礦山地質環境質量評價體系構建研究
——以膠東萊州—萊西一帶礦產集中區為例

孫俊，戚向陽，張麗君，孔令號，趙莉源

(1.中國冶金地質總局山東正元地質勘查院，山東 煙臺 264000；2.中國地質調查局煙臺海岸帶地質調查中心，山東 煙臺 264000)

0 引言

膠東萊州—萊西地區是我國重要的礦產資源基地，主要開采礦種為金礦、鐵礦、飾面用石料礦、建筑用花崗巖礦、長石礦、滑石礦、菱鎂礦等。礦山開采引發的地質環境問題主要有：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，引發地面塌陷、地裂縫等問題。

礦山地質環境問題的產生與礦產的種類、礦山規模、開采方式以及地質環境背景條件密切相關。現有的適用于萊州—萊西地區的質量評價體系單一，需選取針對性較強的評價因子構建質量評價體系對萊州-萊州礦產資源集中開采區進行評價，為該區生態保護修復提供基礎工作。

1 研究區概況

研究區主要位于山東省萊州市、平度市、萊西市境內，局部位于招遠市境內,交通較為便捷，榮烏高速貫穿全區。地形總趨勢是東南高、西北低，地質構造位置處于華北地臺(Ⅰ)魯東隆起區(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 評價方法

礦山地質環境質量評價是從研究區實際情況出發，構建合理的評價體系，通過層次分析法(AHP)[1]確定評價要素權值，將評價指標分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，各等級分別賦值1、2、3分，采用要素指標加權分值綜合評價模型的方法，將各評價指標的計算分數和評價要素的計算分數疊加[2]，得到礦山地質環境質量總分值，根據礦山地質環境的分值計算結果，結合《全國礦產資源集中開采區礦山地質環境調查技術要求(修改稿)》規范劃定礦山地質環境質量分區[3]。

3 礦山地質環境質量評價

3.1 評價體系構建

形成一個包含所有地質環境因素的評價指標體系，在實際工作中相當困難，因地質環境背景、開采方式、開采的礦產類型等因素均影響礦山地質環境評價結果[4]。一方面，研究區遙感、礦產資源開發狀況等資料難以收集全面；另一方面，各影響因素不是獨立存在的個體，有時相互影響，關系復雜。因此在建立評價指標體系時所選取的指標需要能夠用數據進行量化，用一些現有的統計數據及易于觀測和獲取的資料[5]綜合客觀地反映礦山環境問題的現狀，并進行分級。

3.2 評價指標權重的確定

萊州—萊西一帶礦山地質環境受多要素和因子影響，根據不同礦山地質環境特征，地質環境問題的分布、發育現狀及發展趨勢為依據，本次研究選取4個評價要素11個評價指標構建礦山地質環境質量評價體系[6]。評價要素包括自然地理、基礎地質、礦山開發、礦山開發對環境的影響4個方面[7]。自然地理要素包括地形地貌、區域重要程度；基礎地質要素包括地質構造、巖性；礦山開發要素包括開采點分布密度、開采方式、開采強度、開采礦種；礦山開發對環境的影響要素包括水資源破壞程度、地質災害、礦山生態環境恢復治理難易程度[8]，具體評價指標及分級標準見表1。

表1 萊州-萊西礦山地質環境評價指標及分級標準

研究利用層次分析法(AHP法)確定評價要素和評價因子權重值。采用層次分析法解決問題時，要構造一個層次模型，將指標進行分組，對每一層的指標進行兩兩比較，構成判斷矩陣，然后求解判斷矩陣的最大特征值和對應的特征向量[9]，即可得到本組指標的權重值。

3.2.1 建立模型

對萊州-萊西礦山地質環境評價指標進行分析，將有關的各個因素按照不同屬性自上而下地分解成若干層次，構造出層析結果模型[10]。

3.2.2 構造判斷矩陣計算權重

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

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

表2 層次分析法(AHP)判斷矩陣

bij表示對于A來說，Bi對Bj相對重要性。bij一般取 1，2，3，……，9及它們的倒數。判斷矩陣的數值是根據原始資料等綜合分析得出[12-13]。這里可引用 1～9標度對重要性判斷結果進行量化，見表3。

表3 重要性標度含義表

3.3 礦山地質環境質量評價

礦山地質環境評價采用正方形網格單元劃分方法[14]，根據實際公里網將整個萊州-萊西研究區域劃分成統一1km×1km的單元格，共可以劃分為2360個。基于MapGIS平臺，將各評價指標的計算分數和評價要素的計算分數疊加，得到礦山地質環境質量總分值，分數越高表示對環境影響越嚴重[15]。萊州-萊西礦山環境質量分為4個等級：無影響區、影響輕微區、影響較嚴重區、影響嚴重區，分級標準見表4、圖1。

表4 礦山地質環境質量分區標準

1—無影響區；2—影響輕微區；3—影響較嚴重區；4—影響嚴重區圖1 研究區礦山地質環境質量評價圖

通過層次分析法，分別確定礦山地質環境評價要素的權值和各評價指標的權值[16-17]，萊州-萊西礦山地質環境評價因子權重見表5。

表5 萊州-萊西礦山地質環境評價因子權重

參照礦山地質圖等資料，對礦山地質環境分級結果圖進行修整，用曲線代替折線，使其盡量反映礦山環境的實際邊界[18]，研究區礦山地質環境質量評價圖(圖1)，礦山地質環境質量分區見表6。

表6 礦山地質環境質量分區情況

礦山地質環境無影響區：面積1474.42km2，占評價區面積的63.88%。該區地貌以平原、低緩丘陵為主，無地質災害和環境地質問題，基本不存在污染源，不存在固體廢棄物堆放及地表形變，地質地貌景觀未受到影響。

礦山地質環境影響輕微區：面積121.69km2，占評價區面積的5.27%。主要分布在礦山地質環境影響較嚴重區的周圍。

礦山地質環境影響較嚴重區：面積342.49km2，占評價區面積的14.84%。主要分布金礦及露天采礦聚集區，分布于萊山三山島金礦一帶，虎頭崖鎮、沙河鎮、柞村鎮、郭家店鎮及萊山土山一帶。

礦山地質環境影響嚴重區：面積369.52km2，占評價區面積的16.01%。主要分布金礦及露天采礦聚集區，分布于萊山三山島金礦一帶，虎頭崖鎮、沙河鎮、柞村鎮、郭家店鎮、程郭鎮、南墅鎮、舊店鎮、大澤山鎮的廢棄露天采礦處，地質災害主要為采空區地面塌陷、露天采坑，地質災害危險性大，污染源分布廣，礦坑排水對地下水環境影響大，地質地貌景觀受到嚴重破壞，危害城鎮人口密集區、大中型工礦企業所在地、主要的交通線，治理難度大[19-20]。

4 結論

(1)在萊州-萊西礦集區開展礦山地質環境評價，綜合考慮自然地理、基礎地質、礦山開采、礦山開采對環境的影響4個主要因素，選取影響礦山地質環境的11個評價指標，完成礦山地質環境質量評價體系的構建。

(2)基于MapGIS平臺，將各評價指標的計算分數和評價要素的計算分數疊加，得到礦山地質環境質量總分值。萊州—萊西礦山環境質量分為4個等級：無影響區、影響輕微區、影響較嚴重區、影響嚴重區。