礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系構(gòu)建研究
——以膠東萊州—萊西一帶礦產(chǎn)集中區(qū)為例

孫俊，戚向陽(yáng)，張麗君，孔令號(hào)，趙莉源

(1.中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 煙臺(tái) 264000；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局煙臺(tái)海岸帶地質(zhì)調(diào)查中心，山東 煙臺(tái) 264000)

0 引言

膠東萊州—萊西地區(qū)是我國(guó)重要的礦產(chǎn)資源基地，主要開采礦種為金礦、鐵礦、飾面用石料礦、建筑用花崗巖礦、長(zhǎng)石礦、滑石礦、菱鎂礦等。礦山開采引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題主要有：露天采坑破壞山體，使地形地貌遭到破壞；地下開采形成采空區(qū)，引發(fā)地面塌陷、地裂縫等問題。

礦山地質(zhì)環(huán)境問題的產(chǎn)生與礦產(chǎn)的種類、礦山規(guī)模、開采方式以及地質(zhì)環(huán)境背景條件密切相關(guān)?，F(xiàn)有的適用于萊州—萊西地區(qū)的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系單一，需選取針對(duì)性較強(qiáng)的評(píng)價(jià)因子構(gòu)建質(zhì)量評(píng)價(jià)體系對(duì)萊州-萊州礦產(chǎn)資源集中開采區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為該區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)提供基礎(chǔ)工作。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)主要位于山東省萊州市、平度市、萊西市境內(nèi)，局部位于招遠(yuǎn)市境內(nèi),交通較為便捷，榮烏高速貫穿全區(qū)。地形總趨勢(shì)是東南高、西北低，地質(zhì)構(gòu)造位置處于華北地臺(tái)(Ⅰ)魯東隆起區(qū)(Ⅱ)之膠北隆起(Ⅲ)的西端，出露地層主要有新太古代膠東巖群、古元古代荊山群和粉子山群、新生代古近系、第四系，此外有大面積巖漿巖侵入。

2 評(píng)價(jià)方法

礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是從研究區(qū)實(shí)際情況出發(fā)，構(gòu)建合理的評(píng)價(jià)體系，通過層次分析法(AHP)[1]確定評(píng)價(jià)要素權(quán)值，將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)等級(jí)，各等級(jí)分別賦值1、2、3分，采用要素指標(biāo)加權(quán)分值綜合評(píng)價(jià)模型的方法，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算分?jǐn)?shù)和評(píng)價(jià)要素的計(jì)算分?jǐn)?shù)疊加[2]，得到礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量總分值，根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境的分值計(jì)算結(jié)果，結(jié)合《全國(guó)礦產(chǎn)資源集中開采區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查技術(shù)要求(修改稿)》規(guī)范劃定礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分區(qū)[3]。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

形成一個(gè)包含所有地質(zhì)環(huán)境因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在實(shí)際工作中相當(dāng)困難，因地質(zhì)環(huán)境背景、開采方式、開采的礦產(chǎn)類型等因素均影響礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果[4]。一方面，研究區(qū)遙感、礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況等資料難以收集全面；另一方面，各影響因素不是獨(dú)立存在的個(gè)體，有時(shí)相互影響，關(guān)系復(fù)雜。因此在建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)所選取的指標(biāo)需要能夠用數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，用一些現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及易于觀測(cè)和獲取的資料[5]綜合客觀地反映礦山環(huán)境問題的現(xiàn)狀，并進(jìn)行分級(jí)。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

萊州—萊西一帶礦山地質(zhì)環(huán)境受多要素和因子影響，根據(jù)不同礦山地質(zhì)環(huán)境特征，地質(zhì)環(huán)境問題的分布、發(fā)育現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)為依據(jù)，本次研究選取4個(gè)評(píng)價(jià)要素11個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系[6]。評(píng)價(jià)要素包括自然地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、礦山開發(fā)、礦山開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響4個(gè)方面[7]。自然地理要素包括地形地貌、區(qū)域重要程度；基礎(chǔ)地質(zhì)要素包括地質(zhì)構(gòu)造、巖性；礦山開發(fā)要素包括開采點(diǎn)分布密度、開采方式、開采強(qiáng)度、開采礦種；礦山開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響要素包括水資源破壞程度、地質(zhì)災(zāi)害、礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理難易程度[8]，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 萊州-萊西礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

研究利用層次分析法(AHP法)確定評(píng)價(jià)要素和評(píng)價(jià)因子權(quán)重值。采用層次分析法解決問題時(shí)，要構(gòu)造一個(gè)層次模型，將指標(biāo)進(jìn)行分組，對(duì)每一層的指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)成判斷矩陣，然后求解判斷矩陣的最大特征值和對(duì)應(yīng)的特征向量[9]，即可得到本組指標(biāo)的權(quán)重值。

3.2.1 建立模型

對(duì)萊州-萊西礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，將有關(guān)的各個(gè)因素按照不同屬性自上而下地分解成若干層次，構(gòu)造出層析結(jié)果模型[10]。

3.2.2 構(gòu)造判斷矩陣計(jì)算權(quán)重

判斷矩陣中各元素的數(shù)值采用薩蒂提出的1～9比較標(biāo)度法[11]，確定每層各因素的相對(duì)重要程度并等于相應(yīng)的分值。

假定A層中元素A與下一層次中元素B1，B2，B3，B4，……，Bn有聯(lián)系，判斷矩陣見表2。

表2 層次分析法(AHP)判斷矩陣

bij表示對(duì)于A來說，Bi對(duì)Bj相對(duì)重要性。bij一般取 1，2，3，……，9及它們的倒數(shù)。判斷矩陣的數(shù)值是根據(jù)原始資料等綜合分析得出[12-13]。這里可引用 1～9標(biāo)度對(duì)重要性判斷結(jié)果進(jìn)行量化，見表3。

表3 重要性標(biāo)度含義表

3.3 礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)采用正方形網(wǎng)格單元?jiǎng)澐址椒╗14]，根據(jù)實(shí)際公里網(wǎng)將整個(gè)萊州-萊西研究區(qū)域劃分成統(tǒng)一1km×1km的單元格，共可以劃分為2360個(gè)?；贛apGIS平臺(tái)，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算分?jǐn)?shù)和評(píng)價(jià)要素的計(jì)算分?jǐn)?shù)疊加，得到礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量總分值，分?jǐn)?shù)越高表示對(duì)環(huán)境影響越嚴(yán)重[15]。萊州-萊西礦山環(huán)境質(zhì)量分為4個(gè)等級(jí)：無影響區(qū)、影響輕微區(qū)、影響較嚴(yán)重區(qū)、影響嚴(yán)重區(qū)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表4、圖1。

表4 礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)

1—無影響區(qū)；2—影響輕微區(qū)；3—影響較嚴(yán)重區(qū)；4—影響嚴(yán)重區(qū)圖1 研究區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖

通過層次分析法，分別確定礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)要素的權(quán)值和各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值[16-17]，萊州-萊西礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)因子權(quán)重見表5。

表5 萊州-萊西礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)因子權(quán)重

參照礦山地質(zhì)圖等資料，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境分級(jí)結(jié)果圖進(jìn)行修整，用曲線代替折線，使其盡量反映礦山環(huán)境的實(shí)際邊界[18]，研究區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖(圖1)，礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分區(qū)見表6。

表6 礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分區(qū)情況

礦山地質(zhì)環(huán)境無影響區(qū)：面積1474.42km2，占評(píng)價(jià)區(qū)面積的63.88%。該區(qū)地貌以平原、低緩丘陵為主，無地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境地質(zhì)問題，基本不存在污染源，不存在固體廢棄物堆放及地表形變，地質(zhì)地貌景觀未受到影響。

礦山地質(zhì)環(huán)境影響輕微區(qū)：面積121.69km2，占評(píng)價(jià)區(qū)面積的5.27%。主要分布在礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)的周圍。

礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)：面積342.49km2，占評(píng)價(jià)區(qū)面積的14.84%。主要分布金礦及露天采礦聚集區(qū)，分布于萊山三山島金礦一帶，虎頭崖鎮(zhèn)、沙河鎮(zhèn)、柞村鎮(zhèn)、郭家店鎮(zhèn)及萊山土山一帶。

礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)：面積369.52km2，占評(píng)價(jià)區(qū)面積的16.01%。主要分布金礦及露天采礦聚集區(qū)，分布于萊山三山島金礦一帶，虎頭崖鎮(zhèn)、沙河鎮(zhèn)、柞村鎮(zhèn)、郭家店鎮(zhèn)、程郭鎮(zhèn)、南墅鎮(zhèn)、舊店鎮(zhèn)、大澤山鎮(zhèn)的廢棄露天采礦處，地質(zhì)災(zāi)害主要為采空區(qū)地面塌陷、露天采坑，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大，污染源分布廣，礦坑排水對(duì)地下水環(huán)境影響大，地質(zhì)地貌景觀受到嚴(yán)重破壞，危害城鎮(zhèn)人口密集區(qū)、大中型工礦企業(yè)所在地、主要的交通線，治理難度大[19-20]。

4 結(jié)論

(1)在萊州-萊西礦集區(qū)開展礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)，綜合考慮自然地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、礦山開采、礦山開采對(duì)環(huán)境的影響4個(gè)主要因素，選取影響礦山地質(zhì)環(huán)境的11個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，完成礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建。

(2)基于MapGIS平臺(tái)，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算分?jǐn)?shù)和評(píng)價(jià)要素的計(jì)算分?jǐn)?shù)疊加，得到礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量總分值。萊州—萊西礦山環(huán)境質(zhì)量分為4個(gè)等級(jí)：無影響區(qū)、影響輕微區(qū)、影響較嚴(yán)重區(qū)、影響嚴(yán)重區(qū)。