基于层次分析法的河南省矿山环境评价

崔剑 白朝军 宋轩

摘 要：本文以河南省为研究对象，基于层次分析法进行矿山环境评价。利用矿山开发背景、矿业活动、矿山环境污染、矿山地质灾害4类17个矿山环境评价因子，采用层次分析法确定因子权重，计算出矿山环境评价综合指数，确定矿山环境影响分区。结果表明：层次分析法应用于矿山环境评价是合理、有效的，其评价分区的划分为矿山地质环境管理工作提供了可靠的基础数据支持。

关键词：层次分析法;河南省;矿山环境;评价指标

中图分类号：X820.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）05-0149-05

Abstract： This paper took Henan Province as the research object and carried out mine environmental assessment based on analytic hierarchy process. Based on 17 factors of mine environmental assessment， including mining development background， mining activities， mine environmental pollution and mine geological hazards， the weights of factors were determined by analytic hierarchy process， and the comprehensive index of mine environmental assessment was calculated to determine the zoning of mine environmental impact. The results show that the application of analytic hierarchy process to mine environmental assessment is reasonable and effective， and the division of assessment zones into mine geological environment management provides reliable basic data.

Keywords： analytic hierarchy process（AHP）;Henan Province;mine environment;evaluation index

1 研究背景

河南省是全国重要的矿产资源大省和矿业大省，矿业产值连续多年位于全国前5位，为经济发展做出了重要贡献[1]。但是，由此引发的矿山开发占地、矿山地质灾害等问题较多，对区域矿产经济的进一步发展造成了较大的影响。具体来说，随着矿山开发程度和规模不断扩大，诱发了较为严重的矿山环境问题，破坏了附近居民的生存环境[2-4]，尤其是部分矿产开发集中区域，对矿山环境承载力提出了重大考验。资源与环境已经成为制约矿业经济健康发展的瓶颈之一。因此，如何客观科学地对矿山环境进行评价，从而为政府治理生态环境提供决策依据，已成为矿山环境研究的一个重大课题[5]。

本文以河南省矿山环境遥感调查监测数据为基础，结合层次分析法，对河南省矿山地质环境进行评价，为河南省矿山环境保护提供理论依据和数据支持。

2 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

河南省面积16.7万km2，全省已发现矿种144种，已查明资源储量矿种110种，已开发利用的矿种93种，其中能源矿产6种，金属矿产23种，非金属矿产62种，水气矿产2种[6]。河南省矿产资源主要分布在京广线以西和豫南的丘陵、山区，豫东平原有中原油田和永城煤田。

2.2 研究方法

2.2.1 评价体系构建。河南省矿山环境受多种因子和要素的影响。在遵循科学性、可比性、可操作性、针对性、相对独立性原则的前提下，选取了4种类型（矿山开发背景、矿业活动、矿山环境污染、矿山地质灾害）17个因子进行矿山环境评价。矿山开发背景因素包括坡度、坡高、植被覆盖、岩土体类型、构造、降水指标和人类活动等;矿业活动因素包括采场、中转场、固体废弃物和矿山建筑等;矿山环境污染因素包括水体污染和土壤污染等;矿山地质灾害因素包括崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷等。具体评价指标及分級标准见表1。

2.2.2 评价指标权重的确定。层次分析法是由美国运筹学家Saaty于20世纪70年代初期提出的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。该方法将数据、专家意见和分析者的客观判断直接而有效地结合起来，利用模糊数学的方式将决策信息数学化，并构建判断矩阵，通过求其最大特征值和其对应的特征向量来确定每一个影响因素的相对重要性权值。在此基础上，通过每一个影响因素的权值可以对复杂问题中的各类因素进行层次划分，从而构建层次分析结构模型，达到定量分析复杂问题的目的[7-9]。

该方法的操作步骤主要有4步：首先，建立层次结构模型;其次，构造判断矩阵并进行一致性检查;再次，进行层次总排序并进行一致性检验;最后，得出综合权重。

2.2.2.1 建立层次结构模型。通过对河南省矿山环境评价指标进行分析，把系统问题层次化、结构化，构造出河南省矿山环境评价的层次分析结构模型，包括目标层（A）、准则层（B）和指标层（C）三层。矿山环境评价的层次结构模型具体如图1所示。

2.2.2.2 构建判断矩阵并进行一致性检查。构造判断矩阵对阶梯层次模型结构中的因素重要性进行判断，采用1～9标度法进行成对比较（见表2），确定每层中各因素之间的相对重要性并等于相应的分值，构造出各层次中的所有判断矩阵。

2.2.4 河南省矿山环境评价要素权重的确定。影响矿山环境的因素指标有：矿山开发背景、矿业活动、矿山环境污染和矿山地质灾害等。根据选取的矿山地质环境评价指标和建立的层次结构模型，通过构造判断矩阵和进行一致性检查，最终确定河南省矿山环境评价层次总排序，即为评价模型各因子权重（见表5）。

3 河南省矿山地质环境评价

3.1 评价方法

采用矿山环境评价综合指数作为量化评价指标，根据加权平均法建立矿山环境评价数学模型，进行河南省矿山环境评价。

3.2 矿山环境分区评价

依据各评价指标对矿山环境影响的强度，结合各评价指标权重，综合分析计算得到河南省矿山环境评价综合指数分布情况。依据表6，对结果进行重分类和聚类分析，得到河南省矿山环境分区（见图2），并进行分区面积统计，结果见表7。

河南省矿山环境总体较好，但局部地区问题较为严重。从面积上看，河南省矿山环境“无影响区”面积最大，约164 766.59km2;其次是“一般影响区”，约2 059.95km2;“较严重影响区”，约127.64km2;“严重影响区”，约45.82km2。

“严重影响区”主要分布在安阳市、焦作市、洛阳市、南阳市、平顶山市、三门峡市、信阳市、许昌市、郑州市和驻马店市等传统的矿山开发区。其中，三门峡市、郑州市“严重影响区”面积较大。三门峡市“ 严重区影响区”主要分布在渑池-陕县-湖滨区和灵宝。渑池-陕县-湖滨区主要是铝土矿资源集中，矿山企业众多，多为露天开采，开采规模大，地形地貌景观破坏严重、土地资源占用与破坏严重、矿山地质灾害频发，同时，关停废弃矿山较多，恢复治理程度较低;灵宝金矿资源集中，开采历史悠久，金矿开采产生的固体废弃物占用大量土地资源，加之金矿开采区域枯竭，关停废弃矿山众多，恢复治理程度较低。郑州市“ 严重影响区”主要集中在荥阳市南部、巩义市南部和新密市、登封市。这些区域主要是煤矿、铝土矿、建筑石料用灰岩开采，区域内开采强度大，矿山企业众多，特别是煤矿地下开采强度大，地面塌陷时有发生。

“ 较严重影响区”主要分布在安阳市、鹤壁市、济源市、焦作市、开封市、洛阳市、南阳市、平顶山市、三门峡市、商丘市、新乡市、信阳市、许昌市、郑州市和驻马店市。其中，三门峡市、郑州市、许昌市、焦作市、洛阳市、平顶山市和安阳市“较严重影响区”面积较大。三门峡市和郑州市“较严重影响区”主要分布在“严重影响区”周边。许昌市“较严重影响区”主要分布在禹州市北部，主要是建筑石料用灰岩和石灰岩露天开采引起的。焦作市“较严重影响区”主要分布在沁阳-博爱-中站区-解放区-修武一线，主要是煤矿地下开采和铝土矿露天开采引起的。洛阳市“较严重影响区”主要分布在新安县西部、偃师市东南部和栾川县。其中，栾川县面积较大，主要是钼矿和铅锌矿露天开采面剥离地表，固体废弃物占用大量土地。平顶山“较严重影响区”集中在平顶山市区、石龙区、汝州市和鲁山县，主要是煤矿和铁矿开采引起的。安阳市“较严重影响区”主要分布在安阳县和林州交界处，主要是煤矿和铁矿开采较为集中引起的。

“一般影响区”和“无影响区”普遍分布在河南省18个地市。需要说明的是，周口市、开封市和商丘市（除永城市）主要的矿产开采活动是砖瓦黏土开采，对当地的耕地带来了破坏。

4 结论

本文以矿山环境评价为中心，结合自然地理、矿业活动以及矿业活动对周围环境的影响，采用层次分析法，构建了以河南省矿山环境评价为目标层的三级评价指标体系，并确定了各指标对目标层的权重。依据河南省矿山环境评价模型得到的评价结果，将河南省矿山环境分为4个级别：“无影响区”“一般影响区”“较严重影响区”和“严重影像区”。从总体上来看，河南省矿山环境总体较好，但局部地区，特别是矿业活动聚集区，矿山环境“较严重影像区”和“一般影像区”普遍分布。河南省矿山环境评价及其分区的划分，不但为河南省矿山环境治理、矿山地质灾害防治、矿山规划等提供了可靠的依据，也为河南省矿山环境恢复治理提供了有效的参考。

参考文献：

[1]张兴辽.河南省重要矿产资源供需形势分析及政策建议[J].国土资源情报，2012（10）：8-14.

[2]楊金中，秦绪文，聂洪峰，等.中国矿山遥感监测[M].北京：测绘出版社，2014.

[3]聂洪峰，杨金中，王晓红，等.矿产资源开发遥感监测技术问题与对策研究[J].国土资源遥感，2007（4）：11-13.

[4]周爱国.地质环境评价[M].武汉：中国地质大学出版社，2008.

[5]孙俊，杨昌永.论我国矿山环境监测与评价现状[J].山西建筑，2011（34）：44-45.

[6]河南省统计局.2017年河南省国民经济和社会发展统计公报[EB/OL].（2018-02-28）[2019-01-01].http：//www.ha.satas.gov.cn.

[7]赵焕臣.层次分析法：一种简易的新决策方法[M].北京：科学出版社，1986.

[8]马世斌，李生辉，安萍，等.青海省聚乎更煤矿区矿山地质环境遥感监测及质量评价[J].国土资源遥感，2015（2）：139-145.

[9]孔志召，董爽发，姜雪，等.基于层次分析法的矿山环境评价：以阜新矿集区为例[J].世界地质，2012（2）：420-425.