云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)

許慧玲，李 煒，李 俊，何金霖，張士舉

(1.昆明理工大學(xué)，昆明 650093；2.云南省國土資源規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，昆明 650093)

礦產(chǎn)資源是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，保證人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。礦產(chǎn)作為不可再生資源，其需求量隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而不斷增長[1]。云南省礦產(chǎn)資源豐富，礦業(yè)活動(dòng)頻繁，是中國第一采礦大省，開發(fā)區(qū)礦產(chǎn)資源的開采對(duì)地形、地貌、水環(huán)境、大氣環(huán)境等影響較大，從而影響區(qū)域生態(tài)水文過程和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為避免不利影響，將礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)的強(qiáng)度限制在環(huán)境可承載范圍內(nèi)是必要的[2]。開展云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力研究具有重要的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

本文采用層次分析法確定環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為我國礦產(chǎn)開發(fā)與保護(hù)及國家宏觀戰(zhàn)略的定制提供一定的依據(jù)，為其類似礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)的環(huán)境承載力研究提供參考。

1 區(qū)域概況

云南省位于我國西南，介于北緯21°8′～29°15′，東經(jīng)97°31′～106°11′之間。全省東西最大橫距864.9 km，南北最大縱距990 km。國土總面積39.41萬 km2。云南屬山地高原地形，地形垂直的溫度變化明顯，全省年平均氣溫20 ℃，大部分地區(qū)年降水量在1 000 mm以上，屬于亞熱帶高原季風(fēng)型氣候[3]。云南省地質(zhì)現(xiàn)象種類繁多，成礦條件優(yōu)越，已發(fā)現(xiàn)的有色、黑色、貴金屬等礦產(chǎn)有143種，已探明儲(chǔ)量的有101種，礦產(chǎn)資源較為豐富。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

層次分析從不同層面體現(xiàn)出礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)對(duì)礦區(qū)環(huán)境的影響，以及這種影響對(duì)礦區(qū)的危害，能夠反映出礦產(chǎn)資源開發(fā)的適宜程度。具有實(shí)用性、簡(jiǎn)潔性、靈活性等特點(diǎn)[4]。本文選用該法構(gòu)建礦產(chǎn)資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。層次分析法包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層三個(gè)層次[5]。目標(biāo)層反映整個(gè)礦區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力水平；準(zhǔn)則層反映環(huán)境承載力的綜合能力；指標(biāo)層反映環(huán)境承載力狀況的基礎(chǔ)性指標(biāo)。云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)一覽表見表1。

參考前人環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的相關(guān)研究，結(jié)合云南省的實(shí)際情況，綜合考慮自然資源特點(diǎn)、礦產(chǎn)資源特點(diǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況和生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀等因素，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表2所示。

表2 云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

在評(píng)價(jià)過程中指標(biāo)較多且存在差異，不能進(jìn)行比較分析[6]，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化的方法，對(duì)開發(fā)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)化公式如下：

對(duì)于正趨向指標(biāo)計(jì)算公式：

(1)

對(duì)于負(fù)趨向指標(biāo)計(jì)算公式：

(2)

其中：Nij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Mij為標(biāo)準(zhǔn)化前指標(biāo)的原始值；max(Mi)為標(biāo)準(zhǔn)化前某指標(biāo)的最大值；min(Mi)為標(biāo)準(zhǔn)化前某指標(biāo)的最小值。

數(shù)據(jù)來源于《云南統(tǒng)計(jì)年鑒(2019)年》、第三次全國國土調(diào)查、云南省地質(zhì)調(diào)查局。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各單因子值，按照極差標(biāo)準(zhǔn)化的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

運(yùn)用均方差權(quán)值決策法對(duì)特定年份不同地區(qū)資源開發(fā)環(huán)境承載力確定指標(biāo)權(quán)重[7]，具體計(jì)算步驟如下：

1)隨機(jī)變量Gi均值計(jì)算公式：

(3)

2)指標(biāo)Gi的均方差計(jì)算公式：

(4)

3)指標(biāo)Gi的權(quán)重系數(shù)計(jì)算公式：

(5)

其中，E(Gi)是指標(biāo)Gi的均值；?(Gi)是指標(biāo)Gi的均方差；Wi是指標(biāo)Gi的權(quán)重系數(shù)；Z為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行計(jì)算，各指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

從表3可知，生態(tài)環(huán)境的權(quán)重達(dá)到0.2，是影響云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力最主要的因素；其次為土地資源、水資源、水環(huán)境、礦產(chǎn)資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源；而大氣環(huán)境的影響程度較小。

2.4 綜合評(píng)價(jià)模型

采用線性加權(quán)求和函數(shù)法，將各級(jí)指數(shù)乘以各自的權(quán)重后求和，得出綜合評(píng)價(jià)指數(shù)值。資源開發(fā)環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)值的計(jì)算公式為[8]：

(6)

其中，Xi是指標(biāo)指數(shù)值；Wi是指標(biāo)的權(quán)重；n為該級(jí)指標(biāo)的項(xiàng)數(shù)。計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)值結(jié)果

2.5 環(huán)境承載力分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表4綜合評(píng)價(jià)值結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，運(yùn)用自然斷點(diǎn)法，將評(píng)價(jià)結(jié)果取值范圍(0.55，0.46)分為5個(gè)區(qū)間，依次對(duì)應(yīng)5個(gè)等級(jí)，結(jié)果如表5所示。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

表4綜合評(píng)價(jià)值與表5綜合評(píng)價(jià)值等級(jí)劃分進(jìn)行比較，得到云南省各礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)礦產(chǎn)資源環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果，用ArcGIS 10.2軟件編制綜合評(píng)價(jià)等級(jí)劃分圖，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1所示。

圖1 云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)圖Fig.1 Comprehensive evaluation of environmental carrying capacity of mineral resources development zone in Yunnan province

由圖1得出，云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力高的開發(fā)區(qū)有11個(gè)，總面積達(dá)到7 095.12 km2，占礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)總面積的17.55%；主要分布在普洱市、保山市、麗江市、楚雄州、紅河州和西雙版納州；開發(fā)區(qū)主要受到水環(huán)境、大氣環(huán)境的制約。

云南省礦產(chǎn)資源環(huán)境承載力較高的開發(fā)區(qū)有15個(gè)，總面積達(dá)到10 157.17 km2，占礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)總面積的25.13%；主要分布在昆明市、玉溪市、普洱市、臨滄市、保山市、昭通市、大理州和紅河州；開發(fā)區(qū)承載力主要受到水資源、土地資源的影響。

云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力中等的礦區(qū)有15個(gè)，總面積達(dá)到7 601.17 km2，占礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)總面積的18.80%；主要分布在玉溪市、普洱市、保山市、臨滄市、昭通市、文山州、迪慶州和德宏州；開發(fā)區(qū)各因子協(xié)調(diào)性差。

云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力較低的礦區(qū)有10個(gè)；總面積達(dá)到11 853.65 km2，占礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)總面積的29.32%；主要分布在昆明市、曲靖市、玉溪市、昭通市、紅河州、大理州、文山州和迪慶州；開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力主要影響因素有水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源、礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)資源。

云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力低的礦區(qū)有9個(gè)；總面積達(dá)到3 718.46 km2，占礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)總面積的9.20%；主要分布在曲靖市、玉溪市、怒江州、迪慶州和文山州；開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力主要受到水資源、礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源、生態(tài)環(huán)境的制約。

4 結(jié)論與建議

1)選取7個(gè)主要環(huán)境因子構(gòu)建了開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)進(jìn)行環(huán)境承載力評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果得出了承載力等級(jí)。

2)經(jīng)評(píng)價(jià)、計(jì)算及統(tǒng)計(jì)，云南省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力高的有11個(gè)礦區(qū)(7 095.12 km2)，主要分布在云南省北部；較高的15個(gè)礦區(qū)(10 157.17 km2)主要分布在云南省西南部；中等的15個(gè)礦區(qū)(7 601.17 km2)主要分布在云南省東南部；較低的10個(gè)礦區(qū)(11 853.65 km2)主要分布在云南省北東部；低的9個(gè)礦區(qū)(3 718.46 km2)主要分布在云南省西北部。評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)地調(diào)查情況較吻合。

3)建議環(huán)境承載力高的開發(fā)區(qū)進(jìn)行大中型礦山開發(fā)；較高的開發(fā)區(qū)，可調(diào)整局部開采布局優(yōu)化開發(fā)；中等的開發(fā)區(qū)，需要優(yōu)化目前的短板弱項(xiàng)，對(duì)資源可進(jìn)行適度開發(fā)；較低的開發(fā)區(qū)，應(yīng)著重調(diào)整局部開采規(guī)模，控制開采強(qiáng)度；低的開發(fā)區(qū)，需要強(qiáng)化限制開采礦種的礦業(yè)權(quán)管理，控制開采強(qiáng)度。