基于AHP—加權(quán)分值法的礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)

摘 要：為評(píng)價(jià)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度，從礦山地質(zhì)災(zāi)害、地形地貌景觀破壞、含水層結(jié)構(gòu)破壞以及土地資源占用破壞4個(gè)方面選取14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用層次分析法對各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行量化，建立基于APH的加權(quán)分值綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，并將此模型應(yīng)用于榆神礦區(qū)某礦。結(jié)果表明：井田西部工業(yè)場地區(qū)域地質(zhì)環(huán)境影響程度為較嚴(yán)重區(qū)，其他區(qū)域影響程度較輕。

關(guān)鍵詞：層次分析法；加權(quán)分值綜合評(píng)價(jià)；礦山地質(zhì)環(huán)境；影響程度評(píng)價(jià)

引言

礦山的生產(chǎn)活動(dòng)對礦區(qū)及周圍環(huán)境的影響破壞明顯，如礦山地質(zhì)災(zāi)害、地形地貌景觀破壞以及含水層結(jié)構(gòu)破壞等，這些問題嚴(yán)重影響了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，不同程度地威脅居民的生命財(cái)產(chǎn)安全[1-3]。因此，客觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度，有助于合理規(guī)劃礦產(chǎn)資源和環(huán)境保護(hù)[4]。為此，筆者歸納收集了礦山地質(zhì)環(huán)境問題有關(guān)的指標(biāo)因素資料，建立基于層次分析法的加權(quán)分值綜合評(píng)價(jià)模型，以期對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與保護(hù)提供理論支撐。

1 評(píng)價(jià)模型建立

1.1 選取評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的內(nèi)容，考慮到參評(píng)因子要易于量化，且所選因素必須具有特定地質(zhì)環(huán)境條件的代表性及區(qū)域范圍內(nèi)的系統(tǒng)性[3]。歸納總結(jié)后最終確定評(píng)估的4個(gè)子系統(tǒng)，其中包含了14個(gè)評(píng)估指標(biāo)。

礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)子系統(tǒng)為礦山地質(zhì)災(zāi)害（A1）、含水層破壞（A2）、地形地貌景觀破壞（A 3）、土地資源占用破壞（A 4）。礦山地質(zhì)災(zāi)害子系統(tǒng)的二級(jí)評(píng)估指標(biāo)為地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模（B1）、地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性（B 2）、影響對象的重要程度（B 3）、經(jīng)濟(jì)損失（B 4）、受威脅人數(shù)（B 5）；含水層破壞子系統(tǒng)的二級(jí)評(píng)估指標(biāo)為含水層結(jié)構(gòu)破壞（B 6）、礦井正常涌水量（B 7）、主要含水層地下水位下降或疏干程度（B 8）、礦區(qū)及周圍地表水體漏失程度（B 9）、對礦區(qū)及周圍生產(chǎn)生活用水的影響程度（B10）；地形地貌景觀破壞子系統(tǒng)的二級(jí)評(píng)估指標(biāo)為對原生地形地貌景觀的影響程度（B11）、對可視范圍內(nèi)地形地貌景觀的影響程度（B12）；土地資源占用破壞系統(tǒng)的二級(jí)評(píng)估指標(biāo)為占用破壞的土地類型（B13）、占用破壞的土地面積（B14）。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)取值與分級(jí)

根據(jù)有關(guān)規(guī)范及礦山實(shí)際情況，結(jié)合專家評(píng)定意見，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)間的大小關(guān)系即影響嚴(yán)重的取為10，影響較嚴(yán)重的取為5，影響較輕的取為2（表1）[4]。

1.3確定評(píng)價(jià)系統(tǒng)權(quán)值

本文采用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重。由專家對地質(zhì)環(huán)境影響要素及因子的相對重要性進(jìn)行評(píng)估，通常按1～9標(biāo)度法對重要性程度賦值，然后構(gòu)建一個(gè)能夠反應(yīng)評(píng)價(jià)因子之間關(guān)系的判斷矩陣，綜合分析各位專家提供的判斷矩陣，構(gòu)造最終的判斷矩陣，再利用層次分析法計(jì)算各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[5]。

步驟簡要如下[5]：

①構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣體現(xiàn)了各評(píng)價(jià)因素之間的相對重要性，層次分析法導(dǎo)出權(quán)重的方法就是兩兩比較，并且把各評(píng)價(jià)因素之間的重要性進(jìn)行了量化。用1～9標(biāo)度法作為比較判斷的依據(jù)，來定義判斷矩陣。

②層次單排序及一致性檢驗(yàn)

計(jì)算一致性指標(biāo)CI，并查找一致性指標(biāo)RI。然后計(jì)算一致性比例CR。

其中， 為判斷矩陣最大特征值。

當(dāng)CR<0.10時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受，否則重新修正。

③層次總排序及一致性檢驗(yàn)

這一過程是最高層次到最低層次逐層進(jìn)行，判斷底層中指標(biāo)對目標(biāo)層的排序權(quán)重，并作一致性檢驗(yàn)。

根據(jù)上述模型，建立比較判斷矩陣，并確定各指標(biāo)的權(quán)重（表2～表5）。

2.評(píng)價(jià)方法

綜合評(píng)價(jià)法是將礦山地質(zhì)環(huán)境的嚴(yán)重程度給予定量綜合評(píng)定，本文采用評(píng)價(jià)指標(biāo)加權(quán)分值綜合評(píng)價(jià)法。

2.1因子指標(biāo)加權(quán)分值綜合評(píng)價(jià)[6-7]

因子指標(biāo)加權(quán)分值綜合評(píng)價(jià)模型：

（6）

其中，F(xiàn)j—子系統(tǒng)要素加權(quán)分值（j=A1、A2、A3、A4）；Fi—每個(gè)評(píng)價(jià)因子中指標(biāo)分值；Wi—各評(píng)價(jià)要素的權(quán)值；n—各子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)因子數(shù)；

礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)模型：

（7）

其中，F(xiàn)0—礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)分值；Wj—各子系統(tǒng)評(píng)價(jià)要素的權(quán)值；m—子系統(tǒng)要素個(gè)數(shù)，對應(yīng)為（A1、A2、A3、A4）；

2.2綜合評(píng)價(jià)結(jié)果劃分

本文將礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度劃分為三個(gè)等級(jí)，即“嚴(yán)重”、“較嚴(yán)重”和“較輕”三個(gè)等級(jí)（表7）。

3應(yīng)用實(shí)例

選取陜北榆神礦區(qū)某礦為例，對其礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。該礦地處陜北黃土高原的北端和毛烏素沙漠東南緣的接壤地帶，面積9.4735km2，生產(chǎn)規(guī)模0.60Mt/a，為中型煤礦。區(qū)內(nèi)地形地貌可分為風(fēng)沙區(qū)、河谷區(qū)和黃土梁峁區(qū)三種地貌類型，地質(zhì)環(huán)境脆弱，煤炭開采引起的主要地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)有地面塌陷多樣。本文將井田分為工業(yè)場地及其以外的區(qū)域，進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度評(píng)價(jià)（表8、圖1）。

由圖1，該礦地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)分布在工業(yè)場地內(nèi)，面積約0.16km2，占評(píng)估區(qū)面積的1.46%，主要的礦山地質(zhì)環(huán)境問題為新建工業(yè)場地占?jí)和恋刭Y源。其他區(qū)域地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。

4 結(jié)論

（1）采用層次分析法確定評(píng)價(jià)系統(tǒng)各指標(biāo)權(quán)重，將層次分析法與加權(quán)分值綜合評(píng)價(jià)法有機(jī)結(jié)合，建立礦山地質(zhì)環(huán)境危害程度評(píng)價(jià)模型。將礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度劃分為“嚴(yán)重”、“較嚴(yán)重”和“較輕”三個(gè)等級(jí)。

（2）根據(jù)評(píng)價(jià)模型對榆神礦區(qū)某礦礦山地質(zhì)環(huán)境危害程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)分布在工業(yè)場地內(nèi)，其他區(qū)域影響程度較輕。

參考文獻(xiàn)

[1]王心義，李任政，李建林.礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境破壞程度評(píng)價(jià)及其恢復(fù)治理[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，33（05）：681-685.

[2]孫魁，李永紅，劉海南，等.彬長礦區(qū)“對滑型”黃土滑坡及其形成機(jī)制[J].煤炭學(xué)報(bào)，2017，42（11）：2989-2997.

[3]楊梅忠，胡勇.基于專家可信度的礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].西部探礦工程，2016，28（09）：184-186+191.

[4]馬偉，徐素寧，王潤生，等.基于證據(jù)權(quán)法的贛南稀土礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)[J].地球?qū)W報(bào)，2015，36（01）：103-110.

[5]陳建平，范立民，李成，等.基于模糊綜合評(píng)判和GIS技術(shù)的礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)[J].中國煤炭地質(zhì)，2014，26（02）：43-48.

[6]鄧雪，李家銘，曾浩健，等.層次分析法權(quán)重計(jì)算方法分析及其應(yīng)用研究[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2012，42（07）：93-100.

[7]何芳，徐友寧，袁漢春.礦山環(huán)境地質(zhì)問題綜合評(píng)價(jià)客觀權(quán)值確定方法探討[J].中國地質(zhì)，2008（02）：337-343.

作者簡介

席國強(qiáng)（1984-），男，陜西臨潼人，工學(xué)碩士，地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水處理技術(shù)、礦井水再生利用等研究。電話：18591995661.

（作者單位：中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司）