农村供水风险评价指标体系研究与应用

引言

近年来，极端天气事件频繁发生，水旱灾害趋多趋频趋强趋广，其极端性、反常性、复杂性、不确定性显著增强。农村供水工程受气候变化影响显著，因洪涝旱情等灾害频发导致多地城乡居民供水受到严重威胁。然而，当前农村供水系统的风险评价能力和突发供水事件应对能力仍显不足。我国西南、西北地区和部分中部山区因缺乏骨干水源，干旱季节和年份易发生季节性缺水问题。此外，春节等节假日期间，大量外出务工人员返乡导致用水需求激增，超出供水系统负荷，进一步加剧了停水、断水等供水问题。 2023 年因海河流域性大洪水、松花江流域强降雨以及西南、西北等省份干旱，动态监测全国共 193 万农村居民出现饮水临时反复问题。

国外对城市供水系统风险研究较早，最早是 1983 年《美国联邦政府的风险评价 - 管理程序》，初步形成了风险评价体系，提出了健康风险评价的“四步法”，包括危害鉴别、剂量 - 效应关系评价、暴露评价和风险表征，近年来，国外研究重点关注定性、半定量或定量风险评估方法，以及事件树分析（ ETA ）、故障树分析（ FTA ）、失效模式与影响分析（ FMEA/FMECA ）、定量微生物风险评估（ QMRA ）、健康风险评估（ HRA ）和马尔可夫模型（ Markov ）等工具的适用性及其案例研究。相比之下，我国的风险评价与管理工作始于上世纪 70 年代，近年来的研究主要集中在供水系统风险等级、脆弱性评价、风险分析以及风险评价、水质风险分类、等级标准以及预防措施等方面。然而，针对农村供水工程的风险评价研究相对较少，现有研究多集中于水处理技术、水价机制和水质评价等领域，缺乏实例工程应用研究。

因此，本研究以重庆市巫溪县为例，构建了农村供水风险评价指标体系，并将其应用于具体供水工程中，旨在实现农村供水风险从事后处置向事前预防的转变。

1  研究概况和历史事件

1.1  研究区域概况

重庆市巫溪县是国家乡村振兴重点帮扶县，位于重庆市东北部，在 长江上游地区 ，地形条件复杂，以山地为主，土壤持水能力差，降水分布不均匀，在时间和空间上差异较大，常有季节性、区域性的降雨或干旱发生，最低海拔 139.4 米，最高海拔 2796.8 米。

巫溪县立足县情水情，因地制宜推进农村供水工程建设，形成了较为完备的农村供水工程体系，截至 2023 年底，巫溪县农村集中供水工程 621 处，农村供水人口 43.1 万人，全县农村集中供水率 96% ，供水水源多为溪沟水和小型水库，其中千吨万人工程 10 处，供水人数 18.6 万人，占全县农村供水总人口 42.5% ；千人工程 29 处，供水人数 6.8 万人，占供水总人口 15.5% ；百人供水工程 582 处，供水人数 17.8 万人，工程数量大，供水人口多，占供水总人口 40.6% 。受降雨影响较大，丰枯季节性变化明显。

1.2  突发供水事件分析

根据巫溪县水利局数据， 2022-2023 年期间共发生 33 起农村供水突发事件，这些事件涉及风险环节主要包括水源、水厂、输配水管网三类，巫溪县千人以上农村供水工程分布见图 1 。

1.2.1 事件类型与数量

输配水管网受损占比最多，共 16 例，占比 48.5% 。主要原因是暴雨引发的泥沙淤积和管道损毁，部分事件因施工不当导致管道破裂。水源受损 10 例，占比 30.3% 。洪灾和暴雨导致水源水池损毁、沟渠和大堰垮塌断流，长期高温少雨则引发临时性缺水，水源枯竭或水量变小。水厂受损 7 例，占比 21.2% 。洪灾影响导致蓄水池损坏破裂、地基沉降或水池冲毁。

1.2.2  事件原因分析

根据巫溪县突发供水事件，总结分析事件发生原因如下：

（ 1 ）自然灾害因素

暴雨和洪灾是导致水源和输配水管网受损的主要原因。长期高温少雨则加剧了水源枯竭问题，特别是在缺乏骨干水源的山区，季节性缺水现象尤为突出。

（ 2 ）人为因素

施工不当是输配水管网受损的重要原因之一。水厂设备老化和管理不善也是导致突发事件的重要因素。部分水厂蓄水池因年久失修，在洪灾中发生破裂。

（ 3 ）技术与管理因素

 

 

2  研究方法

2.1  风险评价指标构建方法

在分析农村供水突发事件基础上，采用德尔菲法（ Delphi ）法选取风险评价指标， Delphi 法又称 专家调查法，专家采用匿名的方式形成咨询意见 。采用层次分析（ AHP ）法明确目标层和准则层指标，层次分析法是按照从属关系进行分组分层，有序 递阶 。 指标权重计算采用 AHP 的和积法。

2.2  风险评价结果计算方法

农村供水风险值是各级指标的风险值和权重乘积的和，计算公式如下：

                               （ 1 ）

式中： R 风险为农村供水风险评价风险值； I _i 为第 i 项二级指标的风险值； w _i 为第 i 项二级指标的权重。

3   风险评价等级

参考《洪水风险区划及防治区划编制技术要求》、《城市供水管网安全风险评估技术规范》，根据紧急程度、发展势态和可能造成的危害程度，将农村供水风险划分为四级，风险值及标准释义如表   1   所示。

 

4  农村供水风险评价指标构建

4.1  风险评价指标选取

本研究采用 Delphi 法遴选风险评价指标，聘请水质监测、工程设计、水厂管理等 12 位农村供水方面的专家参与。

（ 1 ）初步指标筛选

基于文献研究和巫溪县农村供水突发事件的实际情况，准则层从农村供水工程关键环节、影响农村供水的自然条件角度分析，筛选出供水水源、输配水管道、水厂、运行管理和自然条件这 5 个一级指标。子准则层筛选出水源水量不稳定、水源水质不稳定、供水水质超标、净水工艺不合理、净化消毒设施设备故障、管网老化损坏、管理自动化、运行管理不专业、水价水费不合理、排查举报问题较多、地形条件恶劣，低温冻损和雨（旱）情况等会影响农村供水工程供水安全的主要风险因素。

（2） 专家意见征询

通过两轮专家问卷调查，对初步筛选的指标进行评分和调整。第一轮问卷中，专家对各项指标的重要性进行评分（ 1-5 分），并提出修改意见；第二轮问卷中，专家根据第一轮结果进一步调整评分，直至达成一致。根据专家评分结果，剔除重要性评分低于 3 分的指标，选取了 12 项风险因素， 16 项风险采集信息，最终确定了农村供水风险评价指标体系。

4.2  指标权重确定

在确定指标体系后，采用 AHP 法，逐层构建判断矩阵，采用和积法计算权重，对向量进行归一化处理计算和一致性检验。

计算所得权重保留两位小数。农村供水工程风险评价指标体系权重见表 2 。

 

4.2  农村供水工程风险因素和风险值

4.2.1  风险等级划分依据

依据《饮用水水源保护区划分技术规范》（ HJ 338-2018 ）和《村镇供水工程技术规范》（ GB/T 43824-2024 ），将水源类型、供水保证率和水质状况划分为低、一般、较高和高四个等级。水源保护等级划分参考了《农村饮水安全评价准则》（ T/CHES 18-2018 ），结合警示标志和保护区划定情况确定。供水水质依据《生活饮用水卫生标准》（ GB 5749-2022 ），根据水质超标指标类型和对健康危害的影响，将供水水质划分为四个等级。管网建设年限和漏损率等级划分参考了全国农村供水信息管理系统的统计数据，并结合实际工程经验确定。运行管理等级划分依据管理单位的专业性和水价水费的合理性，参考专家意见。地形条件和雨旱情况依据国家气候中心气象监测和中国气象局等级定义。农村供水工程风险因素等级标准见表 3 。

4.2.2  数据采集

 

 

4.3  评价结果分析

依据巫溪县基础数据，采用构建的风险评估指标体系进行计算，结果显示，巫溪县低风险工程   37   处，覆盖农村人口   26.6   万人，占比   61.7%   ；中风险工程   584   处，覆盖农村人口   16.5   万人，占比   32.9%   。中风险工程较多，需要运行管理人员定期关注，按要求开展运行维护和风险排查。风险等级分布见表   4   。

 

 

从风险因素预警数量来看，管网漏损率、自动化监控、水源类型、运行管理单位和水费收取方式的预警数量较高，分别为 619 、 587 、 583 、 569 和 409 个，见图 2 。

管网漏损率预警数量最高，达到 619 个，反映出管网维护管理不善，导致水资源浪费和供水效率低下。自动化监控预警数量为 587 个，说明自动化监控系统覆盖率不足，难以实时发现和处理潜在风险。水源类型预警数量为 583 个，主要因水源多为山溪水、坑塘水，供水保证率低且易受气候影响，安全性和可靠性较差。运行管理单位预警数量为 569 个，运行管理单位多为村集体或用水户协会，专业化水平低，管理不规范。水费收取方式预警数量为 409 个，部分工程存在不收水费或固定收费现象，导致运行经费不足，难以覆盖维护成本，设备老化问题突出。此外，管网建设年限、供水保证率、水质检测报告、净水设施配备及运行情况等也存在一定风险，需持续关注和改进。