王逸可，方國華，張 鈺，黃顯峰

（河海大學(xué)水利水電學(xué)院，南京 210098）

飲水安全是一項(xiàng)關(guān)系國計(jì)民生的重要工作，如何全面識別水源地面臨的各種風(fēng)險(xiǎn)源，并通過有效的風(fēng)險(xiǎn)評估手段，量化分析水源地風(fēng)險(xiǎn)并加以防控，實(shí)現(xiàn)水源地健康平移運(yùn)行與功能永續(xù)利用，是全社會共同關(guān)注的熱點(diǎn)問題［1］。在我國，河流型水源地供水量最大，同時(shí)由于流域時(shí)空跨度大、污染物成分復(fù)雜、污染源分布廣泛、污染事故突發(fā)性較強(qiáng)而受到重點(diǎn)關(guān)注。河流長期受到工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)面源和居民生活廢水等常規(guī)污染，通航河段上可能還會面臨船舶化學(xué)品和石油泄漏、暴雨徑流污染和工業(yè)事故排放等突發(fā)性水污染風(fēng)險(xiǎn)［2］。因此，開展河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)綜合評估研究，進(jìn)而提高水源地風(fēng)險(xiǎn)管理水平，對保障飲水安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義［3］。

國內(nèi)外關(guān)于水源地風(fēng)險(xiǎn)的研究與實(shí)踐始于20世紀(jì)末至21世紀(jì)初。2005年以來，用于水源地風(fēng)險(xiǎn)評估的水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方法主要有單因子評價(jià)法、模糊綜合評價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。衷平等［4］采用主成分分析法和改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度法對石羊河流域水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行定量篩選，為進(jìn)一步的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)奠定了基礎(chǔ)；?；勰鹊龋?］從河流水環(huán)境脆弱性和危害性的角度出發(fā)，采用模糊綜合評價(jià)法求得湘江14個(gè)斷面的水環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)水平；毛飛劍等［6］采用單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法分析評價(jià)東江河源段的水質(zhì)并確定其污染風(fēng)險(xiǎn)；Li等［7］提出一個(gè)基于k均質(zhì)聚類分析和集對分析的綜合模型來評估水源地丹江口十堰地區(qū)的水污染風(fēng)險(xiǎn)；Cord?o等［8］提出一種結(jié)合多準(zhǔn)則決策分析（MCDA）和地理信息系統(tǒng)（GIS）的方法來評估巴西Campina Grande城市水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的水平。可以看出，目前的水源地風(fēng)險(xiǎn)評估研究大多集中在水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，而河流型水源地存在多種風(fēng)險(xiǎn)類型［9］，針對河流型水源地開展的綜合風(fēng)險(xiǎn)評估及實(shí)例分析還比較少。

河流型水源地涉及的風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，具有較強(qiáng)的不確定性和隨機(jī)性，各個(gè)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)度劃分、評價(jià)等級確定都具有一定的模糊性。模糊綜合評價(jià)法以模糊推理為基礎(chǔ)，能同時(shí)應(yīng)用于主、客觀指標(biāo)的分析評價(jià)，能對評價(jià)問題中的模糊性特征進(jìn)行很好的描述，適用性較強(qiáng)，可應(yīng)用于水源地的多要素、多層次風(fēng)險(xiǎn)評估中。但傳統(tǒng)模糊綜合評價(jià)方法中采用的最大隸屬度原則忽略了最大隸屬度外其他指標(biāo)的綜合作用，與多指標(biāo)綜合評價(jià)的全面性原則背離，評價(jià)過程存在信息的丟失，導(dǎo)致評價(jià)結(jié)果不夠合理。為此，本文以河流型水源地為研究對象，引入風(fēng)險(xiǎn)評估理論，識別潛在的污染源，構(gòu)建層次分明、邏輯清晰的3層遞階結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，并在傳統(tǒng)模糊綜合評價(jià)模型的基礎(chǔ)上，引入有效度原則和加權(quán)平均原則，提出改進(jìn)的模糊綜合評價(jià)方法對河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。以南京市長江子匯洲水源地為例進(jìn)行研究，研究結(jié)果可為河流型水源地的飲水安全保障提供科學(xué)支撐。

1 河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 評價(jià)指標(biāo)體系

風(fēng)險(xiǎn)評估是選取切實(shí)的評價(jià)指標(biāo)和準(zhǔn)則、制定相關(guān)評估體系的過程，并系統(tǒng)地對環(huán)境潛在的風(fēng)險(xiǎn)與危害進(jìn)行定性或定量的評估。開展水源地風(fēng)險(xiǎn)評估能夠量化水源地及周邊區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)，可定量管理水源地風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)分級，對風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行優(yōu)先性排序［10］。評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建從水源地風(fēng)險(xiǎn)評估基本內(nèi)容出發(fā)，對水源地的風(fēng)險(xiǎn)影響機(jī)制、風(fēng)險(xiǎn)源分布和風(fēng)險(xiǎn)可能產(chǎn)生的后果進(jìn)行梳理，考慮水源地結(jié)構(gòu)和功能特性，使評價(jià)指標(biāo)體系能全面合理地體現(xiàn)水源地風(fēng)險(xiǎn)綜合情況［11］。

河流型水源地系統(tǒng)是由資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會等因素相互制約、相互聯(lián)系、相互支持的有機(jī)開放系統(tǒng)。2011年，水利部印發(fā)水資源〔2011〕329號文件，指出全國重要飲用水水源地達(dá)標(biāo)建設(shè)的總體目標(biāo)是：水量保證，水質(zhì)合格，監(jiān)控完備，制度健全。結(jié)合水源地本身的自然屬性、社會屬性及其對應(yīng)的功能特性，本文從水質(zhì)污染、水量短缺、生態(tài)環(huán)境與管理保護(hù)等4個(gè)方面分析河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)，依據(jù)綜合性、科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性、定性與定量結(jié)合等原則，識別河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)源，系統(tǒng)分析對水源地風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)產(chǎn)生影響的各個(gè)因素，基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)概念模型（Pressure-State-Response），建立水質(zhì)污染-水量短缺-生態(tài)環(huán)境-管理保護(hù)復(fù)合系統(tǒng)，見圖1，查詢相關(guān)資料并通過專家咨詢的方法，去除難以獲取、可操作性低的定量指標(biāo)和無法構(gòu)成數(shù)據(jù)序列的冗余指標(biāo)，建立由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層組成的河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

表1 河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Risk evaluation index system for river-type water source areas

圖1 水質(zhì)污染-水量短缺-生態(tài)環(huán)境-管理保護(hù)復(fù)合系統(tǒng)Fig.1 Water quality pollution-water shortage-ecological environment-management and protection composite system

1.2 評價(jià)等級與標(biāo)準(zhǔn)

參考國內(nèi)外劃分標(biāo)準(zhǔn)和水源地實(shí)際情況，結(jié)合水源地風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵與特性，將指標(biāo)劃分為5個(gè)等級，分別用低、較低、一般、較高、高風(fēng)險(xiǎn)度來描述，用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示［12］。Ⅰ說明水源地受到風(fēng)險(xiǎn)因子的影響非常小，帶來的影響可以忽略不計(jì)；Ⅲ說明水源地受到風(fēng)險(xiǎn)因子的影響一般，通過一定的風(fēng)險(xiǎn)控制措施可將風(fēng)險(xiǎn)水平降低在可接受范圍內(nèi)；Ⅴ說明水源地受到風(fēng)險(xiǎn)因子的影響極大，一旦風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，會對社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響；Ⅱ和Ⅳ分別表示介于低和一般、一般和高之間。另外，為便于定量描述指標(biāo)，引入風(fēng)險(xiǎn)度值來表示指標(biāo)等級標(biāo)準(zhǔn)，具體分級界限為：0＜Ⅰ≤0.2，0.2＜Ⅱ≤0.4，0.4＜Ⅲ≤0.6，0.6＜Ⅳ≤0.8，0.8＜Ⅴ≤1.0。

針對河流型水源地，參考國內(nèi)外已有的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如：國際、國家、行業(yè)和地方規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；背景和本底標(biāo)準(zhǔn)；類比標(biāo)準(zhǔn)；科學(xué)研究中被廣泛使用，得到公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)；通過專家咨詢方法獲得的其他標(biāo)準(zhǔn)；等等。確定河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系對應(yīng)不同等級（低風(fēng)險(xiǎn)度、較低風(fēng)險(xiǎn)度、一般風(fēng)險(xiǎn)度、較高風(fēng)險(xiǎn)度及高風(fēng)險(xiǎn)度）的劃分標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值Tab.2 Standard value of risk assessment index for river-type water source areas

2 河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評估模型

河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評估屬于典型的多因素評價(jià)問題，通過熵權(quán)-層次分析法對各指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)，充分考慮指標(biāo)隸屬度間的差距，對常規(guī)的模糊綜合評價(jià)方法進(jìn)行改進(jìn)，并運(yùn)用改進(jìn)的模糊綜合評價(jià)方法評估水源地風(fēng)險(xiǎn)等級。

2.1 熵權(quán)-層次分析法組合賦權(quán)

目前用于確定權(quán)重的方法主要有主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法與決策專家具備的專業(yè)素質(zhì)和知識經(jīng)驗(yàn)息息相關(guān)，可能因主觀人為因素導(dǎo)致評估結(jié)果具有波動性；客觀賦權(quán)法能修正主觀賦值法計(jì)算的偏差，但無法表現(xiàn)出指標(biāo)之間的重要性程度［13-14］。

為兼顧主觀偏好和客觀存在屬性［15］，使評估結(jié)果更具可靠性，采用主客觀組合權(quán)重。主客觀組合權(quán)重指融合專家或者決策者的知識、經(jīng)驗(yàn)及偏好主觀信息，同時(shí)結(jié)合評價(jià)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)等客觀信息計(jì)算得到的相對重要性程度，能較全面地反映決策偏好與評價(jià)指標(biāo)歷史數(shù)據(jù)等主客觀信息。采用Delphi-AHP法計(jì)算主觀權(quán)重，采用熵值法計(jì)算客觀權(quán)重，繼而得到水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重。

Delphi建立在專家組給定的指標(biāo)權(quán)重基礎(chǔ)上，經(jīng)過互相之間的反饋和對權(quán)重的修改確定符合實(shí)際的結(jié)果。AHP是一種實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，將復(fù)雜問題分解成各個(gè)組成因素，又將這些因素按照支配關(guān)系分組，組成具有層次性的遞階結(jié)構(gòu)，通過兩兩比較的方式確定各層次中各因素的相對重要性，避免了賦權(quán)過程中的任意性［16］。Delphi-AHP法計(jì)算主觀權(quán)重w i的步驟包括［17］：構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)；構(gòu)建比較判斷矩陣；根據(jù)判斷矩陣確定權(quán)重；層次單排序及一致性檢驗(yàn)；層次總排序及一致性檢驗(yàn)。

熵值法通過計(jì)算熵值來對事件的無序程度與隨機(jī)性產(chǎn)生判斷，權(quán)重計(jì)算結(jié)果可信程度高。計(jì)算客觀權(quán)重v i的步驟［18］包括指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理、計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵值和熵權(quán)。

最后，綜合主客觀權(quán)重可得到組合權(quán)重［19］，即先采用AHP法計(jì)算評價(jià)指標(biāo)體系中二級指標(biāo)的主觀權(quán)重w i，再采用熵值法計(jì)算二級指標(biāo)的客觀權(quán)重v i。指標(biāo)體系中一級指標(biāo)權(quán)重采用AHP法計(jì)算，二級指標(biāo)權(quán)重采用組合賦權(quán)法計(jì)算，得到組合權(quán)重a，計(jì)算公式為

對權(quán)重歸一化處理后為

2.2 改進(jìn)的模糊綜合評價(jià)模型構(gòu)建

2.2.1 傳統(tǒng)模糊綜合評價(jià)模型

在河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評估的過程中，應(yīng)急水源地建設(shè)情況、應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)情況等定性指標(biāo)難以準(zhǔn)確量化，無法做到精準(zhǔn)地進(jìn)行定量考核，而模糊綜合評價(jià)理論能將定性評價(jià)轉(zhuǎn)為定量評價(jià)，并根據(jù)模糊因素的評判得到評估結(jié)果。因此，本文采用模糊綜合評價(jià)對水源地存在的風(fēng)險(xiǎn)展開評估。

模糊綜合評價(jià)模型構(gòu)建與計(jì)算步驟如下［20-21］：

步驟1。確定評判因素集：u在文中為河流型水源地綜合風(fēng)險(xiǎn)，ui（i＝1，2，…，22）為影響事物評判值的第i個(gè)因素，即指標(biāo)體系中的22項(xiàng)指標(biāo)。

步驟2。確定評語集：根據(jù)水源地的風(fēng)險(xiǎn)特征將水源地風(fēng)險(xiǎn)評估標(biāo)準(zhǔn)分為5個(gè)等級，為方便量化，引入風(fēng)險(xiǎn)度來對應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級評語集：

步驟3。確定隸屬度，進(jìn)而確定模糊判斷矩陣R。

模糊綜合判斷矩陣R中r nm是依據(jù)各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)際值對照其各自的分級標(biāo)準(zhǔn)，通過各評價(jià)指標(biāo)對應(yīng)于各等級的隸屬函數(shù)推求而得的。定性指標(biāo)依據(jù)專家打分表計(jì)算得各評價(jià)因素的隸屬度向量。定量指標(biāo)則是根據(jù)降半梯形公式建立隸屬函數(shù)，將模糊評價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)變成直觀的評價(jià)指標(biāo)。假設(shè)v j和v j＋1為相鄰兩級標(biāo)準(zhǔn)值，v j＋1＞v j，x i為指標(biāo)實(shí)測值，并將評價(jià)指標(biāo)分為正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)來計(jì)算隸屬度。

正向指標(biāo)，即指標(biāo)實(shí)際值越大、綜合評判程度越好的指標(biāo)。計(jì)算公式為

逆向指標(biāo)，即指標(biāo)實(shí)際值越小、綜合評判程度越好的指標(biāo)。計(jì)算公式為

步驟4。確定指標(biāo)的權(quán)向量。

評價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量為Ai＝｛a1，a2，…，an｝。其中，ai是因素u i對模糊子集的隸屬度，且需歸一化，。根據(jù)前述，本文采用組合賦權(quán)法來確定權(quán)重，將AHP法與熵值法結(jié)合。

步驟5。模糊綜合評價(jià)。

合成各子集的權(quán)向量A i與模糊綜合矩陣Ri，得到每一類風(fēng)險(xiǎn)的模糊綜合評價(jià)結(jié)果向量Bi：

根據(jù)最大隸屬度原則對評估結(jié)果進(jìn)行判定，b k＝max｛b1，b2，…，bm｝，k＝1，2，…，m，b k所 對應(yīng)的評估等級就是每一類風(fēng)險(xiǎn)的最終評估結(jié)論。

由各子集的模糊綜合矩陣Ri建立模糊綜合矩陣R。設(shè)u1，u2，…，u k的權(quán)向量為ω，ωi＝（ωi，ω2，…，ωk），且滿足，合成u1，u2，…，u k的權(quán)向量ω和模糊綜合矩陣R，得到多層次的模糊綜合評價(jià)結(jié)果向量B：

同樣根據(jù)最大隸屬度原則對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判定，得到最終評估結(jié)果。

2.2.2 改進(jìn)的模糊綜合評價(jià)模型

最大隸屬度原則適用于綜合評價(jià)矩陣中各隸屬度相差較大時(shí)的情況，而綜合評價(jià)矩陣中各隸屬度相差較小時(shí)，最大隸屬度原則會因舍棄其他隸屬度的客觀存在而失效或低效，難以反映真實(shí)的評價(jià)結(jié)果。因此，為更加真實(shí)地反映評價(jià)結(jié)果等級，定義最大隸屬度原則的有效度α［22］為

式中：n為綜合評價(jià)矩陣中的元素個(gè)數(shù)；β為最大隸屬度；γ為第二大隸屬度。

當(dāng)α≥0.5時(shí)，依據(jù)最大隸屬度原則較可靠；當(dāng)α＜0.5時(shí)，若仍依據(jù)最大隸屬度原則易導(dǎo)致結(jié)果真實(shí)性下降，因此可以采用加權(quán)平均原則，既能強(qiáng)調(diào)最大隸屬度的影響，又能兼顧所有隸屬度應(yīng)有的作用。該原則是對加權(quán)平均算子計(jì)算出的基于隸屬度和待定系數(shù)的綜合數(shù)值進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，從而確定風(fēng)險(xiǎn)等級，能充分保留原始和過程數(shù)據(jù)，避免評價(jià)信息的丟失，并能將風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行量化處理，使評價(jià)結(jié)果更為直觀［23-24］?？杀硎緸?/p>

式中：E為指標(biāo)模糊綜合評價(jià)結(jié)果；bm為隸屬于第m等級的隸屬度；em為指標(biāo)不同等級的具體分值，5個(gè)等級從低到高分別取風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間邊界值0、0.2、0.4、0.6、0.8；k′為待定系數(shù)，取k′＝1，且由上式可看出當(dāng)k'趨近于無窮大時(shí)，上式轉(zhuǎn)化為最大隸屬度原則的計(jì)算公式。

3 實(shí)例研究

3.1 研究區(qū)概況

長江流域是我國重要的水源地、水電能源基地、黃金水道和生物寶庫［25］。長江南京段位于長江下游中段靠下部，從安徽省東部貫入南京市境內(nèi)，長約97 km。分布在長江南京段的六大河流型水源地，其供水量占南京市城區(qū)及郊區(qū)集中式供水總量的80%［26］。同時(shí)，長江是南水北調(diào)東線工程的引水來源，其水質(zhì)變差、突發(fā)污染事故等問題的產(chǎn)生會嚴(yán)重影響流域及更廣范圍的人民生活安全、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定。

南京市長江子匯洲水源地位于長江江寧銅井保留區(qū)，該保留區(qū)位于銅井河口至江寧河口，總長度13 km。子匯洲水源地地理位置見圖2。在長江子匯洲水源地內(nèi)有濱江水廠取水口，處于新濟(jì)州河段新生洲右汊南岸，上承馬鞍山河段，下連南京河段。濱江水廠供水能力為45萬m3／d，與江寧水務(wù)集團(tuán)有限公司的另外一座開發(fā)區(qū)水廠供水管網(wǎng)形成了互通，供水范圍為江寧區(qū)東部、南部（江寧街道、祿口街道、淳化街道、湖熟街道、橫溪街道、谷里街道）和溧水區(qū)、鎮(zhèn)江市部分區(qū)域。

圖2 南京市長江子匯洲水源地地理位置Fig.2 Geographical location of Zihuizhou water source area of Yangtze River in Nanjing

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評估范圍、時(shí)段及指標(biāo)數(shù)值

將水源地準(zhǔn)保護(hù)區(qū)外20 km緩沖區(qū)內(nèi)的陸域、水域作為風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)范圍，子匯洲水源地保護(hù)區(qū)范圍見圖3，選取2019年作為水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)時(shí)段。據(jù)《南京市統(tǒng)計(jì)年鑒（2019）》《南京市水資源公報(bào)（2019）》等相關(guān)資料，確定長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)中的定量指標(biāo)數(shù)據(jù)見表3，定性指標(biāo)數(shù)據(jù)是邀請10位經(jīng)驗(yàn)豐富且具有權(quán)威性的專家根據(jù)評價(jià)等級并結(jié)合子匯洲水源地定性指標(biāo)的實(shí)際情況打分評定后取的加權(quán)平均結(jié)果，見表4。

表3 長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)定量指標(biāo)Tab.3 Numerical value of quantitative index for risk assessment of Zihuizhou water source area of Yangtze River

表4 長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)定性指標(biāo)數(shù)值Tab.4 Numerical value of qualitative index for risk assessment of Zihuizhou water source area of Yangtze River

圖3 南京市長江子匯洲水源地保護(hù)區(qū)范圍Fig.3 Protected area of Zihuizhou water source area of Yangtze River in Nanjing

3.3 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

借助MATLAB編程軟件，采用AHP法確定一級指標(biāo)的主觀權(quán)重，采用AHP法和熵值法分別確定二級指標(biāo)的主觀和客觀權(quán)重，并利用式（1）、式（2）對應(yīng)的組合賦權(quán)方法確定二級指標(biāo)的綜合權(quán)重，計(jì)算結(jié)果見表5和圖4。

圖4 長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系指標(biāo)權(quán)重Fig.4 Index weight of risk assessment system for Zihuizhou water source area of Yangtze River

表5 長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系中各指標(biāo)權(quán)重Tab.5 Weight of each index in risk assessment system for Zihuizhou water source area of Yangtze River

3.4 評價(jià)指標(biāo)模糊綜合隸屬度矩陣計(jì)算

根據(jù)長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系中各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)際值對照其各自的分級標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)2.2中的公式確定模糊綜合隸屬度矩陣R，計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)模糊綜合隸屬度矩陣RTab.6 Fuzzy comprehensive membership degree matrix R of risk index of Zihuizhou water source area of Yangtze River

3.5 評價(jià)結(jié)果及分析

根據(jù)改進(jìn)模糊綜合評價(jià)模型公式計(jì)算長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)等級，結(jié)果見表7。

表7 長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)等級計(jì)算結(jié)果Tab.7 Calculation results of risk levels of Zihuizhou water source area of Yangtze River

從總體上看，長江子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)度綜合評估結(jié)果為0.216 7，屬于較低風(fēng)險(xiǎn)。長江子匯洲水源地建設(shè)完善、管理到位，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況符合，有較高可信度。

具體來看，水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)度處于較低水平，指標(biāo)層6個(gè)指標(biāo)中突發(fā)污染事故發(fā)生概率A3的風(fēng)險(xiǎn)等級為一般，其余指標(biāo)均為低或較低風(fēng)險(xiǎn)。長江子匯洲水源地保護(hù)區(qū)附近存在功能多樣的碼頭渡口和水源地取水口工廠企業(yè)，包括濱江碼頭、華能碼頭、中儲貨運(yùn)碼頭和南華碼頭等，且航線繁忙，貨物吞吐量大。在交通布局方面，長江南京段需承擔(dān)航運(yùn)等任務(wù)，所以船運(yùn)船舶等移動風(fēng)險(xiǎn)源也是不容忽視的潛在風(fēng)險(xiǎn)。目前園區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生造成重大污染的突發(fā)性事故。另外，水源地一、二級保護(hù)區(qū)內(nèi)沒有任何排污口，但準(zhǔn)保護(hù)區(qū)外存在碼頭、企業(yè)、排污口和可能對水體產(chǎn)生污染的建設(shè)設(shè)施，也會對水源地水質(zhì)造成一定的污染。為加強(qiáng)水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)管控，水源地水質(zhì)監(jiān)測在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)取樣抽檢的同時(shí)，江寧區(qū)水務(wù)局、環(huán)保局在濱江水廠取水口附近安裝了水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)10個(gè)參數(shù)24 h的連續(xù)動態(tài)監(jiān)測，基本滿足子匯洲水源地全方位的水質(zhì)監(jiān)控需求。

水量短缺風(fēng)險(xiǎn)處于低風(fēng)險(xiǎn)水平，指標(biāo)層6個(gè)指標(biāo)中人口自然增長率B1為較高風(fēng)險(xiǎn)，工程供水能力B6為一般風(fēng)險(xiǎn)，其余指標(biāo)均為低風(fēng)險(xiǎn)。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量、跨越式發(fā)展，工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人民生活的需水量都日益增加，人口自然增長率較大也對水量供需平衡造成一定影響。同時(shí)，選取的2019年為60年一遇干旱年份，降水量大幅降低，而長江子匯洲水源地的供水規(guī)模依然能夠滿足城市居民生活用水需求，供水情況較穩(wěn)定，并且長江水量豐富，在枯水年來臨時(shí)也能確保水源地的年度引水量，未來應(yīng)進(jìn)一步考慮供水區(qū)域人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)體量持續(xù)增加而帶來的潛在水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)。

生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)處于較低風(fēng)險(xiǎn)水平，指標(biāo)層的植被覆蓋率C2和水環(huán)境自凈能力C4為一般風(fēng)險(xiǎn)，其余指標(biāo)為低或較低風(fēng)險(xiǎn)。子匯洲水源地一級保護(hù)區(qū)內(nèi)植被覆蓋率達(dá)90%以上，水源地保護(hù)區(qū)外20 km緩沖區(qū)域的土地開發(fā)利用率較高，導(dǎo)致植被覆蓋率一定程度偏低，存在土壤侵蝕和水土流失現(xiàn)象，致使水源地附近生態(tài)環(huán)境承受一定程度破壞，進(jìn)而對水源地安全造成負(fù)面影響，應(yīng)繼續(xù)做好水土流失治理工作，采取建設(shè)生態(tài)環(huán)境保障工程等措施。水環(huán)境自凈能力受年度來水量影響，2019年為枯水年，來水量較小導(dǎo)致其具有較大風(fēng)險(xiǎn)，豐水年的風(fēng)險(xiǎn)會相應(yīng)降低。

管理保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)處于低風(fēng)險(xiǎn)水平，指標(biāo)層的6個(gè)指標(biāo)均為低或較低風(fēng)險(xiǎn)，說明子匯洲水源地在水源地管理方面做得比較全面和完善，對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)度值為4個(gè)方面中最小。子匯洲水源地設(shè)置了專門的管護(hù)機(jī)構(gòu)，同時(shí)實(shí)行行政首長負(fù)責(zé)制，各部門啟動聯(lián)動機(jī)制，針對子匯洲水源地出臺了水源地安全評估制度和長效管護(hù)制度。關(guān)于應(yīng)急能力方面，布局了夾江雙閘水源和趙村水庫備用水源地，能滿足應(yīng)急用水需求，也制定了專門的應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)急監(jiān)測能力達(dá)到規(guī)范要求。

子匯洲水源地綜合風(fēng)險(xiǎn)處于較低風(fēng)險(xiǎn)水平，水源地安全狀況良好。目前生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)度評價(jià)結(jié)果為0.322 1，與水質(zhì)污染、水量短缺、管理保護(hù)相比，問題較為明顯，應(yīng)不斷增加環(huán)保投資力度，為水源地周邊生態(tài)環(huán)境提供切實(shí)的保障。水源地管護(hù)機(jī)構(gòu)濱江水廠應(yīng)積極聯(lián)合其他部門，針對具體現(xiàn)象實(shí)施相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)控制措施，最大程度降低存在的水污染風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)強(qiáng)化水源地長效管護(hù)機(jī)制，不斷提高原水水質(zhì)應(yīng)急與常規(guī)監(jiān)控水平，定期實(shí)施應(yīng)急演練，保障水源地安全。

對比傳統(tǒng)與改進(jìn)的模糊綜合評價(jià)結(jié)果，生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、管理保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)的傳統(tǒng)模糊綜合評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級為一般和較低，改進(jìn)模糊綜合評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級為較低和低，綜合風(fēng)險(xiǎn)的傳統(tǒng)與改進(jìn)模糊綜合評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級相同，均為較低等級，改進(jìn)后的綜合風(fēng)險(xiǎn)度結(jié)果為0.216 7，位于低和較低等級的過渡位置。結(jié)合子匯洲水源地風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀可知，傳統(tǒng)模糊綜合評價(jià)會造成風(fēng)險(xiǎn)等級偏高，偏離實(shí)際數(shù)值，而改進(jìn)的模糊綜合評價(jià)結(jié)果更貼近實(shí)際情況。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)模糊綜合評價(jià)法采用取大取小算子和最大隸屬度原則，使最終的評價(jià)結(jié)果僅保留權(quán)重系數(shù)或隸屬度，造成另一部分隸屬度丟失，影響評價(jià)的準(zhǔn)確性。改進(jìn)的模糊綜合評價(jià)方法采用相乘相加算子與加權(quán)平均原則，綜合分析與處理權(quán)重矩陣和隸屬矩陣，能避免隸屬度丟失并可對評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行量化，得到的評價(jià)結(jié)果更趨于實(shí)際，改進(jìn)方法在評估水源地風(fēng)險(xiǎn)時(shí)更加科學(xué)、合理。

4 結(jié) 論

從水質(zhì)污染、水量短缺、生態(tài)環(huán)境、管理保護(hù)等4個(gè)方面構(gòu)建了河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系。基于模糊綜合評價(jià)理論，依據(jù)有效度原則和加權(quán)平均原則，對傳統(tǒng)模糊綜合評價(jià)模型加以改進(jìn)，建立河流型水源地風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評價(jià)模型，充分考慮了所有指標(biāo)隸屬度的作用，減小了誤差，提高了評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級的科學(xué)性和客觀性。

以改進(jìn)模糊綜合評價(jià)模型對長江子匯洲水源地進(jìn)行實(shí)例研究，確定其風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果等級處于較低風(fēng)險(xiǎn)水平，總體狀況表現(xiàn)良好。從結(jié)果可知，現(xiàn)存隱患主要為子匯洲水源地的碼頭企業(yè)分布緊密、植被覆蓋率較低等風(fēng)險(xiǎn)因子，在生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制上有較大進(jìn)步空間，可通過采取工業(yè)及生活污水處理工程建設(shè)、及時(shí)排查突發(fā)性水污染事故隱患、建設(shè)生態(tài)環(huán)境保障工程等風(fēng)險(xiǎn)管控措施降低子匯洲水源地的風(fēng)險(xiǎn)水平。