基于模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法的礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)

尹俊凱 汪繼學(xué) 張承斌

（山東泰山地質(zhì)勘查公司，山東 泰安 271000）

日照市共開發(fā)利用鐵、銅、鉛等21種礦產(chǎn)，有各類礦山546個(gè)，多數(shù)礦山企業(yè)規(guī)模屬中小型。主要開采礦種為飾面用花崗巖、建筑石料用花崗巖、石灰?guī)r（建筑石料用灰?guī)r和水泥用灰?guī)r）等，金屬礦產(chǎn)主要為金礦、鐵礦、鉛鋅礦，其他還有冶金用白云巖、熔劑用蛇紋巖、磚瓦用頁巖、砂巖、鉀長石、粘土礦等非金屬礦產(chǎn)。日照市最主要的礦山地質(zhì)環(huán)境問題是破損山體及露天采坑，對(duì)原有地形地貌造成很大破壞并占用大量土地，由于露天開采造成地表植被破壞、水土流失等，使生態(tài)環(huán)境惡化，個(gè)別處于“三區(qū)兩線”可視范圍內(nèi)，造成嚴(yán)重視覺污染。

日照市礦山產(chǎn)生地質(zhì)環(huán)境問題數(shù)量多，種類雜，且分布區(qū)域廣，為更好地認(rèn)識(shí)礦山開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，進(jìn)一步指導(dǎo)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理，有必要對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)分區(qū)。

1 評(píng)價(jià)原則

為了規(guī)范分區(qū)，全面反映礦山地質(zhì)環(huán)境影響等級(jí)，分區(qū)評(píng)價(jià)遵循以下原則。

1.1 堅(jiān)持“以人為本”的原則

選取與人民群眾生活息息相關(guān)的占損土地面積、地質(zhì)災(zāi)害作為主要評(píng)價(jià)因子，評(píng)價(jià)其影響程度。當(dāng)存在多種問題時(shí)，或同一問題分散分布時(shí)，對(duì)人們的影響大于單一問題集中分布，因此增加問題數(shù)量評(píng)價(jià)因子。以可視距離1km作為礦山的影響范圍邊界，分區(qū)以此為界。

1.2 規(guī)避“三區(qū)兩線”的原則

以“三區(qū)兩線”作為天然的分區(qū)邊界線。“三區(qū)”指城市規(guī)劃區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)，“兩線”為重要交通干線和主要水系線，重要交通干線主要考慮高速公路、國道和鐵路，水系線主要考慮河流線和水庫，海岸線、湖泊為當(dāng)然的分區(qū)邊界線。當(dāng)“兩線”穿越礦區(qū)時(shí)，不再作為天然分界線。

1.3 集中連片的原則

多個(gè)礦山集中分布（大于2個(gè)），單個(gè)礦山相距小于2km，作為一個(gè)集中連片區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)；當(dāng)兩個(gè)集中連片區(qū)相距小于2倍可視范圍，且主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題相似時(shí)，將兩個(gè)集中連片區(qū)合并為同一個(gè)區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)；單一礦山獨(dú)立分布時(shí)，且面積小于1km2時(shí)，不進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，將其歸為一般區(qū)。

1.4 突出主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題的原則

當(dāng)兩個(gè)集中連片區(qū)相距小于2倍可視范圍，但主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題不同，將兩個(gè)集中連片區(qū)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，不再合并，以突出主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)因子

本次礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)，選擇3個(gè)因子，分別是土地占損率A、礦山地質(zhì)環(huán)境問題點(diǎn)分布密度B、地質(zhì)災(zāi)害C。通過對(duì)這3個(gè)因子進(jìn)行量化賦值，進(jìn)行評(píng)價(jià)分區(qū)。

土地占損率=占損土地面積/分區(qū)面積×100，只統(tǒng)計(jì)已有占損（反映現(xiàn)狀）。

礦山地質(zhì)環(huán)境問題點(diǎn)分布密度=區(qū)內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境問題點(diǎn)數(shù)量/面積×100，即100km2的礦山地質(zhì)環(huán)境問題數(shù)量，便于不同面積分區(qū)之間的對(duì)比。（只統(tǒng)計(jì)已存在的）

地質(zhì)災(zāi)害分為兩個(gè)部分，財(cái)產(chǎn)損失和災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量，隱患點(diǎn)的影響與已發(fā)生的災(zāi)害點(diǎn)同等重要，險(xiǎn)情威脅損失同直接經(jīng)濟(jì)損失。該因子同第2個(gè)因子，以每百平方千米進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。財(cái)產(chǎn)損失和災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量的權(quán)重系數(shù)按相同處理。

2.2 分區(qū)

（1）將礦山中心點(diǎn)坐標(biāo)和礦區(qū)范圍投影到分區(qū)圖上，未調(diào)查到礦區(qū)范圍的，以現(xiàn)狀影響范圍為礦區(qū)范圍。

（2）將圖按2km×2km進(jìn)行網(wǎng)格劃分，查看每個(gè)網(wǎng)格的礦山分布情況，將相鄰網(wǎng)格分布有礦山且不屬于同一礦山的劃為同一區(qū)，當(dāng)相鄰網(wǎng)格無礦山，次一相鄰有礦山的也劃分為同一區(qū)。連續(xù)兩個(gè)相鄰網(wǎng)格無礦山則歸為不同的區(qū)。將大量無礦山的地區(qū)歸為一般區(qū)。當(dāng)相鄰網(wǎng)格有礦山且屬同一礦山的，礦區(qū)面積可局限于一個(gè)網(wǎng)格之內(nèi)，且連續(xù)兩個(gè)相鄰網(wǎng)格無礦山的，做為一個(gè)礦山點(diǎn)分布于圖上，歸為一般區(qū)進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，在分區(qū)評(píng)價(jià)完成后，進(jìn)行單點(diǎn)評(píng)價(jià)，因子同上，面積以1個(gè)單元網(wǎng)格面積計(jì)算。

（3）分區(qū)邊界，以可視范圍1km做為分區(qū)邊界，穿過村莊、城鎮(zhèn)、湖泊等不宜穿過的地區(qū)時(shí)，向內(nèi)側(cè)偏移盡可能避過。

圖1 礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)分區(qū)示意圖

2.3 分區(qū)評(píng)價(jià)方法

2.3.1 土地占損率模糊判別

土地占損率

式中：

ai-第i區(qū)土地占損率；

Fij-第i區(qū)第j項(xiàng)礦山地質(zhì)環(huán)境問題占損土地面積（km2）；

Si-第i區(qū)面積（km2）。

以函數(shù)2進(jìn)行模糊判別

該方程表達(dá)的主要思想是以土地占損大于20歸為嚴(yán)重，其他小于20的按該公式判別其模糊歸屬度。

2.3.2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題點(diǎn)分布密度模糊判別

礦山地質(zhì)環(huán)境問題點(diǎn)分布密度

式中：

bi-第i區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題點(diǎn)分布密度(個(gè)/百平方千米)；

n-第i區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題點(diǎn)數(shù)量。

以函數(shù)4進(jìn)行模糊判別

2.3.3 地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)災(zāi)害判別因子C分為單位財(cái)產(chǎn)損失cc和災(zāi)害點(diǎn)分布密度cm兩部分，地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的影響與已發(fā)生的災(zāi)害點(diǎn)同等重要，險(xiǎn)情威脅損失同直接經(jīng)濟(jì)損失。同樣按百平方千米進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

單位面積財(cái)產(chǎn)損失

災(zāi)害點(diǎn)分布密度

式中：

CCSij-第i區(qū)第j個(gè)地質(zhì)災(zāi)害財(cái)產(chǎn)損失；

m-第i區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量。

參考地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范（DZ/T 0286-2015）表—地質(zhì)災(zāi)害危害程度分級(jí)表，以100萬和500萬作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，≥500萬元的危害程度大，≤100萬元的地質(zhì)災(zāi)害危害程度小。本文以單位面積財(cái)產(chǎn)損失≥500萬元/km2嚴(yán)重歸屬度為1，≤100萬元/km2嚴(yán)重歸屬度為0.1，建立模糊判別函數(shù)（7）如下：

本文以5個(gè)小型災(zāi)害可比一個(gè)大型災(zāi)害，為增加其收斂性，將災(zāi)害點(diǎn)分布密度擴(kuò)大10倍，建立災(zāi)害點(diǎn)分布密度模糊判別函數(shù)（8）。

2.3.4 建立模糊判別矩陣Rij

根據(jù)上述函數(shù)，可分別計(jì)算其礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重程度歸屬度，建立模糊判別矩陣Rij。

式中：

2.3.5 截矩陣進(jìn)行判別

引入截矩陣進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重程度判別。

取λ=0.9，0.5，0.1分別判別，取R0.9（rij≥0.9）歸為嚴(yán)重區(qū)，R0.5不含R0.9（0.5≤rij＜0.9）歸為較嚴(yán)重區(qū)，R0.1不含R0.5（0.1≤rij＜0.5）歸為輕微區(qū)，R0.1（rij＜0.1）歸為一般區(qū)。

2.3.6 分區(qū)賦值計(jì)算

根據(jù)上述評(píng)價(jià)原則及方法對(duì)日照市礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值計(jì)算，通過2.3.5所列截矩陣進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重程度判別。各典型分區(qū)計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 典型分區(qū)計(jì)算結(jié)果表

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)日照市礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)日照市礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)分區(qū)，將日照市劃分為40個(gè)小區(qū)，其中礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)12個(gè)，礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)16個(gè)，礦山地質(zhì)環(huán)境影響輕微區(qū)11個(gè)，礦山地質(zhì)環(huán)境影響一般區(qū)（即空白區(qū)）1個(gè)（見圖2）。

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)

本次調(diào)查劃分礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)12個(gè)，面積299.88km2，共包括298個(gè)礦山，473處礦山地質(zhì)環(huán)境問題，占損土地面積約930公頃。

3.2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)

本次調(diào)查劃分礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)16個(gè)，面積440.73km2，共包含礦山192個(gè)，245處地質(zhì)環(huán)境問題，占損土地面積約為660公頃。

3.3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響輕微區(qū)

本次調(diào)查劃分礦山地質(zhì)環(huán)境影響輕微區(qū)11個(gè)，面積192.89km2，共包括41個(gè)礦山，50處礦山地質(zhì)環(huán)境問題，占損土地面積約180公頃。

圖2 日照市礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)分區(qū)圖

對(duì)比日照市礦山地質(zhì)環(huán)境實(shí)際情況，利用基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)法對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行的評(píng)價(jià)分區(qū)，其應(yīng)用方便，結(jié)果合理，對(duì)下一步的日照市礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃有重要的指導(dǎo)與借鑒意義。