄市和承德市,部分水源地日常管理水平较差。
京津冀农村水源地监测情况极差的为62.3%,较差的为17.3%,一般的为10.2%,较优的为2.8%,极优的为7.4%;北京市密云区,河北省石家庄市、保定市、廊坊市、邯郸市、沧州市、衡水市、秦皇岛市、邢台市、张家口市、唐山市以及承德市部分水源水质监测情况极差。
京津冀农村水源保护区建设情况极差的水源占比57.9%,较差的为13.7%,一般的为7.5%,较优的为5.4%,极优的为15.5%。京津冀水源保护区建设情况极差的水源主要分布在河北省保定市、廊坊市、邯郸市、沧州市、秦皇岛市、邢台市、张家口市、唐山市、石家庄市和承德市。
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日常管理情况评价考虑管理单位、资金来源、水厂监测、安全供水、取水文号、卫生文号等方面,京津冀农村饮用水水源地日常管理情况评价结果,见图2。
结合调研结果进行分析,京津冀三地农村水源地管理水平均有不足之处。①北京市农村水源地管理拥有资金支持的比例较低。北京市27.5%,低于天津市的32.0%,河北省的66.1%;②天津市农村水源地由村委会直接管理的比例较低。天津市63.0%,低于河北省的68.6%,北京市的72.5%;③天津市仅有一个农村水源地水厂拥有供水水质监测能力。天津市0.5%,远低于北京市的55.0%,河北省的19.9%;④河北省农村水源地水厂消毒净化能力较弱。河北省53.7%,远低于北京市的99.7%、天津市的75.0%;⑤河北省已办理取水许可证或卫生许可证的农村水源地比例较低。河北省20.6%,远低于北京市的98.7%,天津市的73.5%。
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监测情况评价考虑水源地是否开展水质监测,及监测指标数、监测频次、开展常规指、非常规指标、全指标监测情况等。京津冀农村饮用水水源地监测情况评价结果,见图3。
结合调研结果进行分析,河北省农村水源水质监测能力相对较弱,主要原因在于开展水质监测的水源数量少,开展监测的水源监测频次较低。河北省78.0%的农村水源开展了水质监测,监测频次以一年一次为主约占53.4%,在开展监测的水源中22.0%开展了全指标监测。与北京市、天津市相比较,北京市99.0%的农村水源开展了水质监测,监测频次以一年监测两次居多,约占53.7%,在开展水质监测的水源中42.0%开展了全指标监测。天津市全部农村水源开展了水质监测,全部水源水质监测指标为28项,一年开展一次水质监测。
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保护区建设情况考虑水源保护区划定、纸质档案建设、标志设立等,京津冀农村饮用水水源保护区建设情况评价结果,见图4。
结合调研结果分析,河北省农村水源地保护区建设远不及北京市、天津市,主要原因在于河北省农村水源保护区划定率极低,且相应的水源地档案及标识设立工作滞后。河北省仅4.2%的农村水源划定了水源保护区,34.6%的水源建立了水源地档案,47.2%的水源地设立有相关标志。与北京市、天津市相对比,北京市94.0%的农村水源已经划定水源保护区,95.0%的水源建立了水源地档案,98.0%的水源地设立有相关标志。天津全部农村水源已经划定水源保护区,且全部建立了水源地档案,98.5%的水源地设立有相关标志。
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应急能力情况考虑应急预案制定、应急工程建设、应急物资储备情况等,京津冀农村饮用水水源应急能力情况评价结果,见图5。
结合调研结果分析,河北省农村水源应急能力较弱,应急预案制定、应急工程建设、应急防护物资储备等相关工作均远落后于北京市、天津市。河北省27.1%的农村水源制定了突发环境事件应急预案,25.6%的农村水源建立了应急工程,22.5%的农村水源制配备了应急防护物资。与北京市、天津市相对比,北京市95.0%的农村水源制定了突发环境事件应急预案,99.7%的农村水源建立了应急工程,99.3%的农村水源制配备了应急防护物资。天津市99.5%的农村水源制定了突发环境事件应急预案,71.5%的农村水源建立了应急工程,79.0%的农村水源制配备了应急防护物资。
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根据评价结果,河北省需积极推进农村水源保护区划分工作,县级人民政府按规定制定工作计划,明确各水源保护区划定时限,针对保护区内违法违规问题,立查立改;加快提升水源地水质常规监测能力,无净化、无消毒设施的水源地应优先开展相关工作,统筹生态环境、卫生健康等部门的监测力量,定期开展从水源到水龙头各环节的水质监测,建立健全监测数据共享机制,可根据农村水源地管理现状,筛选符合监测能力的常规监测指标,必要时可增加特征指标;河北省在推进应急能力建设相关工作时,应针对水源周边产业布局,重点筛查化工、采矿企业和污水垃圾处理站等风险点源,应急预案制定要切合实际,应急处置措施要简单易行,具有可操作性。
建议北京市、天津市在现有城市水源规范化建设的背景下,积极开展农村水源地环境管理标准化建设研究,以“水量保证、水质达标、水厂工艺完备,水源建设规范,落实管理责任”为目标,着力解决农村水源保护工作中存在的突出生态环境问题,补齐农村生态环境保护短板。
3.1. 研究区概况及数据来源
3.1.1. 研究区概况
3.1.2. 数据来源
3.2. 评价结果
3.3. 结果分析
3.3.1. 日常管理情况评价结果分析
3.3.2. 监测情况评价结果分析
3.3.3. 保护区建设情况评价结果分析
3.3.4. 应急能力情况评价结果分析
3.3.5. 对策建议
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为着力保障农村供水安全,农村饮用水水源地环境管理水平提升迫在眉睫。本研究选取18个评价因子,利用层次分析法建立农村饮用水水源地环境管理评价模型,并以京津冀地区3303个农村水源地为案例,计算全部水源地环境管理水平结果,通过系统分析研究区域水源地环境管理现状,识别问题短板,从而精准施策,全面加强农村饮用水水源地保护。满足京津冀地区水源地保护评价需要,能够为京津冀地区农村水源地环境管理提供决策支撑。
未来可重点关注农村安全供水评价方法研究。通过综合考虑水源地自然禀赋、水源水质、水厂技术、污染源分布、用水需求、地区经济条件等因素,测算水源地安全供水水平,加强风险防范,确保农村居民饮水安全。