基于GIS的廠壩鉛鋅礦生態影響評價

張軍英，吳世洋

（西北礦冶研究院，甘肅 白銀730900）

1 引言

自2011年9月《環境影響評價技術導則 生態影響》HJ 19～2011實施以來，對生態影響型建設項目的生態影響評價制圖與成圖精度提出了更高的要求，對于成圖范圍在2～100km2的項目，要求成圖比例在1∶1萬～1∶10萬，而對于成圖范圍小于2km2的項目，要求成圖比例在1∶5000～1∶1萬，評價等級越高，成圖比例尺越大，由于評價要求采用大比例尺圖件，而目前絕大多數地區現有生態圖件缺乏或只有大范圍、小比例尺圖件，難以滿足評價要求。同時結合生態影響評價多年來一直局限于大范圍、定性評價，如鄭新奇等［1］把RS與GIS結合，建立了區域生態環境質量綜合評價模型，對山東省生態環境質量進行了評價，而對于建設項目評價區小范圍無法獲得相關大比例尺圖件及數據無法定量化，本文以廠壩鉛鋅礦為例，利用GIS進行探討研究，繪制出滿足各級生態影響評價制圖與成圖精度要求的圖件，以期為今后生態影響評價提供技術借鑒。

2 自然環境概況

廠壩鉛鋅礦始建于1985年，地處甘肅省隴南市成縣黃渚鎮境內，位于長江流域嘉陵江水系一級支流東河的中上游山區，海拔1000～2000m，雨量充沛、氣候溫和濕潤，植被覆蓋率85%，多為次生灌木林，主要為青崗、櫟等灌木及雜草。種植農作物主要為小麥、玉米、豆類等。

3 基于GIS的生態影響評價

廠壩鉛鋅礦原為國家大型露天礦山，現已轉變為井下開采。由于在開發建設過程中，修建公路、廠房、生活區等剝離巖土，不可避免地破壞原有地貌、植被，改變了原有土地利用格局及景觀，造成水土流失，從而直接和間接地影響和破壞當地生態，建礦30多年來，對當經濟、社會、生態產生了較為明顯的影響。本文通過GIS來分析評價礦區生態影響現狀。

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是處理地理數據的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統［2］。它是介于信息科學、計算機科學、地理學、測量學、地圖學、空間科學等多門學科之間的一門的技術，目前它已發展成為一門新興學科——地理信息科學［3，4］。地理信息系統中“地理”的概念并非指地理學，而是廣義地指地理坐標參照系統中的坐標數據、屬性數據以及以此為基礎而演義出來的知識［5］。

3.1 生態影響評價等級及范圍

礦區建設總占地面積1.95km2，影響區域生態敏感性為一般地區，根據《環境影響評價技術導則 生態影響》HJ 19～2011中生態影響評價工作等級判據，確定評價工作等級為三級，評價范圍以礦區及其生活區、礦山道路等外延約500m的范圍，總面積23.6km2。

3.2 基礎信息獲取

（1）本次生態影響評價收集的主要相關資料包括：成縣行政區劃圖；項目所在區域地形圖；廠壩礦區衛片。

（2）遙感數據源與解譯。調查所使用SPOT5衛星遙感影像的分辨率為10m，彩色影象是以4個波段組成的，其中波段1、2、和3具有10m的分辨率；短波紅外波段具有20m的分辨率，通過重采樣生成10m，影像色彩接近實際地物。選取2010年7月20日遙感數據，主要是考慮到這一時期的地表類型差異最顯著，該時間段具有植被發育好、地表信息豐富的特點，有利于對各生態因子的研判。

植被調查采用《中國植被類型圖譜》（2000年）中的分類系統進行。依據《中國植被區劃》，并結合各行政區劃單元或地理單元的考察資料等，在遙感影像上確定各種植被類型的圖斑界線。判讀工作邀請遙感影像解譯專家進行外業考察及室內繪圖，成圖精度1∶5萬，滿足《環境影響評價技術導則 生態影響》HJ 19～2011對于三級評價成圖精度大于1∶10萬的要求。如果評價等級為一、二級則需要提供更高精度的衛片資料，例如成圖比例要求在1∶5000～1∶1萬的生態圖件，可通過分辨率為5m的衛片來實現。

3.3 評價區地表植被類型及特征

根據項目區地表植被特點，評價區共分為5個生態系統，其中以森林生態系統為主。

3.3.1 森林生態系統

針闊混交林：生長于海拔2000m的陰坡、半陰坡、半陽坡，立地條件為山地棕壤，主要樹種為油松、華山松、白皮松、柏樹、櫟類等。下有薔薇、衛茅、虎榛子等植物組成的灌木林，覆蓋度30%～70%，面積17.9km2。

3.3.2 落葉灌叢生態系統

低山灌木林：多生長在海拔2000m以下的陽坡、半陽坡，立地條件為山地褐土及山地棕壤。主要植物種為次生灌木林，植被種類主要由青崗、櫟及桅等灌木及雜草覆蓋的疏林，植被覆蓋率為85%，面積1.45km2。

3.3.3 農田生態系統

評價范圍內的農田生態系統由山區旱地組成，主要分布在低山山腰和河谷灘地內，灘地內的耕地受水肥條件影響、相對肥沃。農作物以冬小麥、玉米、土豆、豆類為主，兼有少量的油料蔬菜等經濟作物，面積0.44km2。

3.3.4 人居生態系統

經過30多年的礦山開采，評價區形成了以村莊、工礦企業構成的人居生態系統，它是人、建筑和其它動植物的有機整體。主要分布在東河及人工河河灘內，交通便利，農業擾動頻繁，深山區相對稀少。評價范圍內共有人居、無植被土地3.98km2。

3.3.5 水域生態系統

水域生態系統主要以河柳、水草等喜濕植物為主，面積0.11km2。采用GIS軟件分析，得到評價范圍內的主要植被分布類型見圖1，植被類型面積見表1。

圖1 評價區植被類型

由表1可見，評價區植被類型以闊葉林、針葉林為主，分別占評價區總面積的43.22%、32.25%，由于當地工礦企業及城鎮建設等形成的無植被地段面積3.98km2，占評價區總面積的16.86%。以當地原生植被覆蓋率85%計算，則由于當地工礦企業及城建設等破壞植被面積3.383km2。

表1 評價范圍內各類植被面積

3.4 土地利用現狀

采用GIS軟件分析，評價范圍總土地面積23.6km2，其中耕地面積0.44km2，林地面積19.46km2，建設用地面積3.62km2，未利用地面積0.08km2，詳見圖2及表2。

圖2 評價區土地利用現狀

3.5 植被覆蓋度

經過GIS軟件分析，評價范圍內植被覆蓋度情況見圖3。由圖可見，評價范圍內中、高植被覆蓋度土地19.46km2，占82.46%，低覆蓋度土地面積4.14km2，占17.54%。

根據遙感圖像解譯成果，評價范圍內有東河及其人工河共兩條河流，水域面積0.11km2。東河多年平均流量為11.7m3／s，年徑流總量為3.12×108m3，最小流量0.24m3／s，最大流量1300m3／s。

表2 評價范圍內土地利用類型

圖3 評價區植被覆蓋度

3.6 土壤侵蝕

評價區東河為一典型的雨水補給型河流，多年平均輸沙量146.7×104t／年。河床組成多為巨礫卵石，最大侵蝕模數達2020t／km2·年，多年平均侵蝕模數為713t／km2·年。

評價范圍內兼有水力和工程侵蝕類型。按照中華人民共和國行業標準SL190－2007《土壤侵蝕分類分級標準》和水利部《全國土壤侵蝕遙感調查技術規程》，土壤侵蝕類型采用兩級劃分法。一級類型分為水力侵蝕（代碼：1）和工程侵蝕（代碼：5）（本區無凍融侵蝕，重力及風力侵蝕很少，忽略不計）；水力侵蝕二級類型劃分為：微度（11）、輕度（12）、中度（13）、強度（14）、極強度（15）、劇烈（16）。工程侵蝕是指人們利用自然資源和經濟開發中造成的新增土壤侵蝕現象，主要指開礦、采石、修路、建房及其它工程建設等產生的大量棄土、尾礦、礦碴等產生的土壤侵蝕，不作強度分級。調查時，根據遙感影像、植被覆蓋度、土地利用和土壤侵蝕強度之間的關系，結合實地考察，確定出不同侵蝕類型和強度的影響特征。采用GIS軟件分析，評價范圍內的土壤侵蝕強度及面積見圖4。

圖4 評價區土壤侵蝕

由圖可見，評價區工程侵蝕面積2.15km2，主要是由于廠壩鉛鋅礦工程占地區，占評價區土壤侵蝕面積的9.11%；水力侵蝕面積21.45km2，其中微度侵蝕面積13.03km2，輕度侵蝕面積8.42km2。

4 結語

（1）通過利用GIS對廠礦鉛鋅礦進行生態影響評價，結果表明可以利用GIS繪制出滿足《環境影響評價技術導則 生態影響》HJ 19～2011各級評價制圖與成圖精度要求的圖件。

（2）采用GIS進行生態影響評價，可以提供評價區小范圍內定量的生態指標，解決了長期以來生態影響評價局限于大范圍、定性評價，而對于評價區小范圍內相關大比例尺圖件收集不到及數據無法定量化的問題。

（3）由于采用GIS進行生態影響評價，需要衛片資料，成本較高，同時要進行大量的野外勘查與樣方調查，評價周期較長，另外衛片的解譯與判讀需要由相關的專業人員進行，因此在實際的應用過程中會有一定的局限性，但對于生態影響較大、評價周期較長的大、中型生態影響類項目具有明顯的優勢。

［1］ 鄭新奇.基于RS與GIS的區域生態環境質量綜合評價研究－以山東省為例［J］.環境科學學報，2000，20（4）489～493.

［2］ 吳信才.地理信息系統的基本技術與發展動態［J］.地球科學——中國地質大學學報，1998，23（4）：329～333.

［3］ 周成虎，魯學軍.對地球信息科學的思考［J］.地理學報，1998，53（4）：372～380.

［4］ 張洪巖，王軟敏，周成虎，等.“數字地球”與地理信息科學［J］.地球信息科學，2001（4）：124.

［5］ 趙俊三，趙耀龍.GIS發展的最新趨勢及其應用前景［J］.測繪工程，2000，9（2）：21～25.