礦區(qū)地面環(huán)境工程綜合評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

李 艷，焦 莉

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公路與鐵道工程學(xué)院，陜西 西安 710018)

隨著各項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，礦區(qū)的建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。礦區(qū)發(fā)展推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也給礦區(qū)附近生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一系列的問(wèn)題。由于長(zhǎng)期開(kāi)采導(dǎo)致礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境惡化，環(huán)境污染嚴(yán)重[1]，尤其是礦區(qū)地面的建設(shè)，對(duì)礦區(qū)周圍大面積范圍內(nèi)的空氣環(huán)境、噪聲環(huán)境、生態(tài)景觀等造成嚴(yán)重影響，對(duì)于礦區(qū)附近的生態(tài)環(huán)境、社會(huì)環(huán)境等造成了不可逆的改變[2-3]。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，基于生態(tài)環(huán)保交互設(shè)計(jì)需求的礦區(qū)地面環(huán)境建設(shè)成為礦區(qū)地面發(fā)展、建設(shè)的主要理念。該理念將現(xiàn)有的礦區(qū)地面建設(shè)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)分開(kāi)進(jìn)行的2類工程進(jìn)行結(jié)合，在礦區(qū)地面設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念，優(yōu)化國(guó)家資源的利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展和統(tǒng)一[4-5]。對(duì)礦區(qū)地面環(huán)境工程進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，能夠?yàn)榈V區(qū)的發(fā)展和生態(tài)保護(hù)提供科學(xué)、可靠的理論依據(jù)，對(duì)于生態(tài)環(huán)保交互設(shè)計(jì)的礦區(qū)地面環(huán)境工程具有重要意義。通過(guò)對(duì)礦區(qū)地面工程綜合評(píng)價(jià)，可以確定其對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響程度，從而針對(duì)一些不合理的因素采取相應(yīng)的措施，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的和諧可持續(xù)發(fā)展。

1 礦區(qū)地面建設(shè)工程對(duì)環(huán)境的影響

礦區(qū)地面建設(shè)工程牽涉的范圍大、地區(qū)較廣，不同地區(qū)對(duì)其所帶來(lái)的影響產(chǎn)生的反應(yīng)也不盡相同[6-7]。礦區(qū)地面建設(shè)工程尤其是公路工程的建設(shè)，延伸距離較遠(yuǎn)、線路長(zhǎng)、牽涉地區(qū)廣，影響范圍較大，在礦區(qū)地面建設(shè)施工期間以及營(yíng)運(yùn)期間都會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。礦區(qū)地面建設(shè)對(duì)周圍環(huán)境的影響如圖1所示。

圖1 礦區(qū)地面建設(shè)工程對(duì)周圍環(huán)境的影響

1.1 建設(shè)期間對(duì)環(huán)境的影響

(1)礦區(qū)地面建設(shè)會(huì)占用鄰近區(qū)域的農(nóng)田和林地，使得占地范圍內(nèi)土地的使用形式發(fā)生變化，農(nóng)田減少，原有地表植被被鏟除或壓占，區(qū)域內(nèi)植被覆蓋面積減少、生物量減少，進(jìn)而引起水土流失量增加。另外，部分區(qū)域可能會(huì)涉及房屋的拆遷，造成一部分人口的遷移，影響該地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境。

(2)礦區(qū)道路修筑會(huì)引起局部地貌發(fā)生改變，加上地表植被的破壞，將會(huì)使區(qū)域內(nèi)工礦景觀面積增加，同時(shí)對(duì)局部地表土壤造成擾動(dòng)，引起擾動(dòng)范圍內(nèi)短時(shí)期水土流失量的增加。在較為干燥的環(huán)境中又容易造成揚(yáng)塵，使空氣中的懸浮顆粒物增多，污染空氣環(huán)境。

(3)礦區(qū)大多位于較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，因此會(huì)涉及橋梁、隧道等工程，這一類工程更容易引起水土流失，進(jìn)一步影響周圍的水環(huán)境。這類工程在施工過(guò)程中所產(chǎn)生的噪聲較大，對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生較大的噪聲影響。另外，礦區(qū)部分地面尤其是公路的鋪設(shè)過(guò)程中需要熬煉瀝青，產(chǎn)生的瀝青煙中含有很多有害物質(zhì)，污染空氣，對(duì)周圍人群身體健康帶來(lái)危害。

(4)大型機(jī)器，如推土機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等都是礦區(qū)地面工程必不可少的工具，在施工作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲。

(5)礦區(qū)開(kāi)采期間，采空區(qū)主要依靠洞壁和支撐柱維持圍巖穩(wěn)定。隨著采空區(qū)范圍的增大，圍巖強(qiáng)度不足以抵抗上覆巖土體重力時(shí)，頂板巖層內(nèi)部形成的拉張應(yīng)力超過(guò)巖層抗拉強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生向下的彎曲和移動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生斷裂、破碎并相繼垮落，最終可能在地表形成塌陷區(qū)。

1.2 營(yíng)運(yùn)期間對(duì)環(huán)境的影響

(1)礦區(qū)營(yíng)運(yùn)過(guò)程中需要大量的運(yùn)輸車輛，運(yùn)輸車輛排放的廢氣、噪聲、振動(dòng)等對(duì)周圍人類和動(dòng)物等的生存環(huán)境造成影響，降低了生存環(huán)境的質(zhì)量。生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)階段交通噪聲對(duì)運(yùn)礦道路兩側(cè)的動(dòng)物棲息場(chǎng)所環(huán)境會(huì)有一定的不利影響。

(2)礦區(qū)運(yùn)營(yíng)期間，礦產(chǎn)品的搬運(yùn)、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中產(chǎn)生的油污等污染物遺留在地面，隨著雨水的沖刷進(jìn)入周圍的水體環(huán)境中，造成水環(huán)境的污染。

(3)在礦區(qū)地面環(huán)境的維護(hù)過(guò)程中，機(jī)械工作也會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲，對(duì)周圍的聲環(huán)境造成一定的影響。

2 礦區(qū)地面環(huán)境工程評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

礦區(qū)地面建設(shè)對(duì)環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)過(guò)程中，評(píng)價(jià)方法是其中關(guān)鍵的手段。就當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究和項(xiàng)目實(shí)施情況來(lái)看，目前環(huán)境綜合評(píng)價(jià)的方法有層次分析法、圖形疊置法、指數(shù)評(píng)價(jià)法、矩陣法、模糊評(píng)價(jià)法等6種主要方法。本文主要采用模糊評(píng)價(jià)和層次分析相結(jié)合的方法，以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合GIS平臺(tái)，以相關(guān)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言作為工具，建立礦區(qū)地面環(huán)境工程定量評(píng)價(jià)模型。礦區(qū)地面環(huán)境工程綜合評(píng)價(jià)屬于多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題，可以先對(duì)較低層次進(jìn)行第一級(jí)綜合評(píng)價(jià)，得到第一級(jí)的評(píng)判結(jié)果，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二級(jí)評(píng)判。

2.1 評(píng)價(jià)因素指標(biāo)體系的構(gòu)建

礦區(qū)地面環(huán)境建設(shè)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響因素多種多樣，因此，需要建立評(píng)價(jià)因素指標(biāo)體系，設(shè)定一個(gè)評(píng)價(jià)因素集T。

T={T1，T2，T3，…，Tn}

(1)

式中，Ti(i=1，2，3，…，n)為第i個(gè)影響因素子集。根據(jù)對(duì)環(huán)境造成的不同影響，這些影響因素子集主要包括生態(tài)環(huán)境、噪聲環(huán)境、空氣環(huán)境、社會(huì)環(huán)境、水環(huán)境等子集。而這些影響因素子集中又包含了多個(gè)影響因素，因此設(shè)Tij={Ti1，Ti2，Ti3，…，Tim}。其中，Tij(i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m)為第i個(gè)影響因素子集中的第j個(gè)影響因素。當(dāng)然，由于因素的不確定性，不同的影響因素子集中所包含的影響因素的個(gè)數(shù)也不盡相同。例如，生態(tài)環(huán)境子集中包含野生動(dòng)物、植物植被、水土流失、自然景觀4個(gè)因素；噪聲環(huán)境子集包括施工噪聲和營(yíng)運(yùn)噪聲2個(gè)影響因素；空氣環(huán)境子集包括二氧化氮、一氧化碳、懸浮微粒、瀝青煙4個(gè)影響因素；社會(huì)環(huán)境子集包含發(fā)展規(guī)劃、民眾生活質(zhì)量、征遷與安置、基礎(chǔ)設(shè)施、資源利用5個(gè)影響因素；水環(huán)境子集包括pH值、化學(xué)需氧量、生化需氧量、氨氮含量、石油類、懸浮物6個(gè)影響因素。

2.2 評(píng)分集的建立

為了進(jìn)一步明確礦區(qū)地面建設(shè)工程對(duì)環(huán)境所造成的影響水平，需要建立一定的評(píng)分集U，將0～100分為5份，80～100評(píng)為優(yōu)，60～80為良，40～60為一般，20～40為較差，0～20為很差。設(shè)定：U={90(優(yōu))，70(良)，50(一般)，30(較差)，10(很差)}，在賦予其數(shù)值時(shí)，采用百分制的形式，評(píng)價(jià)結(jié)果大于等于90則為優(yōu)，位于70～90則為良，位于50～70則為一般，位于30～50則為較差，位于10～30則為很差。

2.3 定量、定性指標(biāo)的處理

(1)定量指標(biāo)分值化。在確定評(píng)分集后，根據(jù)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)礦區(qū)地面建設(shè)工程的敏感程度賦予一定的分值：

x=|(f-f2)/(f1-f2)|×100

(2)

式中，x為評(píng)價(jià)指標(biāo)的分值；f為定量指標(biāo)的實(shí)際值；f1為評(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)的指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值；f2為評(píng)價(jià)結(jié)果為差的指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。

(2)定性指標(biāo)定量化。礦區(qū)地面建設(shè)工程對(duì)環(huán)境影響的因素中既包含定量指標(biāo)也包含定性指標(biāo)，在建立定量評(píng)價(jià)模型過(guò)程中，需要對(duì)定性指標(biāo)進(jìn)行定量化處理。將影響因素對(duì)于環(huán)境的影響指標(biāo)劃分5個(gè)級(jí)別，按照一定的賦值標(biāo)準(zhǔn)賦予其一定的分值。5個(gè)級(jí)別如圖2所示。

圖2 礦區(qū)地面建設(shè)對(duì)環(huán)境影響定性指標(biāo)的影響大小賦值標(biāo)準(zhǔn)

具體操作過(guò)程為，聘請(qǐng)?jiān)擃I(lǐng)域的多個(gè)(n)專家學(xué)者分別多次對(duì)定性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，并根據(jù)以下公式進(jìn)行定性指標(biāo)的量化處理：

(3)

2.4 評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

在建立評(píng)價(jià)模型時(shí)，首先需要設(shè)定評(píng)價(jià)指標(biāo)的特征值集XT={x1，x2，x3，…，xn}，評(píng)價(jià)集Y={y1，y2，y3，y4，y5}，則XTOY上的模糊隸屬關(guān)系矩陣為：

(4)

2.5 礦區(qū)地面建設(shè)工程綜合評(píng)價(jià)

3 實(shí)例分析

以上述所構(gòu)建的礦區(qū)地面環(huán)境工程綜合評(píng)價(jià)體系、評(píng)價(jià)模型，以及選取的評(píng)價(jià)方法為依據(jù)，本文選取某一礦區(qū)地面環(huán)境對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在該礦區(qū)地面環(huán)境綜合評(píng)價(jià)過(guò)程中選取的因素子集主要包括社會(huì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、噪聲環(huán)境、水環(huán)境、空氣環(huán)境5個(gè)指標(biāo)。本文給出了各項(xiàng)因素的其中6個(gè)得分情況，各因素子集所包含的影響因素及其得分和權(quán)重信息見(jiàn)表1。

表1 礦區(qū)地面建設(shè)工程綜合評(píng)價(jià)信息

結(jié)合各專家對(duì)該礦區(qū)地面環(huán)境工程的打分結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定各指標(biāo)的隸屬度向量，得到矩陣R。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果D=WR=(0.100，0.133，0.133，0.133，0.035)，對(duì)D進(jìn)行歸一化處理得到D=(0.188，0.249，0.249，0.249，0.065)，計(jì)算最終的評(píng)分結(jié)果為P=UDT=(90，70，50，30，10)×(0.188，0.249，0.249，0.249，0.065)T=54.89，該礦區(qū)地面環(huán)境工程綜合評(píng)價(jià)得分位于50～70，可以判斷該礦區(qū)地面環(huán)境工程綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為一般。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，環(huán)境保護(hù)是一項(xiàng)重要舉措，在不斷推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)，必須要注重對(duì)資源和自然環(huán)境的保護(hù)，及時(shí)對(duì)建設(shè)過(guò)程中對(duì)環(huán)境所帶來(lái)的破壞進(jìn)行治理和修復(fù)。礦區(qū)地面建設(shè)工程作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要部分，其中，環(huán)境影響評(píng)價(jià)是整個(gè)礦區(qū)地面建設(shè)中環(huán)境保護(hù)的重要環(huán)節(jié)，本文針對(duì)基于生態(tài)環(huán)保交互設(shè)計(jì)需求的礦區(qū)地面環(huán)境工程所構(gòu)建的綜合評(píng)價(jià)體系，能夠直觀地體現(xiàn)礦區(qū)地面建設(shè)工程對(duì)周圍環(huán)境所造成的影響程度，便于進(jìn)一步針對(duì)環(huán)境污染和生態(tài)破壞采取預(yù)防和治理措施，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和自然環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。