伊犁河谷礦山生態修復優先度評價研究

于 浩，匡 薇，關維娜，阮傳明

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

礦山生態環境問題一直受到國際社會的廣泛關注和重視，礦山地質環境影響評價及土地復墾適宜性評價是礦山治理過程中的重要環節[1]。長期以來，中國礦產資源開采管理制度尚不完善，各地礦山開發、礦山環境存在差異，礦山環境保護與恢復、礦山土地復墾的評價體系差別較大。王銳等[2]針對露天采石場，從地形條件、自然條件和社會經濟條件3 個層面構建了評價指標體系，為選擇不同條件下的露天采石場最佳復墾模式提供借鑒。李飛等[3]從地形坡度、表層土厚度、排水條件等6 個主要方面建立評價體系，對四川廣安桂興石灰巖礦損毀土地進行“類、等、型”三級劃分，豐富了礦山修復適宜性評價體系的分級方法。李靜靜[4]等以《土地復墾質量控制標準》為參考依據，以貴州省某煤礦為例建立土地適宜評價體系，重點從土地宜耕性對礦山復墾適宜性進行評價。張佳寧等[5]利用層次分析法，從生態環境系統受損程度對內蒙古自治區烏海市井工開采煤礦進行劃分，提出了更全面的礦區生態環境系統與土地適宜性評價體系。但這些研究大多基于單一尺度建立評價方法，沒有考慮礦山開發環境背景與礦山個體之間的尺度差異。本文按照不同尺度對評價體系進行劃分，以伊犁河谷礦山占地為主要研究對象，基于層次分析法開展礦山生態修復優先度評價，體現各個子系統相互作用的耦合關系，對研究區礦山生態修復治理與環境評價具有重要意義。

1 研究區概況

長期以來，新疆維吾爾自治區伊犁河谷區經濟發展主要依賴本地資源開發利用，過度的礦產資源開發破壞了生態承載力依賴的基礎，生態承載力潛能面臨衰退，生態系統健康和生態安全受到影響，生態環境問題日益突出[6-7]。大規模礦產資源開發給當地帶來了諸多環境問題，占損大量草場和林地，引發采空區塌陷、滑坡、崩塌、泥石流等地質災害及地下水資源枯竭、水體污染、土壤污染、水土流失等次生災害[8]。截至2020 年年底，伊犁哈薩克自治州各類礦山開發占地面積為51?72 km2，礦山開發引發38 處崩塌、滑坡、泥石流地質災害隱患與32 處采空塌陷區，給當地群眾的生產生活帶來了極大的威脅。近2 年，伊犁哈薩克自治州自然資源局積極開展礦山地質環境恢復治理，涉及伊寧縣、昭蘇縣、尼勒克縣和都拉塔口岸，綜合整治面積為74?82 km2，新增耕地面積為13?47 km2。生態環境恢復治理初見成效，但仍面臨礦山恢復治理點多面廣、零敲碎打的問題，缺乏科學依據和統籌部署。

2 研究方法

2.1 評價指標優選

評價指標優選是礦山生態修復優先度評價的核心和關鍵環節。礦山生態修復系統是由多要素組成的多層次體系，體系內部要素存在千絲萬縷、密不可分的聯系和相互作用[9]。本文采用層次分析法，以礦山占用土地為研究目標，將相關的自然地理、地質災害、環境污染等直接因素作為基礎評價指標，將國土空間規劃、礦山土地復墾、礦山土地適宜性作為政策準則評價指標，依據《伊犁哈薩克自治州礦產資源總體規劃（2016—2020）》相關成果，將礦產資源規劃相關內容納入評價體系。綜合上述評價因子，形成多尺度礦山生態修復優先度評價體系，優選的評價因子如圖1 所示。

圖1 伊犁河谷礦山生態修復優先度評價體系

每個縣域礦山開發現狀、規劃內容和需求各不相同，指標選擇存在差異。本文在理論認識與實地調查的基礎上，對當地礦山生態修復的需求進行深入研究，不斷調整和優化指標，以便得到客觀科學的評價。

2.2 多尺度礦山生態修復優先度評價體系

在不同尺度上，各要素對礦山生態修復優先度的貢獻、作用或影響程度存在差異。按照各要素的空間特征和尺度效應，本文以自然人文地理、土地適宜性、國土空間規劃、礦產資源規劃為背景建立大尺度評價指標，將礦產資源開發相關的礦山占地、礦山環境危害、礦山修復治理作為小尺度評價指標。在較大尺度上，礦區及周邊自然地理、水土條件很大程度影響土地適宜性、土地復墾等；在較小尺度上，礦山開采規模、開采方式等反作用周邊環境，造成草場退化、地質災害、環境污染等。不同尺度的各要素耦合關系和尺度差異對生態系統評價影響深遠，是評價結果質量的關鍵因素[10]。

2.3 指標量化分級

本文分析伊犁河谷各個指標的取值范圍，從整體上把握分級量化標準。該標準是一個相對值，不同分級具有不同的礦山生態修復優先度貢獻。通過實地調查對礦山生態修復難易程度、土地資源可利用程度定性指標進行量化，實現困難、較難和容易三級量化。

2.4 權重計算

權重是指標要素在評價體系中的重要性程度，反映指標要素與評判對象關系的密切程度或對評判對象的影響程度[11]。本文采用的層次分析法是一種廣泛應用的評價分析方法，主要包括判斷矩陣構造、權重計算與排序、一致性檢驗等過程[12-14]。各項指標的權重如表1 所示。

表1 礦山生態修復評價指標權重

2.5 評價單元劃分與計算

評價單元劃分是實現多尺度評價的重要環節，傳統的基于單一尺度的評價方法忽視了不同空間要素作用于礦山生態修復的尺度差異。尺度過大時，往往忽略了研究對象個體屬性；尺度過小時，不能體現礦山個體所在的環境背景，增加了評價工作量。多尺度單元劃分兼顧個體差異和環境背景，整體把握礦山生態修復治理優先度評價的尺度和精度。

本文以1 000 m 邊長的規則格網與礦山占地圖層進行空間疊加，生成不規則格網與不同主體礦山2 類評價單元，如圖2 所示。不規則格網作為大尺度評價體系，將自然人文地理、土地適宜性、礦產資源規劃、國土空間規劃指標納入評價體系，優先進行加權求和計算。不同主體礦山作為小尺度評價體系，將礦山占地、礦山地質災害、礦山環境危害、礦山土地復墾指標納入評價體系，單獨進行加權求和計算，同時疊加所在大尺度評價單元的計算結果，實現了小尺度評價對大尺度環境背景的繼承和細化，解決了不同尺度下評價結果代表性不足的問題。

圖2 礦山生態修復優先度評價單元劃分

2.6 插值計算及分區

本文對評價單元結果進行空間插值計算，得到伊犁河谷礦山生態修復優先度數據。根據統計學原理，該值符合正態分布規律，本文利用閾值分割實現優先度區域劃分，計算方法如公式（1）。

式中：Y為閾值；X為評價單元插值計算的均值，可理解為礦山生態修復狀況的背景；σ為標準差；k為常數，取值為2。

結合實地調查情況，本文篩選具有一定規模和空間連續性的優先度高值區，劃分2 處礦山生態修復優先區和6 處生態修復一般區，如表2所示。

表2 伊犁河谷礦山生態修復優先度分區

3 結果分析

礦山生態修復優先治理區位于伊犁哈薩克自治州經濟發達、交通便利的伊寧市、伊寧縣和察布查爾錫伯自治縣，緊鄰生態紅線區，擁有豐富的水資源。煤礦開采引起的地面塌陷、地裂縫等地質災害及由此產生的土地退化、建筑物開裂、道路受損等次生災害，是該區域的主要環境問題。

A1 礦山生態修復優先區位于伊寧市、伊寧縣北部山前中低山丘陵區，地表以天然牧草地為主，水系發達，區域分布皮里青河、蘇勒薩依河，緊鄰生態紅線區。A1 區包括63 家礦山，21 家煤礦，42 家砂石黏土礦，其中，伊寧縣鴻森煤礦、伊犁哈薩克自治州皮里青煤礦礦山生態修復優先度最高。近2 年，伊犁哈薩克自治州對安興煤礦、潘津煤礦、腦艾依圖西井煤礦等礦山開展拆除建筑、塌陷回填、土地整治、植樹種草等工程，初步實現了礦山植被恢復、生態系統功能重建的目標。

A2 礦山生態修復優先區位于察布查爾錫伯自治縣西南部的山前地帶，地表植被發育，以天然牧草地為主。水系發達，分布察布查爾河、蘇阿蘇河、阿勒瑪勒河，屬于水源涵養區，緊鄰生態紅線區。A2 區包括12 家地下開采煤礦，其中，興安煤礦、久順煤礦、巴音煤礦礦山生態修復優先度最高。目前，該區域礦山生態修復程度不高，礦山開發占損大量草地，造成草場嚴重退化的環境問題；地面塌陷區造成地表水大量流失、地下水污染、建筑物開裂，威脅村民的正常生產生活。由于開采規模較大，土地復墾難度大，資源可利用程度低。

6 處礦山生態修復一般區（B1～B6 區），涉及霍城縣、伊寧縣、尼勒克縣、新源縣、鞏留縣和昭蘇縣。從地理空間分布看，盆地周邊主要涉及煤礦、砂石黏土礦，山區主要涉及鐵、銅、鉛、鋅等金屬礦。這些區域普遍存在歷史遺留廢棄礦山多、礦山占地面積大及由此帶來的占損大量草場、土地退化等問題。在山區，每年3～4 月份氣溫回升時，伊犁河谷積雪快速融化，山區河流落差大、來水快，極易引發融雪洪水，大量礦山堆積物和陡峭邊坡極易造成崩塌、滑坡、泥石流等地質災害。

4 結語

本文依據伊犁河谷多尺度礦山生態修復優先度評價體系的空間特征和尺度效應，將評價單元分為不同主體礦山與不規則格網，兼顧個體礦山與環境背景的不同尺度差異，整體把握評價體系的尺度和精度。通過小尺度評價單元疊加所在大尺度評價單元，既體現大尺度作為環境背景對評價結果的貢獻，又體現個體礦山對環境背景的繼承和細化，解決了不同尺度下評價結果代表性不足的問題。

將伊犁河谷劃分2 處礦山生態修復優先區和6處礦山生態修復一般區。A1 礦山生態優先治理區局部開展了礦山生態修復治理工程，初步實現了礦山植被恢復和生態系統功能重建的目標。A2 礦山生態優先治理區礦山治理程度低，存在地質災害與次生災害多、土地復墾難度大、資源可利用程度低等問題。

礦山生態修復所需資金多、治理任務重、治理時間緊，本文建議在國土空間規劃框架下，統籌考慮礦山占損土地現狀、生態修復適宜性等因素，分階段逐步推進礦山生態修復，對符合條件的礦山進行優先治理，做到目標明確、循序漸進。