伊犁河谷礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度評(píng)價(jià)研究

于 浩，匡 薇，關(guān)維娜，阮傳明

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

礦山生態(tài)環(huán)境問題一直受到國際社會(huì)的廣泛關(guān)注和重視，礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)及土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)是礦山治理過程中的重要環(huán)節(jié)[1]。長(zhǎng)期以來，中國礦產(chǎn)資源開采管理制度尚不完善，各地礦山開發(fā)、礦山環(huán)境存在差異，礦山環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)、礦山土地復(fù)墾的評(píng)價(jià)體系差別較大。王銳等[2]針對(duì)露天采石場(chǎng)，從地形條件、自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件3 個(gè)層面構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為選擇不同條件下的露天采石場(chǎng)最佳復(fù)墾模式提供借鑒。李飛等[3]從地形坡度、表層土厚度、排水條件等6 個(gè)主要方面建立評(píng)價(jià)體系，對(duì)四川廣安桂興石灰?guī)r礦損毀土地進(jìn)行“類、等、型”三級(jí)劃分，豐富了礦山修復(fù)適宜性評(píng)價(jià)體系的分級(jí)方法。李靜靜[4]等以《土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》為參考依據(jù)，以貴州省某煤礦為例建立土地適宜評(píng)價(jià)體系，重點(diǎn)從土地宜耕性對(duì)礦山復(fù)墾適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)。張佳寧等[5]利用層次分析法，從生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)受損程度對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市井工開采煤礦進(jìn)行劃分，提出了更全面的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與土地適宜性評(píng)價(jià)體系。但這些研究大多基于單一尺度建立評(píng)價(jià)方法，沒有考慮礦山開發(fā)環(huán)境背景與礦山個(gè)體之間的尺度差異。本文按照不同尺度對(duì)評(píng)價(jià)體系進(jìn)行劃分，以伊犁河谷礦山占地為主要研究對(duì)象，基于層次分析法開展礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度評(píng)價(jià)，體現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)相互作用的耦合關(guān)系，對(duì)研究區(qū)礦山生態(tài)修復(fù)治理與環(huán)境評(píng)價(jià)具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)期以來，新疆維吾爾自治區(qū)伊犁河谷區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要依賴本地資源開發(fā)利用，過度的礦產(chǎn)資源開發(fā)破壞了生態(tài)承載力依賴的基礎(chǔ)，生態(tài)承載力潛能面臨衰退，生態(tài)系統(tǒng)健康和生態(tài)安全受到影響，生態(tài)環(huán)境問題日益突出[6-7]。大規(guī)模礦產(chǎn)資源開發(fā)給當(dāng)?shù)貛砹酥T多環(huán)境問題，占損大量草場(chǎng)和林地，引發(fā)采空區(qū)塌陷、滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害及地下水資源枯竭、水體污染、土壤污染、水土流失等次生災(zāi)害[8]。截至2020 年年底，伊犁哈薩克自治州各類礦山開發(fā)占地面積為51?72 km2，礦山開發(fā)引發(fā)38 處崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患與32 處采空塌陷區(qū)，給當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活帶來了極大的威脅。近2 年，伊犁哈薩克自治州自然資源局積極開展礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理，涉及伊寧縣、昭蘇縣、尼勒克縣和都拉塔口岸，綜合整治面積為74?82 km2，新增耕地面積為13?47 km2。生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理初見成效，但仍面臨礦山恢復(fù)治理點(diǎn)多面廣、零敲碎打的問題，缺乏科學(xué)依據(jù)和統(tǒng)籌部署。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)選

評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)選是礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度評(píng)價(jià)的核心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。礦山生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)是由多要素組成的多層次體系，體系內(nèi)部要素存在千絲萬縷、密不可分的聯(lián)系和相互作用[9]。本文采用層次分析法，以礦山占用土地為研究目標(biāo)，將相關(guān)的自然地理、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染等直接因素作為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)指標(biāo)，將國土空間規(guī)劃、礦山土地復(fù)墾、礦山土地適宜性作為政策準(zhǔn)則評(píng)價(jià)指標(biāo)，依據(jù)《伊犁哈薩克自治州礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2016—2020）》相關(guān)成果，將礦產(chǎn)資源規(guī)劃相關(guān)內(nèi)容納入評(píng)價(jià)體系。綜合上述評(píng)價(jià)因子，形成多尺度礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度評(píng)價(jià)體系，優(yōu)選的評(píng)價(jià)因子如圖1 所示。

圖1 伊犁河谷礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度評(píng)價(jià)體系

每個(gè)縣域礦山開發(fā)現(xiàn)狀、規(guī)劃內(nèi)容和需求各不相同，指標(biāo)選擇存在差異。本文在理論認(rèn)識(shí)與實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)?shù)氐V山生態(tài)修復(fù)的需求進(jìn)行深入研究，不斷調(diào)整和優(yōu)化指標(biāo)，以便得到客觀科學(xué)的評(píng)價(jià)。

2.2 多尺度礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度評(píng)價(jià)體系

在不同尺度上，各要素對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度的貢獻(xiàn)、作用或影響程度存在差異。按照各要素的空間特征和尺度效應(yīng)，本文以自然人文地理、土地適宜性、國土空間規(guī)劃、礦產(chǎn)資源規(guī)劃為背景建立大尺度評(píng)價(jià)指標(biāo)，將礦產(chǎn)資源開發(fā)相關(guān)的礦山占地、礦山環(huán)境危害、礦山修復(fù)治理作為小尺度評(píng)價(jià)指標(biāo)。在較大尺度上，礦區(qū)及周邊自然地理、水土條件很大程度影響土地適宜性、土地復(fù)墾等；在較小尺度上，礦山開采規(guī)模、開采方式等反作用周邊環(huán)境，造成草場(chǎng)退化、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染等。不同尺度的各要素耦合關(guān)系和尺度差異對(duì)生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)影響深遠(yuǎn)，是評(píng)價(jià)結(jié)果質(zhì)量的關(guān)鍵因素[10]。

2.3 指標(biāo)量化分級(jí)

本文分析伊犁河谷各個(gè)指標(biāo)的取值范圍，從整體上把握分級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)相對(duì)值，不同分級(jí)具有不同的礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度貢獻(xiàn)。通過實(shí)地調(diào)查對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)難易程度、土地資源可利用程度定性指標(biāo)進(jìn)行量化，實(shí)現(xiàn)困難、較難和容易三級(jí)量化。

2.4 權(quán)重計(jì)算

權(quán)重是指標(biāo)要素在評(píng)價(jià)體系中的重要性程度，反映指標(biāo)要素與評(píng)判對(duì)象關(guān)系的密切程度或?qū)υu(píng)判對(duì)象的影響程度[11]。本文采用的層次分析法是一種廣泛應(yīng)用的評(píng)價(jià)分析方法，主要包括判斷矩陣構(gòu)造、權(quán)重計(jì)算與排序、一致性檢驗(yàn)等過程[12-14]。各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重如表1 所示。

表1 礦山生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

2.5 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐峙c計(jì)算

評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐质菍?shí)現(xiàn)多尺度評(píng)價(jià)的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的基于單一尺度的評(píng)價(jià)方法忽視了不同空間要素作用于礦山生態(tài)修復(fù)的尺度差異。尺度過大時(shí)，往往忽略了研究對(duì)象個(gè)體屬性；尺度過小時(shí)，不能體現(xiàn)礦山個(gè)體所在的環(huán)境背景，增加了評(píng)價(jià)工作量。多尺度單元?jiǎng)澐旨骖檪€(gè)體差異和環(huán)境背景，整體把握礦山生態(tài)修復(fù)治理優(yōu)先度評(píng)價(jià)的尺度和精度。

本文以1 000 m 邊長(zhǎng)的規(guī)則格網(wǎng)與礦山占地圖層進(jìn)行空間疊加，生成不規(guī)則格網(wǎng)與不同主體礦山2 類評(píng)價(jià)單元，如圖2 所示。不規(guī)則格網(wǎng)作為大尺度評(píng)價(jià)體系，將自然人文地理、土地適宜性、礦產(chǎn)資源規(guī)劃、國土空間規(guī)劃指標(biāo)納入評(píng)價(jià)體系，優(yōu)先進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算。不同主體礦山作為小尺度評(píng)價(jià)體系，將礦山占地、礦山地質(zhì)災(zāi)害、礦山環(huán)境危害、礦山土地復(fù)墾指標(biāo)納入評(píng)價(jià)體系，單獨(dú)進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算，同時(shí)疊加所在大尺度評(píng)價(jià)單元的計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了小尺度評(píng)價(jià)對(duì)大尺度環(huán)境背景的繼承和細(xì)化，解決了不同尺度下評(píng)價(jià)結(jié)果代表性不足的問題。

圖2 礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/p>

2.6 插值計(jì)算及分區(qū)

本文對(duì)評(píng)價(jià)單元結(jié)果進(jìn)行空間插值計(jì)算，得到伊犁河谷礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度數(shù)據(jù)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，該值符合正態(tài)分布規(guī)律，本文利用閾值分割實(shí)現(xiàn)優(yōu)先度區(qū)域劃分，計(jì)算方法如公式（1）。

式中：Y為閾值；X為評(píng)價(jià)單元插值計(jì)算的均值，可理解為礦山生態(tài)修復(fù)狀況的背景；σ為標(biāo)準(zhǔn)差；k為常數(shù)，取值為2。

結(jié)合實(shí)地調(diào)查情況，本文篩選具有一定規(guī)模和空間連續(xù)性的優(yōu)先度高值區(qū)，劃分2 處礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)和6 處生態(tài)修復(fù)一般區(qū)，如表2所示。

表2 伊犁河谷礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度分區(qū)

3 結(jié)果分析

礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先治理區(qū)位于伊犁哈薩克自治州經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、交通便利的伊寧市、伊寧縣和察布查爾錫伯自治縣，緊鄰生態(tài)紅線區(qū)，擁有豐富的水資源。煤礦開采引起的地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害及由此產(chǎn)生的土地退化、建筑物開裂、道路受損等次生災(zāi)害，是該區(qū)域的主要環(huán)境問題。

A1 礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)位于伊寧市、伊寧縣北部山前中低山丘陵區(qū)，地表以天然牧草地為主，水系發(fā)達(dá)，區(qū)域分布皮里青河、蘇勒薩依河，緊鄰生態(tài)紅線區(qū)。A1 區(qū)包括63 家礦山，21 家煤礦，42 家砂石黏土礦，其中，伊寧縣鴻森煤礦、伊犁哈薩克自治州皮里青煤礦礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度最高。近2 年，伊犁哈薩克自治州對(duì)安興煤礦、潘津煤礦、腦艾依圖西井煤礦等礦山開展拆除建筑、塌陷回填、土地整治、植樹種草等工程，初步實(shí)現(xiàn)了礦山植被恢復(fù)、生態(tài)系統(tǒng)功能重建的目標(biāo)。

A2 礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)位于察布查爾錫伯自治縣西南部的山前地帶，地表植被發(fā)育，以天然牧草地為主。水系發(fā)達(dá)，分布察布查爾河、蘇阿蘇河、阿勒瑪勒河，屬于水源涵養(yǎng)區(qū)，緊鄰生態(tài)紅線區(qū)。A2 區(qū)包括12 家地下開采煤礦，其中，興安煤礦、久順煤礦、巴音煤礦礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度最高。目前，該區(qū)域礦山生態(tài)修復(fù)程度不高，礦山開發(fā)占損大量草地，造成草場(chǎng)嚴(yán)重退化的環(huán)境問題；地面塌陷區(qū)造成地表水大量流失、地下水污染、建筑物開裂，威脅村民的正常生產(chǎn)生活。由于開采規(guī)模較大，土地復(fù)墾難度大，資源可利用程度低。

6 處礦山生態(tài)修復(fù)一般區(qū)（B1～B6 區(qū)），涉及霍城縣、伊寧縣、尼勒克縣、新源縣、鞏留縣和昭蘇縣。從地理空間分布看，盆地周邊主要涉及煤礦、砂石黏土礦，山區(qū)主要涉及鐵、銅、鉛、鋅等金屬礦。這些區(qū)域普遍存在歷史遺留廢棄礦山多、礦山占地面積大及由此帶來的占損大量草場(chǎng)、土地退化等問題。在山區(qū)，每年3～4 月份氣溫回升時(shí)，伊犁河谷積雪快速融化，山區(qū)河流落差大、來水快，極易引發(fā)融雪洪水，大量礦山堆積物和陡峭邊坡極易造成崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

4 結(jié)語

本文依據(jù)伊犁河谷多尺度礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先度評(píng)價(jià)體系的空間特征和尺度效應(yīng)，將評(píng)價(jià)單元分為不同主體礦山與不規(guī)則格網(wǎng)，兼顧個(gè)體礦山與環(huán)境背景的不同尺度差異，整體把握評(píng)價(jià)體系的尺度和精度。通過小尺度評(píng)價(jià)單元疊加所在大尺度評(píng)價(jià)單元，既體現(xiàn)大尺度作為環(huán)境背景對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)，又體現(xiàn)個(gè)體礦山對(duì)環(huán)境背景的繼承和細(xì)化，解決了不同尺度下評(píng)價(jià)結(jié)果代表性不足的問題。

將伊犁河谷劃分2 處礦山生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)和6處礦山生態(tài)修復(fù)一般區(qū)。A1 礦山生態(tài)優(yōu)先治理區(qū)局部開展了礦山生態(tài)修復(fù)治理工程，初步實(shí)現(xiàn)了礦山植被恢復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)功能重建的目標(biāo)。A2 礦山生態(tài)優(yōu)先治理區(qū)礦山治理程度低，存在地質(zhì)災(zāi)害與次生災(zāi)害多、土地復(fù)墾難度大、資源可利用程度低等問題。

礦山生態(tài)修復(fù)所需資金多、治理任務(wù)重、治理時(shí)間緊，本文建議在國土空間規(guī)劃框架下，統(tǒng)籌考慮礦山占損土地現(xiàn)狀、生態(tài)修復(fù)適宜性等因素，分階段逐步推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)，對(duì)符合條件的礦山進(jìn)行優(yōu)先治理，做到目標(biāo)明確、循序漸進(jìn)。