基于综合指数法的矿山地质环境评价.pdf

书书书 第 38 卷 第 11 期 2015 年 11 月 测绘与空间地理信息 GEOMATICS ＆ SPATIAL INFOＲMATION TECHNOLOGY Vol． 38， No． 11 Nov． ， 2015 收稿日期 2015－07－13 基金项目 国家自然科学青年基金 41302282 资助 作者简介 廖红军 1988－ ， 男， 四川广安人， 地图学与地理信息系统专业硕士研究生， 主要研究方向为 3S 技术与数字国土。 基于综合指数法的矿山地质环境评价 以攀西矿区为例 廖红军1， 2，邵怀勇1， 2，孙小飞1， 2 1． 成都理工大学 地学空间信息技术国土资源部重点实验室， 四川 成都 610059; 2． 成都理工大学 遥感与 GIS 研究所， 四川 成都 610059 摘要 以 GIS 空间数据处理为平台， 在层次分析法的基础上对攀西矿区的矿山地质环境构建了评价指标体系， 综合各评价指标所占权重对攀西矿区的地质环境作了评价分级， 该评价分级结果反映出研究区的矿山地质环境 状况并分析了问题原因， 为攀西矿区的地质环境管理和恢复治理提供了依据。 关键词 矿山地质环境; 攀西矿区; 综合指数法 中图分类号 P208文献标识码 A文章编号 1672－5867 2015 11－0034－03 Mine Geological Environment Assessment Based on the Comprehensive Index In Panxi Mining Area as an Example LIAO Hong－jun1， 2，SHAO Huai－yong1， 2，SUN Xiao－fei1， 2 1． Key Laboratory of the Ministry ofLand and Ｒesources，the Ministry of Land and Ｒesources，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China; 2． Institute of Ｒemote Sensing and GIS， Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China AbstractBased on GIS spatial data processing plat， on the basis of the analytic hierarchy process AHPfor Panxi mine geolog- ical environment of mining area to build the uation index system of comprehensive uation inds were weighted each of Panxi grade of geological environment of mining area uation，the uation classification results reflect the mine geological environment condition in the study area and analyze the reason of the problem． For Panxi mine geology environment management and restoration of governance to provide the basis． Key words mine geological environment;Panxi mine;comprehensive index 0引言 矿产资源在人们的生活中起着越来越重要的作用， 然而矿产资源开发在为国家经济发展做出重要贡献的同 时， 也诱发了大量的矿山地质环境问题 ［1－2 ］。因此， 实施 可持续发展迫切需要对矿山地质环境做出客观评价， 加 强矿山地质环境的保护和管理［3－4 ］。矿山地质环境定量 评价方法很多， 大体上可分为有监督的评价方法和无监 督的评价方法， 前者如神经网络 ［5 ］， 后者如 ISODATA 聚类 分析法 ［6 ］、 综合指数法、 模糊评判法［7－9 ］、 层次分析法等。 矿山地质环境是一项涉及多模糊、 多因素、 多层次的复杂 系统工程， 彭满华等使用综合指数法和层次分析法对地 质灾害危险性进行了综合评价， 结果显示此方法是行之 有效的， 李录娟等在地下水质量评价中使用了综合指数 法和模糊综合法， 其结论显示遵义市浅层地下水水质总 体较好， Ⅲ类及Ⅲ类以上水占 33， 个别区域水质很差。 娄本军等运用综合指数法采用 5 个分区对黑河市地质环 境质量进行评价， 结果显示该研究区大部分为较适宜建 设用地的地质环境区， 不适宜区和较不适宜区所占比例 很小。本文在对比分析基础上结合攀西地区实际情况采 用综合指数法对攀西矿山地质环境进行评价并取得了较 好的效果。 1研究区概况 研究 区 介 于 东 经 101 30 43″ ～ 102 04 11″ 北 纬 262929″ ～264536″， 面积约 1 658． 2 km2， 行政区划主要 涉及凉山彝族自治州会理县， 攀枝花市米易县、 盐边县、 仁和区、 东区和西区。区内主要以山地为主， 沟壑纵横， 地理环境复杂多变， 干湿分明。攀西地区矿产资源丰富 且具有品位高、 埋藏浅、 易开采、 综合利用价值高等优点。 现已探明该地区钒钛磁铁矿约 130108t ［10 ］， 其主要是铁、 铬的氧化物和各种硅酸盐类矿物等， 还有少量的砷化物、 磷酸盐矿物等。 2评价指标选取与建立 通过对矿山地质环境主要影响因子的研究遵循矿山 地质环境指标选取的“重要性、 普遍性、 差异性” 原则 ［11 ］ 遴选出与地矿山地质环境紧密相关的影响因子作为评价 指标。本文综合选取地质构造、 岩性组合、 地形坡度、 植 被覆盖度、 年平均降雨量、 开发占地、 水土流失面积比、 地 质灾害点、 地质灾害隐患作为评价因子如图 1 所示。 图 1矿山地质环境质量评价指标体系图 Fig． 1Mine geological environment quality uation index system 1 不同指标对地质环境的影响程度不同， 各评价因 子的权重反映出评价指标对地质环境影响程度的差异， 本文在参考李相然等采用 “专家打分层次分析” 的方法 并结合攀西地区的实际情况来确定权重并给出判断矩阵 见表 1。 表 1判断矩阵标度及含义 Tab． 1Judgement matrix and its meaning 等级含义 1 B1与 B2一样重要 3B1比 B2稍重要 5 B1比 B2很重要 7B1比 B2重要得多 9 B1比 B2极为重要 2， 4， 6， 8判断重要性之间的递进性 倒数 因数 i 与 j 比较得到判断 Cij， 则因数 j 与 I 比较的判断 Cij1/Ci C1C2C3C4C5C6C7C8C9 C1123455678 C2 1/212344567 C31/31/21233456 C4 1/41/31/2122345 C51/51/41/31/211234 C61/51/41/31/211234 C71/61/51/41/31/21/2123 C8 1/71/61/51/41/31/31/212 C9 1/81/71/61/51/41/31/31/21 2 对建立的判断矩阵采用层次分析法求出权值。解 得权值见表 2。 表 2矿山地质环境各评价因子及所占权重 Tab． 2Mine geological environment uation factors and its weight 地质条件地理条件矿山开发影响 地质构造岩性组合地形坡度植被覆盖度 年平均降雨量 开发占地水土流失面积比地质灾害点地质灾害隐患 0． 214 80．021 70． 044 20． 304 40．066 90．149 30．066 90．101 70．030 2 3 由于人们认识客观事物带有主观性、 片面性， 所 以， 我们还需要对构造的判断矩阵进行随机一致性检验 且判定 CＲ 是否小于 0． 10， 如果结果是小于 0． 10 那我们 所构造的矩阵就是合理的， 否则就要对所构造的矩阵进 行适当修改。根据一致性检验公式 7所得 CＲ0． 026＜ 0． 10， 所以构造的矩阵是合理可行的。 3评价模型 综合指数法也称综合评判法， 它是将系统分成几个 子系统， 选择有代表性的评价因子的影响差异进行等级 划分， 再对各组评价分值进行综合后再得到全区的总体 评价。 1 按照各评价因子对矿山地质环境的影响程度， 将 重要因素分为四级并赋予评分值， 见表 3。 表 3重要因素及分值表 Tab． 3Important factor and score table 等级优良较差差 得分10 ～7．57．5 ～66 ～4＜4 年平均降雨量/mm＞1 000900 ～1 000900 ～700＜700 植被覆盖度＞0．400．35 ～0．400．35 ～0．25＜0． 25 地形坡度/≤1515 ～2020 ～25＞25 地质构造简单较简单较复杂复杂 开发占地/km2≤0． 300．30 ～0．500．5 ～1．0＞1．0 岩性组合/个稳定较稳定较破碎破碎 地质灾害点/个 ≤1 2 ～33 ～5＞5 地质灾害隐患/个 ≤1 2 ～33 ～5＞5 水土流失面积比/≤2020 ～3535 ～55＞55 2 建立矿山地质环境评级标准见表 4。 53第 11 期廖红军等 基于综合指数法的矿山地质环境评价 表 4矿山地质环境评级标准 Tab． 4Mine geological environment rating criteria 环境评级优良较差差 评级指数10 ～7． 57． 5 ～66 ～4＜4 3 运用数学模型计算， 模型为 VK∑ n i1ZiYi 式中， VK中的 K 为评价单元地质环境等级指数; Yi中的 i 为评价因子性状数据的评分值; Zi为评价因子的权值; n 为评价因子的总数。 4评价结果 矿山开发占地面积共约 52． 2 km2， 约占整个研究区 3． 1。本文按照评价方法将整个研究区分成了 899 个单 元进行评价， 从研究区看， 处于 “差” 的评价等级面积共计 约 28． 1 km2， 占评价单元约 53． 8; 处于 “较差” 的评价等 级面积共计约 7． 1 km2， 占评价单元约 13． 6; 处于 “良” 评价等级的面积共计约 15． 4 km2， 占评价单元约 29． 5; 处于优的评价等级面积共计 1． 6 km2， 占评价单元约 3． 1。因此， 可见， 从整体上来说， 研究区地质环境质量 处于差的状态。 再从整个研究区矿山地质环境分级类型的分布来 看， 研究区内矿山地质环境质量“差” 的区域处于兰尖铁 矿、 朱家包包铁矿、 红格铁矿、 白草铁、 小黑箐铁矿以及潘 家铁矿等矿区， 此类矿区地质构造， 岩性组合复杂， 开发 占地面积， 水土流失面积比较大， 地质灾害点等对此类矿 区的地质环境影响较大。且此类区域主要为露天开采， 同时在开采的过程中形成无规范的大量弃土场所以及固 体废弃物在遇到较大雨水时对此类地区形成较大安全隐 患， 强烈威胁到此类区域。研究区域内处于“较差” 的区 域主要分布在攀枝花市的盐边县， 凉山彝族自治州的会 理县以及攀枝花市的西区部分。这类区域主要为金属矿 的露天开采， 同时， 在开采时也形成了一些地质灾害隐患 且治理率很低。研究区内处于“良 ” 、 “优” 的区域分布较 分散， 这类区域主要为一些小型的非金属矿露天开采以 及部分地下开采的金属矿。 5矿山地质环境问题分析 研究区内矿山地质环境评价等级处于 “差” 和 “较差” 的区域面积占整个评价单元面积的 67． 4。这类区域地 质环境质量整体差， 主要问题表现在以下几个方面 1 矿山开采面积较大， 占用了大量土地资源且未得 到较好治理， 地表剥蚀严重， 植被覆盖极低， 且开采深度 较深。 2 矿山开采活动中随意堆放的固体废弃物、 弃渣所 形成的地质灾害隐患点较多， 有的灾害点规模较大， 极易 发生泥石流， 一些地质灾害隐患也极易发生崩塌等威胁。 3 研究区内矿山地质环境治理率极低， 一些金属矿 的开采污水外流， 这不仅严重污染了当地的生态环境， 而 且对当地居民以及牲畜的饮用水源形成严重威胁。 6结束语 本文以 GIS 作为数据处理分析平台在层次分析法的 基础上应用综合指数法对攀西地区的矿山地质环境进行 了综合评价， 评价结果反映出研究区内矿山地质环境质 量现状， 为攀西地区矿山地质环境的有效管理以及有序 恢复治理提供了一定依据。当然， 影响矿山地质环境的 因素较多且矿山地质环境评价指标的选择本来就是一个 多层次、 多因素、 模糊的系统性工程。对于以后如何避开 或者减少人为主观因素的选取评价指标， 如何高效、 有质 量、 科学地评价矿山地质环境问题是今后工作中更应当 深入研究的课题。 参考文献 ［ 1］赵汀． 基于遥感和 GIS 的矿山环境监测评价 以江 西德兴铜矿为例［ D］ ． 北京 中国地质科学院， 2007． ［ 2］阚俊峰， 汪云甲， 秦臻， 等． AＲCGIS 在采煤塌陷区地质 环境评价中的应用［ J］ ． 金属矿山， 2011 2 129－132． ［ 3］袁国华， 刘建伟． 中国矿山环境的现状和管理模式的设 想［ J］ ． 国土资源， 2003， 24 7 20－22． ［ 4］江松林， 孙世群， 王辉． 安徽省矿山环境质量综合评价 研究［ J］ ． 合肥工业大学学报 自然科学版， 2008， 31 1 113－115． ［ 5］蒋复量， 周科平， 李书娜． 基于粗糙集 神经网络的 矿山地质环境影响评价模型及应用［ J］ ． 中国安全科学 学报， 19 8 126－132． ［ 6］孟庆凯， 朱丹， 张婷， 等． 模糊 ISODATA 聚类分析算法 在矿山地质环境评价中的应用［J］ ． 长江大学学报 自 然科学版， 2012， 90 7 52－53． ［ 7］张丽阁， 马亚杰， 高旭． 河北省闫庄铁矿地质环境评价 ［ J］ ． 河北理工大学学报 自然科学版， 2010， 32 3 21－25． ［ 8］刘彦广， 柴波， 郑晓明， 等． 合山市煤矿山地质环境质量 模糊综合评价与分区［J］ ． 安全与环境工程， 2012， 19 5 70－73． ［ 9］刘洪， 张宏斌． 江苏省矿山地质环境质量的模糊评价 ［ J］ ． 中国地质灾害与防治学报， 2007， 18 4 82－87． ［ 10］罗德江， 姚霖， 魏友华． 矿产资源开发效率模糊综合评 价模型 以攀西地区钒钛磁铁矿为例［ J］ ． 桂林理工 大学学报 2014， 34 4 635－640． ［ 11］石壁波． 区域地质环境质量评价的 GIS 系统研究［D］ ． 西安 长安大学， 2005． ［ 编辑 张曦］ 63测绘与空间地理信息2015 年