云南省礦產資源開發區環境承載力綜合評價

許慧玲，李 煒，李 俊，何金霖，張士舉

(1.昆明理工大學，昆明 650093；2.云南省國土資源規劃設計研究院，昆明 650093)

礦產資源是促進經濟發展和社會進步，保證人類社會可持續發展的重要物質基礎。礦產作為不可再生資源，其需求量隨著國民經濟的快速發展而不斷增長[1]。云南省礦產資源豐富，礦業活動頻繁，是中國第一采礦大省，開發區礦產資源的開采對地形、地貌、水環境、大氣環境等影響較大，從而影響區域生態水文過程和經濟發展。為避免不利影響，將礦產資源開發活動的強度限制在環境可承載范圍內是必要的[2]。開展云南省礦產資源開發區環境承載力研究具有重要的環境效益、經濟效益和社會效益。

本文采用層次分析法確定環境承載力評價指標體系，運用綜合評價模型，對云南省礦產資源開發區環境承載力進行評價，以期為我國礦產開發與保護及國家宏觀戰略的定制提供一定的依據，為其類似礦產開發區的環境承載力研究提供參考。

1 區域概況

云南省位于我國西南，介于北緯21°8′～29°15′，東經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 ℃，大部分地區年降水量在1 000 mm以上，屬于亞熱帶高原季風型氣候[3]。云南省地質現象種類繁多，成礦條件優越，已發現的有色、黑色、貴金屬等礦產有143種，已探明儲量的有101種，礦產資源較為豐富。

2 評價方法

2.1 評價指標體系構建

層次分析從不同層面體現出礦產資源開發活動對礦區環境的影響，以及這種影響對礦區的危害，能夠反映出礦產資源開發的適宜程度。具有實用性、簡潔性、靈活性等特點[4]。本文選用該法構建礦產資源環境承載力評價指標體系。層次分析法包括目標層、準則層、指標層三個層次[5]。目標層反映整個礦區礦產資源開發環境承載力水平；準則層反映環境承載力的綜合能力；指標層反映環境承載力狀況的基礎性指標。云南省礦產資源開發區一覽表見表1。

參考前人環境承載力評價指標體系的相關研究，結合云南省的實際情況，綜合考慮自然資源特點、礦產資源特點、社會經濟情況和生態環境現狀等因素，建立評價指標體系，如表2所示。

表2 云南省礦產資源開發區環境承載力評價指標體系

2.2 評價指標標準化處理

在評價過程中指標較多且存在差異，不能進行比較分析[6]，因此需要對數據進行標準化，采用極差標準化的方法，對開發環境承載力評價值進行標準化處理，標準化公式如下：

對于正趨向指標計算公式：

(1)

對于負趨向指標計算公式：

(2)

其中：Nij為指標標準化后的值；Mij為標準化前指標的原始值；max(Mi)為標準化前某指標的最大值；min(Mi)為標準化前某指標的最小值。

數據來源于《云南統計年鑒(2019)年》、第三次全國國土調查、云南省地質調查局。根據評價指標體系中各單因子值，按照極差標準化的方法進行標準化處理。

2.3 評價指標權重確定

運用均方差權值決策法對特定年份不同地區資源開發環境承載力確定指標權重[7]，具體計算步驟如下：

1)隨機變量Gi均值計算公式：

(3)

2)指標Gi的均方差計算公式：

(4)

3)指標Gi的權重系數計算公式：

(5)

其中，E(Gi)是指標Gi的均值；?(Gi)是指標Gi的均方差；Wi是指標Gi的權重系數；Z為指標標準化后的值。

運用MATLAB軟件進行計算，各指標的權重計算結果如表3所示。

表3 云南省礦產資源開發區環境承載力評價指標權重

從表3可知，生態環境的權重達到0.2，是影響云南省礦產資源開發環境承載力最主要的因素；其次為土地資源、水資源、水環境、礦產資源、社會經濟資源；而大氣環境的影響程度較小。

2.4 綜合評價模型

采用線性加權求和函數法，將各級指數乘以各自的權重后求和，得出綜合評價指數值。資源開發環境承載力綜合評價值的計算公式為[8]：

(6)

其中，Xi是指標指數值；Wi是指標的權重；n為該級指標的項數。計算結果如表4所示。

表4 云南省礦產資源開發區環境承載力綜合評價值結果

2.5 環境承載力分級評價標準

根據表4綜合評價值結果進行數據整理，運用自然斷點法，將評價結果取值范圍(0.55，0.46)分為5個區間，依次對應5個等級，結果如表5所示。

3 評價結果

表4綜合評價值與表5綜合評價值等級劃分進行比較，得到云南省各礦產開發區礦產資源環境承載力綜合評價等級結果，用ArcGIS 10.2軟件編制綜合評價等級劃分圖，評價結果如圖1所示。

圖1 云南省礦產資源開發區環境承載力綜合評價圖Fig.1 Comprehensive evaluation of environmental carrying capacity of mineral resources development zone in Yunnan province

由圖1得出，云南省礦產資源開發區環境承載力高的開發區有11個，總面積達到7 095.12 km2，占礦產開發區總面積的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；開發區主要受到水環境、大氣環境的制約。

云南省礦產資源環境承載力較高的開發區有15個，總面積達到10 157.17 km2，占礦產開發區總面積的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；開發區承載力主要受到水資源、土地資源的影響。

云南省礦產資源開發區環境承載力中等的礦區有15個，總面積達到7 601.17 km2，占礦產開發區總面積的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；開發區各因子協調性差。

云南省礦產資源開發區環境承載力較低的礦區有10個；總面積達到11 853.65 km2，占礦產開發區總面積的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；開發區環境承載力主要影響因素有水資源、社會經濟資源、礦產經濟資源。

云南省礦產資源開發區環境承載力低的礦區有9個；總面積達到3 718.46 km2，占礦產開發區總面積的9.20%；主要分布在曲靖市、玉溪市、怒江州、迪慶州和文山州；開發區環境承載力主要受到水資源、礦產經濟資源、社會經濟資源、生態環境的制約。

4 結論與建議

1)選取7個主要環境因子構建了開發區環境承載力評價指標體系，對云南省礦產資源開發區進行環境承載力評價，根據評價結果得出了承載力等級。

2)經評價、計算及統計，云南省礦產資源開發區環境承載力高的有11個礦區(7 095.12 km2)，主要分布在云南省北部；較高的15個礦區(10 157.17 km2)主要分布在云南省西南部；中等的15個礦區(7 601.17 km2)主要分布在云南省東南部；較低的10個礦區(11 853.65 km2)主要分布在云南省北東部；低的9個礦區(3 718.46 km2)主要分布在云南省西北部。評價結果與實地調查情況較吻合。

3)建議環境承載力高的開發區進行大中型礦山開發；較高的開發區，可調整局部開采布局優化開發；中等的開發區，需要優化目前的短板弱項，對資源可進行適度開發；較低的開發區，應著重調整局部開采規模，控制開采強度；低的開發區，需要強化限制開采礦種的礦業權管理，控制開采強度。