云南省矿产资源开发区环境承载力综合评价

许慧玲，李 炜，李 俊，何金霖，张士举

(1.昆明理工大学，昆明 650093；2.云南省国土资源规划设计研究院，昆明 650093)

矿产资源是促进经济发展和社会进步，保证人类社会可持续发展的重要物质基础。矿产作为不可再生资源，其需求量随着国民经济的快速发展而不断增长[1]。云南省矿产资源丰富，矿业活动频繁，是中国第一采矿大省，开发区矿产资源的开采对地形、地貌、水环境、大气环境等影响较大，从而影响区域生态水文过程和经济发展。为避免不利影响，将矿产资源开发活动的强度限制在环境可承载范围内是必要的[2]。开展云南省矿产资源开发区环境承载力研究具有重要的环境效益、经济效益和社会效益。

本文采用层次分析法确定环境承载力评价指标体系，运用综合评价模型，对云南省矿产资源开发区环境承载力进行评价，以期为我国矿产开发与保护及国家宏观战略的定制提供一定的依据，为其类似矿产开发区的环境承载力研究提供参考。

1 区域概况

云南省位于我国西南，介于北纬21°8′～29°15′，东经97°31′～106°11′之间。全省东西最大横距864.9 km，南北最大纵距990 km。国土总面积39.41万 km2。云南属山地高原地形，地形垂直的温度变化明显，全省年平均气温20 ℃，大部分地区年降水量在1 000 mm以上，属于亚热带高原季风型气候[3]。云南省地质现象种类繁多，成矿条件优越，已发现的有色、黑色、贵金属等矿产有143种，已探明储量的有101种，矿产资源较为丰富。

2 评价方法

2.1 评价指标体系构建

层次分析从不同层面体现出矿产资源开发活动对矿区环境的影响，以及这种影响对矿区的危害，能够反映出矿产资源开发的适宜程度。具有实用性、简洁性、灵活性等特点[4]。本文选用该法构建矿产资源环境承载力评价指标体系。层次分析法包括目标层、准则层、指标层三个层次[5]。目标层反映整个矿区矿产资源开发环境承载力水平；准则层反映环境承载力的综合能力；指标层反映环境承载力状况的基础性指标。云南省矿产资源开发区一览表见表1。

参考前人环境承载力评价指标体系的相关研究，结合云南省的实际情况，综合考虑自然资源特点、矿产资源特点、社会经济情况和生态环境现状等因素，建立评价指标体系，如表2所示。

表2 云南省矿产资源开发区环境承载力评价指标体系

2.2 评价指标标准化处理

在评价过程中指标较多且存在差异，不能进行比较分析[6]，因此需要对数据进行标准化，采用极差标准化的方法，对开发环境承载力评价值进行标准化处理，标准化公式如下：

对于正趋向指标计算公式：

(1)

对于负趋向指标计算公式：

(2)

其中：Nij为指标标准化后的值；Mij为标准化前指标的原始值；max(Mi)为标准化前某指标的最大值；min(Mi)为标准化前某指标的最小值。

数据来源于《云南统计年鉴(2019)年》、第三次全国国土调查、云南省地质调查局。根据评价指标体系中各单因子值，按照极差标准化的方法进行标准化处理。

2.3 评价指标权重确定

运用均方差权值决策法对特定年份不同地区资源开发环境承载力确定指标权重[7]，具体计算步骤如下：

1)随机变量Gi均值计算公式：

(3)

2)指标Gi的均方差计算公式：

(4)

3)指标Gi的权重系数计算公式：

(5)

其中，E(Gi)是指标Gi的均值；∂(Gi)是指标Gi的均方差；Wi是指标Gi的权重系数；Z为指标标准化后的值。

运用MATLAB软件进行计算，各指标的权重计算结果如表3所示。

表3 云南省矿产资源开发区环境承载力评价指标权重

从表3可知，生态环境的权重达到0.2，是影响云南省矿产资源开发环境承载力最主要的因素；其次为土地资源、水资源、水环境、矿产资源、社会经济资源；而大气环境的影响程度较小。

2.4 综合评价模型

采用线性加权求和函数法，将各级指数乘以各自的权重后求和，得出综合评价指数值。资源开发环境承载力综合评价值的计算公式为[8]：

(6)

其中，Xi是指标指数值；Wi是指标的权重；n为该级指标的项数。计算结果如表4所示。

表4 云南省矿产资源开发区环境承载力综合评价值结果

2.5 环境承载力分级评价标准

根据表4综合评价值结果进行数据整理，运用自然断点法，将评价结果取值范围(0.55，0.46)分为5个区间，依次对应5个等级，结果如表5所示。

3 评价结果

表4综合评价值与表5综合评价值等级划分进行比较，得到云南省各矿产开发区矿产资源环境承载力综合评价等级结果，用ArcGIS 10.2软件编制综合评价等级划分图，评价结果如图1所示。

图1 云南省矿产资源开发区环境承载力综合评价图Fig.1 Comprehensive evaluation of environmental carrying capacity of mineral resources development zone in Yunnan province

由图1得出，云南省矿产资源开发区环境承载力高的开发区有11个，总面积达到7 095.12 km2，占矿产开发区总面积的17.55%；主要分布在普洱市、保山市、丽江市、楚雄州、红河州和西双版纳州；开发区主要受到水环境、大气环境的制约。

云南省矿产资源环境承载力较高的开发区有15个，总面积达到10 157.17 km2，占矿产开发区总面积的25.13%；主要分布在昆明市、玉溪市、普洱市、临沧市、保山市、昭通市、大理州和红河州；开发区承载力主要受到水资源、土地资源的影响。

云南省矿产资源开发区环境承载力中等的矿区有15个，总面积达到7 601.17 km2，占矿产开发区总面积的18.80%；主要分布在玉溪市、普洱市、保山市、临沧市、昭通市、文山州、迪庆州和德宏州；开发区各因子协调性差。

云南省矿产资源开发区环境承载力较低的矿区有10个；总面积达到11 853.65 km2，占矿产开发区总面积的29.32%；主要分布在昆明市、曲靖市、玉溪市、昭通市、红河州、大理州、文山州和迪庆州；开发区环境承载力主要影响因素有水资源、社会经济资源、矿产经济资源。

云南省矿产资源开发区环境承载力低的矿区有9个；总面积达到3 718.46 km2，占矿产开发区总面积的9.20%；主要分布在曲靖市、玉溪市、怒江州、迪庆州和文山州；开发区环境承载力主要受到水资源、矿产经济资源、社会经济资源、生态环境的制约。

4 结论与建议

1)选取7个主要环境因子构建了开发区环境承载力评价指标体系，对云南省矿产资源开发区进行环境承载力评价，根据评价结果得出了承载力等级。

2)经评价、计算及统计，云南省矿产资源开发区环境承载力高的有11个矿区(7 095.12 km2)，主要分布在云南省北部；较高的15个矿区(10 157.17 km2)主要分布在云南省西南部；中等的15个矿区(7 601.17 km2)主要分布在云南省东南部；较低的10个矿区(11 853.65 km2)主要分布在云南省北东部；低的9个矿区(3 718.46 km2)主要分布在云南省西北部。评价结果与实地调查情况较吻合。

3)建议环境承载力高的开发区进行大中型矿山开发；较高的开发区，可调整局部开采布局优化开发；中等的开发区，需要优化目前的短板弱项，对资源可进行适度开发；较低的开发区，应着重调整局部开采规模，控制开采强度；低的开发区，需要强化限制开采矿种的矿业权管理，控制开采强度。