浙江省工程物探勘察院浙江杭州310011
摘要：本文以安徽和县矿山地质环境影响研究为例，将和县矿山地质环境影响归结为区域地质环境背景、矿山开发、地质灾害三大要素层，在三大要素层中又细分十种指标层，依次分别为地形地貌、年均降雨量、植被覆盖度、区域重要程度（地质构造、地层岩性）；开采点密度、开采强度、主要开采方式、主要开采矿种；历史地质灾害、潜在地质灾害，以这十个影响矿山地质环境的指标作为评判因子，应用模糊综合评判原理与方法，通过模型运算和计算结果分析，将安徽和县矿山地质环境影响结果分为一般影响、较严重影响、严重影响三个等级区，并就矿山地质环境影响结果分区特征进行了评述。
关键词：和县；矿山地质环境；地质环境影响评价；模糊综合评判
DistrictmininggeologicalenvironmentalimpactstudyonthefuzzycomprehensiveevaluationofHeXian
SHIGuo-dong1，GUQuan2，MAOXue-lei1
（1.AnHuiUniversityofArchitectureSchoolofCivilEngineeringy，AnHuiHeFei230601；2.GeZhouBagroupfoundationengineeringlimitedcompany，HuBeiYiChang443002）
Abstract：ThearticletakesminegeologicalenvironmentimpactstudyinHeXiancountyofAnHuiprovinceasanexample，HeXiancountyofminegeologicalenvironmentinfluencecomesdowntoregionalgeologyenvironmentbackground，miningandgeologicaldisasterthreeelementslayer，thethreeelementsinthelayer，andfurthertenkindsofindexlayer，whichinturnweretopographyandgeomorphology，withanaverageannualrainfall，thevegetationcoverage，regionalimportantdegree（GeologicalstructureandGeologicallithology），leasesdensity，miningstrength，themainwayofexploitation，themainminingmineralresources，geologicaldisastersinhistory，potentialgeologicaldisasters，tothetenminegeologicalenvironmentinfluencetheindexasevaluationfactors，theapplicationofthefuzzycomprehensiveevaluationprincipleandmethod，throughthemodelcalculationandthecalculationresultsanalysis，AnHuiHeXiancountyofminegeologicalenvironmentinfluencetheresultsareclassifiedintogeneralinfluence，moreseriousinfluence，theseriousinfluencethreelevelarea，andtheminegeologicalenvironmentinfluencetheresultssubareacharacteristicsarediscussed.
Keywords：HeXiancounty；Theminegeologicalenvironment；Geologicalenvironmentimpactassessment；Fuzzycomprehensiveevaluation
1矿山地质环境背景
和县位于安徽东部，东临长江、北依南京，西靠巢湖与芜湖隔江相邻，2011年划归马鞍山市，其国土面积1318.6平方公里，人口54万。截至2010年底，和县已查明各类矿产21种，产地93处（不含共伴生），主要有水泥用灰岩、熔剂用灰岩、制灰用灰岩、冶金用白云岩、建筑石料用灰岩、建筑用白云岩、铁、钴、钒、硫、铊、磷、耐火粘土、建筑用砂、砖瓦用粘土、煤、泥炭、地下热水、矿泉水、地下水（泉水）等。本文以和县现有行政规划区域为矿山地质环境影响研究区，研究区属亚热带湿润性季风气候区，气候温和，四季分明，雨量适中，多年均降雨量1087.1mm，最大年降水量1997.0mm，5～8月份约占全年降水量55％。区内地势的总体趋势是西高东低。地貌基本形态类型主要为丘陵和平原，其中西北部分布剥蚀断褶丘陵，中北部分布分布基座阶地，东南部分布冲积平原。区内地层属华南地层大区—扬子地层区—下扬子地层分区，出露的主要地层有：震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系、第四系，岩浆岩不发育，脉岩很少见。新构造运动具有鲜明节奏性与振荡性，以断块运动为主，升降运动也有所反映，区域地壳稳定性较差。构造上，印支二幕—南象运动奠定了研究区的构造轮廓，使西部褶皱隆起，形成北东向挤压增长带，纵、横断裂均很发育，而在东部形成坳陷。地下水类型主要有松散岩类裂隙孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、基岩裂隙水四种，地下水化学类型多为HCO3•CL－Na•Ca，矿化度为lg/L左右。目前发育的地质灾害类型主要为崩塌、滑坡、泥石流，灾害点共计21处。其中崩塌11处，滑坡5处，泥石流5处。
2评价因子系统的建立
本次矿山地质环境影响分级评价的要素种类包括对研究区有较大影响的区域地质环境背景、矿山开发、地质灾害三个类型，并考虑各要素的影响指标。拟采用二级模糊综合评判，即首先对某要素的影响指标分别进行一级综合评判，在此基础上对要素层之间进行二级综合评判，从而对矿山地质环境影响分级的合理分区及防治对策提供依据。其评价因子系统及层次结构模型见图1。
根据评判原则及要求【1，2】，本文选取最能反映矿山地质环境影响并符合研究区实际情况的10个主要因子（指标层），并分成3个因子子系统（要素层），即区域地质环境背景、矿山开发、矿山地质灾害3个要素；每一要素层包括若干指标因子，其中区域地质环境背景包括：地形地貌、年均降雨量、植被覆盖度、区域重要程度（地质构造和地层岩性）；矿山开发包括：开采点密度、开采强度、主要开采方式、主要开采矿种；矿山地质灾害包括：历史地质灾害及潜在地质灾害。
图1矿山地质环境影响评价层次结构模型图
2.1指标分级
以单个指标的等级和权值确定要素层分值，然后按照要素指标加权分值综合评价法将单个要素层叠加，得到矿山地质环境质量总分值，分值越高，矿山地质环境影响就越严重；反之，矿山地质环境影响就越轻【2-4】。本文依据矿山地质环境调查评价的实地情况，确定适应于矿山地质环境评价的指标，包括定量指标和定性指标。结合和县矿山开发及矿山环境现状，采用专家经验评判法【3-6】，确定影响矿山地质环境质量指标的等级，等级越高对矿山地质环境质量的影响越大。矿山地质环境质量评价指标分级标准如表1。
3模糊综合评判的数学模型
本次矿山地质环境质量影响评判的模式如下：
（1）划分评价单元
将研究区以5km×5km（25km2）为单位面积进行网格划分，共分成81个评价单元，按单元进行矿山地质环境质量影响评价。
（2）给出评判结果集
为有效反映研究区矿山地质环境质量影响分级结果，将影响分级结果划分为一般影响、较严重影响、严重影响3个级别，即Y={一般，较严重，严重}。
（3）确定权数集
权值是反映不同评价因子间相对其某评价观点的重要性程度差异，具有明显的模糊性特征。
表1矿山地质环境质量评价指标分级标准
鉴于环境评价方法的现状和发展趋势，在环境质量评价时，根据不同层次评价因子的特点，兼顾分析权植问题在很多领域应用的特点，本次评价采用层次分析法（AHP法）确定因子权重值【7】。在本次评判中，需要多方面的权重值。
层次分析法的基本步骤如下四步所示：
①建立矿山地质环境影响评价层次结构模型（图1）；
②构造判断矩阵；
采用T.L.Soaty提出的1-9比较标度法确定判断矩阵中各元素的数值【5】，主要是通过专家评估及经验数据得出（表2）。
③计算权向量；
计算判断矩阵的最大权向量，本文利用和积法计算。将判断矩阵的每一列元素作归一化处理，得到元素的一般项：
C.I.的值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大；C.I.的值越小，表明判断矩阵越接近于完全一致性。一般判断矩阵的阶数n越大，人为造成的偏离C.I.的值便越大；n越小，人为造成的偏离C.I.的值便越小。多阶判断矩阵，引入平均随机一致性指标R.I.（RandomIndex），表3给出了1-12阶正互反矩阵计算1000次得到的平均随机一致性指标。
表3平均随机一致性指标R.I.表
当C.R.<0.10时，便认为判断矩阵设置合理而取得完全一致性。当C.R.≥0.10时，就需要调整和修正判断矩阵，使其满足C.R.<0.10，从而具有满意的一致性。按照以上步骤，得出要素层和指标层的权重。
通过层次分析法，分别确定矿山地质环境要素层的权值，以及指标层各评价指标的权值：
①要素层权重计算
矿山地质环境评价系统由三个要素层组成（W）：区域地质环境背景、矿山开发、矿山地质灾害。依据层次分析法确定矿山地质环境要素层的权值（表4）。
表4要素层层次分析结果
②矿山地质环境评价指标权值计算
a、区域地质环境背景
区域地质环境背景由四个评价指标组成：地形地貌、年均降雨量、植被覆盖度、区域重要程度。依据层次分析法确定区域地质环境背景的四个评价指标权值（表5）。
b、矿山开发
矿山开发由四个评价指标组成：开采点密度、开采强度、主要开采方式、主要开采矿种。依据层次分析法确定矿山开发的四个评价指标权值（表6）。
c、矿山地质灾害
矿山地质灾害要素层由两个评价指标组成：历史地质灾害、潜在地质灾害。依据层次分析法确定矿山地质灾害的两个评价指标权值（表7）。
（4）评价模型建立
本文从三个要素层方面确定矿山地质环境评价的指标，采用层次分析法确定要素层及指标层权重。最后采用要素指标加权分值综合评价模型，将各指标分值及要素层分值进行叠加得到矿山地质环境影响总分值，以划定矿山地质环境影响的分区。
表5区域地质环境背景评价指标层次分析结果
Fj——各要素权值；
Wj——矿山地质环境影响评价体系所含要素层，一般n=1，2，3，对应于A、B、C。
求出W0即可对和县的矿山地质环境进行评价。
（5）矿山地质环境评价分级
①矿山地质环境影响评价要素层
a、区域地质环境背景（A）
根据地形地貌（A1）、年均降雨量（A2）、植被覆盖度（A3）、区域重要程度（A4）四个评价指标的分级评分标准及权值，通过网格法计算区域地质环境背景（A）的分值，计算公式如下：
A=0.5181A1+0.0860A2+0.2415A3+0.1544A4
b、矿山开发（B）
根据开采点密度（B1）、开采强度（B2）、主要开采方式（B3）、主要开采矿种（B4）四个评价指标的分级评分标准及权值，通过网格法计算矿山开发（B）的分值，计算公式如下：
B=0.5834B1+0.2399B2+0.0883B3+0.0883B4
c、矿山地质灾害（C）
根据历史地质灾害（C1）、潜在地质灾害（C2）两个评价指标的分级评分标准及权值，通过网格法计算矿山地质灾害（C）的分值，计算公式如下：C=0.50000C1+0.50000C2
②矿山地质环境影响分级（W）
根据区域地质环境背景（A）、矿山开发（B）、矿山地质灾害（C）三个矿山地质环境要素层的计算结果及权值，计算矿山地质环境影响（W）的总分值，计算公式如下：
W=0.0703A+0.3496B+0.5801C
根据矿山地质环境影响的总分值（W）的计算结果基于MapGIS图层叠加分析功能，获得矿山地质环境质量分级结果图（图2）。
图2矿山地质环境影响发分级结果图
1-镇政府；2-一般影响区；3-较严重影响区；4-严重影响区
4矿山地质环境影响模糊综合评判
结果
根据上文提到的采用多重评价因子的综合指数评价方法再与和县矿山地质环境现状调查相结合，由计算结果可知，研究区的81个单元格中，矿山地质环境影响严重的区有9个，矿山地质环境影响较严重的区有1个，矿山地质环境影响一般的区有71个（见图2）。在此基础上，将和县矿山地质环境影响分为矿山地质环境影响严重区、矿山地质环境影响较严重区和矿山地质环境影响一般区，其分布特征如下所述：
（1）矿山地质环境影响严重区
主要为石杨花—香泉矿山地质环境影响严重区，主要分布在石杨—香泉一带，面积为361.2km2，占研究区总面积的27.62％。主要矿山地质环境问题：①占用和破坏土地资源；②诱发多处崩塌、滑坡等地质灾害，部分矿山分布在重要交通线路可视范围之内；③破坏地貌景观与生态环境。
（2）矿山地质环境影响较严重区
主要包括乌江矿山地质环境影响较严重区，分布在乌江镇一带，影响面积23.9km2，占研究区总面积的l.82％。主要矿山地质环境问题是：①占用和破坏土地资源；②开采诱发崩塌、滑坡等地质灾害；③破坏地貌景观与生态环境。
（3）矿山地质环境影响一般区
为矿山地质环境影响严重区、较严重区以外的地区，零星分布着小的砖瓦用粘土矿山，面积922.72km2，占研究区总面积的70.56％。主要矿山地质环境问题：①砖瓦用粘土矿造成一定的耕地破坏；②露天采石对地貌景观和生态环境造成一定程度的破坏。
5结论与建议
（1）影响研究区矿山地质环境影响评价的控制因素主要是地形地貌、年均降雨量、植被覆盖度、区域重要程度（地质构造和地层岩性）、开采点密度、开采强度、主要开采方式、主要开采矿种、地质灾害及地质灾害隐患等10个因子；
（2）分区结果表明，矿山地质环境影响严重区主要为石杨花—香泉矿山地质环境影响严重区，主要分布在石杨—香泉一带，面积为361.2km2，占研究区总面积的27.62％；矿山地质环境影响较严重区主要包括乌江矿山地质环境影响较严重区，分布在乌江镇一带，影响面积23.9km2，占研究区总面积的l.82％；矿山地质环境影响一般区为矿山地质环境影响严重区、较严重区以外的地区，零星分布着小的砖瓦用粘土矿山，面积922.72km2，占研究区总面积的70.56％。
（3）应用模糊综合评判对和县矿山地质环境影响进行分区有很大优越性。它把被评价事物的变化区间作出划分，又对事物属于各个等级的程度作出分析，因此一方面既可以顾及评判对象的层次性，又可使评价标准、影响因素的模糊性得以体现，还可以做到定性和定量因素相结合，扩大信息量，使评价精度得以提高；另一方面，在评价中又可以充分发挥人的经验，这样就使得对事物的描述更加深入和客观。
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