基于層次分析法的河南省礦山環境評價

崔劍 白朝軍 宋軒

摘 要：本文以河南省為研究對象，基于層次分析法進行礦山環境評價。利用礦山開發背景、礦業活動、礦山環境污染、礦山地質災害4類17個礦山環境評價因子，采用層次分析法確定因子權重，計算出礦山環境評價綜合指數，確定礦山環境影響分區。結果表明：層次分析法應用于礦山環境評價是合理、有效的，其評價分區的劃分為礦山地質環境管理工作提供了可靠的基礎數據支持。

關鍵詞：層次分析法;河南省;礦山環境;評價指標

中圖分類號：X820.2 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）05-0149-05

Abstract： This paper took Henan Province as the research object and carried out mine environmental assessment based on analytic hierarchy process. Based on 17 factors of mine environmental assessment， including mining development background， mining activities， mine environmental pollution and mine geological hazards， the weights of factors were determined by analytic hierarchy process， and the comprehensive index of mine environmental assessment was calculated to determine the zoning of mine environmental impact. The results show that the application of analytic hierarchy process to mine environmental assessment is reasonable and effective， and the division of assessment zones into mine geological environment management provides reliable basic data.

Keywords： analytic hierarchy process（AHP）;Henan Province;mine environment;evaluation index

1 研究背景

河南省是全國重要的礦產資源大省和礦業大省，礦業產值連續多年位于全國前5位，為經濟發展做出了重要貢獻[1]。但是，由此引發的礦山開發占地、礦山地質災害等問題較多，對區域礦產經濟的進一步發展造成了較大的影響。具體來說，隨著礦山開發程度和規模不斷擴大，誘發了較為嚴重的礦山環境問題，破壞了附近居民的生存環境[2-4]，尤其是部分礦產開發集中區域，對礦山環境承載力提出了重大考驗。資源與環境已經成為制約礦業經濟健康發展的瓶頸之一。因此，如何客觀科學地對礦山環境進行評價，從而為政府治理生態環境提供決策依據，已成為礦山環境研究的一個重大課題[5]。

本文以河南省礦山環境遙感調查監測數據為基礎，結合層次分析法，對河南省礦山地質環境進行評價，為河南省礦山環境保護提供理論依據和數據支持。

2 研究區概況與研究方法

2.1 研究區概況

河南省面積16.7萬km2，全省已發現礦種144種，已查明資源儲量礦種110種，已開發利用的礦種93種，其中能源礦產6種，金屬礦產23種，非金屬礦產62種，水氣礦產2種[6]。河南省礦產資源主要分布在京廣線以西和豫南的丘陵、山區，豫東平原有中原油田和永城煤田。

2.2 研究方法

2.2.1 評價體系構建。河南省礦山環境受多種因子和要素的影響。在遵循科學性、可比性、可操作性、針對性、相對獨立性原則的前提下，選取了4種類型（礦山開發背景、礦業活動、礦山環境污染、礦山地質災害）17個因子進行礦山環境評價。礦山開發背景因素包括坡度、坡高、植被覆蓋、巖土體類型、構造、降水指標和人類活動等;礦業活動因素包括采場、中轉場、固體廢棄物和礦山建筑等;礦山環境污染因素包括水體污染和土壤污染等;礦山地質災害因素包括崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷等。具體評價指標及分級標準見表1。

2.2.2 評價指標權重的確定。層次分析法是由美國運籌學家Saaty于20世紀70年代初期提出的一種簡便、靈活而又實用的多準則決策方法。該方法將數據、專家意見和分析者的客觀判斷直接而有效地結合起來，利用模糊數學的方式將決策信息數學化，并構建判斷矩陣，通過求其最大特征值和其對應的特征向量來確定每一個影響因素的相對重要性權值。在此基礎上，通過每一個影響因素的權值可以對復雜問題中的各類因素進行層次劃分，從而構建層次分析結構模型，達到定量分析復雜問題的目的[7-9]。

該方法的操作步驟主要有4步：首先，建立層次結構模型;其次，構造判斷矩陣并進行一致性檢查;再次，進行層次總排序并進行一致性檢驗;最后，得出綜合權重。

2.2.2.1 建立層次結構模型。通過對河南省礦山環境評價指標進行分析，把系統問題層次化、結構化，構造出河南省礦山環境評價的層次分析結構模型，包括目標層（A）、準則層（B）和指標層（C）三層。礦山環境評價的層次結構模型具體如圖1所示。

2.2.2.2 構建判斷矩陣并進行一致性檢查。構造判斷矩陣對階梯層次模型結構中的因素重要性進行判斷，采用1～9標度法進行成對比較（見表2），確定每層中各因素之間的相對重要性并等于相應的分值，構造出各層次中的所有判斷矩陣。

2.2.4 河南省礦山環境評價要素權重的確定。影響礦山環境的因素指標有：礦山開發背景、礦業活動、礦山環境污染和礦山地質災害等。根據選取的礦山地質環境評價指標和建立的層次結構模型，通過構造判斷矩陣和進行一致性檢查，最終確定河南省礦山環境評價層次總排序，即為評價模型各因子權重（見表5）。

3 河南省礦山地質環境評價

3.1 評價方法

采用礦山環境評價綜合指數作為量化評價指標，根據加權平均法建立礦山環境評價數學模型，進行河南省礦山環境評價。

3.2 礦山環境分區評價

依據各評價指標對礦山環境影響的強度，結合各評價指標權重，綜合分析計算得到河南省礦山環境評價綜合指數分布情況。依據表6，對結果進行重分類和聚類分析，得到河南省礦山環境分區（見圖2），并進行分區面積統計，結果見表7。

河南省礦山環境總體較好，但局部地區問題較為嚴重。從面積上看，河南省礦山環境“無影響區”面積最大，約164 766.59km2;其次是“一般影響區”，約2 059.95km2;“較嚴重影響區”，約127.64km2;“嚴重影響區”，約45.82km2。

“嚴重影響區”主要分布在安陽市、焦作市、洛陽市、南陽市、平頂山市、三門峽市、信陽市、許昌市、鄭州市和駐馬店市等傳統的礦山開發區。其中，三門峽市、鄭州市“嚴重影響區”面積較大。三門峽市“ 嚴重區影響區”主要分布在澠池-陜縣-湖濱區和靈寶。澠池-陜縣-湖濱區主要是鋁土礦資源集中，礦山企業眾多，多為露天開采，開采規模大，地形地貌景觀破壞嚴重、土地資源占用與破壞嚴重、礦山地質災害頻發，同時，關停廢棄礦山較多，恢復治理程度較低;靈寶金礦資源集中，開采歷史悠久，金礦開采產生的固體廢棄物占用大量土地資源，加之金礦開采區域枯竭，關停廢棄礦山眾多，恢復治理程度較低。鄭州市“ 嚴重影響區”主要集中在滎陽市南部、鞏義市南部和新密市、登封市。這些區域主要是煤礦、鋁土礦、建筑石料用灰巖開采，區域內開采強度大，礦山企業眾多，特別是煤礦地下開采強度大，地面塌陷時有發生。

“ 較嚴重影響區”主要分布在安陽市、鶴壁市、濟源市、焦作市、開封市、洛陽市、南陽市、平頂山市、三門峽市、商丘市、新鄉市、信陽市、許昌市、鄭州市和駐馬店市。其中，三門峽市、鄭州市、許昌市、焦作市、洛陽市、平頂山市和安陽市“較嚴重影響區”面積較大。三門峽市和鄭州市“較嚴重影響區”主要分布在“嚴重影響區”周邊。許昌市“較嚴重影響區”主要分布在禹州市北部，主要是建筑石料用灰巖和石灰巖露天開采引起的。焦作市“較嚴重影響區”主要分布在沁陽-博愛-中站區-解放區-修武一線，主要是煤礦地下開采和鋁土礦露天開采引起的。洛陽市“較嚴重影響區”主要分布在新安縣西部、偃師市東南部和欒川縣。其中，欒川縣面積較大，主要是鉬礦和鉛鋅礦露天開采面剝離地表，固體廢棄物占用大量土地。平頂山“較嚴重影響區”集中在平頂山市區、石龍區、汝州市和魯山縣，主要是煤礦和鐵礦開采引起的。安陽市“較嚴重影響區”主要分布在安陽縣和林州交界處，主要是煤礦和鐵礦開采較為集中引起的。

“一般影響區”和“無影響區”普遍分布在河南省18個地市。需要說明的是，周口市、開封市和商丘市（除永城市）主要的礦產開采活動是磚瓦黏土開采，對當地的耕地帶來了破壞。

4 結論

本文以礦山環境評價為中心，結合自然地理、礦業活動以及礦業活動對周圍環境的影響，采用層次分析法，構建了以河南省礦山環境評價為目標層的三級評價指標體系，并確定了各指標對目標層的權重。依據河南省礦山環境評價模型得到的評價結果，將河南省礦山環境分為4個級別：“無影響區”“一般影響區”“較嚴重影響區”和“嚴重影像區”。從總體上來看，河南省礦山環境總體較好，但局部地區，特別是礦業活動聚集區，礦山環境“較嚴重影像區”和“一般影像區”普遍分布。河南省礦山環境評價及其分區的劃分，不但為河南省礦山環境治理、礦山地質災害防治、礦山規劃等提供了可靠的依據，也為河南省礦山環境恢復治理提供了有效的參考。

參考文獻：

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