模糊距离评价法在山东矿山地质环境质量.pdf

1 模糊距离评价法在山东矿山地质环境质量模糊距离评价法在山东矿山地质环境质量 综合评价中的应用综合评价中的应用 董强董强 董淑娟董淑娟 郭健郭健 （山东省地质环境监测总站，山东（山东省地质环境监测总站，山东济南济南250014250014250014250014）） 摘要摘要目前在矿山地质环境质量现状和预测评价中尚无统一的评价方法和评价标准， 一 般是借用“环境质量指标”来表示矿山地质环境质量，这也是近似表达矿山地质环境质量的 一种定量化方法。 本文通过山东省矿山地质环境调查与评估工作将矿山地质环境质量指标用 单因素指标和综合指标来表示，各指标用比较评价同时期不同地点的环境质量指数，用“模 糊距离评价”模型进行综合评价，得出矿山地质环境质量的定量指标，对矿山建设、管理与 规划将起到重要的指导和参考作用。 关键词关键词模糊距离评价法；矿山地质环境；综合评价；山东 引言引言 山东省位于我国东部沿海，黄河下游，是我国矿业大省、经济大省，同时又是我国重要 的能源和黄金生产基地。 山东采矿历史悠久， 矿业在我省国民经济和社会发展中发挥着重要 的基础性作用，经济发展对矿产资源需求量大，目前全省 95的一次性能源和 80的原材 料依靠开发矿产资源提供。 山东省大规模的矿产资源开发利用始于二十世纪五十年代。 随着 经济建设的全面发展，对矿产资源需求增长，促进了矿产资源的开发利用。 “九五”期间， 我省按照国务院的要求， 加强矿业秩序的整顿， 关闭了一批违法开采和不具备生产条件的矿 山， 矿山总数由 1996 年 11966 个减少到 2002 年的 9482 个。 全省现有矿区面积 8049.76km2， 矿产种类较多，储量大，分布广，品种配套程度较高。多年来，矿产资源的开发利用为国家 做出了巨大贡献， 同时也对矿山地质环境造成了巨大影响， 产生了大量矿山环境地质问题及 地质灾害，仅矿山采空塌（沉）陷面积就达 403.01km2。这不但破坏了矿区生态环境，而且 给国家和人民生活及生命财产造成重大损失。 1 1 1 1矿山地质环境评价工作步骤矿山地质环境评价工作步骤 矿产资源的开发已造成不同程度的环境污染以及生态环境的破坏， 全省矿产资源开采形 式与矿山环境地质问题的相关关系见图 1。 矿山地质环境质量评价工作步骤一般包括准备、系统分析、评价、综合评价和调控等五 个阶段（图 2） 1.11.11.11.1准备阶段准备阶段 人员配备，基本设备、资料的准备，全省矿山地质环境调查表发放与收集，录入信息系 统和典型矿山复核调查等。 1.21.21.21.2系统分析阶段系统分析阶段 划分矿山地质环境评价的范围，明确评价的目的和评价观点，确定评价任务。进行矿山 地质环境分析，确定矿山地质环境评价的指标体系，选取主导评价因子、评价参数和评价标 准。 1.31.31.31.3评价阶段评价阶段 建立矿山地质环境质量评价的数学模型。 将评价指标的参数、 权重等数据代入模型计算， 得出各矿（片）区的矿山地质环境质量综合指数。对评价精度、参数的可信度、模型的可信 度评价结果进行分析，发现评价结果不符合矿（片）区实际情况时，对评价方法进行重新调 2 整。 1.41.41.41.4调控阶段调控阶段 将矿山地质环境质量评价结果划分出矿山地质环境质量等级， 评价不同等级矿山地质环 境的质量容量，指出每个等级区存在的主要矿山地质环境问题，提出综合防治方案和措施， 提交矿山地质环境调查与评价报告及系列图件。 2 2 2 2矿山地质环境质量评价内容矿山地质环境质量评价内容 矿山地质环境质量评价内容以矿山地质环境问题为评价对象，侧重评价以下几方面内 容。 2.12.12.12.1矿山工程地质评价矿山工程地质评价 崩 塌 土 地 压 占 破 坏 植 被 资 源 破 坏 风 景 景 观 破 坏 滑 坡 泥 石 流 地 面 塌 陷 地 裂 缝 煤 矸 石 自 燃 瓦 斯 爆 炸 矿 井 突 水 尾 矿 库 溃 坝 水 地 流 失 土 地 沙 化 水 污 染 土 壤 污 染 植 被 污 染 大 气 污 染 生 态 环 境 病 矿 产 资 源 浪 费 水 资 源 破 坏 资源毁损地质灾害环境污染 矿山环境地质问题历史评价矿山环境地质问题现状评价矿山地质环境发展趋势评价 矿山区位条件恢复治理难易程度 矿山地质环境综合评估结果 图图 1 1 1 1矿山环境地质问题综合评估流程图矿山环境地质问题综合评估流程图 3 调查表回收、录入信息系统、典型矿山复核调查 系统分析全省矿山地质环境，确立评价指标体系 确定评价标准 人员配备、基本设备准备、调查表发放、资料收集整理 划分评价单元 确定评价方法确定定权方法 计算出权重确定指标参数 拟定评价表 否 数 据 是 否 满 足 要求 否 建立评价数学模型 计算矿山地质环境质量综合指数 矿山地质环境质量评价结果检查 矿山地质环境质量评价单元分级 区域矿山地质环境质量分区 提出矿山地质环境保护与综合整治措施 编制矿山地质环境综合调查与评价报告及图件 系统 分析 阶段 综合 评价 阶段 调控 阶段 图图 2 2 2 2矿山地质环境质量评价工作流程图矿山地质环境质量评价工作流程图 4 主要对矿山开采引起的边坡稳定性问题、硐室围岩稳定性问题（冒顶、片邦、底鼓） 等 进行评价。 2.22.22.22.2矿山水文地质评价矿山水文地质评价 主要包括矿山开采时引起的矿坑突水、涌水、地下水、地表水疏干，矿坑、老空积水等 矿山水文地质问题。 2.32.32.32.3矿山地质灾害评价矿山地质灾害评价 矿山地质灾害评价重点以崩塌、滑坡、泥（渣）石流、采空塌陷、岩溶塌陷、地裂缝等 地质灾害评价为主，同时考虑煤矸石自燃、水土流失、尾矿库溃坝等相关灾害的评价。 2.42.42.42.4矿山污染评价矿山污染评价 矿山污染主要考虑地下水污染、 地表水污染、 土壤污染等与地质环境有关的因素评价为 主。 2.52.52.52.5矿山资源及环境评价矿山资源及环境评价 主要评价矿产资源破坏与浪费、土地植被的破坏与占压、地质遗迹的破坏、地形地貌景 观的改变及人文景观的破坏等。 3 3 3 3模糊距离评价模型及其应用模糊距离评价模型及其应用 矿山地质环境质量综合评价是一个多因素、 多方面耦合作用的复杂系统。 它既是一个模 糊系统， 又是一个灰色系统。 采用模糊距离模型对矿山地质环境质量综合评价具有一定的合 理性和优越性。 3.13.13.13.1模糊距离评价模型简述模糊距离评价模型简述 模糊距离评价模型的基本思路是选取矿山地质环境质量最优区域 （相对） 限值作为 评价的基准值， 建立各级标准限值对基准值的模糊隶属关系， 计算不同因子对总体综合评价 的影响程度和两个模糊向量之间的贴近度，依据“最大值法”原则确定每一个评价对象的综 合评价等级。 1建立标准限值对基准值的模糊隶属关系。计算公式为 1 ijil ij imil ss u ss − − − i1，2，n; j1，2，m 其中，Sij 为第 i 个项目，第 j 个等级标准限值。 n 个评价项目的 m 个等级标准对基准点的各隶属度值表示为如下标准隶属度矩阵 S1S2Sm ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ nmn2n1 2m2221 1m1211 uuu uuu u L LLLL L Luu S 式中各项量Si（j1，2，m） ，即为第 i 级标准限值对评价基准的隶属度向量。 并 且 Si（1，1 ）T,Sm（0，00）T。 利用如下公式计算评价对象各项指标值对基准点的模糊隶属度 1 ikil ik imil cs ss ν − − − i1，2，n；k1，2，p 5 其中，Cik 为第i（i1，2，n）个评价对象 ，第 k（k1，2，p）项指标值。 并且当 Cik 优于 Sil 时，取 Vik1，而当 Cik 劣于 Sim 时，取 Vik0。P 个评价对象的各项隶 属表示为如下评价对象的模糊隶属度矩阵 C1C2Cp 于是，对某个评价对象 Ck 的矿山地质环境质量综合评价可归结为度量矩阵，C 中 第 k 个列向量 Ck （v1k， v2k，vnk） T 与评价标准隶属度矩阵 S 中各列向量Sj（j1， 2， m） 之间的模糊贴近度 d（Ck，Sj） 。d（Ck，Sj）值越大，表明评价对象 Ck 远离该等级。 2计算不同因子对总体综合评价的影响程度和两个模糊向量之间的贴近度。考虑 到各不同因子对总体综合评价的影响可能有所不同， 可采用如下加权模糊距离公式计算两个 模糊向量之间的贴近度 1 1 h kjijikik i duvη ⎡ −−⎤ ⎣⎦∑ k1，2，p，j1，2，m 因此 p 个评价对象相对于 m 个评价标准的模糊贴近度值可用如下的模糊贴近度矩阵 D 表示 S1S2Sp ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ npnn p p ddd ddd ddd D L LLLL L L 21 22221 11211 矩阵 D 具体表示出每一个评价对象相对于标准等级的模糊贴近度。 3依据“最大值法”原则确定每一个评价对象的综合评价等级。即满足 dmax｛dkj｝ k1，2，p 则将评价对象 Ck 确定为 S 级（1 Sm≤≤ ） 。由此而划分矿山地质环境质量等级。 3.23.23.23.2矿山地质环境质量综合评价矿山地质环境质量综合评价 （1） 矿山地质环境质量综合评价分区 通过对单个矿山地质环境质量评价因子的评判、 计算，将山东省矿山地质环境质量划分为好、较好、较差三个等级，即 3 区 5 亚区 8 段。 （2） 矿山地质环境质量发展趋势分析， 随着政府部门对矿山地质环境质量问题的重视， 各种法规逐步健全，矿山开采手段不断改进，废弃物处理技术及勘探精度不断提高，山东省 的矿山地质环境质量将会逐渐改善， 矿山地质环境质量整体发展趋势看好。 通过提高探、 采、选、冶的科学技术水平，各种二次资源利用技术的推广、试验与应用，对落 后的开发与加工方式加以限制并实行强制改造等一系列措施， 山东省矿产资源的 利用效率将会提高，亦可最大限度减少矿山“三废”所引起的矿山环境地质问题。由于历史 遗留问题较多， 近期内山东省矿山地质环境保护工作任重道远， 矿山地质环境质量依然严峻。 ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ npnn p p vvv vvv vvv C L LLLL L L 21 22221 11211 6 综上所述， 通过山东省矿山地质环境调查与评价工作的开展， 对预防或减轻矿山环境地 质问题的发生将发挥重要作用。对矿山来说，开展矿山地质环境调查与评估是十分必要的， 评估结果可作为矿山建设、 管理决策与规划的重要依据。 本文采用矿山地质环境质量单因素 指标和综合指标，用“模糊距离评价”模型进行综合评价，得出矿山地质环境质量的定量指 标，划分出矿山地质环境质量好、较好、较差三个等级比较符合山东省矿山地质环境质量的 实际。 作者简介作者简介 董强1968-，男，汉族，山东烟台人，高级工程师，水工环专业，主要从事地质环境监测与 研究工作。 F F F Fuzzyuzzyuzzyuzzy D D D Distanceistanceistanceistance E E E uationvaluationvaluationvaluation M M M ethodethodethod AppliedAppliedAppliedApplied inininin ComprehensiveComprehensiveComprehensiveComprehensive uationuationuationuation ofofofof MiningMiningMiningMining GeologGeologGeologGeologicalicalicalical EnvironmentEnvironmentEnvironmentEnvironment QualityQualityQualityQuality inininin ShandongShandongShandongShandong ProvinceProvinceProvinceProvince Dong Qiang, HuangYan-Yan, Guo Jian Geological Environment Monitoring Station, Jinan City,Shandong Province,250014 AbstractAbstractAbstractAbstract At present, there is no unified s and criteria to uate and forecast quality of mine geological environment . “environmental quality indicators“ ,which is generally borrowed ,is a quatitative to express mine geological environment. Single-factor indicators and integrated indicators are used in the article to showmine geological environment in Shandong Province.We obtain quantitative indicators of mine geological environment by comparing quality environment index in different locations at the same time and by using “ Fuzzy distance uation “ model to uate comprehensively. The article will play an important role in the guidance and reference. KeyKeyKeyKey wordswordswordswords fuzzy distance uation ; mine geological environment; comprehensive uation; Shandong