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一礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)方法趨于成熟

自從地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)在上世紀(jì)80年代的國(guó)際地質(zhì)大會(huì)上提出以來(lái)，歷經(jīng)了30余載的成長(zhǎng)，研究領(lǐng)域已經(jīng)向多學(xué)科多領(lǐng)域發(fā)展。礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)方法也得到了快速的發(fā)展，其各種評(píng)價(jià)方法在不同礦山類型得到了應(yīng)用，20世紀(jì)以前，中國(guó)進(jìn)行了由國(guó)土資源部組織的全國(guó)典型礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查與評(píng)估工作，其中包括了中國(guó)的大部分地區(qū)，例如：晉陝蒙能源基地典型礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評(píng)價(jià)；江西省、山西省、西北地區(qū)、華中、華北等地區(qū)也同時(shí)開展了典型礦山的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評(píng)價(jià)工作，并同時(shí)完成了中國(guó)《典型礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評(píng)估的技術(shù)要求》工作，這一時(shí)間段礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)主要進(jìn)行的是礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，對(duì)老舊礦山進(jìn)行了歷史性評(píng)價(jià)與現(xiàn)狀性評(píng)價(jià)，可以稱其為中國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)工作處于成長(zhǎng)階段。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)工作也由先前比較單一的評(píng)價(jià)方法向多種綜合性的評(píng)價(jià)方法轉(zhuǎn)變，評(píng)價(jià)工作也增加了問題性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)性評(píng)價(jià)，并且在2003年11月由國(guó)土資源部地質(zhì)環(huán)境司及中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織舉辦的《首屆全國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)研討會(huì)》上地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)方法得到了多位專家的認(rèn)證與贊同，且自1994年以來(lái)在國(guó)內(nèi)著名期刊上發(fā)表有關(guān)地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)方法論文300余篇，自此以后我國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)工作逐漸趨于成熟。目前中國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)方法參差不一，具有科學(xué)性和統(tǒng)一性的評(píng)估模式尚未形成。各種評(píng)價(jià)方法如雨后春筍般涌出，其中具有代表性的有GIS空間數(shù)據(jù)迭加分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、層次分析和灰色綜合評(píng)判法、綜合指數(shù)法、模糊綜合評(píng)判法及環(huán)境承載力分析法等。

二主要評(píng)價(jià)方法探究

1地理信息系統(tǒng)

（GIS）空間數(shù)據(jù)迭加分析法網(wǎng)格法、矢量多邊形法以及緩沖區(qū)法往往應(yīng)用于地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)迭加分析方法中，網(wǎng)格法一般是先按照大小差異和網(wǎng)格形狀劃分研究區(qū)，之后先將各個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行劃分然后再對(duì)各個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行評(píng)分評(píng)價(jià)，最后依據(jù)網(wǎng)格評(píng)價(jià)對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)的網(wǎng)格評(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)插值法進(jìn)行分析，最終得出整個(gè)工作區(qū)網(wǎng)格法網(wǎng)格評(píng)價(jià)的結(jié)果，矢量多邊形評(píng)價(jià)法則是通過(guò)對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)因子評(píng)價(jià)，之后憑據(jù)具體的評(píng)價(jià)情形將研究區(qū)劃分成評(píng)估級(jí)別不等的若干區(qū)域，再按照各個(gè)評(píng)價(jià)因子將所處評(píng)價(jià)的區(qū)域進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而得出評(píng)價(jià)結(jié)果。通過(guò)空間分析和屬性計(jì)算各評(píng)價(jià)區(qū)域綜合評(píng)價(jià)得分。緩沖區(qū)法則是應(yīng)用于嚴(yán)重的地質(zhì)環(huán)境區(qū)域，通過(guò)在嚴(yán)重的地區(qū)周圍設(shè)置緩沖區(qū)，然后根據(jù)緩沖區(qū)的重疊量，最后確定礦山地質(zhì)環(huán)境所處的水平。王海慶等通過(guò)利用上述3種方法評(píng)價(jià)了遼寧葫蘆島地區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境，從評(píng)價(jià)結(jié)論來(lái)看：

（1）網(wǎng)格法能夠較好的預(yù)測(cè)礦山地質(zhì)環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì)并提供較多的信息量，但在具體實(shí)施中不容易操作；容易受評(píng)價(jià)人經(jīng)驗(yàn)的影響，并且評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際地物邊界吻合度較差，造成評(píng)價(jià)結(jié)果很難理解，不容易被他人接受。

（2）矢量多邊形在礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)中其優(yōu)點(diǎn)除了能體現(xiàn)出較多的信息量和易于理解以外，還能較好地與實(shí)際地物邊界相吻合且易于具體操作，幾乎不受評(píng)價(jià)人的經(jīng)驗(yàn)影響，缺點(diǎn)則是未能很好的對(duì)未來(lái)礦山地質(zhì)環(huán)境趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（3）與上述兩種方法比較，緩沖區(qū)法則是容易的具體操作和在地質(zhì)環(huán)境區(qū)域礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)不受人類經(jīng)驗(yàn)影響評(píng)價(jià)，也可以是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，是一個(gè)很好的預(yù)測(cè)，但是比起上述兩者，緩沖區(qū)法未能體現(xiàn)出較多的信息量和被別人接受，同時(shí)也未能表現(xiàn)出良好的評(píng)價(jià)結(jié)果和較高的吻合程度與實(shí)際地物邊界。

2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)方法

對(duì)于分布并行處理和非線性映射等傳統(tǒng)方法上而言，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)方法除了廣泛應(yīng)用于信息智能處理及故障診斷外還在模式判別和控制優(yōu)選等方面表現(xiàn)出色。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)有很多種類型，按照功能和學(xué)習(xí)特征一般由傳感器、線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)5個(gè)部分組成，自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)模型分為典型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)分劃分為四種基本形式：一是前向網(wǎng)絡(luò)；二是從輸出到輸入有反饋的前向網(wǎng)絡(luò)；三是層內(nèi)互連前向網(wǎng)絡(luò)；四是互連網(wǎng)絡(luò)。劉洪等人通過(guò)采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)江蘇礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評(píng)價(jià)具有較好的收斂性和更快更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的影響因素能很快掌握非線性關(guān)系，其缺點(diǎn)是在一些定性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇和量化方面需要進(jìn)一步的探討，從而提高模型的判別精度。蔣復(fù)量將粗糙集評(píng)價(jià)模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型兩種評(píng)價(jià)模式進(jìn)行組合對(duì)衡陽(yáng)白果區(qū)域的20多座石膏型礦山進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)RSES軟件約簡(jiǎn)的數(shù)據(jù)和無(wú)約簡(jiǎn)的數(shù)據(jù)采用EasyNN－plus軟件進(jìn)行了預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)軟件的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)與實(shí)際情況吻合度很高。波蘭科學(xué)家Z．Pawlak于上世紀(jì)90年代首次提出粗糙集評(píng)價(jià)模型并在多所礦山進(jìn)行了實(shí)踐，其中蔣復(fù)量等人開拓創(chuàng)新地提出了將粗糙集與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的評(píng)價(jià)模型，結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，這是在地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)領(lǐng)域一種新的嘗試，也是地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)的一種新探索。

3層次分析和灰色綜合評(píng)判方法

為了加大對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)容的研究，美國(guó)學(xué)者Saaty于1973年首次提出了層次分析法，并在現(xiàn)代礦山環(huán)境管理中發(fā)揮了舉足輕重的作用，使得許多復(fù)雜的模糊關(guān)系變得清透簡(jiǎn)單化，該方法側(cè)重于對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)容的研究，并且以結(jié)構(gòu)模型作為重點(diǎn)基礎(chǔ)研究，該方法的獨(dú)特之處在于應(yīng)用了演算矩陣，并依此演算形式開展定性分析和定量演算相結(jié)合的研究方式，它是一種既有評(píng)估也有決策的好方法，另一種直接的評(píng)判方法則是灰色綜合評(píng)判方法，它能夠?qū)⒁延械男畔⑦M(jìn)行充分的利用，并且將評(píng)判產(chǎn)生的誤差減至最低，從而使得評(píng)判結(jié)果與實(shí)際情況更吻合，也使得評(píng)判的結(jié)果更科學(xué)更有效，在非煤礦山評(píng)價(jià)體系中，周科平初次應(yīng)用了灰色系統(tǒng)理論構(gòu)建了灰色綜合評(píng)價(jià)模型，并應(yīng)用了層次分析法確定了各指標(biāo)權(quán)重，之后通過(guò)對(duì)3個(gè)典型礦山進(jìn)行計(jì)算得知與實(shí)際結(jié)果相符合。充分說(shuō)明該方法可以應(yīng)用到非煤礦山，并且為以后其它類似礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)提供了很好的參考。

4模糊綜合評(píng)價(jià)方法

系統(tǒng)工程科學(xué)專家Zadeh在美國(guó)初次提出了模糊集合的概念，從而標(biāo)志著模糊集合和模糊數(shù)學(xué)在礦山地質(zhì)環(huán)境中的發(fā)展和完善。模糊判別法屬于礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)中的數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法，也是一種半定性半定量的評(píng)價(jià)方法，一般情況下對(duì)研究區(qū)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)采用綜合評(píng)價(jià)法，它能夠減少不可避免的人為誤差并提高評(píng)價(jià)結(jié)果的精確率，在一定程度上具有其它方法所不具有的特點(diǎn)和適宜性。劉洪、張紅斌在對(duì)整個(gè)江蘇省礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)過(guò)程中采用了綜合的評(píng)價(jià)方法，通過(guò)評(píng)估分析發(fā)現(xiàn)其研究區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，影響因素也較多，礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的等級(jí)集、評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)化取值、隸屬度函數(shù)及評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定，無(wú)統(tǒng)一的定量標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上受到人為主觀認(rèn)識(shí)的影響，因此不同的使用者得出的評(píng)價(jià)結(jié)果可能存在一定的差異，也限制了該方法的推廣。

5綜合指數(shù)法的評(píng)價(jià)方法

綜合指數(shù)法的特點(diǎn)是將具有代表性的指標(biāo)依據(jù)特定的方法篩選出來(lái)并賦予一定的權(quán)值，參考某種評(píng)價(jià)方法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選出一些具有代表性的數(shù)值，運(yùn)用加權(quán)求和的方法來(lái)反映對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)值。通常情況下，在選用綜合指數(shù)法時(shí)要考慮的重要因素則是如何確定評(píng)價(jià)指標(biāo)，在目前情況下比較各評(píng)價(jià)方法中應(yīng)用較多的則是專家打分法，然而該方法最大的弊端則是評(píng)價(jià)情況受主觀因素影響較強(qiáng)。黃毓明等人選用福建省礦山地質(zhì)情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方法選用了加權(quán)指數(shù)法模型，關(guān)鍵環(huán)節(jié)則是選用將各評(píng)判因子疊加，從而能夠畫出礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)等值線，進(jìn)而能夠?qū)Φ刭|(zhì)環(huán)境情況進(jìn)行劃分。雷萬(wàn)榮等人首次對(duì)江西省礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了整體的綜合評(píng)價(jià)，采用的評(píng)價(jià)模型則是以綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)模型為基準(zhǔn)的綜合分值評(píng)價(jià)模型，其特點(diǎn)是選用敏感因子為絕對(duì)指標(biāo)，只要在評(píng)估單元中出現(xiàn)敏感因子則視該區(qū)域?yàn)椴涣嫉刭|(zhì)環(huán)境區(qū)。通過(guò)應(yīng)用此方法對(duì)江西省整個(gè)地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了整體的劃分，使其劃分更加準(zhǔn)確。

三存在的主要問題

（1）礦山地質(zhì)環(huán)境優(yōu)劣的劃分一直以來(lái)被視為是一個(gè)極其復(fù)雜的工程，礦山地質(zhì)環(huán)境破壞所造成的環(huán)境問題，損害程度和形式在很大程度上取決于礦產(chǎn)開發(fā)方式和礦山開發(fā)強(qiáng)度的類型，考慮到各因素的影響作用不同及所掌握的信息完整性不同，從而常常使得以定性描述和分析為主來(lái)分析礦山地質(zhì)環(huán)境，很難做到定量化分析，進(jìn)而造成在礦山地質(zhì)環(huán)境的評(píng)價(jià)結(jié)果上受主觀因素影響較強(qiáng)，具有較大的隨意性和不確切性。

（2）考慮到中國(guó)地域遼闊，各地區(qū)各類型礦山開發(fā)方式、所處的地質(zhì)環(huán)境等因素不同造就了我國(guó)在礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)中一直具有很大的隨意性，也沒有形成一整套可行的評(píng)價(jià)系統(tǒng)和理論來(lái)對(duì)不同類型的礦山地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行不同的評(píng)價(jià)。

四研究展望

當(dāng)前時(shí)期正是我國(guó)處于跨越式經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)伴隨著需要各類型礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，我國(guó)的廣大科技工作者也在礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)方面進(jìn)行著積極的、大膽的探索，并取得了一些可喜的成果，但比起現(xiàn)在的礦山地質(zhì)環(huán)境狀況而言還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此，為了更好地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)我國(guó)的礦山地質(zhì)環(huán)境，筆者認(rèn)為今后我們應(yīng)當(dāng)主要從以下三個(gè)方面開展大量的探索研究，一是對(duì)不同類型的礦山地質(zhì)環(huán)境建立多項(xiàng)指標(biāo)、多層次的綜合評(píng)價(jià)模型，使其更加具有科學(xué)合理性。二是堅(jiān)持礦山開發(fā)同礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展研究，不能顧此失彼，一味地追求經(jīng)濟(jì)利益，應(yīng)當(dāng)在國(guó)家法律法規(guī)和地方法律法規(guī)上進(jìn)行詳細(xì)明確。三是加強(qiáng)對(duì)各類型礦山地質(zhì)環(huán)境的定量研究，編制不同地區(qū)不同類型的礦山地質(zhì)環(huán)境防治區(qū)劃。

作者：胡博文張發(fā)旺陳立張瑾單位：石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所