張 皓

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊，寧夏 銀川 750021）

在逐步落實與推進(jìn)礦山環(huán)境修復(fù)工程時，相關(guān)單位提出了優(yōu)化礦山生態(tài)環(huán)境是保證礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境有序建設(shè)、實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)與人文協(xié)同發(fā)展的主要措施[1]。為了更加直觀地掌握或描述礦山生態(tài)修復(fù)效果，科研單位在落實此項工作時，提出了針對修復(fù)效益評價的TOPSIS 法，明確了在落實政策與相關(guān)改進(jìn)措施后，礦山生態(tài)環(huán)境效益增長了約2.2 倍，代表生態(tài)環(huán)境建設(shè)逐步向著優(yōu)化的方向發(fā)展。但現(xiàn)有的技術(shù)在實際應(yīng)用中僅能實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境效益的基礎(chǔ)評價，無法實現(xiàn)對效益的集中評價或細(xì)部評價，導(dǎo)致一些成果的體現(xiàn)存在空白[2]。為了細(xì)化此項研究成果，進(jìn)一步掌握現(xiàn)行修復(fù)手段對礦山生態(tài)環(huán)境發(fā)展帶來的成效，在本文的研究中，將引進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度技術(shù)，設(shè)計一種針對礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果的綜合評價模型。通過此種方式，實現(xiàn)對修復(fù)效果的相關(guān)工作取得成果的直觀展示。

1 基于灰色關(guān)聯(lián)度的礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果評價模型

1.1 設(shè)計礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果評價指標(biāo)

在提取評價指標(biāo)時，應(yīng)嚴(yán)格遵循針對性原則（保證所選的指標(biāo)可以實現(xiàn)對環(huán)境恢復(fù)效果的專項描述）、全面性原則（評價指標(biāo)可以涉及到修復(fù)工程中所有對環(huán)境有利或不利的因素）、實用性原則（保證所選的評價指標(biāo)具有一定可行性）、可操作性原則（指標(biāo)參數(shù)的獲取應(yīng)具有簡易化、可量化等優(yōu)勢）[3]。在遵循提出原則的基礎(chǔ)上，采用頻次法對指標(biāo)進(jìn)行篩選，得到評價指標(biāo)見表1。

表1 礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果評價指標(biāo)

1.2 基于灰色關(guān)聯(lián)度的評價指標(biāo)歸一化處理

完成對礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果評價指標(biāo)的設(shè)計后，引進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度分析法，進(jìn)行不同指標(biāo)之間聯(lián)系性的分析。對指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)度的計算可用公式（1）表示：

式中：ξ為不同指標(biāo)之間的聯(lián)系性，取值0～1之間；i為評價單元；n為第n個指標(biāo)；ρ為分辨系數(shù)，取值0 ～1 之間，本次研究取值ρ=0.5；XOn為指標(biāo)參照數(shù)列，即評價過程中指標(biāo)的重要程度最優(yōu)排序；Xin為完成對指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理后，指標(biāo)體系的列數(shù)。

完成對不同指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)度的分析后，將其關(guān)聯(lián)度作為依據(jù)，參照《礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》文件，對指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，將處理過程表示為公式（2）：

式中：Z為指標(biāo)歸一化處理結(jié)果；W為礦區(qū)生態(tài)效益綜合水平。

將參數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入上述計算公式，得到Z的計算結(jié)果。當(dāng)Z計算值>1.0 時，證明所選的指標(biāo)符合礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果評價要求；當(dāng)Z計算值<1.0 時，證明所選的指標(biāo)不符合礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果評價要求，需要返回1.1 步驟，進(jìn)行評價指標(biāo)的重新選擇。

1.3 生態(tài)環(huán)境修復(fù)評價與修復(fù)效果協(xié)調(diào)等級劃分

在對礦區(qū)生態(tài)效益進(jìn)行綜合評價時，可將礦區(qū)離差系數(shù)作為生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的參照指標(biāo)。當(dāng)計算結(jié)果顯示修復(fù)效果與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)一致時，證明礦區(qū)生態(tài)修復(fù)效果較好，此時離差系數(shù)越小；反之，當(dāng)計算結(jié)果顯示修復(fù)效果與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)背離時，證明礦區(qū)生態(tài)修復(fù)效果較差，此時離差系數(shù)越大。將協(xié)調(diào)度作為兩者的對比依據(jù)，對協(xié)調(diào)度進(jìn)行計算，如計算公式（3）：

式中：C（t）為在t時間段時，離差系數(shù)與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)效果的協(xié)調(diào)度；U為兩者發(fā)展水平系數(shù)；k為調(diào)節(jié)系數(shù)。

將完成計算后的C（t）定義為取值1～0，劃分C（t）在不同取值下的含義，將其作為修復(fù)效果協(xié)調(diào)等級。對C（t）的劃分結(jié)果進(jìn)行描述，見表2。

表2 離差系數(shù)與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)效果的協(xié)調(diào)度等級劃分

按照上述公式，計算礦區(qū)協(xié)調(diào)度值，將計算結(jié)果與上述表2 中內(nèi)容進(jìn)行匹配，匹配后得到礦區(qū)環(huán)境恢復(fù)效益結(jié)果。以此種方式，完成對礦山生態(tài)恢復(fù)效果的評價。

2 對比分析

基于灰色關(guān)聯(lián)度的評價模型設(shè)計在對研究成果的分析中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計的評價模型現(xiàn)如今仍處于理論開發(fā)階段，尚未有成果證明此模型在實際應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢。因此，需要在完成上述設(shè)計后，通過對比實驗，對設(shè)計模型的可行性與優(yōu)勢進(jìn)行檢驗。根據(jù)有關(guān)單位對此礦區(qū)的水土保持統(tǒng)計與調(diào)研可知，在礦山生態(tài)環(huán)境遭到破壞后，礦內(nèi)土壤每年平均腐蝕量超過7.10×107t，土層侵蝕模數(shù)約為3 217.56 t（km2·a）。根據(jù)礦區(qū)隸屬的行政區(qū)統(tǒng)計可知，在礦山流域范圍內(nèi)，現(xiàn)有的水土流失面積已經(jīng)超過6 822.46 km2。

先使用本文設(shè)計的方法作為實驗組方法，評價過程中，由地質(zhì)勘查人員通過實地勘查的方式，掌握礦區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)有情況，設(shè)計礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果評價指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，引進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度分析技術(shù)，對提出的評價指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理。進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)的綜合效果評價，將評價結(jié)果與修復(fù)效果協(xié)調(diào)等級表進(jìn)行比對，得到階段性的評價效果。

在完成對本文方法的評估過程設(shè)計后，選擇基于EOD 理念的效果評價模型作為對照組模型。在評價過程中，將EOD 理念作為引導(dǎo)，計算礦山生態(tài)環(huán)境中不同指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。按照歐式計算公式，對采集樣本與實測結(jié)果進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果的差異，進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果的綜合分析。在此過程中，先調(diào)用參與單位的歷史數(shù)據(jù)，使用設(shè)計的評價模型與傳統(tǒng)模型，對歷史數(shù)據(jù)的變化趨勢進(jìn)行評價，掌握近五年內(nèi)治理單位對礦山采取生態(tài)修復(fù)措施后的綜合治理效果，將結(jié)果繪制成曲線圖如圖1。

圖1 2016 年—2021 年礦山生態(tài)修復(fù)效果評價對比

由圖1 可知，A 表示為礦山生態(tài)修復(fù)實際效益；B 表示為本文模型評估效益；C 表示為傳統(tǒng)模型評價效益。通過對A、B、C 三條曲線變化趨勢的對比分析可以看出，三條曲線的變化趨勢基本一致，說明本文設(shè)計的評價模型與傳統(tǒng)模型都可以實現(xiàn)對礦山生態(tài)修復(fù)效果的評價。在此基礎(chǔ)上，將評價過程中相對一致率作為評價指標(biāo)，選擇生態(tài)恢復(fù)效果評價模型的進(jìn)一步評價。其中相對一致率如公式（4）：

按照上述計算公式，對2021 年3 月—8 月的礦山生態(tài)修復(fù)效果進(jìn)行評價。獲取實驗中相關(guān)參數(shù)數(shù)值，計算評價結(jié)果的相對一致率，統(tǒng)計對比實驗結(jié)果見表3。

表3 礦山生態(tài)修復(fù)效果評價結(jié)果相對一致率對比結(jié)果

根據(jù)表3 實驗結(jié)果可知，本文模型評價結(jié)果相對一致率顯著大于傳統(tǒng)模型評價結(jié)果相對一致率，且本文模型的評價結(jié)果相對一致率可以達(dá)到99%以上，說明本文此次研究設(shè)計的評價模型可以實現(xiàn)對礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果的精準(zhǔn)評價。

3 結(jié)語

為解決因礦山過度開采造成的生態(tài)環(huán)境惡化問題，我國礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)單位提出了針對此方面的專項生態(tài)修復(fù)與改造計劃。通過有關(guān)單位對此項目實施進(jìn)展的不完全統(tǒng)計可知，現(xiàn)如今，已實現(xiàn)了＞6000.0 km2的礦山水土流失整治面積。由此可見，各地對于水土流失綜合治理的效果良好，現(xiàn)下執(zhí)行的生態(tài)環(huán)境修復(fù)措施具有一定可行性。為了進(jìn)一步實現(xiàn)對此項工作的優(yōu)化，本文開展了基于灰色關(guān)聯(lián)度的礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果評價模型的設(shè)計研究，并通過對比實驗證明此次研究設(shè)計的成果具有較強(qiáng)的實用性，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)模型推廣使用。