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基于GIS技术的六盘水市矿山地质环境评价

更新时间:2009-03-28

六盘水市是贵州省最为重要的矿产资源开发利用地区之一。经过多年的大规模开采,六盘水市的社会经济得到巨大的发展进步,但其矿山地质环境问题及其影响也日益突出,引发了一系列采矿引起的地质灾害、地下含水层破坏、土地植被资源占用与破坏以及地貌景观破坏等地质环境问题(杨胜元等,2008;邹凤钗等,2016)。

移动支付作为移动金融产业链的一部分,其背后含有多元化且具有竞争力的产品线。用户在使用移动支付产品时也会受其内含的各种金融产品的影响,比如支付宝用户在使用该支付平台时,不少用户会将暂时不用的资金投入其衍生产品“余额宝”账户里,并在个人资金流动性不足时使用支付宝旗下具有信用卡功能的产品“蚂蚁花呗”。而用户在需要转账汇款时也会选择相对费率较低的该类支付平台衍生产品,这对商业银行传统业务领地的中间业务收入造成了极大的冲击。[3]

这些矿山地质环境问题的产生,严重影响了生态地质环境质量,制约和阻碍了社会经济的发展,部分地区甚至引发社会矛盾。通过对矿山地质环境进行合理的评价,可以对矿山地质环境问题做出定性或定量评价估量,对评价结果进行等级划分,判别存在的主要地质环境问题及其影响,并根据影响程度进行分区,可为矿山地质环境保护与恢复治理奠定基础,有利于政府部门制定有针对性的保护与恢复治理对策,对社会经济建设与发展具有重要意义。

1 评价方法

1.1 评价单元的划分

由于各地质环境要素在不同的区域具有差异性及复杂性,因此需将整个研究区域划分成若干个小的图元,也即评价单元。同一评价单元内的地质环境条件具有一致性,不同评价单元之间具有可比性。

式(27)表示利用r1处粒子速度并结合式(26)反演粒子速度时,同时考虑了波传播过程中衰减因子和波数的影响,而式(28)则没有考虑衰减因子的影响。

常用的评价单元划分方法主要有三种,分别为三角形剖分法、正方形网格法和不规则多边形网格划分法。三角形剖分法是以三角形为基本评价单元进行区域划分,其大多与有限元或数值模拟相关联,对小范围评价区域划分较为合理;正方形网格划分法以地理坐标来控制,采用正方形网格根据实际情况确定大小,其对大区域的评价较为合理;不规则多边形网格划分法是以地质环境突变的界线作为边界,该方法适用于小区域的地质环境评价(王海庆,2010)。

随着计算机技术的发展,基于GIS技术的地质环境评价也日益成熟,新的评价单位划分方法也逐渐发展,比如基于栅格数据的栅格单元,基于矢量数据的矢量点单元等,其单元划分更小,精度更高,相应的评价结果也更精确。

1.2 评价指标的选择

由于影响矿山地质环境的因素众多,这些因素之间存在错综复杂的协同或者相互影响,因此在进行指标选取时根据实际情况进行具体分析,尽量找出影响矿山地质环境的主要因素,舍去次要因素。

绩效管理内容符合企业实际情况是让评价结果有助于指导企业经营管理活动的有力保障,所以依照企业实际需求对绩效管理内容进行优化和调整是有必要的。[6]首先,应该马上消除不必要的KPI,升级绩效管理结构,让KPI能够从长远的角度作出评价。

植被是反映一个区域地质环境质量以及地壳表层岩土体稳定性的重要因素。NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)是反映地表植被覆盖程度的重要表征因子。本文通过中国科学院计算机网络信息中心的地理空间数据云网站,申请得到研究区由terra卫星所搭载的modis传感器获取的研究区NDVI数据,通过数据处理,得到研究区的NDVI值(见图1d)。

1.3 指标权重的确定

权重是反应不同评价因子之间重要性的差异数值。权重的确定有多种方法,目前研究比较成熟的主要有专家打分法、序列综合法、数理统计法、层次分析法、熵值法等。这些定权方法各有利弊,运用时应对计算结果进行分析推敲,必要时可采用多种方法进行相互验证,找到最合理的权重计算方法。

经过前人的实践总结,结合研究区域的实际情况,选取层次分析法(AHP)作为权值的确定方法。根据以上指标构建研究区矿山地质环境评价指标体系的因素论域,即U={地形坡度、地质构造、工程岩组、植被覆盖、年降雨量、地质灾害、矿山开采、地下水资源破坏},并依该8项指标顺序构建判别矩阵,利用层次分析法中的方根法对该矩阵进行求解,得到矩阵的特征向量为:

W=(0.035,0.079,0.052,0.052,0.096,0.332,0.208,0.146)T

根据一致性检验标准,其C.I.=0.072,R.I.=1.41,C.R.=0.051 <0.1 ,满足一致性要求。

1.4 矿山地质环境评价的数学模型

根据研究区矿产资源种类、开发利用方式、矿山开采影响区域及规模特征,以及其可能造成的影响程度,将研究区矿产资源开采核心区域赋予等级为3,划为矿山开采影响地质环境严重区;将矿产资源开采影响区域赋予等级为2,划为矿山开采影响地质环境较严重区;研究区内矿产资源开发利用程度较低的区域赋予等级为1,划为矿山开采影响较轻微区(见图1g)。

刘加霞提出度量的焦点:一是度量单位(从标准的不统一到统一,形成单位体系);二是度量单位的个数,即量的多少。前期实践说明,对三年级学生而言,面积单位为什么要统一?选正方形做面积单位基于什么想法?学生是模糊的,后期教学可以从以下方面落实。

目前,矿山地质环境评价的方法有多种,如层次分析法(董双发等,2017)、信息量法、经验模型法、BP神经网络法(姚栋伟等,2016)、证据权法(马伟等,2015)、灰色模型法、模糊评判模型法等,这些方法经过前人提出并验证,在矿山地质环境评价中有一定的作用。

根据研究区矿产资源种类、地下水抽排位置及地下水抽排水量,插值计算出研究区地下水资源破坏情况分布图,将研究区抽排水量大于50万m3的区域赋予等级为3,划为地下水资源破坏影响地质环境严重区;将抽排水量介于10~50万m3的区域赋予等级为2,划为地下水资源破坏影响地质环境较严重区;研究区抽排水量小于10万m3的的区域赋予等级为1,划为地下水资源破坏影响较轻微区(见图1h)。

作为中国最大的化肥分销企业和钾肥进口企业,中农控股自2013年起与BHP在钾肥业务方面开始沟通,经过5年的磨合与熟悉,双方在钾肥业务上建立了高度的共识和默契。在此基础上,中农控股成为BHP钾肥进入中国市场的首个合作伙伴。

作为一种思维方式,人类命运共同体倡导关系逻辑,能够推动统一战线构建和谐关系,增强合力与向心力。作为一种价值观念,人类命运共同体强调伦理导向,能够为统一战线提供价值指引,赋予其强烈的使命感和责任感。作为一种处世哲学,人类命运共同体主张兼容并蓄,能够进一步扩大统一战线的基础,强化其多元一致的基本特征。

目前已有许多学者专家对矿山地质环境评价方法理论体系提出了有益的探索,提出了一些结合两种或以上的评价方法,如模糊聚类综合评价、综合指数评价、灰色聚类综合评价等。本文结合研究区矿山地质环境发育特征及分布规律,考虑基于GIS平台进行矿山地质环境评价的特点,对各种评价方法进行比较分析,决定采用“模糊层次综合评价”方法,该方法结合模糊评判法与层次分析法,能够较好的提高评价结果的精度和可信度(党杰等,2015)。

2 矿山地质环境评价及分区评述

根据所选取的地形坡度、地质构造、工程岩组、植被覆盖、年降雨量、地质灾害、矿山开采、地下水资源破坏等8个评价因子的特征,将各评价指标对矿山地质环境问题的影响程度进行量化,并划分为严重、较严重和较轻微三个级别。各评价因子分级指标见表1。

 

表1 研究区矿山地质环境评价指标分级

 

Table 1 Classification of mine geological environmental assessment index in the target area

  

评价指标评 价 标 准严重(3)较严重(2)较轻微(1)地形坡度>40°15°40°<15°地质构造断裂沿线0500 m断裂沿线5002 000 m断裂沿线>2 000 m工程岩组软硬相间岩组软质岩组松散岩组植被覆盖0.2490.7700.7700.8520.8521.00年降雨量>1 400 mm1 2001 400 mm<1 100 mm地灾现状强烈发育中等发育低发育矿山开采矿山开采核心区矿山开采影响区其他区域地下水资源破坏抽排水量<10万m3抽排水量1050万m3抽排水量>50万m3

根据研究区地质灾害易发性评价指标体系的分级标准,分别建立各评价因子的分级图层。

(1)地形坡度

地形坡度是矿山地质环境问题产生的基础,是导致矿山地质灾害发生的一个重要的因素。根据研究区地形地貌条件,采用国际科学数据服务平台获得的ASTER GDEM 数据(精度约30×30 m)对研究区坡度的统计分析,对数据进行整理并重分类后将研究区地形坡度大于40°的区域赋予影响地质环境等级为3,划为地形坡度影响严重区;地形坡度在15°~40°之间的区域赋予影响地质环境等级为2,划为地形坡度影响较严重区;地形坡度在小于15°之间的区域赋予影响地质环境等级为1,划为地形坡度影响较轻微区(见图1a)。

(2)地质构造

地质构造会破坏岩体的原生结构,造成岩体破碎、节理裂隙发育。距离构造线越近,岩体破碎程度越高、节理越发育,发生地质环境问题的可能性也更大。根据对研究区矿山地质环境问题分布与构造位置关系的统计分析,将研究区构造两侧距构造小于500 m的区域赋予影响程度等级为3,划为地质构造影响严重区;构造两侧距构造500~2 000 m的区域赋予影响程度等级为2,划为地质构造影响较严重区;研究区构造两侧距构造大于2 000 m的区域赋予影响程度等级为1,划为地质构造影响较轻微区(见图1b)。

(3)工程岩组

地层岩性及其组合也是地质环境问题发生的一个项重要因素,不同的岩性决定着矿山地质环境问题的种类,不同的岩性组合也控制着矿山地质灾害的发育程度。根据对研究区岩土体工程地质特征的分析,结合研究区地质环境问题与地层岩组的统计关系, 将研究区工程岩组分为影响地质环境问题极易发岩组、易发岩组和一般岩组三类。根据分析,将研究区极易发岩组的区域赋予影响等级为3,划为工程地质岩组影响地质环境的严重区;研究区易发岩组的区域赋予影响等级为2,划为工程地质岩组影响地质环境的较严重区;研究区一般岩组的区域赋予影响等级为1,划为工程地质岩组影响地质环境的较轻微区(见图1c)。

(4)植被指数

评价指标选取时,必须对地质环境状况进行充分的分析,并根据针对性、简明性、普适性以及数据易取得、指标可量化、动态与静态相结合等原则进行筛选。根据研究区矿山地质环境现状,结合层次分析法中对因素标度的选取要求,选取地形坡度、地质构造、工程岩组、植被覆盖、年降雨量、地质灾害、矿山开采、地下水资源破坏等指标作为评价指标开展矿山地质环境评价。

(6)地质灾害

(5)降雨

降雨是诱发地质环境问题的重要因素,也是最常见的影响因素。降雨不仅可能诱发滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等矿山地质灾害,而且会淋滤含有有害物质的矿山废渣,威胁地表土壤及地下含水层。

根据研究区降雨多年统计资料,得到研究区基本降雨分布趋势,结合地形地貌对降雨分布 的影响特征,将研究区划分为降雨影响大区、降雨影响中区和降雨影响小区3个等级区域,分别赋予降雨影响地质环境等级3、2、1(见图1e)。

事实上,假设子列{xnk}是关于ρπ的Cauchy-列,且收敛到0,则对任意的0<ε<1,存在N,使得当s,t>N时,令t→∞,则有矛盾,因此δ=0的情况不存在。

若有n个坐标系E1,E2,…,En,T12,T23,…,T(n-1)n为n个坐标系之间的坐标转换矩阵,任意S点在第n个坐标系中的坐标为Sn,那么S点在第一个坐标系中的坐标S1为:

地质灾害现状是矿山地质环境评价的重要指标,根据工程地质类比的原则,在现状地质灾害较为发育的区域,其工程地质条件较差,将来发生地质灾害的可能性较大。根据调查统计,研究区矿山开采引发地质灾害共计345处。根据对研究区地质灾害点进行分布密度统计分析,可将研究区划分为地质灾害强烈发育、地质灾害中等发育和地质灾害低发育三个等级。

根据研究区矿山地质灾害发育的密度及规模,以及其可能造成的影响程度,将研究区地质灾害强烈发育的区域赋予等级为3,划为地灾现状影响严重区;地质灾害中等发育的区域赋予等级为2,划为地灾现状影响地质环境较严重区;研究区内地质灾害低发育的区域赋予易发性等级为1,划为地灾现状影响不易发区(见图1f)。

(7)矿山开采

矿山开采引发的土地压占破坏是矿山地质环境评价的重要指标之一,矿产资源开发时工业广场的修建、废渣废石的堆放处理都要占用大量土地资源,而且地下开采势必会造成地表土地资源破坏,其影响范围往往包含矿区内部及周边一定范围。

刚穿来的时候,我对着铜镜转了几天想回去都没有成功,反而被CEO摇着扇子叹息说,这小丫头真可怜,估计落水了脑子有点不好使。

地质环境评价工作是建立在系统的环境地质研究、地质环境调查、监测和变化趋势研究等工作的基础上,并按一定的要求、目的和方法进行的。其中较为关键的是地质环境评价的方法学,即研究如何运用区域地质环境要素的参数指标,反应地质环境要素和总体地质环境质量的客观属性,并将这些量化的指标利用数学手段构建相应的数学模型,从而定量评价环境质量的优劣以及预测人类活动对地质环境的影响。

(8)地下水资源破坏

由此可见,采取单一方法进行的评价模型由于数据、方法体系等的不足,对评价结果往往造成一定程度的影响。因此,需采用一种能够相互补充完善的综合评价方法,以此来弥补由于单一方法体系的缺陷造成的评价结果精度不足。

矿山开采过程中大量抽排地下水,造成地下水位下降、地表水漏失、水体污染等问题,严重影响当地的地质环境条件,给当地村民的生产生活造成诸多不便。地下水的大量抽排造成含水层中形成降落漏斗,其影响范围远远超过矿山开采边界。

然而,由于矿山地质环境问题的复杂性,采用单一评价方法进行的矿山地质环境评价结果往往不能全面的反映矿山地质环境问题分布情况及危害程度。比如,在信息量法中,过多的依靠所采取的数据对影响因素所提供的信息量,然而由于某些客观原因,所采取的数据不足或精度不够,势必会影响评价因素的信息量,进而影响评价结果;证据权法中,需要将证据图层经过栅格化及二值化处理,即需要对证据图层的每个统计单元都赋予二值性属性,2代表证据存在,1代表证据不存在,在现实中许多因素都不是“非此即彼”的关系,这种方法将评价的影响因素人为的划分为二值,造成因素信息的大量丢失,其评价结果也值得商榷。

美国国立卫生研究院采用二级评审制度,分为初审和二审。任何课题申请都必须通过二审才可以获得资助。未通过评审的课题申请允许申诉或修改后再次申请。以占美国国立卫生研究院经费80%的院外研究项目(The Extramural Research Programs)评审为例,其评审过程简介如下。

白天,蘑菇偶然路过信件收发室,发现一张寄给我的明信片后转交于我,上面写着一位年轻的医药代表几年前在他最困难的时期我向他伸出援手,渡过难关,如今,他的生活和事业已步入正轨,几次来访都没有见到我,特此致谢。

大数据理念指的是在数据关联分析的基础上进行预测,针对电网规划体系中存在的问题,本文结合大数据技术提出了新型的电网规划体系,这一体系主要由三个部分组成,即数据获取、处理以及应用。大数据时代下的新型电网规划体系,能够根据电网规划体系的具体需求,来获取电力系统内外的全面数据,并运用相应的数据处理技术,从而实现电网方案规划、风险评估防范、工程实时监测以及用户交互等项目的智能化、信息化。新型电网规划体系架构如图1所示。

 

图1 研究区各评价因子分级图层

Fig.1 The grading layer of each assessment factor in the target area

4 评价结果

根据上述各地质环境指标的划分及赋值,结合各指标图层的权重,按照前述模糊层次综合评价的方法及步骤,应用GIS平台上的空间分析工具对各图层进行栅格化处理,并进行叠加分析,得到研究区地质环境评价结果。

从评价结果可以看出,研究区地质环境指数介于1.00~2.83之间,对评价结果进行合并处理,采用自然间断点划分方法将评价结果划分为(1.00~1.65)、(1.65~2.06)、(2.06~2.83)三个等级,相应的将研究区地质环境划分为严重区、较严重区和较轻微区三个区域,其结果如图2。

  

图2 研究区矿山地质环境评价结果图层

 

Fig.2 Layer of mine geological environmental assessment results of the target area

(1)矿山地质环境破坏严重区(指数2.06~2.83)

研究区矿山地质环境破坏严重区主要分布于钟山区的大湾镇-水城县老鹰山、董地乡一带,水城县南开乡-木果乡-汪家寨镇-大河镇一带、比德乡-化乐乡一带、纸厂乡-陡箐乡-阿戛镇-勺米乡-玉舍乡一带、发耳乡-都格乡-鸡场乡一带,六枝特区中寨乡-箐口乡-水城红岩乡-候场乡一带、新华乡-龙场乡-新窑乡-大用镇一带,盘州市淤泥河-鸡场坪镇-柏果镇-盘关镇一带、两河镇-丹霞镇一带、红果街道-胜境街道-石桥镇一带、竹海镇-大山镇-新民乡一带。该地质环境破坏严重区的分布范围是由研究区矿山开采造成的地质环境破坏各指标图层共同影响决定的。由前述地质环境指标图层可知,该地质环境破坏严重区的基础地质条件较差,矿山开采引发的土地资源破坏、地下水资源破坏严重,且矿山开采引发地质灾害发育严重。因此,在各评价指标的共同影响下,该区域矿山地质环境破坏严重,划为地质环境破坏严重区。

(2)矿山地质环境破坏较严重区(指数1.65~2.06)

研究区矿山地质环境破坏影响较严重区主要分布于严重区的外围,包含钟山区徳坞办事处、双戛乡等区域,水城县南开乡-保华乡-陡箐乡-蟠龙乡一带、杨梅乡、新街乡-鸡场乡等区域,六枝特区新场乡-岩脚镇-月亮河乡-郎岱镇一带,盘州市保基乡-羊场乡-鸡场坪一带、石桥镇-响水镇-保田镇一带。由各指标图层可知,该较严重区域的基础地质条件同样较差,地质环境条件受严重区内矿山开采影响严重,部分区域内有矿山开采但不集中连片,土地资源破坏及水资源破坏没有集中开采区严重,但仍存在诸多地质环境问题。因此,在多方面的共同影响下,该区域地质环境破坏指数较高,划为地质环境破坏较严重区。

将农村生活垃圾纳入城镇垃圾处理体系,推动了城乡垃圾一体化处理。每户配备小型垃圾桶和手推车对垃圾进行分类收集,每村要配置一处垃圾收集站。收集站的垃圾定时由乡镇政府清运,根据距离处理场的远近不同,分批运往中转站或垃圾填埋场。强化畜禽养殖污染治理,提高畜禽粪污收集和处理机械化水平。

(3)矿山地质环境破坏较轻微区(指数1.00~1.65)

研究区地质环境破坏较轻微区主要分布于研究区相对无矿山开采的区域,主要包括水城县金盆乡-青林乡一带、木果乡-双戛乡-坪寨乡-玉舍乡-果布戛乡-野钟乡-花戛乡-顺场乡-龙场乡-营盘乡一带,六枝特区牛场乡-梭戛乡-岩脚镇一带,盘州乌蒙镇-坪地乡-普古乡-保基乡一带、旧营乡-英武镇-竹海镇-民主镇等区域。这些区域矿山开采影响地质环境的现象较少,地质环境问题相对较轻微。因此,根据评价结果,该区域地质环境破坏指数较小,划为地质环境破坏较轻微区。

5 结论与讨论

(1)通过对研究区开展的矿山地质环境评价,得到研究区地质环境指数介于1.00~2.83之间,采用自然间断点划分方法将评价结果划分为(2.06~2.83)、(1.65~2.06)、(1.00~1.65)三个等级,相应的将研究区地质环境划分为严重区、较严重区和较轻微区三个区域。评估结果与实际调查结果吻合较好,可为该区域矿山地质环境治理工作提供帮助借鉴。

(2)基于GIS技术开展的地质环境评价具有较强的可操作性和较高的可信度。随着调查技术的不断发展,调查成果可以方便的导入GIS平台开展后期工作,具有较好的应用价值。

矿山地质环境的影响因素众多,不同因素对地质环境的影响机理也极为复杂,由于各影响因素的研究程度不一致、资料的详实性不足等原因,想要面面俱到地分析所有影响因素对地质环境的影响,具有较大的难度。本研究选取最为重要的8个因素开展评价,具有一定的借鉴作用。当然,随着研究水平的不断提高,在后续的工作中应逐步扩展影响因素,优化评价方法,以期得到更加精确的研究成果。

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马伟,徐素宁,王润生,等.2015.基于证据权法的赣南稀土矿山地质环境评价[J].地球科学,36(1):103-110.

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党杰
《贵州地质》 2018年第01期
《贵州地质》2018年第01期文献

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