矿山地质环境质量评价体系构建研究——以胶东莱州—莱西一带矿产集中区为例

孙俊，戚向阳，张丽君，孔令号，赵莉源

(1.中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，山东 烟台 264000；2.中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心，山东 烟台 264000)

0 引言

胶东莱州—莱西地区是我国重要的矿产资源基地，主要开采矿种为金矿、铁矿、饰面用石料矿、建筑用花岗岩矿、长石矿、滑石矿、菱镁矿等。矿山开采引发的地质环境问题主要有：露天采坑破坏山体，使地形地貌遭到破坏；地下开采形成采空区，引发地面塌陷、地裂缝等问题。

矿山地质环境问题的产生与矿产的种类、矿山规模、开采方式以及地质环境背景条件密切相关。现有的适用于莱州—莱西地区的质量评价体系单一，需选取针对性较强的评价因子构建质量评价体系对莱州-莱州矿产资源集中开采区进行评价，为该区生态保护修复提供基础工作。

1 研究区概况

研究区主要位于山东省莱州市、平度市、莱西市境内，局部位于招远市境内,交通较为便捷，荣乌高速贯穿全区。地形总趋势是东南高、西北低，地质构造位置处于华北地台(Ⅰ)鲁东隆起区(Ⅱ)之胶北隆起(Ⅲ)的西端，出露地层主要有新太古代胶东岩群、古元古代荆山群和粉子山群、新生代古近系、第四系，此外有大面积岩浆岩侵入。

2 评价方法

矿山地质环境质量评价是从研究区实际情况出发，构建合理的评价体系，通过层次分析法(AHP)[1]确定评价要素权值，将评价指标分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，各等级分别赋值1、2、3分，采用要素指标加权分值综合评价模型的方法，将各评价指标的计算分数和评价要素的计算分数叠加[2]，得到矿山地质环境质量总分值，根据矿山地质环境的分值计算结果，结合《全国矿产资源集中开采区矿山地质环境调查技术要求(修改稿)》规范划定矿山地质环境质量分区[3]。

3 矿山地质环境质量评价

3.1 评价体系构建

形成一个包含所有地质环境因素的评价指标体系，在实际工作中相当困难，因地质环境背景、开采方式、开采的矿产类型等因素均影响矿山地质环境评价结果[4]。一方面，研究区遥感、矿产资源开发状况等资料难以收集全面；另一方面，各影响因素不是独立存在的个体，有时相互影响，关系复杂。因此在建立评价指标体系时所选取的指标需要能够用数据进行量化，用一些现有的统计数据及易于观测和获取的资料[5]综合客观地反映矿山环境问题的现状，并进行分级。

3.2 评价指标权重的确定

莱州—莱西一带矿山地质环境受多要素和因子影响，根据不同矿山地质环境特征，地质环境问题的分布、发育现状及发展趋势为依据，本次研究选取4个评价要素11个评价指标构建矿山地质环境质量评价体系[6]。评价要素包括自然地理、基础地质、矿山开发、矿山开发对环境的影响4个方面[7]。自然地理要素包括地形地貌、区域重要程度；基础地质要素包括地质构造、岩性；矿山开发要素包括开采点分布密度、开采方式、开采强度、开采矿种；矿山开发对环境的影响要素包括水资源破坏程度、地质灾害、矿山生态环境恢复治理难易程度[8]，具体评价指标及分级标准见表1。

表1 莱州-莱西矿山地质环境评价指标及分级标准

研究利用层次分析法(AHP法)确定评价要素和评价因子权重值。采用层次分析法解决问题时，要构造一个层次模型，将指标进行分组，对每一层的指标进行两两比较，构成判断矩阵，然后求解判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量[9]，即可得到本组指标的权重值。

3.2.1 建立模型

对莱州-莱西矿山地质环境评价指标进行分析，将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次，构造出层析结果模型[10]。

3.2.2 构造判断矩阵计算权重

判断矩阵中各元素的数值采用萨蒂提出的1～9比较标度法[11]，确定每层各因素的相对重要程度并等于相应的分值。

假定A层中元素A与下一层次中元素B1，B2，B3，B4，……，Bn有联系，判断矩阵见表2。

表2 层次分析法(AHP)判断矩阵

bij表示对于A来说，Bi对Bj相对重要性。bij一般取 1，2，3，……，9及它们的倒数。判断矩阵的数值是根据原始资料等综合分析得出[12-13]。这里可引用 1～9标度对重要性判断结果进行量化，见表3。

表3 重要性标度含义表

3.3 矿山地质环境质量评价

矿山地质环境评价采用正方形网格单元划分方法[14]，根据实际公里网将整个莱州-莱西研究区域划分成统一1km×1km的单元格，共可以划分为2360个。基于MapGIS平台，将各评价指标的计算分数和评价要素的计算分数叠加，得到矿山地质环境质量总分值，分数越高表示对环境影响越严重[15]。莱州-莱西矿山环境质量分为4个等级：无影响区、影响轻微区、影响较严重区、影响严重区，分级标准见表4、图1。

表4 矿山地质环境质量分区标准

1—无影响区；2—影响轻微区；3—影响较严重区；4—影响严重区图1 研究区矿山地质环境质量评价图

通过层次分析法，分别确定矿山地质环境评价要素的权值和各评价指标的权值[16-17]，莱州-莱西矿山地质环境评价因子权重见表5。

表5 莱州-莱西矿山地质环境评价因子权重

参照矿山地质图等资料，对矿山地质环境分级结果图进行修整，用曲线代替折线，使其尽量反映矿山环境的实际边界[18]，研究区矿山地质环境质量评价图(图1)，矿山地质环境质量分区见表6。

表6 矿山地质环境质量分区情况

矿山地质环境无影响区：面积1474.42km2，占评价区面积的63.88%。该区地貌以平原、低缓丘陵为主，无地质灾害和环境地质问题，基本不存在污染源，不存在固体废弃物堆放及地表形变，地质地貌景观未受到影响。

矿山地质环境影响轻微区：面积121.69km2，占评价区面积的5.27%。主要分布在矿山地质环境影响较严重区的周围。

矿山地质环境影响较严重区：面积342.49km2，占评价区面积的14.84%。主要分布金矿及露天采矿聚集区，分布于莱山三山岛金矿一带，虎头崖镇、沙河镇、柞村镇、郭家店镇及莱山土山一带。

矿山地质环境影响严重区：面积369.52km2，占评价区面积的16.01%。主要分布金矿及露天采矿聚集区，分布于莱山三山岛金矿一带，虎头崖镇、沙河镇、柞村镇、郭家店镇、程郭镇、南墅镇、旧店镇、大泽山镇的废弃露天采矿处，地质灾害主要为采空区地面塌陷、露天采坑，地质灾害危险性大，污染源分布广，矿坑排水对地下水环境影响大，地质地貌景观受到严重破坏，危害城镇人口密集区、大中型工矿企业所在地、主要的交通线，治理难度大[19-20]。

4 结论

(1)在莱州-莱西矿集区开展矿山地质环境评价，综合考虑自然地理、基础地质、矿山开采、矿山开采对环境的影响4个主要因素，选取影响矿山地质环境的11个评价指标，完成矿山地质环境质量评价体系的构建。

(2)基于MapGIS平台，将各评价指标的计算分数和评价要素的计算分数叠加，得到矿山地质环境质量总分值。莱州—莱西矿山环境质量分为4个等级：无影响区、影响轻微区、影响较严重区、影响严重区。