劉金濤，馮文凱

（1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，成都 610059；2.四川省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，成都 610081）

礦山地質(zhì)環(huán)境評價軟件的開發(fā)

劉金濤1，2，馮文凱1

（1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，成都 610059；2.四川省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，成都 610081）

為實現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境評價的科學(xué)、快捷和實用，編制了“礦山地質(zhì)環(huán)境評價系統(tǒng)”軟件。該文介紹其理論基礎(chǔ)、開發(fā)思路及主要功能，并通過實例介紹其應(yīng)用效果。

礦山；地質(zhì)環(huán)境；評價軟件；開發(fā)

礦山環(huán)境問題一直受到國際社會的廣泛關(guān)注和重視，國際上礦業(yè)發(fā)達的國家如美國、加拿大等，早在20世紀70年代就十分重視礦山環(huán)境保護和治理，大部分西方國家均實行了比較嚴格的礦山環(huán)境保護和礦山環(huán)境評估制度。礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境保護一體化已成為當前國際礦業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢［1］。

國內(nèi)對礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價的研究較多，在評價因子選取、指標制定和評價方法方面進行了積極的探索，取得了可喜進展。但權(quán)值計算的復(fù)雜性、評價方法的多樣性等原因使得沒有統(tǒng)一的評價模型系統(tǒng)，可以同時采用多種評價方法方便快捷地對礦山進行地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價，得到不同的評價結(jié)果以結(jié)合實際情況選擇相對合理的評價結(jié)果，為有關(guān)部門進行決策提供參考依據(jù)。

因此，“礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價系統(tǒng)”軟件的開發(fā)研究十分必要，具有較高的使用價值。

1 理論基礎(chǔ)和設(shè)計思路

1.1 理論基礎(chǔ)

在大量文獻和典型礦山地質(zhì)調(diào)查資料研究的基礎(chǔ)上，從礦山環(huán)境地質(zhì)問題所導(dǎo)致的結(jié)果（資源損毀、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染）出發(fā)，篩選出科學(xué)合理的評價因子建立評價指標體系（圖1），采用相關(guān)標準作為評價指標的等級標準（等級標準劃分為好、較好、較差、差，分別對應(yīng)0.3、0.5、0.7、0.9分）。根據(jù)熵權(quán)法和層次分析法確定評價指標的客觀權(quán)值、主觀權(quán)值及由二者有機結(jié)合得到的綜合權(quán)值［2］。經(jīng)過大量查閱分析文獻、期刊資料并實際計算驗證和改進，選取了要素、指標加權(quán)分值法、模糊數(shù)學(xué)多層次評判及不需要權(quán)值計算的灰色局勢決策分析法［3］三種適合本研究課題的、相對簡單、實用、效果明顯的數(shù)學(xué)評價方法。

采用不同的評價方法通過進行現(xiàn)狀—預(yù)測—綜合評價最終確定礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量。

圖1 評價指標體系Fig.1 Index system

1.2 設(shè)計思路

（1）選取礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標并確定各個指標的等級標準。

（2）對選取的指標進行權(quán)值計算。

（3）選擇不同評價方法分別進行現(xiàn)狀和預(yù)測評價，得到不同的評價結(jié)果，結(jié)合礦山實際情況選擇最為相符的評價結(jié)果，考慮礦山地質(zhì)背景和恢復(fù)治理難易程度進行綜合評價，將礦山環(huán)境地質(zhì)問題的嚴重程度劃分為輕度、中等、嚴重和極嚴重4級。

軟件的設(shè)計流程如圖2所示。

圖2 設(shè)計流程圖Fig.2 Design flow chart

2 軟件主要功能

軟件基本界面如圖3所示。

圖3 軟件基本界面Fig.3 Basic interface of the software

2.1 評價模式和評價方法

評價模式包括多個礦山和單個礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價兩大模塊，每個模塊下又包括現(xiàn)狀評價、預(yù)測評價和綜合評價三部分（圖4）。

多個礦山評價模式是將一個區(qū)域內(nèi)的幾個礦山或不在同一區(qū)域內(nèi)的幾個礦山放在一起計算綜合權(quán)

圖4 評價模式和方法Fig.4 Evaluation modes and methods

值，通過要素指標加權(quán)分值法和模糊數(shù)學(xué)多層次評判法進行現(xiàn)狀、預(yù)測評價或直接選用灰色決策分析法評價。

當只有一個礦山時由于不能計算客觀權(quán)值，也無法得到綜合權(quán)值，故采用有較嚴格的數(shù)學(xué)依據(jù)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的分析與決策的層次分析法［4］確定的主觀權(quán)值通過要素、指標加權(quán)分值法和模糊數(shù)學(xué)多層次評判法進行評價計算（灰色局勢決策分析不能用于單礦）。

無論是多礦模式還是單礦模式都要根據(jù)礦山的現(xiàn)狀、預(yù)測評價結(jié)果，考慮各個礦山的地質(zhì)背景條件及礦山恢復(fù)治理的難易程度進行綜合評價。

2.2 評價指標

評價指標的等級情況（好、較好、較差、差）可根據(jù)指標等級標準確定，由于各個指標的取值（等級標準）比較多，在此僅列出礦產(chǎn)資源破壞與浪費指標的等級標準（圖5）。

如果評價指標多于系統(tǒng)自帶的指標還可自行添加（圖6），當然也可以刪除（系統(tǒng)自帶指標無法刪除）。

圖5 指標等級標準Fig.5 Standard grades of the indexes

3 實例應(yīng)用

選取3個生產(chǎn)礦山分別作為一礦、二礦和三礦。根據(jù)典型實際材料［5］，3個礦山的基本特征主要從礦區(qū)的基本環(huán)境地質(zhì)條件、礦山開采活動的影響、礦山環(huán)境地質(zhì)問題發(fā)展預(yù)測三方面考慮。

3.1 多礦評價模式

3.1.1 現(xiàn)狀評價

（1）指標及其等級確定

通過分析資料并研究這3個礦山目前所造成的環(huán)境地質(zhì)問題，確定了3個要素層11個評價指標：

① 資源損毀要素——礦產(chǎn)資源破壞與浪費、土地壓占與破壞、水資源破壞、植被破壞、地形地貌景觀改變。

② 地質(zhì)災(zāi)害要素——崩滑流、地面塌陷地裂縫、水土流失。

③ 環(huán)境污染要素——水污染、土壤污染、空氣污染。

每個礦山的環(huán)境地質(zhì)問題類型一樣但具體嚴重程度、影響范圍各有不同。根據(jù)各個礦山的基本特征，參照指標等級標準對各評價指標所對應(yīng)的環(huán)境地質(zhì)問題進行等級劃分，確定并選擇等級分值。

（2）不同評價方法的評價結(jié)果

① 需要權(quán)值計算的要素指標加權(quán)分值法和模糊數(shù)學(xué)多層次評判法的評價結(jié)果，如圖7和圖8所示。

② 不需要權(quán)值計算的灰色局勢決策評價結(jié)果，如圖9所示。

3.1.2 預(yù)測評價

圖6 評價指標選擇Fig.6 Selecting evaluation indexes

經(jīng)過分析研究資料，預(yù)測評價中3個礦山的環(huán)境地質(zhì)問題依然分為資源損毀、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染3個要素層，不同的是地質(zhì)災(zāi)害要素評價指標在原來的基礎(chǔ)上增加了礦井突水和瓦斯爆炸2個指標，其他指標的預(yù)測評價等級分值與現(xiàn)狀評價有所不同。

預(yù)測評價計算方法同現(xiàn)狀評價，軟件具體計算結(jié)果不再一一列出。

3.1.3 綜合評價

選擇3種評價方法中與實際礦山地質(zhì)環(huán)境情況最符合的現(xiàn)狀評價和預(yù)測評價結(jié)果，考慮礦山的地質(zhì)背景和恢復(fù)治理難易程度進行綜合評價。具體評價結(jié)果如圖10所示。

3.2 單礦評價模式

單個礦山的評價同多礦，只是沒有灰色局勢決策分析法，單礦的評價窗口布置與多礦近似一樣，不同的是評價窗口上只有一個礦山。

4 結(jié)論

通過對目前不同評價方法的對比研究并結(jié)合實際調(diào)查資料分析，研究開發(fā)了“礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價系統(tǒng)”軟件，針對多個礦山和單個礦山進行環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀、預(yù)測與綜合評價，充分考慮了評價指標的靈活構(gòu)建和標度，免于人工進行復(fù)雜、繁瑣的權(quán)值計算，只需要對評價用到的各個指標進行分值選取和重要性判斷即可以得到多種不同評價方法的評價結(jié)果，真正實現(xiàn)了礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價科學(xué)、簡便、實用的目的。

同時，該軟件還預(yù)留有新增指標功能，使其適用性更強，非常便于推廣應(yīng)用，為進一步開展礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價提供了更為方便、有效的工作手段。這在國際國內(nèi)均具有創(chuàng)新性、實用性和前瞻性。

圖7 要素指標加權(quán)分值現(xiàn)狀評價Fig.7 Status evaluation in weighted value of indexes and elements

圖8 模糊數(shù)學(xué)現(xiàn)狀評價Fig.8 Status evaluation with fuzzy mathematics

圖9 灰色局勢決策分析現(xiàn)狀評價Fig.9 Status evaluation through grey situation decision analysis

圖10 綜合評價結(jié)果Fig.10 Comprehensive evaluation result

［1］高培.基于GIS和RS的葫蘆島礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評價研究［D］.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文，2009.

［2］徐友寧，何芳，袁漢春，等.中國西北地區(qū)礦山環(huán)境地質(zhì)問題調(diào)查與評價［M］.北京：地質(zhì)出版社，2006.

［3］劉志斌，鐘爽.基于灰色局勢決策分析的地下水環(huán)境質(zhì)量評價［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2005，24（1）：129－131.

［4］中國地質(zhì)調(diào)查局.區(qū)域環(huán)境地質(zhì)調(diào)查總則（試行）（DD 2004－02）［S］.2004

［5］四川省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站.典型礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查資料［R］.2005.

ASSESSMENT SOFTWARE FOR THE MINE GEOLOGICAL ENVIRONMENT

Liu Jin－tao1，2，F(xiàn)eng Wen－kai1
（1.State Key Laboratory of Geo－h(huán)azard Prevention and Geo－environment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.Sichuan Geo－environmental Monitoring Central Station，Chengdu 610081，China）

The software"Assessment System of Mine Geo－environment"is composed to assess geological environment scientifically，rapidly and practically.Here its theoretical foundation，development ideas and main functions are introduced and its effects are shown through applying it in a practical object.

Mine；geological environment；assessment software；development

TD167

A

1006－4362（2011）03－0100－05

2010－12－30 改回日期：2011－05－05

劉金濤（1985－ ），女，漢族，河南三門峽人，碩士研究生，主要從事地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測評價與防治方面的研究工作。