礦山地質環境評價軟件的開發

劉金濤，馮文凱

（1.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，成都 610059；2.四川省地質環境監測總站，成都 610081）

礦山地質環境評價軟件的開發

劉金濤1，2，馮文凱1

（1.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，成都 610059；2.四川省地質環境監測總站，成都 610081）

為實現礦山地質環境評價的科學、快捷和實用，編制了“礦山地質環境評價系統”軟件。該文介紹其理論基礎、開發思路及主要功能，并通過實例介紹其應用效果。

礦山；地質環境；評價軟件；開發

礦山環境問題一直受到國際社會的廣泛關注和重視，國際上礦業發達的國家如美國、加拿大等，早在20世紀70年代就十分重視礦山環境保護和治理，大部分西方國家均實行了比較嚴格的礦山環境保護和礦山環境評估制度。礦產資源開發與環境保護一體化已成為當前國際礦業發展的一個重要趨勢［1］。

國內對礦山地質環境質量評價的研究較多，在評價因子選取、指標制定和評價方法方面進行了積極的探索，取得了可喜進展。但權值計算的復雜性、評價方法的多樣性等原因使得沒有統一的評價模型系統，可以同時采用多種評價方法方便快捷地對礦山進行地質環境質量評價，得到不同的評價結果以結合實際情況選擇相對合理的評價結果，為有關部門進行決策提供參考依據。

因此，“礦山地質環境質量評價系統”軟件的開發研究十分必要，具有較高的使用價值。

1 理論基礎和設計思路

1.1 理論基礎

在大量文獻和典型礦山地質調查資料研究的基礎上，從礦山環境地質問題所導致的結果（資源損毀、地質災害、環境污染）出發，篩選出科學合理的評價因子建立評價指標體系（圖1），采用相關標準作為評價指標的等級標準（等級標準劃分為好、較好、較差、差，分別對應0.3、0.5、0.7、0.9分）。根據熵權法和層次分析法確定評價指標的客觀權值、主觀權值及由二者有機結合得到的綜合權值［2］。經過大量查閱分析文獻、期刊資料并實際計算驗證和改進，選取了要素、指標加權分值法、模糊數學多層次評判及不需要權值計算的灰色局勢決策分析法［3］三種適合本研究課題的、相對簡單、實用、效果明顯的數學評價方法。

采用不同的評價方法通過進行現狀—預測—綜合評價最終確定礦山地質環境質量。

圖1 評價指標體系Fig.1 Index system

1.2 設計思路

（1）選取礦山地質環境質量評價指標并確定各個指標的等級標準。

（2）對選取的指標進行權值計算。

（3）選擇不同評價方法分別進行現狀和預測評價，得到不同的評價結果，結合礦山實際情況選擇最為相符的評價結果，考慮礦山地質背景和恢復治理難易程度進行綜合評價，將礦山環境地質問題的嚴重程度劃分為輕度、中等、嚴重和極嚴重4級。

軟件的設計流程如圖2所示。

圖2 設計流程圖Fig.2 Design flow chart

2 軟件主要功能

軟件基本界面如圖3所示。

圖3 軟件基本界面Fig.3 Basic interface of the software

2.1 評價模式和評價方法

評價模式包括多個礦山和單個礦山地質環境質量評價兩大模塊，每個模塊下又包括現狀評價、預測評價和綜合評價三部分（圖4）。

多個礦山評價模式是將一個區域內的幾個礦山或不在同一區域內的幾個礦山放在一起計算綜合權

圖4 評價模式和方法Fig.4 Evaluation modes and methods

值，通過要素指標加權分值法和模糊數學多層次評判法進行現狀、預測評價或直接選用灰色決策分析法評價。

當只有一個礦山時由于不能計算客觀權值，也無法得到綜合權值，故采用有較嚴格的數學依據廣泛應用于復雜系統的分析與決策的層次分析法［4］確定的主觀權值通過要素、指標加權分值法和模糊數學多層次評判法進行評價計算（灰色局勢決策分析不能用于單礦）。

無論是多礦模式還是單礦模式都要根據礦山的現狀、預測評價結果，考慮各個礦山的地質背景條件及礦山恢復治理的難易程度進行綜合評價。

2.2 評價指標

評價指標的等級情況（好、較好、較差、差）可根據指標等級標準確定，由于各個指標的取值（等級標準）比較多，在此僅列出礦產資源破壞與浪費指標的等級標準（圖5）。

如果評價指標多于系統自帶的指標還可自行添加（圖6），當然也可以刪除（系統自帶指標無法刪除）。

圖5 指標等級標準Fig.5 Standard grades of the indexes

3 實例應用

選取3個生產礦山分別作為一礦、二礦和三礦。根據典型實際材料［5］，3個礦山的基本特征主要從礦區的基本環境地質條件、礦山開采活動的影響、礦山環境地質問題發展預測三方面考慮。

3.1 多礦評價模式

3.1.1 現狀評價

（1）指標及其等級確定

通過分析資料并研究這3個礦山目前所造成的環境地質問題，確定了3個要素層11個評價指標：

① 資源損毀要素——礦產資源破壞與浪費、土地壓占與破壞、水資源破壞、植被破壞、地形地貌景觀改變。

② 地質災害要素——崩滑流、地面塌陷地裂縫、水土流失。

③ 環境污染要素——水污染、土壤污染、空氣污染。

每個礦山的環境地質問題類型一樣但具體嚴重程度、影響范圍各有不同。根據各個礦山的基本特征，參照指標等級標準對各評價指標所對應的環境地質問題進行等級劃分，確定并選擇等級分值。

（2）不同評價方法的評價結果

① 需要權值計算的要素指標加權分值法和模糊數學多層次評判法的評價結果，如圖7和圖8所示。

② 不需要權值計算的灰色局勢決策評價結果，如圖9所示。

3.1.2 預測評價

圖6 評價指標選擇Fig.6 Selecting evaluation indexes

經過分析研究資料，預測評價中3個礦山的環境地質問題依然分為資源損毀、地質災害和環境污染3個要素層，不同的是地質災害要素評價指標在原來的基礎上增加了礦井突水和瓦斯爆炸2個指標，其他指標的預測評價等級分值與現狀評價有所不同。

預測評價計算方法同現狀評價，軟件具體計算結果不再一一列出。

3.1.3 綜合評價

選擇3種評價方法中與實際礦山地質環境情況最符合的現狀評價和預測評價結果，考慮礦山的地質背景和恢復治理難易程度進行綜合評價。具體評價結果如圖10所示。

3.2 單礦評價模式

單個礦山的評價同多礦，只是沒有灰色局勢決策分析法，單礦的評價窗口布置與多礦近似一樣，不同的是評價窗口上只有一個礦山。

4 結論

通過對目前不同評價方法的對比研究并結合實際調查資料分析，研究開發了“礦山地質環境質量評價系統”軟件，針對多個礦山和單個礦山進行環境質量現狀、預測與綜合評價，充分考慮了評價指標的靈活構建和標度，免于人工進行復雜、繁瑣的權值計算，只需要對評價用到的各個指標進行分值選取和重要性判斷即可以得到多種不同評價方法的評價結果，真正實現了礦山地質環境質量評價科學、簡便、實用的目的。

同時，該軟件還預留有新增指標功能，使其適用性更強，非常便于推廣應用，為進一步開展礦山地質環境質量評價提供了更為方便、有效的工作手段。這在國際國內均具有創新性、實用性和前瞻性。

圖7 要素指標加權分值現狀評價Fig.7 Status evaluation in weighted value of indexes and elements

圖8 模糊數學現狀評價Fig.8 Status evaluation with fuzzy mathematics

圖9 灰色局勢決策分析現狀評價Fig.9 Status evaluation through grey situation decision analysis

圖10 綜合評價結果Fig.10 Comprehensive evaluation result

［1］高培.基于GIS和RS的葫蘆島礦山地質環境綜合評價研究［D］.中國地質大學（北京）碩士學位論文，2009.

［2］徐友寧，何芳，袁漢春，等.中國西北地區礦山環境地質問題調查與評價［M］.北京：地質出版社，2006.

［3］劉志斌，鐘爽.基于灰色局勢決策分析的地下水環境質量評價［J］.遼寧工程技術大學學報，2005，24（1）：129－131.

［4］中國地質調查局.區域環境地質調查總則（試行）（DD 2004－02）［S］.2004

［5］四川省地質環境監測總站.典型礦山地質環境調查資料［R］.2005.

ASSESSMENT SOFTWARE FOR THE MINE GEOLOGICAL ENVIRONMENT

Liu Jin－tao1，2，Feng Wen－kai1
（1.State Key Laboratory of Geo－hazard Prevention and Geo－environment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.Sichuan Geo－environmental Monitoring Central Station，Chengdu 610081，China）

The software"Assessment System of Mine Geo－environment"is composed to assess geological environment scientifically，rapidly and practically.Here its theoretical foundation，development ideas and main functions are introduced and its effects are shown through applying it in a practical object.

Mine；geological environment；assessment software；development

TD167

A

1006－4362（2011）03－0100－05

2010－12－30 改回日期：2011－05－05

劉金濤（1985－ ），女，漢族，河南三門峽人，碩士研究生，主要從事地質災害預測評價與防治方面的研究工作。