江西有色金属矿区废弃地综合利用的生态恢复评价 | [PDF全文] |
b. 江西理工大学外语外贸学院,江西 赣州 341000
b. Faculty of Foreign Studies,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou,Jiangxi 341000,China
江西矿产资源丰富,其中多项有色金属矿产储量居全国首位,经过几十年的发展,已经建立了多个大型有色金属矿区和冶炼基地,经济效益十分显著,有效拉动了地方经济的增长。但是在大量开采有色金属矿产资源的过程中,存在对原有植被与耕地破坏、对周边生态环境长期污染等问题,许多矿区的污染防治设施闲置或没有发挥设计的作用,大气污染、水污染、固体废弃物污染造成矿区及周边生态环境的破坏,使得原有矿区土壤重金属含量严重超标,山体滑坡、泥石流等地质灾害频发。因此如何综合利用有色金属矿区废弃地成为缓解人与土地矛盾、人与环境矛盾,促进经济可持续发展的重要途径。
近年来,随着土地资源供需矛盾的紧张加剧和废弃矿区生态环境的持续恶化,加强对矿区废弃地的修复治理已成为江西经济社会发展亟待解决的重大问题,对于有色金属矿区废弃地的综合利用已经成为有色金属行业转型升级的重要任务。在矿区废弃地的综合利用方面,龙精华(2015) [1]、汪静(2013) [2]、杨辉(2015) [3]、王平(2016) [4]等学者认为通过对矿区废弃地的改造,可用于体育设施建设、景观资源开发、教育娱乐等方面的用途,有利于矿区产业转型升级;Harris(2016) 认为在废弃矿山种植生物燃料不仅能够改善土壤质量,还能产生较大的经济价值[5];宇德良(2016) [6]、董祚继(2016) [7]等学者认为废弃采矿用地的再次利用是生态文明建设和新型城镇化建设的重要资源,有利于缓解土地资源紧张,降低治理费用、缓解地方财政负担等问题。在采矿用地的复垦方面,鞠丽萍(2015) [8]、林建平(2015) [9]、杨慧丽(2016) [10]等学者认为应该明确各方的环境责任,根据矿区土地损毁程度来开展复垦工程,采取土地整理、覆土、植被试验性种植等方式来修复矿区废弃地,使得农民、政府都受益,保证了产业用地、提高了水土保持能力,政府增加了建设用地资源,农民获得了更多的耕地资源。在矿山废弃地土壤修复方面,陈明(2014) [11]、罗仙平(2014) [12]等学者认为利用绿色植物修复矿山废弃地污染的土壤有十分显著的效果,通过植物的吸收、过滤,使得土壤中的重金属污染物含量逐渐减少,相比物理、化学的修复,可以降低成本,减少对环境的二次污染,同时修复过程中产生的经济效益激发着周边民众对修复矿山污染的积极性,目前植物修复技术成本较高,并且在不同地区的修复效果不稳定,因此与其它先进治理技术联合修复矿山污染会有更好的效果。
许多学者从土地监管、集约利用、再利用等方面也作了大量的研究,宋雪姣(2014) [13]、董祚继(2014) [14]、谭永忠(2016) [15]等学者认为由于监管不严导致土地复垦的面积与土地损毁的面积不对称,在保证土地供应总量不变的条件下,尽量扩展土地的来源渠道,预防闲置土地的产生应该从制度上进行改革,使得相关政策切实可行。Park(2014) 认为粉煤灰用于矿区土壤的治理以及用于矿坑的填充都有十分好的效果,要根据矿区的特点选择合适处理方案,使得一些采矿废弃物也可作为材料用于生态的治理[16]。在生态效益评价方面,郑群英(2009) [17]、孙红(2012) [18]等学者认为通过研究森林生态效益有利于实现矿区的可持续经营,实施土地利用结构优化措施,使得生态效益有明显的提升。
综上所述,国内外学者的观点主要集中在对于有色金属矿区废弃地的综合利用、土地复垦、土壤修复,同时还要加强有色金属矿区的土地监管、集约利用和再利用,分析产生的生态效益。本研究通过对各综合利用方案的生态恢复效果进行模糊综合评价,得到各利用方案的优先选择顺序,包括方案间的优先选择顺序、改造用途的优先选择顺序以及不同污染程度的适用范围,为江西有色金属矿区废弃地的治理提供建议,降低治理成本;同时从宏观上为有色金属行业转型升级提供政策建议。
1 评价理论的阐释 1.1 问题描述与基本假设有色金属矿山的开采方式分为露天开采和地下开采,其中采用地下开采方式时又分为空场法、充填法和崩落法,应结合矿区废弃地采场、排土区、尾矿区的特点以及不同的污染程度选择合适的综合利用方案,对矿区废弃地进行生态恢复治理。表 1为江西省各有色金属矿区开采规模、开采种类。
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截至2013年底,江西省有色金属矿区开采面积高达4217.24km2,未来随着工业化进程的加快,相关有色金属的需求必然会逐年增加,但是矿产资源的储量毕竟是有限的,大规模地矿产资源开采导致大量矿区废弃地的产生,对生态环境造成十分严重的破坏和影响,综合治理矿区废弃地已经刻不容缓。本文建立了AHP-模糊综合评价模型,对有色金属矿区废弃地的综合利用进行生态恢复评价,根据有色金属矿区废弃地的特点制定了6个综合利用方案,通过利用优质废弃地发展土地复垦(V1) ,可以有效涵养水源,控制水土流失,增加土壤肥力,改善气候条件,促进项目区生态环境的良性循环,提高抗自然灾害能力;通过利用次优废弃地发展产业建设用地(V2) ,可以扩大产业建设用地面积,节约土地资源,减少污染,改善环境,创造经济价值,有助于区域旅游业的开发;通过利用劣质废弃地综合治理实行植被绿化与林业种植(V3) ,可以美化环境,改善空气质量,吸收大气污染,改善生态环境,涵养水源,控制水土流失,降解有害物质。据此,为研究需要提出以下基本假设:
1) 矿区废弃地根据污染程度、面积大小、综合利用难度、改造成本、社会价值、生态价值等方面分为优质废弃地、次优废弃地、劣质废弃地。
2) 矿区废弃地的生态系统遭受破坏,超越自然恢复能力,无法自然恢复,对周围生态环境造成巨大影响。
3) 次优废弃地靠近原材料聚集地区,有便利的交通设施,地质条件稳定,对人体的损害较小,利于发展产业园区,因地制宜发展区域生态旅游业。
4) 在矿区废弃地种植的适宜植被大部分能存活下来,有满足植物生长的基本条件。
1.2 评价指标选择的依据有色金属矿区废弃地进行综合利用的生态恢复评价指标在选取时应充分考虑不同利用方案对矿区废弃地生态恢复的效果,通过不同利用方案对指标因素的契合程度确定利用方案的优先选择顺序。江西有色金属矿区地处远离城市的山区,植被丰富,且以乔木为主,大规模地开采矿产资源必定会造成原有生态系统的破坏,同时考虑到指标的可操作性以及实际需求设置了评价指标体系,分为生态层面、社会层面、经济层面3个大类,12个小类(见图 1) .
1) 生态层面。有色金属矿区经过多年的开采,土壤结构与地质条件发生了巨大的变化,生态环境变得十分脆弱,极易发生山体滑坡、泥石流等地质灾害,通过土地复垦、产业建设用地、植被绿化与林业种植可以在一定程度上达到涵养水源、控制水土流失、增加土壤肥力、改善气候条件、减少污染、降解有害物质等目的。
2) 社会层面。我国较大比例的土地是沙漠、盐渍土地,不适宜植物的生长,有色金属矿产资源的开采占用了大量的土地资源,通过对矿区废弃地的再利用可以有效地提高土地复垦率、植被覆盖率、产业建设用地面积,其中扩大产业建设用地面积,因其条件比较苛刻,所以用于建设的再利用土地的比例不高。
3) 经济层面。有色金属矿区废弃地用于土地复垦、产业建设用地的治理成本过高,考虑到治理的经济效益,将主要以植被绿化与林业种植为主,通过废弃地再利用可以提高投入产出比、单位面积产值,减少投资回收期,提高治理的质量与效益。
其中,土地复垦主要是利用破坏较轻的矿区废弃地经过简单地治理,如覆土治理,将适宜植物生长的生物菌肥与土壤拌制用于改善植物的生长环境,种植的经济作物用于对重金属含量要求不高的工业原料,如棉花、麻类等作物,禁止流入食品原料中,依据国务院颁布的《土地复垦条例》第二章第十条第三点采矿固体废弃物压占的土地必须负责复垦,复垦质量达到《土地复垦质量控制标准》(TD/T1036-2013) ;产业建设用地主要是利用交通便捷的,同时无法复垦的大块土地,要求地质条件稳定,对人体伤害较小,其中任何一条没达成都无法用于建设用地;植被绿化与林业种植主要是利用污染较重、无法用于复垦和建设用途的土地,一般会先通过化学或工程等手段初步改善土壤污染,再通过种植吸附能力较强的改良植物,一方面可以涵养水源、减少水土流失、改善土壤肥力,另一方面可以吸附土壤中的重金属,改善土地的污染程度[19]。
2 评价模型的建立 2.1 指标权重的赋予由于AHP法具有定性与定量结合的优点,因此在综合利用方案的优选过程中逐渐被采用和推广,采用AHP法确定综合利用方案的各个生态指标因素对评价对象的权重。
1) 层次结构模型的建立
根据矿区废弃地的特点建立了层次结构模型,如图 1所示,其中目标层为矿区废弃地生态恢复评价,准则层为12个生态指标因素,方案层为6个综合利用方案;拟从三个层面,即生态层面、社会层面、经济层面对各综合利用方案的生态恢复效果进行评价,并确定综合利用方案的各个生态指标因素对评价对象的权重。
2) 构造成对比较矩阵及层次单排序及其一致性检验.判断矩阵是表示本层所有因素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较,判断矩阵的元素用Santy的1-9标度方法给出,一般采取采用专家咨询、访谈、调查问卷的方式确定判断矩阵,如表 2所示为判断矩阵元素aij的标度方法。
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A的最大特征值${{\lambda }_{\max }}$相应的特征向量为:$w = {\left( {{w_1},{w_2}, \cdots ,{w_n}} \right)^{\rm T}}$。一致性指标$CI=\frac{\lambda -n}{n-1}$,当CI=0时,表明有完全的一致性;CI接近于0,表明有满意的一致性;CI越大,表明不一致越严重。随机一致性指标RI(查表 3) ;一致性比率$CR={CI}/{RI}\;$,当$CR<0.1$时,成对比较矩阵A的不一致程度在容许范围之内,有满意的一致性,通过一致性检验。
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2.2 各个生态指标因素对评价对象权重的确定
从生态层面、社会层面、经济层面选取12个生态指标因素,构造成对比较矩阵及层次单排序及其一致性检验;根据表 2采用专家咨询、访谈、调查问卷的方式确定12个生态指标因素的重要性,并进行排序,得到各生态指标因素的成对比较矩阵:
$A=\left( \begin{matrix} 1 & {1}/{3}\; & {1}/{2}\; & 1 & {1}/{2}\; & 1 & {1}/{5}\; & {1}/{3}\; & 1 & {1}/{2}\; & {1}/{2}\; & {1}/{3}\; \\ 3 & 1 & 2 & 3 & 2 & 3 & {1}/{3}\; & 1 & 3 & 2 & 2 & 1 \\ 2 & {1}/{2}\; & 1 & 2 & 3 & 2 & {1}/{3}\; & {1}/{2}\; & 2 & 1 & 1 & {1}/{2}\; \\ 1 & {1}/{3}\; & {1}/{2}\; & 1 & {1}/{2}\; & 1 & {1}/{5}\; & {1}/{3}\; & 1 & {1}/{2}\; & {1}/{2}\; & {1}/{3}\; \\ 2 & {1}/{2}\; & {1}/{3}\; & 2 & 1 & {1}/{2}\; & {1}/{5}\; & {1}/{3}\; & {1}/{2}\; & {1}/{3}\; & {1}/{3}\; & {1}/{4}\; \\ 1 & {1}/{3}\; & {1}/{2}\; & 1 & 2 & 1 & {1}/{5}\; & {1}/{3}\; & 1 & {1}/{2}\; & {1}/{2}\; & {1}/{3}\; \\ 5 & 3 & 3 & 5 & 5 & 5 & 1 & 2 & 5 & 3 & 3 & 2 \\ 3 & 1 & 2 & 3 & 3 & 3 & {1}/{2}\; & 1 & 3 & 2 & 2 & 1 \\ 1 & {1}/{3}\; & {1}/{2}\; & 1 & 2 & 1 & {1}/{5}\; & {1}/{3}\; & 1 & {1}/{2}\; & {1}/{2}\; & {1}/{3}\; \\ 2 & {1}/{2}\; & 1 & 2 & 3 & 2 & {1}/{3}\; & {1}/{2}\; & 2 & 1 & 1 & {1}/{2}\; \\ 2 & {1}/{2}\; & 1 & 2 & 3 & 2 & {1}/{3}\; & {1}/{2}\; & 2 & 1 & 1 & {1}/{2}\; \\ 3 & 1 & 2 & 3 & 4 & 3 & {1}/{2}\; & 1 & 3 & 2 & 2 & 1 \\ \end{matrix} \right)$ |
A的最大特征值${{\lambda }_{\max }}=12.3182$,相应的特征向量为:$w$=(0.036,0.136,0.072,0.036,0.038,0.04,0.215,0.119,0.04,0.072,0.072,0.122) T,一致性指标CI=(12.318-12) /(12-1) =0.0289,随机一致性指标RI=1.54(见表 3);一致性比率CR=CI/RI=0.0289/1.54=0.0188<0.1,所以通过了一致性检验。
2.3 评价方法的构建本研究通过建立模糊综合评判模型,对有色金属矿区废弃地综合利用的生态恢复效果进行评价,可以很好地用于工业、采矿业、农业等产业的评价,通过生态恢复评价得到了各利用方案的优先选择顺序,用于指导生态治理的实施。
1) 确定评价对象集.根据需要解决的问题来确定评价对象$X=\left\{ {{x}_{1}},{{x}_{2}},\cdots ,{{x}_{n}} \right\}$。
2) 确定指标集.根据影响项目目标实现的因素来确定评价指标$U=\left\{ {{u}_{1}},{{u}_{2}},\cdots ,{{u}_{n}} \right\}$。
3) 确定权重向量.根据前面AHP确定综合利用方案的各个生态指标因素对评价对象的权重$w = {\left( {{w_1},{w_2}, \cdots ,{w_n}} \right)^{\rm T}}$,可得模糊综合评判模型的权重向量$A=\left\{ {{a}_{1}},{{a}_{2}},\cdots ,{{a}_{n}} \right\}$。
4) 确定等级集.$V=\left\{ {{v}_{1}},{{v}_{2}},\cdots ,{{v}_{n}} \right\}$,表示对评价对象可能做出的所有评价结果的集合。
5) 确定评价矩阵. 单独从一个因素出发,确定评价对象对等级集的隶属度关系。在确定隶属关系时,通常是由专家或与评价问题相关的专业人员依据评判等级对评价对象进行打分,然后统计打分结果,最后可以根据绝对值减数法求得:
${{r}_{ij}}=\left\{ \begin{align} & 1,(i=j) \\ & 1-c\sum\limits_{k=1}{\left| {{x}_{ik}}-{{x}_{jk}} \right|,(i\ne j)} \\ \end{align} \right.$ |
其中,c合理选择,$0\le {{r}_{ij}}\le 1$.
${{r}_{i}}=\left\{ {{r}_{i1}},{{r}_{i2}},\cdots ,{{r}_{in}} \right\}$,其中${{r}_{ij}}$必须归一化处理,即$\sum{{{r}_{ij}}}=1$,目的是消除量纲的影响。最后构造各评价对象的单因素评价矩阵:
$R=\left( \begin{matrix} {{r}_{11}} & {{r}_{12}} & \cdots & {{r}_{1n}} \\ {{r}_{21}} & {{r}_{22}} & \cdots & {{r}_{2n}} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ {{r}_{m1}} & {{r}_{m2}} & \cdots & {{r}_{mn}} \\ \end{matrix} \right)$ |
其中,${{r}_{ij}}$表示某个被评价对象从因素${{u}_{i}}$来看对等级模糊子集${{v}_{j}}$的隶属度。
6) 进行模糊综合评价 .将生态指标因素的权重矢量与各个综合利用方案的单因素评价矩阵进行模糊合成变换,即模糊综合评价模型:B=A*R.此处,模糊合成算子取为普通矩阵乘积算法。即得:
$\begin{align} & {{B}_{1}}=A*{{R}_{1}}{{B}_{2}}=A*{{R}_{2}}{{B}_{3}}=A*{{R}_{3}}{{B}_{4}}=A*{{R}_{4}}{{B}_{5}}=A*{{R}_{5}} \\ & {{B}_{6}}=A*{{R}_{6}} \\ \end{align}$ |
7) 解释模糊综合评价结果矢量.模糊综合评价的结果是被评价对象对各等级模糊子集的隶属度,它一般是一个模糊矢量,而不是一个点值,因而他能提供的信息比其他方法更丰富.对多个综合利用方案比较并排序,就需要进一步处理,即计算每个综合利用方案的综合分值,按大小排序,按序择优.将综合评价结果B转换为综合分值,于是可依其大小进行排序,从而挑选出最优者。
3 评价方法的运用 3.1 生态恢复评价区域1) 评价区域概况.本研究的生态恢复评价区域包含九江、上饶、抚州、宜春、吉安、赣州、鹰潭等地,其中以江西德兴铜矿为例进行具体阐述。
江西德兴铜矿地处江西省上饶德兴市境内,是亚洲最大的露天铜矿。其地理坐标为:东径117°22’56”~118°05’56”,北纬28°38’36”~29°15’48”,土地总面积达210万hm2。该地区属于亚热带常绿阔叶林区域,树林以樟树、甜槠、栲树、苦槠、罗浮栲、马尾松为主。
2) 德兴铜矿适宜综合利用的土地类型.德兴铜矿拥有5个尾矿库,其中4个已投入使用,1个在建,边坡稳定且土壤肥力相对较好,适宜土地复垦,可种植马尾松、黄檀、竹类、桃树、棉花、麻类等作物,贯穿矿区的道路可作为产业建设的共用道路,水、电等基本条件满足,可作为产业建设用地;其余土地可以根据需要栽种适宜的作物,提高土地的利用效率。
德兴铜矿现有两个采场,在矿产资源开采的过程中也充分发挥了德兴铜矿的历史文化价值,建立了开采生态旅游区、文化展示区等生态旅游产业,同时也十分注重生态环境的保护,积极开展土地复垦、植被绿化与林业种植,生产出的生态食品(香菇、木耳、茶油等) 远销国内外,实现了有色金属产业链的延伸,极大增加了产业的附加值。
3.2 生态恢复效果的模糊综合评价1) 确定生态利用方案. 综合利用方案是以有色金属矿区废弃地的生态恢复效果达到最优为目的,本研究根据废弃地特点及改造用途设计了6个综合利用方案,详见表 4、表 5,最后根据评价的结果给出综合利用方案的优先选择顺序,详见表 7、表 8。
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X={x1,x2,x3,x4,x5,x6}={综合利用方案1,综合利用方案2,综合利用方案3,综合利用方案4,综合利用方案5,综合利用方案6}。
2) 生态指标因素的选取.目前大部分关于矿区废弃地生态恢复效果的文献都是围绕生态层面进行评价的,本研究在对有色金属矿区废弃地的生态恢复效果进行模糊综合评价时,考虑到指标的可操作性以及实际需求从三个层面选取了12个评价指标。
生态层面:涵养水源(u1) 、控制水土流失(u2) 、增加土壤肥力(u3) 、改善气候条件(u4) 、减少污染(u5) 、降解有害物质(u6) ;
社会层面:土地复垦率(u7) 、植被覆盖率(u8) 、产业建设用地面积(u9) ;
经济层面:投入产出比(u10) 、单位面积产值(u11) 、投资回收期(u12) ;
$U=\{{{u}_{1}},{{u}_{2}},{{u}_{3}},{{u}_{4}},{{u}_{5}},{{u}_{6}},{{u}_{7}},{{u}_{8}},{{u}_{9}},{{u}_{10}},{{u}_{11}},{{u}_{12}}\}$={涵养水源,控制水土流失,增加土壤肥力,改善气候条,减少污染,降解有害物质,土地复垦率,植被覆盖率,产业建设用地面积,投入产出比,单位面积产值,投资回收期}。
3) 确定利用方案的隶属度.根据前面采用的层次分析法模型,从生态层面、社会层面、经济层面选取的12个生态指标因素构成的成对比较矩阵的特征向量即为影响评价生态恢复效果的各生态指标因素的权重向量:
$\begin{align} & A=\left\{ {{a}_{1}},{{a}_{2}},{{a}_{3}},{{a}_{4}},{{a}_{5}},{{a}_{6}},{{a}_{7}},{{a}_{8}},{{a}_{9}},{{a}_{10}},{{a}_{11}},{{a}_{12}} \right\}= \\ & \{0.036,0.136,0.072,0.036,0.038,0.04,0.215,0.119,0.04, \\ & 0.072,0.072,0.122\} \\ \end{align}$ |
根据有色金属矿区废弃地综合利用方案的特点及改造用途确定生态恢复效果评价的等级集:
V={V1,V2,V3}={土地复垦、产业建设用地、植被绿化与林业种植}
表 6为各个综合利用方案中等级集对生态指标因素的隶属度.
4) 评价矩阵的构建.对于选取的12个生态指标因素存在与之对应的等级集,其隶属度越接近1表明等级集对生态指标因素的效果越好,采用模糊统计法、专家经验法、二元对比排序法来确定各综合利用方案的隶属度,根据以上确定的隶属度,构造各个综合利用方案的单因素评价矩阵:
$\begin{align} & {{R}_{1}}=\left( \begin{matrix} 0.3 & 0.2 & 0.5 \\ 0.2 & 0.2 & 0.6 \\ 0.6 & 0.1 & 0.3 \\ 0.3 & 0.2 & 0.5 \\ 0.4 & 0.1 & 0.5 \\ 0.5 & 0.1 & 0.4 \\ 0.4 & 0.4 & 0.2 \\ 0.2 & 0.7 & 0.1 \\ 0.3 & 0.3 & 0.4 \\ 0.3 & 0.5 & 0.2 \\ 0.1 & 0.7 & 0.2 \\ 0.2 & 0.3 & 0.5 \\ \end{matrix} \right){{R}_{2}}=\left( \begin{matrix} 0.3 & 0.1 & 0.6 \\ 0.4 & 0.2 & 0.4 \\ 0.5 & 0.2 & 0.3 \\ 0.4 & 0.2 & 0.4 \\ 0.5 & 0.1 & 0.4 \\ 0.4 & 0.1 & 0.5 \\ 0.5 & 0.3 & 0.2 \\ 0.1 & 0.7 & 0.2 \\ 0.4 & 0.2 & 0.4 \\ 0.4 & 0.4 & 0.2 \\ 0.2 & 0.6 & 0.2 \\ 0.1 & 0.2 & 0.7 \\ \end{matrix} \right){{R}_{2}}=\left( \begin{matrix} 0.4 & 0.1 & 0.5 \\ 0.5 & 0.1 & 0.4 \\ 0.7 & 0.1 & 0.2 \\ 0.4 & 0.1 & 0.5 \\ 0.5 & 0.2 & 0.3 \\ 0.3 & 0.1 & 0.6 \\ 0.3 & 0.5 & 0.2 \\ 0.1 & 0.8 & 0.1 \\ 0.3 & 0.2 & 0.5 \\ 0.4 & 0.5 & 0.1 \\ 0.2 & 0.7 & 0.1 \\ 0.2 & 0.3 & 0.5 \\ \end{matrix} \right) \\ & {{R}_{4}}=\left( \begin{matrix} 0.4 & 0.2 & 0.4 \\ 0.4 & 0.1 & 0.5 \\ 0.5 & 0.1 & 0.4 \\ 0.5 & 0.1 & 0.4 \\ 0.4 & 0.2 & 0.4 \\ 0.6 & 0.1 & 0.3 \\ 0.5 & 0.4 & 0.1 \\ 0.2 & 0.6 & 0.2 \\ 0.2 & 0.3 & 0.5 \\ 0.3 & 0.6 & 0.1 \\ 0.3 & 0.6 & 0.1 \\ 0.1 & 0.2 & 0.7 \\ \end{matrix} \right){{R}_{5}}=\left( \begin{matrix} 0.5 & 0.1 & 0.4 \\ 0.5 & 0.2 & 0.3 \\ 0.4 & 0.1 & 0.5 \\ 0.3 & 0.2 & 0.5 \\ 0.3 & 0.2 & 0.5 \\ 0.4 & 0.2 & 0.4 \\ 0.4 & 0.5 & 0.1 \\ 0.1 & 0.7 & 0.2 \\ 0.4 & 0.2 & 0.4 \\ 0.2 & 0.6 & 0.2 \\ 0.4 & 0.5 & 0.1 \\ 0.2 & 0.3 & 0.5 \\ \end{matrix} \right){{R}_{6}}=\left( \begin{matrix} 0.5 & 0.2 & 0.3 \\ 0.3 & 0.1 & 0.6 \\ 0.3 & 0.2 & 0.5 \\ 0.5 & 0.2 & 0.3 \\ 0.4 & 0.2 & 0.4 \\ 0.3 & 0.2 & 0.5 \\ 0.3 & 0.6 & 0.1 \\ 0.2 & 0.7 & 0.1 \\ 0.3 & 0.3 & 0.4 \\ 0.3 & 0.5 & 0.2 \\ 0.3 & 0.5 & 0.2 \\ 0.1 & 0.2 & 0.7 \\ \end{matrix} \right) \\ \end{align}$ |
5) 生态恢复效果的模糊综合评价.将各个综合利用方案的权重向量A与单因素评价矩阵Ri相乘得到生态恢复效果的模糊综合评价矩阵Bi,可表示为:
$\begin{align} & {{B}_{1}}=A*{{R}_{1}}=(0.3022,0.3609,0.3349),{{B}_{2}}=A*{{R}_{2}}= \\ & (0.3414,0.3124,0.3442) \\ \end{align}$,
$\begin{align} & {{B}_{3}}=A*{{R}_{3}}=(0.3342,0.3733,0.2905),{{B}_{4}}=A*{{R}_{4}}= \\ & (0.3567,0.3234,0.3179) \\ \end{align}$,
$\begin{align} & {{B}_{5}}=A*{{R}_{5}}=(0.3345,0.3754,0.2881),{{B}_{6}}=A*{{R}_{6}}= \\ & (0.2813,0.3787,0.338) \\ \end{align}$。
6) 模糊综合评价结果的阐述.此处,利用最大隶属度原则,即取等级集V中与最大值bj对应的元素vj作为评价结果.易知:在B中,最大值${{b}_{\text{j}}}=0.3787$对应的模糊综合评价矩阵${{B}_{6}}$,其中${{b}_{1}}<{{b}_{3}}<{{b}_{2}}$,故选择V2,即在综合利用方案1中优先考虑产业建设用地。同理易得:在综合利用方案3、5、6中优先考虑产业建设用地,在综合利用方案2中优先考虑植被绿化与林业种植,在综合利用方案4中优先考虑土地复垦。而根据模糊分布原则,各个综合利用方案按照产业建设用地的隶属度排序为:0.3787>0.3754>0.3733>0.3609>0.3234>0.3124,即综合利用方案6优势>综合利用方案5优势>综合利用方案3优势>综合利用方案1优势>综合利用方案4优势>综合利用方案2优势。
4 结果分析与建议对策 4.1 生态恢复评价的结果分析本文采用模糊综合评价法,对矿区废弃地的综合利用进行方案内优选和方案间优选,确定了在不同地质条件和污染程度下的建议方案,定量评价了各综合利用方案的生态恢复效果,通过对以上问题的分析,可以科学地有效提高土地的利用效率,降低生态治理成本,生态恢复评价的结果主要包含以下两个方面:
从生态恢复效果方面来看,本研究所给出的6个综合利用方案侧重点不同,综合利用方案1侧重于发展地方产业建设,较少注重对土地的开发利用,说明适用于污染严重的矿区废弃地,同理综合利用方案6也存在相同的情况;综合利用方案2侧重于发展植被绿化与林业种植,较少注重发展地方产业建设,同时还存在土地复垦的条件,说明适用于污染分布不均的矿区废弃地;综合利用方案3侧重于发展地方产业建设,较少注重植被绿化与林业种植,说明适用于污染一般的矿区废弃地,同理综合利用方案5也存在相同的情况;综合利用方案4侧重于发展对土地的开发利用,较少注重植被绿化与林业种植,说明适用于污染较轻的矿区废弃地。
从利用方案的优选顺序方面来看,对于利用方案1来说排在第4位顺序,在利用方案内部按照产业建设用地、植被绿化与林业种植、土地复垦的顺序进行废地再利用;同理,其它综合利用方案也应该按照所给出的优先选择顺序进行废地再利用,对于目前日益紧张的土地资源和财政资金,应该按照各利用方案的优先选择顺序进行生态治理才能获得最大的经济效益、社会效益、生态效益。各利用方案的优先选择顺序如表 7、表 8所示,可以看出大部分利用方案首先偏好用于产业建设用地,其次土地复垦,最后植被绿化与林业种植。
4.2 建议与对策1) 依据矿区废弃地污染特点,选择合适的综合利用方案。根据矿区废弃地的特点以及不同的污染程度,对症下药,既能治理环境,又能变废为宝用于其他用途,通过建立矿区产业基地可以促进地方经济的增长,使矿区及周围的居民受益。
2) 扩大融资途径,增强民间资本的作用。矿区废弃地治理是一项系统工程,不仅需要大量的人力、物力投入,同时还需要大量的资金投入,面对日益紧张的地方财政,如果单靠政府一方治理,所能涉及的范围有限,民间资本的进入不仅能提高治理的范围和效率,还能增加就业岗位,拉动地方经济的增长,满足多样化投资的需求。
3) 增加改良矿区废弃地的供应,减少对耕地的占用。面对日益减少的建设用地资源,政府收购大量城市近郊的农业土地,但是农业土地有限,不能长期持续供应;江西有色金属矿产资源丰富,同时矿区废弃地面积巨大,正好可以作为储备建设用地;政府应该转变观念,虽然治理费用较高,但产生的经济效益也十分可观,同时还能保障基本土地的面积,因此政府应该逐步增加供应适宜用于建设用途的改良矿区废弃地,使其成为地方财政增涨的新途径。
4) 创新有色金属矿产的开采技术,减少对环境的破坏。技术是第一生产力,技术的创新使得有色金属矿产的开采成本与效率显著提升,同时产生的采矿废弃物比例也越来越小,一方面保护了原有的生态平衡,减少了对环境的破坏,另一方面降低了对后期生态治理的费用。江西森林、湖泊、湿地、绿地资源丰富,达60%以上,同时也是有色金属矿产资源的聚集之地,如何开展生态开采,减少对原有生态环境的破坏是未来技术创新的发展方向。
(5) 确立开采与治理同步进行体制,完善制度保障。采矿企业在获得收益的同时也应该承担相应的社会责任,矿产资源属于不可再生资源,一旦资源开采枯竭,采矿企业必定会转移到另一个矿区进行开采;但同时也对原有生态环境造成了巨大破坏,因此环境治理设施与体制应该与开采的过程同步进行,以后逐步过渡到环境责任终生制,政府部门也应该制定相应的环境保护制度,采矿企业在撤离前必须将生态环境恢复到一定程度,并接受政府的监管。
[1] | 龙精华, 张卫, 等. 矿区废弃地再利用与体育场地建设[J]. 中国矿业, 2015, 24(7): 44–52. |
[2] | 汪静. 冶山矿区废弃地旅游资源开发条件分析与评价[J]. 金属矿山, 2013(10): 136–139. |
[3] | 杨辉, 于冰沁. 阜新市高德东山矿山废弃地规划方案[J]. 环境与可持续发展, 2015, 40(4): 181–182. |
[4] | 王平. 污染土地修复为城市用地开辟新途[J]. 中国土地, 2016(3): 42–44. |
[5] |
Harris, Tyler. Life cycle assessment of sunflower cultivation on abandoned mine land for biodiesel production[J].
Journal of cleaner production, 2016, 112(1): 182–195. |
[6] | 宇德良. 废弃采矿用地分类盘活利用探讨——以重庆市为例[J]. 中国土地, 2016(2): 53–54. |
[7] | 董祚继. 采矿废弃地如何“由废变宝”?——浙江省德清县废弃矿地综合利用工作情况调研[J]. 中国土地, 2016(3): 29–31. |
[8] | 鞠丽萍, 祝怡斌, 等. 南方某离子型稀土矿山的土地复垦[J]. 金属矿山, 2015(9): 161–165. |
[9] | 林建平, 邓爱珍. 赣州:废弃矿山披绿衣[J]. 中国土地, 2015(5): 55–56. |
[10] | 杨慧丽, 付梅臣. 采矿用地复垦促进机制探讨[J]. 中国土地, 2016(2): 29–31. |
[11] | 陈明, 徐慧, 等. 植物改良矿山废弃地的研究进展[J]. 有色金属科学与工程, 2014, 5(4): 77–82. |
[12] | 罗仙平, 张艳. 矿山废弃地分析及植物修复重金属污染土壤技术探讨[J]. 有色金属科学与工程, 2013, 4(1): 62–66. |
[13] | 宋雪姣. 土地复垦监管影响因素浅析[J]. 中国土地, 2014(6): 34–35. |
[14] | 董祚继. 节约集约的关键在于合理高效用地[J]. 中国土地, 2014(7): 23–24. |
[15] | 谭永忠, 姜舒寒, 等. 闲置土地的处置难点与治理路径[J]. 中国土地, 2016(2): 5–8. |
[16] |
Pa rk, Edraki. The application of coal combustion by-products in mine site rehabilitation[J].
Journal of cleaner production, 2014, 84(12): 761–772. |
[17] | 郑群英, 周生路, 等. 土地利用结构优化生态效益考量方法研究———以南京江宁区为例[J]. 资源科学, 2009, 31(4): 634–640. |
[18] | 孙红, 米锋, 等. 矿区废弃地植被恢复中的森林生态效益计量分析[J]. 资源开发与市场, 2012, 28(8): 706–713. |
[19] | 李晓雷, 魏忠义. 红透山铜矿尾矿库复垦适宜性评价研究[J]. 金属矿山, 2012(12): 111–115. |