矿区地面环境工程综合评价体系构建

李 艳，焦 莉

(陕西交通职业技术学院 公路与铁道工程学院，陕西 西安 710018)

随着各项技术的进步和发展，矿区的建设规模逐渐扩大，带来巨大的经济效益。矿区发展推动经济发展的同时，也给矿区附近生态环境带来一系列的问题。由于长期开采导致矿区地质环境恶化，环境污染严重[1]，尤其是矿区地面的建设，对矿区周围大面积范围内的空气环境、噪声环境、生态景观等造成严重影响，对于矿区附近的生态环境、社会环境等造成了不可逆的改变[2-3]。随着人们环境保护意识的提高，基于生态环保交互设计需求的矿区地面环境建设成为矿区地面发展、建设的主要理念。该理念将现有的矿区地面建设与生态环境建设分开进行的2类工程进行结合，在矿区地面设计和建设过程中体现生态环境保护理念，优化国家资源的利用，实现经济效益和环境效益的协调发展和统一[4-5]。对矿区地面环境工程进行综合评价，能够为矿区的发展和生态保护提供科学、可靠的理论依据，对于生态环保交互设计的矿区地面环境工程具有重要意义。通过对矿区地面工程综合评价，可以确定其对生态环境造成的影响程度，从而针对一些不合理的因素采取相应的措施，实现矿区建设和生态环境建设的和谐可持续发展。

1 矿区地面建设工程对环境的影响

矿区地面建设工程牵涉的范围大、地区较广，不同地区对其所带来的影响产生的反应也不尽相同[6-7]。矿区地面建设工程尤其是公路工程的建设，延伸距离较远、线路长、牵涉地区广，影响范围较大，在矿区地面建设施工期间以及营运期间都会对周围环境产生较大的影响。矿区地面建设对周围环境的影响如图1所示。

图1 矿区地面建设工程对周围环境的影响

1.1 建设期间对环境的影响

(1)矿区地面建设会占用邻近区域的农田和林地，使得占地范围内土地的使用形式发生变化，农田减少，原有地表植被被铲除或压占，区域内植被覆盖面积减少、生物量减少，进而引起水土流失量增加。另外，部分区域可能会涉及房屋的拆迁，造成一部分人口的迁移，影响该地区的社会经济和生态环境。

(2)矿区道路修筑会引起局部地貌发生改变，加上地表植被的破坏，将会使区域内工矿景观面积增加，同时对局部地表土壤造成扰动，引起扰动范围内短时期水土流失量的增加。在较为干燥的环境中又容易造成扬尘，使空气中的悬浮颗粒物增多，污染空气环境。

(3)矿区大多位于较为偏远的地区，因此会涉及桥梁、隧道等工程，这一类工程更容易引起水土流失，进一步影响周围的水环境。这类工程在施工过程中所产生的噪声较大，对周围环境产生较大的噪声影响。另外，矿区部分地面尤其是公路的铺设过程中需要熬炼沥青，产生的沥青烟中含有很多有害物质，污染空气，对周围人群身体健康带来危害。

(4)大型机器，如推土机、装载机、挖掘机等都是矿区地面工程必不可少的工具，在施工作业过程中会产生大量的噪声。

(5)矿区开采期间，采空区主要依靠洞壁和支撑柱维持围岩稳定。随着采空区范围的增大，围岩强度不足以抵抗上覆岩土体重力时，顶板岩层内部形成的拉张应力超过岩层抗拉强度极限时产生向下的弯曲和移动，进而发生断裂、破碎并相继垮落，最终可能在地表形成塌陷区。

1.2 营运期间对环境的影响

(1)矿区营运过程中需要大量的运输车辆，运输车辆排放的废气、噪声、振动等对周围人类和动物等的生存环境造成影响，降低了生存环境的质量。生产运营阶段交通噪声对运矿道路两侧的动物栖息场所环境会有一定的不利影响。

(2)矿区运营期间，矿产品的搬运、运输等过程中产生的油污等污染物遗留在地面，随着雨水的冲刷进入周围的水体环境中，造成水环境的污染。

(3)在矿区地面环境的维护过程中，机械工作也会产生大量的噪声，对周围的声环境造成一定的影响。

2 矿区地面环境工程评价模型的构建

矿区地面建设对环境影响综合评价过程中，评价方法是其中关键的手段。就当前国内外的相关研究和项目实施情况来看，目前环境综合评价的方法有层次分析法、图形叠置法、指数评价法、矩阵法、模糊评价法等6种主要方法。本文主要采用模糊评价和层次分析相结合的方法，以模糊数学为理论基础，结合GIS平台，以相关的计算机语言作为工具，建立矿区地面环境工程定量评价模型。矿区地面环境工程综合评价属于多级模糊综合评价问题，可以先对较低层次进行第一级综合评价，得到第一级的评判结果，并在此基础上进行第二级评判。

2.1 评价因素指标体系的构建

矿区地面环境建设过程中对环境的影响因素多种多样，因此，需要建立评价因素指标体系，设定一个评价因素集T。

T={T1，T2，T3，…，Tn}

(1)

式中，Ti(i=1，2，3，…，n)为第i个影响因素子集。根据对环境造成的不同影响，这些影响因素子集主要包括生态环境、噪声环境、空气环境、社会环境、水环境等子集。而这些影响因素子集中又包含了多个影响因素，因此设Tij={Ti1，Ti2，Ti3，…，Tim}。其中，Tij(i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m)为第i个影响因素子集中的第j个影响因素。当然，由于因素的不确定性，不同的影响因素子集中所包含的影响因素的个数也不尽相同。例如，生态环境子集中包含野生动物、植物植被、水土流失、自然景观4个因素；噪声环境子集包括施工噪声和营运噪声2个影响因素；空气环境子集包括二氧化氮、一氧化碳、悬浮微粒、沥青烟4个影响因素；社会环境子集包含发展规划、民众生活质量、征迁与安置、基础设施、资源利用5个影响因素；水环境子集包括pH值、化学需氧量、生化需氧量、氨氮含量、石油类、悬浮物6个影响因素。

2.2 评分集的建立

为了进一步明确矿区地面建设工程对环境所造成的影响水平，需要建立一定的评分集U，将0～100分为5份，80～100评为优，60～80为良，40～60为一般，20～40为较差，0～20为很差。设定：U={90(优)，70(良)，50(一般)，30(较差)，10(很差)}，在赋予其数值时，采用百分制的形式，评价结果大于等于90则为优，位于70～90则为良，位于50～70则为一般，位于30～50则为较差，位于10～30则为很差。

2.3 定量、定性指标的处理

(1)定量指标分值化。在确定评分集后，根据不同的评价指标对矿区地面建设工程的敏感程度赋予一定的分值：

x=|(f-f2)/(f1-f2)|×100

(2)

式中，x为评价指标的分值；f为定量指标的实际值；f1为评价结果为优的指标的标准值；f2为评价结果为差的指标的标准值。

(2)定性指标定量化。矿区地面建设工程对环境影响的因素中既包含定量指标也包含定性指标，在建立定量评价模型过程中，需要对定性指标进行定量化处理。将影响因素对于环境的影响指标划分5个级别，按照一定的赋值标准赋予其一定的分值。5个级别如图2所示。

图2 矿区地面建设对环境影响定性指标的影响大小赋值标准

具体操作过程为，聘请该领域的多个(n)专家学者分别多次对定性指标进行评分，并根据以下公式进行定性指标的量化处理：

(3)

2.4 评价模型的构建

在建立评价模型时，首先需要设定评价指标的特征值集XT={x1，x2，x3，…，xn}，评价集Y={y1，y2，y3，y4，y5}，则XTOY上的模糊隶属关系矩阵为：

(4)

2.5 矿区地面建设工程综合评价

3 实例分析

以上述所构建的矿区地面环境工程综合评价体系、评价模型，以及选取的评价方法为依据，本文选取某一矿区地面环境对其进行综合评价。在该矿区地面环境综合评价过程中选取的因素子集主要包括社会环境、生态环境、噪声环境、水环境、空气环境5个指标。本文给出了各项因素的其中6个得分情况，各因素子集所包含的影响因素及其得分和权重信息见表1。

表1 矿区地面建设工程综合评价信息

结合各专家对该矿区地面环境工程的打分结果进行统计分析，确定各指标的隶属度向量，得到矩阵R。综合评价结果D=WR=(0.100，0.133，0.133，0.133，0.035)，对D进行归一化处理得到D=(0.188，0.249，0.249，0.249，0.065)，计算最终的评分结果为P=UDT=(90，70，50，30，10)×(0.188，0.249，0.249，0.249，0.065)T=54.89，该矿区地面环境工程综合评价得分位于50～70，可以判断该矿区地面环境工程综合评价结果为一般。

4 结语

我国可持续发展目标的实现过程中，环境保护是一项重要举措，在不断推动经济建设的同时，必须要注重对资源和自然环境的保护，及时对建设过程中对环境所带来的破坏进行治理和修复。矿区地面建设工程作为经济建设的重要部分，其中，环境影响评价是整个矿区地面建设中环境保护的重要环节，本文针对基于生态环保交互设计需求的矿区地面环境工程所构建的综合评价体系，能够直观地体现矿区地面建设工程对周围环境所造成的影响程度，便于进一步针对环境污染和生态破坏采取预防和治理措施，实现经济效益和自然环境的协调统一。