基于模糊数学综合评价法的矿山地质环境影响评价

尹俊凯 汪继学 张承斌

（山东泰山地质勘查公司，山东 泰安 271000）

日照市共开发利用铁、铜、铅等21种矿产，有各类矿山546个，多数矿山企业规模属中小型。主要开采矿种为饰面用花岗岩、建筑石料用花岗岩、石灰岩（建筑石料用灰岩和水泥用灰岩）等，金属矿产主要为金矿、铁矿、铅锌矿，其他还有冶金用白云岩、熔剂用蛇纹岩、砖瓦用页岩、砂岩、钾长石、粘土矿等非金属矿产。日照市最主要的矿山地质环境问题是破损山体及露天采坑，对原有地形地貌造成很大破坏并占用大量土地，由于露天开采造成地表植被破坏、水土流失等，使生态环境恶化，个别处于“三区两线”可视范围内，造成严重视觉污染。

日照市矿山产生地质环境问题数量多，种类杂，且分布区域广，为更好地认识矿山开采对地质环境的影响，进一步指导矿山地质环境保护与恢复治理，有必要对矿山地质环境影响进行评价分区。

1 评价原则

为了规范分区，全面反映矿山地质环境影响等级，分区评价遵循以下原则。

1.1 坚持“以人为本”的原则

选取与人民群众生活息息相关的占损土地面积、地质灾害作为主要评价因子，评价其影响程度。当存在多种问题时，或同一问题分散分布时，对人们的影响大于单一问题集中分布，因此增加问题数量评价因子。以可视距离1km作为矿山的影响范围边界，分区以此为界。

1.2 规避“三区两线”的原则

以“三区两线”作为天然的分区边界线。“三区”指城市规划区、自然保护区、风景名胜区，“两线”为重要交通干线和主要水系线，重要交通干线主要考虑高速公路、国道和铁路，水系线主要考虑河流线和水库，海岸线、湖泊为当然的分区边界线。当“两线”穿越矿区时，不再作为天然分界线。

1.3 集中连片的原则

多个矿山集中分布（大于2个），单个矿山相距小于2km，作为一个集中连片区进行评价；当两个集中连片区相距小于2倍可视范围，且主要矿山地质环境问题相似时，将两个集中连片区合并为同一个区进行评价；单一矿山独立分布时，且面积小于1km2时，不进行分区评价，将其归为一般区。

1.4 突出主要矿山地质环境问题的原则

当两个集中连片区相距小于2倍可视范围，但主要矿山地质环境问题不同，将两个集中连片区分别进行评价，不再合并，以突出主要矿山地质环境问题。

2 评价方法

2.1 评价因子

本次矿山地质环境评价，选择3个因子，分别是土地占损率A、矿山地质环境问题点分布密度B、地质灾害C。通过对这3个因子进行量化赋值，进行评价分区。

土地占损率=占损土地面积/分区面积×100，只统计已有占损（反映现状）。

矿山地质环境问题点分布密度=区内矿山地质环境问题点数量/面积×100，即100km2的矿山地质环境问题数量，便于不同面积分区之间的对比。（只统计已存在的）

地质灾害分为两个部分，财产损失和灾害点数量，隐患点的影响与已发生的灾害点同等重要，险情威胁损失同直接经济损失。该因子同第2个因子，以每百平方千米进行统计。财产损失和灾害点数量的权重系数按相同处理。

2.2 分区

（1）将矿山中心点坐标和矿区范围投影到分区图上，未调查到矿区范围的，以现状影响范围为矿区范围。

（2）将图按2km×2km进行网格划分，查看每个网格的矿山分布情况，将相邻网格分布有矿山且不属于同一矿山的划为同一区，当相邻网格无矿山，次一相邻有矿山的也划分为同一区。连续两个相邻网格无矿山则归为不同的区。将大量无矿山的地区归为一般区。当相邻网格有矿山且属同一矿山的，矿区面积可局限于一个网格之内，且连续两个相邻网格无矿山的，做为一个矿山点分布于图上，归为一般区进行分区评价，在分区评价完成后，进行单点评价，因子同上，面积以1个单元网格面积计算。

（3）分区边界，以可视范围1km做为分区边界，穿过村庄、城镇、湖泊等不宜穿过的地区时，向内侧偏移尽可能避过。

图1 矿山地质环境评价分区示意图

2.3 分区评价方法

2.3.1 土地占损率模糊判别

土地占损率

式中：

ai-第i区土地占损率；

Fij-第i区第j项矿山地质环境问题占损土地面积（km2）；

Si-第i区面积（km2）。

以函数2进行模糊判别

该方程表达的主要思想是以土地占损大于20归为严重，其他小于20的按该公式判别其模糊归属度。

2.3.2 矿山地质环境问题点分布密度模糊判别

矿山地质环境问题点分布密度

式中：

bi-第i区矿山地质环境问题点分布密度(个/百平方千米)；

n-第i区矿山地质环境问题点数量。

以函数4进行模糊判别

2.3.3 地质灾害

地质灾害判别因子C分为单位财产损失cc和灾害点分布密度cm两部分，地质灾害隐患点的影响与已发生的灾害点同等重要，险情威胁损失同直接经济损失。同样按百平方千米进行统计。

单位面积财产损失

灾害点分布密度

式中：

CCSij-第i区第j个地质灾害财产损失；

m-第i区地质灾害点数量。

参考地质灾害危险性评估规范（DZ/T 0286-2015）表—地质灾害危害程度分级表，以100万和500万作为分级标准，≥500万元的危害程度大，≤100万元的地质灾害危害程度小。本文以单位面积财产损失≥500万元/km2严重归属度为1，≤100万元/km2严重归属度为0.1，建立模糊判别函数（7）如下：

本文以5个小型灾害可比一个大型灾害，为增加其收敛性，将灾害点分布密度扩大10倍，建立灾害点分布密度模糊判别函数（8）。

2.3.4 建立模糊判别矩阵Rij

根据上述函数，可分别计算其矿山地质环境影响严重程度归属度，建立模糊判别矩阵Rij。

式中：

2.3.5 截矩阵进行判别

引入截矩阵进行矿山地质环境影响严重程度判别。

取λ=0.9，0.5，0.1分别判别，取R0.9（rij≥0.9）归为严重区，R0.5不含R0.9（0.5≤rij＜0.9）归为较严重区，R0.1不含R0.5（0.1≤rij＜0.5）归为轻微区，R0.1（rij＜0.1）归为一般区。

2.3.6 分区赋值计算

根据上述评价原则及方法对日照市矿山地质环境进行分区评价，根据调查数据进行赋值计算，通过2.3.5所列截矩阵进行矿山地质环境影响严重程度判别。各典型分区计算结果见表1。

表1 典型分区计算结果表

3 评价结果

根据日照市矿山地质环境调查数据，对日照市矿山地质环境影响程度现状进行了评价分区，将日照市划分为40个小区，其中矿山地质环境影响严重区12个，矿山地质环境影响较严重区16个，矿山地质环境影响轻微区11个，矿山地质环境影响一般区（即空白区）1个（见图2）。

3.1 矿山地质环境影响严重区

本次调查划分矿山地质环境影响严重区12个，面积299.88km2，共包括298个矿山，473处矿山地质环境问题，占损土地面积约930公顷。

3.2 矿山地质环境影响较严重区

本次调查划分矿山地质环境影响较严重区16个，面积440.73km2，共包含矿山192个，245处地质环境问题，占损土地面积约为660公顷。

3.3 矿山地质环境影响轻微区

本次调查划分矿山地质环境影响轻微区11个，面积192.89km2，共包括41个矿山，50处矿山地质环境问题，占损土地面积约180公顷。

图2 日照市矿山地质环境影响评价分区图

对比日照市矿山地质环境实际情况，利用基于模糊数学的综合评价法对矿山地质环境影响进行的评价分区，其应用方便，结果合理，对下一步的日照市矿山地质环境保护与治理规划有重要的指导与借鉴意义。