基于層次分析法的河南省礦山環(huán)境評價

崔劍 白朝軍 宋軒

摘 要：本文以河南省為研究對象，基于層次分析法進行礦山環(huán)境評價。利用礦山開發(fā)背景、礦業(yè)活動、礦山環(huán)境污染、礦山地質(zhì)災(zāi)害4類17個礦山環(huán)境評價因子，采用層次分析法確定因子權(quán)重，計算出礦山環(huán)境評價綜合指數(shù)，確定礦山環(huán)境影響分區(qū)。結(jié)果表明：層次分析法應(yīng)用于礦山環(huán)境評價是合理、有效的，其評價分區(qū)的劃分為礦山地質(zhì)環(huán)境管理工作提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：層次分析法;河南省;礦山環(huán)境;評價指標(biāo)

中圖分類號：X820.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）05-0149-05

Abstract： This paper took Henan Province as the research object and carried out mine environmental assessment based on analytic hierarchy process. Based on 17 factors of mine environmental assessment， including mining development background， mining activities， mine environmental pollution and mine geological hazards， the weights of factors were determined by analytic hierarchy process， and the comprehensive index of mine environmental assessment was calculated to determine the zoning of mine environmental impact. The results show that the application of analytic hierarchy process to mine environmental assessment is reasonable and effective， and the division of assessment zones into mine geological environment management provides reliable basic data.

Keywords： analytic hierarchy process（AHP）;Henan Province;mine environment;evaluation index

1 研究背景

河南省是全國重要的礦產(chǎn)資源大省和礦業(yè)大省，礦業(yè)產(chǎn)值連續(xù)多年位于全國前5位，為經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻[1]。但是，由此引發(fā)的礦山開發(fā)占地、礦山地質(zhì)災(zāi)害等問題較多，對區(qū)域礦產(chǎn)經(jīng)濟的進一步發(fā)展造成了較大的影響。具體來說，隨著礦山開發(fā)程度和規(guī)模不斷擴大，誘發(fā)了較為嚴(yán)重的礦山環(huán)境問題，破壞了附近居民的生存環(huán)境[2-4]，尤其是部分礦產(chǎn)開發(fā)集中區(qū)域，對礦山環(huán)境承載力提出了重大考驗。資源與環(huán)境已經(jīng)成為制約礦業(yè)經(jīng)濟健康發(fā)展的瓶頸之一。因此，如何客觀科學(xué)地對礦山環(huán)境進行評價，從而為政府治理生態(tài)環(huán)境提供決策依據(jù)，已成為礦山環(huán)境研究的一個重大課題[5]。

本文以河南省礦山環(huán)境遙感調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合層次分析法，對河南省礦山地質(zhì)環(huán)境進行評價，為河南省礦山環(huán)境保護提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

2 研究區(qū)概況與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

河南省面積16.7萬km2，全省已發(fā)現(xiàn)礦種144種，已查明資源儲量礦種110種，已開發(fā)利用的礦種93種，其中能源礦產(chǎn)6種，金屬礦產(chǎn)23種，非金屬礦產(chǎn)62種，水氣礦產(chǎn)2種[6]。河南省礦產(chǎn)資源主要分布在京廣線以西和豫南的丘陵、山區(qū)，豫東平原有中原油田和永城煤田。

2.2 研究方法

2.2.1 評價體系構(gòu)建。河南省礦山環(huán)境受多種因子和要素的影響。在遵循科學(xué)性、可比性、可操作性、針對性、相對獨立性原則的前提下，選取了4種類型（礦山開發(fā)背景、礦業(yè)活動、礦山環(huán)境污染、礦山地質(zhì)災(zāi)害）17個因子進行礦山環(huán)境評價。礦山開發(fā)背景因素包括坡度、坡高、植被覆蓋、巖土體類型、構(gòu)造、降水指標(biāo)和人類活動等;礦業(yè)活動因素包括采場、中轉(zhuǎn)場、固體廢棄物和礦山建筑等;礦山環(huán)境污染因素包括水體污染和土壤污染等;礦山地質(zhì)災(zāi)害因素包括崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷等。具體評價指標(biāo)及分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2.2.2 評價指標(biāo)權(quán)重的確定。層次分析法是由美國運籌學(xué)家Saaty于20世紀(jì)70年代初期提出的一種簡便、靈活而又實用的多準(zhǔn)則決策方法。該方法將數(shù)據(jù)、專家意見和分析者的客觀判斷直接而有效地結(jié)合起來，利用模糊數(shù)學(xué)的方式將決策信息數(shù)學(xué)化，并構(gòu)建判斷矩陣，通過求其最大特征值和其對應(yīng)的特征向量來確定每一個影響因素的相對重要性權(quán)值。在此基礎(chǔ)上，通過每一個影響因素的權(quán)值可以對復(fù)雜問題中的各類因素進行層次劃分，從而構(gòu)建層次分析結(jié)構(gòu)模型，達到定量分析復(fù)雜問題的目的[7-9]。

該方法的操作步驟主要有4步：首先，建立層次結(jié)構(gòu)模型;其次，構(gòu)造判斷矩陣并進行一致性檢查;再次，進行層次總排序并進行一致性檢驗;最后，得出綜合權(quán)重。

2.2.2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型。通過對河南省礦山環(huán)境評價指標(biāo)進行分析，把系統(tǒng)問題層次化、結(jié)構(gòu)化，構(gòu)造出河南省礦山環(huán)境評價的層次分析結(jié)構(gòu)模型，包括目標(biāo)層（A）、準(zhǔn)則層（B）和指標(biāo)層（C）三層。礦山環(huán)境評價的層次結(jié)構(gòu)模型具體如圖1所示。

2.2.2.2 構(gòu)建判斷矩陣并進行一致性檢查。構(gòu)造判斷矩陣對階梯層次模型結(jié)構(gòu)中的因素重要性進行判斷，采用1～9標(biāo)度法進行成對比較（見表2），確定每層中各因素之間的相對重要性并等于相應(yīng)的分值，構(gòu)造出各層次中的所有判斷矩陣。

2.2.4 河南省礦山環(huán)境評價要素權(quán)重的確定。影響礦山環(huán)境的因素指標(biāo)有：礦山開發(fā)背景、礦業(yè)活動、礦山環(huán)境污染和礦山地質(zhì)災(zāi)害等。根據(jù)選取的礦山地質(zhì)環(huán)境評價指標(biāo)和建立的層次結(jié)構(gòu)模型，通過構(gòu)造判斷矩陣和進行一致性檢查，最終確定河南省礦山環(huán)境評價層次總排序，即為評價模型各因子權(quán)重（見表5）。

3 河南省礦山地質(zhì)環(huán)境評價

3.1 評價方法

采用礦山環(huán)境評價綜合指數(shù)作為量化評價指標(biāo)，根據(jù)加權(quán)平均法建立礦山環(huán)境評價數(shù)學(xué)模型，進行河南省礦山環(huán)境評價。

3.2 礦山環(huán)境分區(qū)評價

依據(jù)各評價指標(biāo)對礦山環(huán)境影響的強度，結(jié)合各評價指標(biāo)權(quán)重，綜合分析計算得到河南省礦山環(huán)境評價綜合指數(shù)分布情況。依據(jù)表6，對結(jié)果進行重分類和聚類分析，得到河南省礦山環(huán)境分區(qū)（見圖2），并進行分區(qū)面積統(tǒng)計，結(jié)果見表7。

河南省礦山環(huán)境總體較好，但局部地區(qū)問題較為嚴(yán)重。從面積上看，河南省礦山環(huán)境“無影響區(qū)”面積最大，約164 766.59km2;其次是“一般影響區(qū)”，約2 059.95km2;“較嚴(yán)重影響區(qū)”，約127.64km2;“嚴(yán)重影響區(qū)”，約45.82km2。

“嚴(yán)重影響區(qū)”主要分布在安陽市、焦作市、洛陽市、南陽市、平頂山市、三門峽市、信陽市、許昌市、鄭州市和駐馬店市等傳統(tǒng)的礦山開發(fā)區(qū)。其中，三門峽市、鄭州市“嚴(yán)重影響區(qū)”面積較大。三門峽市“ 嚴(yán)重區(qū)影響區(qū)”主要分布在澠池-陜縣-湖濱區(qū)和靈寶。澠池-陜縣-湖濱區(qū)主要是鋁土礦資源集中，礦山企業(yè)眾多，多為露天開采，開采規(guī)模大，地形地貌景觀破壞嚴(yán)重、土地資源占用與破壞嚴(yán)重、礦山地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，同時，關(guān)停廢棄礦山較多，恢復(fù)治理程度較低;靈寶金礦資源集中，開采歷史悠久，金礦開采產(chǎn)生的固體廢棄物占用大量土地資源，加之金礦開采區(qū)域枯竭，關(guān)停廢棄礦山眾多，恢復(fù)治理程度較低。鄭州市“ 嚴(yán)重影響區(qū)”主要集中在滎陽市南部、鞏義市南部和新密市、登封市。這些區(qū)域主要是煤礦、鋁土礦、建筑石料用灰?guī)r開采，區(qū)域內(nèi)開采強度大，礦山企業(yè)眾多，特別是煤礦地下開采強度大，地面塌陷時有發(fā)生。

“ 較嚴(yán)重影響區(qū)”主要分布在安陽市、鶴壁市、濟源市、焦作市、開封市、洛陽市、南陽市、平頂山市、三門峽市、商丘市、新鄉(xiāng)市、信陽市、許昌市、鄭州市和駐馬店市。其中，三門峽市、鄭州市、許昌市、焦作市、洛陽市、平頂山市和安陽市“較嚴(yán)重影響區(qū)”面積較大。三門峽市和鄭州市“較嚴(yán)重影響區(qū)”主要分布在“嚴(yán)重影響區(qū)”周邊。許昌市“較嚴(yán)重影響區(qū)”主要分布在禹州市北部，主要是建筑石料用灰?guī)r和石灰?guī)r露天開采引起的。焦作市“較嚴(yán)重影響區(qū)”主要分布在沁陽-博愛-中站區(qū)-解放區(qū)-修武一線，主要是煤礦地下開采和鋁土礦露天開采引起的。洛陽市“較嚴(yán)重影響區(qū)”主要分布在新安縣西部、偃師市東南部和欒川縣。其中，欒川縣面積較大，主要是鉬礦和鉛鋅礦露天開采面剝離地表，固體廢棄物占用大量土地。平頂山“較嚴(yán)重影響區(qū)”集中在平頂山市區(qū)、石龍區(qū)、汝州市和魯山縣，主要是煤礦和鐵礦開采引起的。安陽市“較嚴(yán)重影響區(qū)”主要分布在安陽縣和林州交界處，主要是煤礦和鐵礦開采較為集中引起的。

“一般影響區(qū)”和“無影響區(qū)”普遍分布在河南省18個地市。需要說明的是，周口市、開封市和商丘市（除永城市）主要的礦產(chǎn)開采活動是磚瓦黏土開采，對當(dāng)?shù)氐母貛砹似茐摹?/p>

4 結(jié)論

本文以礦山環(huán)境評價為中心，結(jié)合自然地理、礦業(yè)活動以及礦業(yè)活動對周圍環(huán)境的影響，采用層次分析法，構(gòu)建了以河南省礦山環(huán)境評價為目標(biāo)層的三級評價指標(biāo)體系，并確定了各指標(biāo)對目標(biāo)層的權(quán)重。依據(jù)河南省礦山環(huán)境評價模型得到的評價結(jié)果，將河南省礦山環(huán)境分為4個級別：“無影響區(qū)”“一般影響區(qū)”“較嚴(yán)重影響區(qū)”和“嚴(yán)重影像區(qū)”。從總體上來看，河南省礦山環(huán)境總體較好，但局部地區(qū)，特別是礦業(yè)活動聚集區(qū)，礦山環(huán)境“較嚴(yán)重影像區(qū)”和“一般影像區(qū)”普遍分布。河南省礦山環(huán)境評價及其分區(qū)的劃分，不但為河南省礦山環(huán)境治理、礦山地質(zhì)災(zāi)害防治、礦山規(guī)劃等提供了可靠的依據(jù)，也為河南省礦山環(huán)境恢復(fù)治理提供了有效的參考。

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