伊犁河谷矿山生态修复优先度评价研究

于 浩，匡 薇，关维娜，阮传明

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局信息中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

矿山生态环境问题一直受到国际社会的广泛关注和重视，矿山地质环境影响评价及土地复垦适宜性评价是矿山治理过程中的重要环节[1]。长期以来，中国矿产资源开采管理制度尚不完善，各地矿山开发、矿山环境存在差异，矿山环境保护与恢复、矿山土地复垦的评价体系差别较大。王锐等[2]针对露天采石场，从地形条件、自然条件和社会经济条件3 个层面构建了评价指标体系，为选择不同条件下的露天采石场最佳复垦模式提供借鉴。李飞等[3]从地形坡度、表层土厚度、排水条件等6 个主要方面建立评价体系，对四川广安桂兴石灰岩矿损毁土地进行“类、等、型”三级划分，丰富了矿山修复适宜性评价体系的分级方法。李静静[4]等以《土地复垦质量控制标准》为参考依据，以贵州省某煤矿为例建立土地适宜评价体系，重点从土地宜耕性对矿山复垦适宜性进行评价。张佳宁等[5]利用层次分析法，从生态环境系统受损程度对内蒙古自治区乌海市井工开采煤矿进行划分，提出了更全面的矿区生态环境系统与土地适宜性评价体系。但这些研究大多基于单一尺度建立评价方法，没有考虑矿山开发环境背景与矿山个体之间的尺度差异。本文按照不同尺度对评价体系进行划分，以伊犁河谷矿山占地为主要研究对象，基于层次分析法开展矿山生态修复优先度评价，体现各个子系统相互作用的耦合关系，对研究区矿山生态修复治理与环境评价具有重要意义。

1 研究区概况

长期以来，新疆维吾尔自治区伊犁河谷区经济发展主要依赖本地资源开发利用，过度的矿产资源开发破坏了生态承载力依赖的基础，生态承载力潜能面临衰退，生态系统健康和生态安全受到影响，生态环境问题日益突出[6-7]。大规模矿产资源开发给当地带来了诸多环境问题，占损大量草场和林地，引发采空区塌陷、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害及地下水资源枯竭、水体污染、土壤污染、水土流失等次生灾害[8]。截至2020 年年底，伊犁哈萨克自治州各类矿山开发占地面积为51∙72 km2，矿山开发引发38 处崩塌、滑坡、泥石流地质灾害隐患与32 处采空塌陷区，给当地群众的生产生活带来了极大的威胁。近2 年，伊犁哈萨克自治州自然资源局积极开展矿山地质环境恢复治理，涉及伊宁县、昭苏县、尼勒克县和都拉塔口岸，综合整治面积为74∙82 km2，新增耕地面积为13∙47 km2。生态环境恢复治理初见成效，但仍面临矿山恢复治理点多面广、零敲碎打的问题，缺乏科学依据和统筹部署。

2 研究方法

2.1 评价指标优选

评价指标优选是矿山生态修复优先度评价的核心和关键环节。矿山生态修复系统是由多要素组成的多层次体系，体系内部要素存在千丝万缕、密不可分的联系和相互作用[9]。本文采用层次分析法，以矿山占用土地为研究目标，将相关的自然地理、地质灾害、环境污染等直接因素作为基础评价指标，将国土空间规划、矿山土地复垦、矿山土地适宜性作为政策准则评价指标，依据《伊犁哈萨克自治州矿产资源总体规划（2016—2020）》相关成果，将矿产资源规划相关内容纳入评价体系。综合上述评价因子，形成多尺度矿山生态修复优先度评价体系，优选的评价因子如图1 所示。

图1 伊犁河谷矿山生态修复优先度评价体系

每个县域矿山开发现状、规划内容和需求各不相同，指标选择存在差异。本文在理论认识与实地调查的基础上，对当地矿山生态修复的需求进行深入研究，不断调整和优化指标，以便得到客观科学的评价。

2.2 多尺度矿山生态修复优先度评价体系

在不同尺度上，各要素对矿山生态修复优先度的贡献、作用或影响程度存在差异。按照各要素的空间特征和尺度效应，本文以自然人文地理、土地适宜性、国土空间规划、矿产资源规划为背景建立大尺度评价指标，将矿产资源开发相关的矿山占地、矿山环境危害、矿山修复治理作为小尺度评价指标。在较大尺度上，矿区及周边自然地理、水土条件很大程度影响土地适宜性、土地复垦等；在较小尺度上，矿山开采规模、开采方式等反作用周边环境，造成草场退化、地质灾害、环境污染等。不同尺度的各要素耦合关系和尺度差异对生态系统评价影响深远，是评价结果质量的关键因素[10]。

2.3 指标量化分级

本文分析伊犁河谷各个指标的取值范围，从整体上把握分级量化标准。该标准是一个相对值，不同分级具有不同的矿山生态修复优先度贡献。通过实地调查对矿山生态修复难易程度、土地资源可利用程度定性指标进行量化，实现困难、较难和容易三级量化。

2.4 权重计算

权重是指标要素在评价体系中的重要性程度，反映指标要素与评判对象关系的密切程度或对评判对象的影响程度[11]。本文采用的层次分析法是一种广泛应用的评价分析方法，主要包括判断矩阵构造、权重计算与排序、一致性检验等过程[12-14]。各项指标的权重如表1 所示。

表1 矿山生态修复评价指标权重

2.5 评价单元划分与计算

评价单元划分是实现多尺度评价的重要环节，传统的基于单一尺度的评价方法忽视了不同空间要素作用于矿山生态修复的尺度差异。尺度过大时，往往忽略了研究对象个体属性；尺度过小时，不能体现矿山个体所在的环境背景，增加了评价工作量。多尺度单元划分兼顾个体差异和环境背景，整体把握矿山生态修复治理优先度评价的尺度和精度。

本文以1 000 m 边长的规则格网与矿山占地图层进行空间叠加，生成不规则格网与不同主体矿山2 类评价单元，如图2 所示。不规则格网作为大尺度评价体系，将自然人文地理、土地适宜性、矿产资源规划、国土空间规划指标纳入评价体系，优先进行加权求和计算。不同主体矿山作为小尺度评价体系，将矿山占地、矿山地质灾害、矿山环境危害、矿山土地复垦指标纳入评价体系，单独进行加权求和计算，同时叠加所在大尺度评价单元的计算结果，实现了小尺度评价对大尺度环境背景的继承和细化，解决了不同尺度下评价结果代表性不足的问题。

图2 矿山生态修复优先度评价单元划分

2.6 插值计算及分区

本文对评价单元结果进行空间插值计算，得到伊犁河谷矿山生态修复优先度数据。根据统计学原理，该值符合正态分布规律，本文利用阈值分割实现优先度区域划分，计算方法如公式（1）。

式中：Y为阈值；X为评价单元插值计算的均值，可理解为矿山生态修复状况的背景；σ为标准差；k为常数，取值为2。

结合实地调查情况，本文筛选具有一定规模和空间连续性的优先度高值区，划分2 处矿山生态修复优先区和6 处生态修复一般区，如表2所示。

表2 伊犁河谷矿山生态修复优先度分区

3 结果分析

矿山生态修复优先治理区位于伊犁哈萨克自治州经济发达、交通便利的伊宁市、伊宁县和察布查尔锡伯自治县，紧邻生态红线区，拥有丰富的水资源。煤矿开采引起的地面塌陷、地裂缝等地质灾害及由此产生的土地退化、建筑物开裂、道路受损等次生灾害，是该区域的主要环境问题。

A1 矿山生态修复优先区位于伊宁市、伊宁县北部山前中低山丘陵区，地表以天然牧草地为主，水系发达，区域分布皮里青河、苏勒萨依河，紧邻生态红线区。A1 区包括63 家矿山，21 家煤矿，42 家砂石黏土矿，其中，伊宁县鸿森煤矿、伊犁哈萨克自治州皮里青煤矿矿山生态修复优先度最高。近2 年，伊犁哈萨克自治州对安兴煤矿、潘津煤矿、脑艾依图西井煤矿等矿山开展拆除建筑、塌陷回填、土地整治、植树种草等工程，初步实现了矿山植被恢复、生态系统功能重建的目标。

A2 矿山生态修复优先区位于察布查尔锡伯自治县西南部的山前地带，地表植被发育，以天然牧草地为主。水系发达，分布察布查尔河、苏阿苏河、阿勒玛勒河，属于水源涵养区，紧邻生态红线区。A2 区包括12 家地下开采煤矿，其中，兴安煤矿、久顺煤矿、巴音煤矿矿山生态修复优先度最高。目前，该区域矿山生态修复程度不高，矿山开发占损大量草地，造成草场严重退化的环境问题；地面塌陷区造成地表水大量流失、地下水污染、建筑物开裂，威胁村民的正常生产生活。由于开采规模较大，土地复垦难度大，资源可利用程度低。

6 处矿山生态修复一般区（B1～B6 区），涉及霍城县、伊宁县、尼勒克县、新源县、巩留县和昭苏县。从地理空间分布看，盆地周边主要涉及煤矿、砂石黏土矿，山区主要涉及铁、铜、铅、锌等金属矿。这些区域普遍存在历史遗留废弃矿山多、矿山占地面积大及由此带来的占损大量草场、土地退化等问题。在山区，每年3～4 月份气温回升时，伊犁河谷积雪快速融化，山区河流落差大、来水快，极易引发融雪洪水，大量矿山堆积物和陡峭边坡极易造成崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。

4 结语

本文依据伊犁河谷多尺度矿山生态修复优先度评价体系的空间特征和尺度效应，将评价单元分为不同主体矿山与不规则格网，兼顾个体矿山与环境背景的不同尺度差异，整体把握评价体系的尺度和精度。通过小尺度评价单元叠加所在大尺度评价单元，既体现大尺度作为环境背景对评价结果的贡献，又体现个体矿山对环境背景的继承和细化，解决了不同尺度下评价结果代表性不足的问题。

将伊犁河谷划分2 处矿山生态修复优先区和6处矿山生态修复一般区。A1 矿山生态优先治理区局部开展了矿山生态修复治理工程，初步实现了矿山植被恢复和生态系统功能重建的目标。A2 矿山生态优先治理区矿山治理程度低，存在地质灾害与次生灾害多、土地复垦难度大、资源可利用程度低等问题。

矿山生态修复所需资金多、治理任务重、治理时间紧，本文建议在国土空间规划框架下，统筹考虑矿山占损土地现状、生态修复适宜性等因素，分阶段逐步推进矿山生态修复，对符合条件的矿山进行优先治理，做到目标明确、循序渐进。