基于層次分析法的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)

彭 軍

（湖南省湘陰縣水利局，湖南 岳陽 414600）

礦產(chǎn)資源的開發(fā)在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活質(zhì)量提升方面占據(jù)著的極大的位置，但同時(shí)也會對生態(tài)環(huán)境造成極為嚴(yán)重的改變與影響。在礦產(chǎn)資源需求不斷提升的影響下，礦產(chǎn)資源的開發(fā)強(qiáng)度也在隨之提升，特別是受到長期的不合理開發(fā)的影響，使得不少礦山地質(zhì)問題隨之發(fā)生，一方面會對礦山的正常運(yùn)營造成不利影響，另一方面也會影響到周邊的居民生存環(huán)境。在開展礦山開采工作的過程當(dāng)中，經(jīng)常會對原生的地質(zhì)環(huán)境結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)而引發(fā)眾多的礦山地質(zhì)災(zāi)害問題，對當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展會產(chǎn)生嚴(yán)重的制約性影響。層次分析法（AHP）是于20世紀(jì)中葉由美國學(xué)者Saaty所提出的一種分析方法，它是多目標(biāo)的決策分析方法，此種分析方法可以讓決策者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行量化處理，比較適合應(yīng)用于目標(biāo)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且數(shù)據(jù)較為缺乏的情況當(dāng)中，具有簡便性、靈活性與實(shí)用性，將其應(yīng)用在礦山開采所引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測當(dāng)中，可實(shí)現(xiàn)綜合性的分析與評價(jià)。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害問題

礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用可以在很大程度上促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，但是同樣也會對礦區(qū)的生態(tài)帶來嚴(yán)重的影響，地質(zhì)災(zāi)害作為其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，需要得到重點(diǎn)關(guān)注[1]。經(jīng)過一定的調(diào)查與分析可發(fā)現(xiàn)，礦山地質(zhì)災(zāi)害主要包括地面塌陷、地裂縫、泥石流和滑坡，這些地質(zhì)災(zāi)害會直接威脅到周邊的居民生命與財(cái)產(chǎn)安全。本次研究主要是利用遙感、地理信息系統(tǒng)以及野外驗(yàn)證的方式，將土地變更的相關(guān)數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)實(shí)施礦山地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)調(diào)查工作。

有采礦必有損毀，由于采礦的工藝十分繁雜，從最初的地質(zhì)勘察到后來的礦井建設(shè)，都會對原有的地質(zhì)構(gòu)造造成一定的沖擊，而在此期間，由于地下采礦和露天采礦給周圍的環(huán)境和周圍的環(huán)境帶來了直接或間接的危險(xiǎn)與災(zāi)難。如果沒有得到有效的控制，將會給周圍的居民帶來難以預(yù)料的危險(xiǎn)。我們的礦業(yè)起步很晚，技術(shù)、設(shè)備、人才等都相對落后，這就導(dǎo)致了礦山的地質(zhì)條件越來越差，久而久之，就會發(fā)生各種礦難，某區(qū)域發(fā)生地震、滑坡、泥石流等災(zāi)害，這些都和地層的不穩(wěn)定，地層的平移、變形等有關(guān)?！熬G色礦山”的發(fā)展是國家早就提出的，為此，礦山企業(yè)和各級治理部門要齊心協(xié)力，團(tuán)結(jié)一致，從礦山歷史上的規(guī)律和特點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行全面的分析和研究，做出具體的類型分類，并根據(jù)其各自特點(diǎn)研討出具體防、治災(zāi)害的措施，這是生態(tài)文明建設(shè)之路的必然之路，也是人類健康發(fā)展的必要之路。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)模型

2.1 層次分析法的設(shè)計(jì)

層次分析法實(shí)際上是一種可以對多目標(biāo)的復(fù)雜性問題進(jìn)行解決的重要分析方法，它是將定量定性的方式結(jié)合在一起，主要應(yīng)用于決策方案的選擇、綜合評價(jià)、預(yù)測分析等方面的問題當(dāng)中，此種分析法的前提就是建立起層次結(jié)構(gòu)模型[2]。本文主要是從自然與人為兩個(gè)大的角度出發(fā)來對地質(zhì)災(zāi)害的影響因素進(jìn)行選取，通過建立礦山地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)體系的方式來對其易發(fā)性進(jìn)行分析。AHP法的體系構(gòu)建主要可以分為目標(biāo)層、要素層與因子三個(gè)層次，其中的評價(jià)因子主要是按照具體的情況來進(jìn)行階梯式的劃分，其矩陣一般不會超出9階[3]。本次的礦山地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)模型的構(gòu)建，主要是將礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要影響因素納入為評價(jià)因子的范疇當(dāng)中，處于同一層次的因子一般會依據(jù)應(yīng)該影響的程度即相對重要性來形成矩陣（兩兩比較），然后利用層次分析的方式對不同級別的評價(jià)因子所產(chǎn)生的影響貢獻(xiàn)等級（權(quán)重）進(jìn)行計(jì)算和分析，并且要以礦山的具體地質(zhì)調(diào)查情況以及事先擬定好的閾值為依據(jù)來實(shí)施相互的驗(yàn)證工作，繼而得出最終的礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響程度閾值[4]。

礦山的地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)值計(jì)算的公式可以如：A=所示，該公式的A所代表的是某個(gè)礦區(qū)的總體評價(jià)數(shù)值，所代表的是因子指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，而所代表的是因子指標(biāo)的相應(yīng)權(quán)重值，其中的代表的是相應(yīng)指標(biāo)所對應(yīng)的序號，代表指標(biāo)的個(gè)數(shù)。將該公式作為主要的計(jì)算方式對目標(biāo)層實(shí)施逐層的計(jì)算，一直計(jì)算到最高層來獲得相應(yīng)的評價(jià)值。

評價(jià)等級的計(jì)算是將已經(jīng)計(jì)算的得到的等級綜合閾值作為主要依據(jù)，形成礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合評定的等級，并對各個(gè)等級的區(qū)間范圍的數(shù)值進(jìn)行確定，該結(jié)果的主要目的即對礦山地質(zhì)災(zāi)害的評價(jià)結(jié)果進(jìn)行對比與分析。

2.2 層次分析法評體系的構(gòu)建

2.2.1 評價(jià)因子的選擇

本次評價(jià)工作的開展是將某礦山的環(huán)境特征作為主要的依據(jù)，從四個(gè)方面選擇了自然地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、資源開采和地質(zhì)環(huán)境作為主要的評價(jià)因子來進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算與分析。在具體的工作開展當(dāng)中，需要將工作區(qū)的實(shí)際情況作為主要的依據(jù)，按照評價(jià)的基本原則來實(shí)時(shí)相應(yīng)的分析，并將差異化的評價(jià)因子作為重點(diǎn)來進(jìn)行評分，具體如表1所示。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境評價(jià)因子

2.2.2 判斷矩陣的構(gòu)建

將AHP法中所提出的1～9標(biāo)度法作為主要的參考內(nèi)容，對構(gòu)成礦山環(huán)境的子系統(tǒng)進(jìn)行重要性的比較（兩兩相比），按照比較的具體結(jié)果與重要性的標(biāo)度值來進(jìn)行判斷矩陣的構(gòu)建。想要對已經(jīng)構(gòu)建好的判斷矩陣所求出的權(quán)值合理性進(jìn)行驗(yàn)證，需要通過一致性和隨機(jī)性的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的公式如CR=CI/RI。該公式中的CR是判斷矩陣的隨機(jī)一致性的比率，當(dāng)CR＜0.1的時(shí)候，可判定為滿意的一致性，這也是權(quán)數(shù)分配合理性的重要表現(xiàn)，反之則需要進(jìn)行一定的調(diào)整，重新獲得CR數(shù)值一直到獲得滿意的一致性。上述公式中的CI為偏離完全一致性的指標(biāo)，若判斷矩陣處于接近完全一致性的狀態(tài)，該數(shù)值就會越小，該數(shù)值與判斷矩陣的完全一致性成反比關(guān)系。CI=[1/(m-1)](λmax-)是其計(jì)算公式，其中λmax代表最大特征根，m代表判斷矩陣的階數(shù)。

2.2.3 礦山地質(zhì)環(huán)境等級的構(gòu)建

通過定量評價(jià)的方式對礦山的地質(zhì)環(huán)境情況進(jìn)行直觀性的對比，此種評價(jià)方式相較于原有的評價(jià)等級而言，更加具有客觀性的特征，因?yàn)橐酝脑u價(jià)主要是將評價(jià)者或?qū)＜业膭澐肿鳛橹饕罁?jù)，整體上會顯示出較為強(qiáng)烈的人為性與主觀性[5]。而本次的評價(jià)研究是將計(jì)算的方式融入到其中來構(gòu)建起礦山地質(zhì)環(huán)境的等級評價(jià)。

具體來說，主要是將礦山的總體環(huán)境特征作為基礎(chǔ)，將礦山的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量劃分為四個(gè)等級，分別是0級、1級、2級、3級、4級，等級與礦山的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣程度成反比關(guān)系，等級越高說明受到的影響越大，地質(zhì)災(zāi)害問題也就越容易發(fā)生。將指標(biāo)層中已經(jīng)選好的評價(jià)因子進(jìn)行一定的等級劃分，對于已經(jīng)具備等級標(biāo)準(zhǔn)因子主要是依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)情況實(shí)施劃分，針對目前還不具備明確等級標(biāo)準(zhǔn)的因子，可以將礦山的基本情況作為基礎(chǔ)來實(shí)施劃分，同樣將其劃分為四個(gè)等級的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行指標(biāo)層種不同的評價(jià)因子的等級閾值確定工作。將相關(guān)的工作完成之后，需要對各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和的處理，最終計(jì)算出礦山地質(zhì)環(huán)境不同等級的綜合閾值，進(jìn)而完成等級區(qū)間的確定，其結(jié)果可見表2所示。

表2 礦山地質(zhì)環(huán)境的分級情況

3 礦山的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)對策

礦山開采是促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展重要基礎(chǔ)，也是維護(hù)當(dāng)代人民正常生活與生產(chǎn)的重點(diǎn)。但在礦山開采的過程中，因受到多種因素的影響，使得地質(zhì)環(huán)境遭受了極大的影響。

礦山資源的開發(fā)不僅會占據(jù)大量的土地資源，還會形成采空區(qū)，對含水層造成一定的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致地面塌陷、滑坡、泥石流以及地裂縫等災(zāi)害的發(fā)生，容易對周邊的居民生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的威脅[6]。從本次的評價(jià)研究情況來看，多層次分析法與GIS的空疊加以及分析運(yùn)算，可以將礦山的地質(zhì)環(huán)境綜合評價(jià)圖清晰地展示出來，并將研究區(qū)域內(nèi)的礦山環(huán)境分級情況展示出來。本次研究所獲得的嚴(yán)重影響區(qū)和較重影響區(qū)與野外檢驗(yàn)的保持在較高的吻合狀態(tài)當(dāng)中，說明將層次分析法應(yīng)用在礦山地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的綜合評價(jià)當(dāng)中，可以發(fā)揮出定量、定性的重要效果，較為客觀的反映出研究區(qū)域的綜合實(shí)際情況，為相關(guān)部門后續(xù)的工作開展提供了較為科學(xué)的依據(jù)。

首先，建議國家和政府相關(guān)部門將國土空間利用的相關(guān)規(guī)劃與編制工作作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行快速推進(jìn)，通過適宜性的評價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)的評估，針對實(shí)際的地質(zhì)環(huán)境情況來進(jìn)行生態(tài)紅線的劃定工作；其次，礦山開采工作性需要將資源的合理化配置與實(shí)際的需求情況有機(jī)地結(jié)合在一起，將重點(diǎn)放在礦權(quán)的優(yōu)化布設(shè)工作當(dāng)中，從開采的數(shù)量與強(qiáng)度出發(fā)，采取雙管控的措施來防止地質(zhì)環(huán)境問題的擴(kuò)大；三是要加大礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)的治理投入[7]。針對礦山地質(zhì)環(huán)境影響較重和嚴(yán)重的區(qū)域，相關(guān)部門需要盡快實(shí)施具有實(shí)質(zhì)性意義的回恢復(fù)治療工作，進(jìn)一步加大執(zhí)法的力度，嚴(yán)格控制礦山開采的規(guī)模與強(qiáng)度，將部分嚴(yán)重影響區(qū)域的礦山做出合理的關(guān)閉處理，同時(shí)要對原有的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，避免出現(xiàn)新的礦山地質(zhì)問題，如挖損土地、塌陷土地等；最后是要構(gòu)建起完善的礦山地質(zhì)治理制度，按照相應(yīng)的規(guī)范和制度來計(jì)劃性的開展恢復(fù)治理工作，通過邊開采邊治理，誰開發(fā)誰治理的方式來實(shí)現(xiàn)對礦山開采損毀土地增量的嚴(yán)格控制，進(jìn)一步的降低礦山地質(zhì)災(zāi)害問題的易發(fā)性，減少地質(zhì)災(zāi)害問題對周邊居民和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不利影響。

4 結(jié)語

總之，本次評價(jià)研究從礦山的地質(zhì)環(huán)境特性入手，將層次分析法融入到其中，通過構(gòu)建礦山地質(zhì)環(huán)境評價(jià)體系的方式來進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的評價(jià)。此次評價(jià)研究是選取了自然地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、開采資源以及地質(zhì)環(huán)境幾個(gè)主要的評價(jià)因子，其中包含著15個(gè)具體的二級指標(biāo)，能夠從自然與人為兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)較為客觀的評價(jià)分析。使用層次分析法將評價(jià)因子確定之后，通過計(jì)算權(quán)重、指標(biāo)量化與標(biāo)準(zhǔn)化的方式，以定量的方式將礦山的地質(zhì)環(huán)境劃分成四個(gè)不同的等級，通過指標(biāo)層的因子等級來對礦山地質(zhì)環(huán)境的等級區(qū)間范圍數(shù)值進(jìn)行明確，繼而形成了礦山地質(zhì)環(huán)境評價(jià)的等級標(biāo)準(zhǔn)。將此種評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在不同影響程度的分區(qū)結(jié)果當(dāng)中，可以為相關(guān)部門的地質(zhì)災(zāi)害治理與保護(hù)工作提供較為客觀的依據(jù)，同時(shí)也能成為礦山環(huán)境調(diào)查工作開展的重要依據(jù)。