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一礦山地質環(huán)境評價方法趨于成熟

自從地質環(huán)境評價在上世紀80年代的國際地質大會上提出以來，歷經了30余載的成長，研究領域已經向多學科多領域發(fā)展。礦山地質環(huán)境評價方法也得到了快速的發(fā)展，其各種評價方法在不同礦山類型得到了應用，20世紀以前，中國進行了由國土資源部組織的全國典型礦區(qū)地質環(huán)境的調查與評估工作，其中包括了中國的大部分地區(qū)，例如：晉陝蒙能源基地典型礦區(qū)礦山地質環(huán)境調查與評價；江西省、山西省、西北地區(qū)、華中、華北等地區(qū)也同時開展了典型礦山的地質環(huán)境調查與評價工作，并同時完成了中國《典型礦區(qū)礦山地質環(huán)境調查與評估的技術要求》工作，這一時間段礦山地質環(huán)境評價主要進行的是礦山地質環(huán)境質量評價，對老舊礦山進行了歷史性評價與現(xiàn)狀性評價，可以稱其為中國礦山地質環(huán)境評價工作處于成長階段。進入21世紀以來，中國礦山地質環(huán)境評價工作也由先前比較單一的評價方法向多種綜合性的評價方法轉變，評價工作也增加了問題性評價與預測性評價，并且在2003年11月由國土資源部地質環(huán)境司及中國地質調查局組織舉辦的《首屆全國礦山地質環(huán)境保護研討會》上地質環(huán)境綜合評價方法得到了多位專家的認證與贊同，且自1994年以來在國內著名期刊上發(fā)表有關地質環(huán)境評價方法論文300余篇，自此以后我國礦山地質環(huán)境評價工作逐漸趨于成熟。目前中國礦山地質環(huán)境評價方法參差不一，具有科學性和統(tǒng)一性的評估模式尚未形成。各種評價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、神經網絡法、層次分析和灰色綜合評判法、綜合指數(shù)法、模糊綜合評判法及環(huán)境承載力分析法等。

二主要評價方法探究

1地理信息系統(tǒng)

（GIS）空間數(shù)據(jù)迭加分析法網格法、矢量多邊形法以及緩沖區(qū)法往往應用于地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)迭加分析方法中，網格法一般是先按照大小差異和網格形狀劃分研究區(qū)，之后先將各個網格進行劃分然后再對各個網格進行評分評價，最后依據(jù)網格評價對每一個評價的網格評價結果通過插值法進行分析，最終得出整個工作區(qū)網格法網格評價的結果，矢量多邊形評價法則是通過對各個評價因子評價，之后憑據(jù)具體的評價情形將研究區(qū)劃分成評估級別不等的若干區(qū)域，再按照各個評價因子將所處評價的區(qū)域進行評價，從而得出評價結果。通過空間分析和屬性計算各評價區(qū)域綜合評價得分。緩沖區(qū)法則是應用于嚴重的地質環(huán)境區(qū)域，通過在嚴重的地區(qū)周圍設置緩沖區(qū)，然后根據(jù)緩沖區(qū)的重疊量，最后確定礦山地質環(huán)境所處的水平。王海慶等通過利用上述3種方法評價了遼寧葫蘆島地區(qū)的礦山地質環(huán)境，從評價結論來看：

（1）網格法能夠較好的預測礦山地質環(huán)境的發(fā)展趨勢并提供較多的信息量，但在具體實施中不容易操作；容易受評價人經驗的影響，并且評價結果與實際地物邊界吻合度較差，造成評價結果很難理解，不容易被他人接受。

（2）矢量多邊形在礦山地質環(huán)境評價中其優(yōu)點除了能體現(xiàn)出較多的信息量和易于理解以外，還能較好地與實際地物邊界相吻合且易于具體操作，幾乎不受評價人的經驗影響，缺點則是未能很好的對未來礦山地質環(huán)境趨勢進行預測。

（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環(huán)境區(qū)域礦山地質環(huán)境評價不受人類經驗影響評價，也可以是未來的發(fā)展趨勢，是一個很好的預測，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，同時也未能表現(xiàn)出良好的評價結果和較高的吻合程度與實際地物邊界。

2人工神經網絡評價方法

對于分布并行處理和非線性映射等傳統(tǒng)方法上而言，人工神經網絡評價方法除了廣泛應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。神經網絡評價有很多種類型，按照功能和學習特征一般由傳感器、線性神經網絡、BP神經網絡、徑向基函數(shù)神經網絡及反饋神經網絡5個部分組成，自組織神經網絡和反饋網絡模型分為典型的神經網絡模型。按照網絡的拓撲結構來分劃分為四種基本形式：一是前向網絡；二是從輸出到輸入有反饋的前向網絡；三是層內互連前向網絡；四是互連網絡。劉洪等人通過采用人工神經網絡中的BP人工神經網絡模型對江蘇礦山地質環(huán)境進行了綜合評價，在人工神經網絡模型的評價具有較好的收斂性和更快更準確的評價的特點，對礦山地質環(huán)境的影響因素能很快掌握非線性關系，其缺點是在一些定性評價指標的選擇和量化方面需要進一步的探討，從而提高模型的判別精度。蔣復量將粗糙集評價模型與神經網絡評價模型兩種評價模式進行組合對衡陽白果區(qū)域的20多座石膏型礦山進行了評價，并對RSES軟件約簡的數(shù)據(jù)和無約簡的數(shù)據(jù)采用EasyNN－plus軟件進行了預測評價。發(fā)現(xiàn)軟件的預測評價與實際情況吻合度很高。波蘭科學家Z．Pawlak于上世紀90年代首次提出粗糙集評價模型并在多所礦山進行了實踐，其中蔣復量等人開拓創(chuàng)新地提出了將粗糙集與神經網絡結合的評價模型，結合兩者的優(yōu)點對地質環(huán)境進行評價，這是在地質環(huán)境評價領域一種新的嘗試，也是地質環(huán)境綜合評價的一種新探索。

3層次分析和灰色綜合評判方法

為了加大對基礎內容的研究，美國學者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，使得許多復雜的模糊關系變得清透簡單化，該方法側重于對基礎內容的研究，并且以結構模型作為重點基礎研究，該方法的獨特之處在于應用了演算矩陣，并依此演算形式開展定性分析和定量演算相結合的研究方式，它是一種既有評估也有決策的好方法，另一種直接的評判方法則是灰色綜合評判方法，它能夠將已有的信息進行充分的利用，并且將評判產生的誤差減至最低，從而使得評判結果與實際情況更吻合，也使得評判的結果更科學更有效，在非煤礦山評價體系中，周科平初次應用了灰色系統(tǒng)理論構建了灰色綜合評價模型，并應用了層次分析法確定了各指標權重，之后通過對3個典型礦山進行計算得知與實際結果相符合。充分說明該方法可以應用到非煤礦山，并且為以后其它類似礦山地質環(huán)境評價提供了很好的參考。

4模糊綜合評價方法

系統(tǒng)工程科學專家Zadeh在美國初次提出了模糊集合的概念，從而標志著模糊集合和模糊數(shù)學在礦山地質環(huán)境中的發(fā)展和完善。模糊判別法屬于礦山地質環(huán)境評價中的數(shù)學評價方法，也是一種半定性半定量的評價方法，一般情況下對研究區(qū)進行綜合評價時采用綜合評價法，它能夠減少不可避免的人為誤差并提高評價結果的精確率，在一定程度上具有其它方法所不具有的特點和適宜性。劉洪、張紅斌在對整個江蘇省礦山地質環(huán)境評價過程中采用了綜合的評價方法，通過評估分析發(fā)現(xiàn)其研究區(qū)礦山地質環(huán)境較為復雜，影響因素也較多，礦山地質環(huán)境質量的等級集、評價因子的標準化取值、隸屬度函數(shù)及評價因子權重的確定，無統(tǒng)一的定量標準，在一定程度上受到人為主觀認識的影響，因此不同的使用者得出的評價結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)法的評價方法

綜合指數(shù)法的特點是將具有代表性的指標依據(jù)特定的方法篩選出來并賦予一定的權值，參考某種評價方法和行業(yè)標準選出一些具有代表性的數(shù)值，運用加權求和的方法來反映對象的綜合評價值。通常情況下，在選用綜合指數(shù)法時要考慮的重要因素則是如何確定評價指標，在目前情況下比較各評價方法中應用較多的則是專家打分法，然而該方法最大的弊端則是評價情況受主觀因素影響較強。黃毓明等人選用福建省礦山地質情況進行了評價，評價方法選用了加權指數(shù)法模型，關鍵環(huán)節(jié)則是選用將各評判因子疊加，從而能夠畫出礦山地質環(huán)境質量指數(shù)等值線，進而能夠對地質環(huán)境情況進行劃分。雷萬榮等人首次對江西省礦山地質環(huán)境進行了整體的綜合評價，采用的評價模型則是以綜合指數(shù)法評價模型為基準的綜合分值評價模型，其特點是選用敏感因子為絕對指標，只要在評估單元中出現(xiàn)敏感因子則視該區(qū)域為不良地質環(huán)境區(qū)。通過應用此方法對江西省整個地區(qū)礦山地質環(huán)境進行了整體的劃分，使其劃分更加準確。

三存在的主要問題

（1）礦山地質環(huán)境優(yōu)劣的劃分一直以來被視為是一個極其復雜的工程，礦山地質環(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開發(fā)方式和礦山開發(fā)強度的類型，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分析礦山地質環(huán)境，很難做到定量化分析，進而造成在礦山地質環(huán)境的評價結果上受主觀因素影響較強，具有較大的隨意性和不確切性。

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

四研究展望

當前時期正是我國處于跨越式經濟發(fā)展階段，經濟發(fā)展的同時伴隨著需要各類型礦產資源的開發(fā)利用，我國的廣大科技工作者也在礦山地質環(huán)境評價方面進行著積極的、大膽的探索，并取得了一些可喜的成果，但比起現(xiàn)在的礦山地質環(huán)境狀況而言還遠遠不夠，因此，為了更好地認識和評價我國的礦山地質環(huán)境，筆者認為今后我們應當主要從以下三個方面開展大量的探索研究，一是對不同類型的礦山地質環(huán)境建立多項指標、多層次的綜合評價模型，使其更加具有科學合理性。二是堅持礦山開發(fā)同礦山地質環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展研究，不能顧此失彼，一味地追求經濟利益，應當在國家法律法規(guī)和地方法律法規(guī)上進行詳細明確。三是加強對各類型礦山地質環(huán)境的定量研究，編制不同地區(qū)不同類型的礦山地質環(huán)境防治區(qū)劃。

作者：胡博文張發(fā)旺陳立張瑾單位：石家莊經濟學院中國地質科學院中國地質科學院巖溶地質研究所