矿山生态环境保护与恢复治理评价指标体系的构建

王 伟， 王海芳

（中北大学，山西 太原 030051）

引 言

矿山生态环境保护是指采取必要的预防和保护措施，避免或减轻矿产资源勘探和采选造成的生态破坏和环境污染。矿山生态环境恢复是指对矿产资源勘探和采选过程中的各类生态破坏和环境污染采取人工促进措施，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力，逐步恢复与重建其生态功能［1－2］。由于矿山在挖掘开采和运输储存过程中涉及的影响范围广、要素多、联系复杂等，且在近几年国家政策文件的要求下通过编制《矿山生态环境保护与恢复治理方案》指导生态环境保护与恢复治理工作取得的效果尚未形成系统的评价，矿山生态环境保护与恢复治理评价指标体系的构建尚无先例，因此，在其构建过程中指标的选取与量化具有较大的模糊性和不确定性。为此，本文利用层次分析法原理与模型，从生态环境保护与恢复治理两个方面，力求构建矿区生态环境保护与恢复治理评价指标体系，并确定了评价指标的权重［3］。

1 矿山生态环境保护与恢复治理评价指标体系的构建

1.1 构建指标体系的原则

1）科学性原则

全面客观地反映矿产资源开发对各种环境要素及其所构成的生态系统可能造成的生态环境影响和恢复治理后达标的矿区生态环境，各项指标含义明确，计算方法规范，功能相对独立。

2）整体性原则

矿山生态环境破坏反应的是整个矿区生态系统的状态，因此，建立保护与恢复治理评价指标体系要考虑该系统的完整性，既要选取各个子系统中特有的指标，又要选择能够反映整个生态系统状况的指标。

3）可比性原则

包括三层含义：一是区域可比，即指标体系能综合反映全国或同一区域矿区生态环境质量特征；二是不同矿山类型可比，即各指标能够反映不同矿种、不同开采方式生态环境评价的共性；三是指标之间的可比，即通过归一化处理，使不同量级的评价指标处于规定数值范围内。

4）代表性原则

指标体系中的指标要有代表性，不宜过多，也不宜过少。指标选择得过多，会增加指标体系结构的复杂程度和评价难度，掩盖了关键要素；指标选得过少，则使指标体系不完整，难以全面反映整个系统的客观状况。

5）可操作性原则

指标体系中的指标，一定要具有可测性和可比较性。评价指标尽量简化，减少一些对评价结果影响甚微的指标，所设计指标数据方便采集，容易获取和整理。评价方法应尽可能选择简单、实用、经过实践检验可行的方法。

1.2 指标体系的构建

矿山生态环境保护与恢复治理评价研究是涉及人类社会、经济及自然生态的复杂系统，在这个大系统内影响因素繁多，应选取具有代表性、典型性的指标建立评价指标体系的层次结构。为此，本文以阳泉市燕龛煤业有限责任公司程庄煤矿为例，探讨其矿山生态环境保护与恢复治理评价指标体系的构建。

根据阳泉市燕龛煤业有限责任公司程庄煤矿矿区的具体情况及特点，建立如图1所示的层次框架评价模型。该评价模型以矿山生态环境保护与恢复治理为评价目标层（O）；以生态环境保护、生态恢复治理、生态监控能力建设为总目标评价准则层（A）；将矿区废水处理、固体废弃物处理、矿区烟气扬尘处理、矿区水资源保护作为生态环境保护的4个代表因素，将矿区绿化措施、沉陷裂缝区生态恢复治理、废弃迹地生态恢复治理、矸石场生态恢复治理、取土场生态恢复治理作为生态恢复治理的5个代表因素，将监控设施配备、污染物排放在线监测、地表变形沉陷裂缝监测作为生态监控能力建设的3个代表因素，构成评价指标体系的次准则层（B）。在构建出矿山生态环境保护与恢复治理评价框架后，选取确定22个评价指标作为指标层，构建了矿山生态环境保护与恢复治理评价的指标体系，见表1。

2 基于层次分析法的矿山生态环境保护与恢复治理评价指标权重的确定

2.1 层次分析法

层次分析法（analytic hierarchy process，简称AHP）是美国著名运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂（T.L.Saaty）于20世纪70年代初提出的一种定性与定量相结合的多目标决策分析方法［1］。该方法的核心是利用1～9间的整数及其倒数作为标度来构造两两比较的判断矩阵［2］。

图1 矿山生态环境保护与恢复治理评价指标体系框架

表1 矿山生态环境保护与恢复治理评价指标体系

2.2 建立比较判断矩阵并求权重

通过参考有关文献和专家咨询，根据各层次因素指标对应上一层指标影响程度的大小，建立判断矩阵，并确定各影响因素的权重W。具体过程如下：

2）计算Mi的n次方根，则有2，…，n）。

3）对Wi进行标准化，则有（i＝1，2，…，n）。

4）求判断矩阵的最大特征根，则有λmax＝

5）进行一致性检验［3］，即判断矩阵的一致性指标与同阶平均随机一致性指标RI（见表2）之比CR是否具有一致性。当CR＜0.1时，矩阵具有满意的一致性。否则，需要进行修正。

根据上述步骤，最终建立的比较判断矩阵并确定的各指标的权重见表3～表13。

由表3～表11和第58页表12～表13可以看出，CR均小于0.1，具有满意的一致性。第58页表14为各评价指标权重的总排序，由此可以判断各影响因素对矿山生态环境保护与恢复治理评价的影响程度。

表2 RI值表

表3 O—A判断矩阵

表4 A1—B判断矩阵

表5 A2—B判断矩阵

表6 A3—B判断矩阵

表7 B1—C判断矩阵

表8 B2—C判断矩阵

表9 B3—C判断矩阵

表10 B4—C判断矩阵

表11 B5—C判断矩阵

表12 B7—C判断矩阵

表13 B11—C判断矩阵

3 结论

1）在对矿山生态系统特点进行分析与整理的基础上，结合华北地区矿山特点，建立了矿山生态环境保护与恢复治理评价指标体系，并利用AHP法定量分析了各影响因素的影响程度，经检验得到了较为满意的一致性。

2）由评价结果可知，对于矿山生态环境保护与恢复治理评价影响程度较大的因素是历史遗留沉陷裂缝区生态恢复治理率、生活垃圾处置率、监控设施配备率、生产固废综合处置率和采区地表变形沉陷监测率。显然，历史遗留沉陷裂缝区生态恢复治理是矿山生态环境保护与恢复治理的首要条件。此外，对于矿山生态环境保护与恢复治理而言，矿山管理水平对其生态保护与恢复也具有重要影响，它会直接或间接影响生活垃圾处置、监控设施配备、生产固废综合处置和采区地表变形沉陷监测等多个方面，因此也必须加以重视。

表14 各评价指标权重的总排序

［1］Saaty T L.The analytic hierarchy process［M］.New York：MC－Craw－Hill，1980.

［2］肖辞源.工程模糊系统［M］.北京：科学出版社，2004：181－182.

［3］赵全升.环境系统分析原理［M］.北京：地质出版社，2005：192－195.