随着我国对矿产品需求的日益增加, 矿产资源的开采力度也不断加大, 从而加剧了环境破坏, 人类生存空间也受到严重威胁, 因此恢复矿山生态环境显得十分重要^{[1, 2]}。近20 a来, 一些发达国家制订了较完善的矿山环境管理制度(如澳大利亚制订了抵押金制度、年度矿山环境评价制度及矿山监察员巡回检查制度^[3]; 美国制订了矿山环境影响评价制度、矿山环境恢复许可证制度、矿山环境恢复保证金制度、矿山环境监督制度及矿山环境保护的激励制度等), 拥有先进的矿山环境恢复与治理技术(如将CAD与GIS技术综合应用于矿山环境恢复与治理、无覆土的生物复垦及抗侵蚀复垦工艺等^{[4, 5]})。虽然我国亦建立了矿山环境恢复治理保证金制度, 但尚处于摸索阶段, 存在一些问题, 如保证金收取金额没有统一标准, 全国各省保证金制度差距大等^[6]; 而且我国矿山环境恢复与治理主要是简单的人工林草种植。总体来说, 矿山环境管理制度还不够完善, 技术亦有待提高。

为了推进矿山地质环境保护工作, 加大恢复治理力度, 2008年国家编制并实施了《矿产资源总体规划(2008— 2015年)》(简称二轮规划); 2012年, 由国土资源部牵头启动了全国“ 矿山复绿” 行动。二轮规划及“ 矿山复绿” 方案主要由临时组建的规划编制技术专家组依据基础性地质调查等资料进行编制。该编制方法存在较大的局限性, 不够细致, 容易存在遗漏区域, 且耗时耗力。基于此, 本文以云南省元阳某金矿矿集区为例, 采用遥感(remote sensing, RS)和地理信息系统(geographic information system, GIS)提取该区矿业开发状况信息, 结合自然地理和基础地质等资料, 对矿山地质环境进行评价, 根据评价结果探索编制相应的环境恢复与治理规划, 确定环境恢复与治理面积、对象、治理任务、治理措施, 不仅可为云南省二轮规划的实施与动态管理提供参考, 也可为“ 矿山复绿” 提供有利借鉴。

利用IKONOS数据, 采用GIS和RS技术提取该区的矿山开发信息和矿山地质灾害及其隐患信息^{[7, 8]}, 为矿山地质环境评价提供数据基础。

本次评价按矿山行业的矿山地质环境评价指标体系与分级标准, 选取自然地理(A)、基础地质(B)和矿山开发对环境的影响(C)3个评价子系统和15个指标, 并赋不同的权重, 如表1所示。其中, 结合该区特点对植被覆盖度与开采强度2个指标值进行了调整。采用500 m× 500 m单元划分网格, 通过对各网格赋值和叠加得出矿山地质环境质量指数^{[9, 10]}, 将研究区划分为严重区、较严重区及一般区3种类型(表2)。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 矿山地质环境评价指标体系与分级标准 Tab.1 Indicator system and the grading standard for the mine geological environment assessment 评价子系统 评价指标 评价指标分级标准 权重 1级 2级 3级 自然地理 地形坡度/(° ) 地形复杂。地貌单元类型多, 地形坡度一般> 35° 地形较复杂。地貌单元类型较少, 地形坡度一般在20° ~35° 之间 地形较复杂。地貌单元类型单一, 地形坡度一般< 20° 0.03 年均降雨量/mm < 200 [200, 800] > 800 0.03 植被覆盖度/% < 30 [30, 60] > 60 0.03 区域重要程度 重要 一般 不重要 0.03 基础地质 构造 地质构造复杂。断裂构造发育强烈, 对矿坑、采场充水及矿床开采影响大 构造较复杂。断裂构造较发育, 对矿坑、采场充水及矿床开采有一定影响 构造简单。断裂构造不发育, 对矿坑、采场充水及矿床开采影响很小或无影响 0.05 岩性组合 岩层破碎。可溶岩类发育, 采场边坡岩石风化破碎严重或土层松软, 边坡易失稳 岩层较破碎。可溶岩类较少, 采场边坡岩石风化破碎较严重, 局部边坡不稳定 岩层稳定。可溶岩类不发育, 采场边坡岩石风化弱、土层薄, 边坡较稳定 0.04 矿山开发对环境的影响 开采强度/(104t· a-1) > 15 [5, 15] 0 0.05 主要开采方式 露天 地下 无开采 0.05 主要开采矿种 能源 金属/非金属 无开采 0.05 开采点密度 > 5 [1, 5] 0 0.10 占用土地比例/% > 10 (0, 10] 0 0.10 地质灾害 有3个以上小型或1个以上大型地质灾害 有2个以上小型地质灾害 无地质灾害 0.10 地质灾害隐患 严重 ①威胁对象为城镇、大村庄、重要交通干线及重要工程设施; ②影响土地利用类型为灌溉水田和基本农田 较严重 ①威胁对象为村庄、一般交通线和工程设施; ②影响土地利用类型为灌溉水田和基本农田以外的耕地 较轻 ①影响对象为分散居民区或无居民区; ②影响土地利用类型为耕地以外的土地利用类型 0.10 水资源破坏程度 严重 大面积地表水漏失、使水田变旱地, 地下水枯竭, 影响水源地供水 一般 小范围地表水漏失, 地下水位超常下降, 但影响限于局部 较轻 无地表水漏失、泉井干涸等现象, 不影响当地生产生活 0.10 矿山生态环境恢复治理难易程度 降雨小, 风化层薄, 易流失, 治理工程量大, 经费多, 周期长 降雨大, 风化层厚, 不易流失, 治理工程量小, 经费少, 周期短 无需治理 0.14

表1 矿山地质环境评价指标体系与分级标准 Tab.1 Indicator system and the grading standard for the mine geological environment assessment

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 矿山地质环境评价分值 Tab.2 Score for the mine geological environment assessment 分级 严重区 较严重区 一般区 K值 1.81< K≤ 2.56 2.56< K≤ 2.74 2.74< K≤ 2.91

表2 矿山地质环境评价分值 Tab.2 Score for the mine geological environment assessment

按上述矿山地质环境评价指标体系与分级标准对元阳某金矿矿集区进行矿山地质环境评价, 划分出环境恢复治理问题严重区、较严重区和一般区, 如图1所示。

图1

Fig.1

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	图1 元阳某金矿矿集区矿山环境恢复治理区规划分布图Fig.1 Map of Yuanyang gold mining area environment recovery and management planning

本次矿山环境恢复与治理工作分“ 区域规划” 和“ 详细规划” 2个层次开展。

首先, 分析区内的矿山地质环境状况, 确定区域规划原则, 即确定矿山环境恢复治理问题严重区和较严重区的分布位置、范围以及涉及的矿山等信息。根据这些信息制订区域矿山环境恢复与治理规划目标。如表3元阳某金矿矿集区, 将矿山地质环境恢复治理问题严重区及较严重区集中分布地区规划为“ 矿山环境重点治理区” , 建议矿政监管部门优先部署这些地区的矿山环境恢复治理工作; 矿山地质环境恢复治理问题严重区分布较零星、矿山地质环境评价较严重区分布较集中的区域则建议规划为“ 矿山环境恢复一般治理区” , 建议矿政监管部门加强这些区域的矿山环境恢复治理工作。

表3

Tab.3

表3(Tab.3)

表3 元阳某金矿矿集区矿山环境恢复治理区规划一览表 Tab.3 Table of Yuanyang gold mining area environment recovery and management planning 所涉及 矿山 矿山环境评价成果 环境恢复与治理规划目标 环境评价严重区面积/hm2 环境评较严重区面积/hm2 规划治 理类型 规划治理 分区编号 恢复与治理 面积/hm2 恢复与 治理对象 主要恢复与 治理任务 矿山1 301.48 1 313.06 Ⅰ 1 614.54 采空区、固体废弃物、中转场地、地质灾害及隐患、矿区环境污染等 土地复垦、植被恢复、灾害与污染防治 矿山2 214.34 322.87 重点治 Ⅱ 537.21 矿山3— 6 687.12 526.05 理区 Ⅲ 1 213.17 矿山7— 8 128.34 826.31 Ⅳ 954.65 矿山9 5.50 132.75 1 138.25 矿山10 2.93 58.76 2 61.69 矿山11 49.22 445.84 一般治 3 495.06 矿山12 31.53 399.78 理区 4 431.31 矿山13— 14 28.58 313.01 5 341.59 矿山15 8.67 108.20 6 116.87 总计 1 457.71 4 446.63 5 904.34

表3 元阳某金矿矿集区矿山环境恢复治理区规划一览表 Tab.3 Table of Yuanyang gold mining area environment recovery and management planning

其次, 在上述区域规划基础上开展更深入详细的规划分析, 即根据矿山遥感监测成果, 确定具体矿山所涉及的占地目标, 落实植被遭受破坏的原因(开采面、固体废弃物、中转场地、地质灾害及环境污染), 详细统计占地要素的范围和面积, 制订相应的环境恢复与治理规划目标, 确定环境恢复与治理面积、对象、治理任务、治理措施等, 从而切实地为矿政管理部门提供第一手资料及操作性较强的规划建议。本文选择元阳某金矿矿集区进行环境恢复与治理详细规划研究(表4)。研究结果表明, 区内主要矿山环境问题为固体废弃物堆放及由滑坡地质灾害所造成的土地植被破坏。本文还量算了固体废弃物堆放场的位置及其范围、滑坡地质灾害特征及其破坏土地植被的面积等, 确定了矿山环境恢复治理的目标(即固体废弃物堆放场土地复垦、植被恢复及地质灾害防治等), 并根据所获取的定量信息制订出规划任务、内容与相关措施等(图2); 同时建议矿政监管部门引导矿山企业在环境恢复治理保证金制度支持与制约下, 按详细规划目标进行矿山环境恢复治理, 并实时监管矿山环境恢复治理情况。

表4

Tab.4

表4(Tab.4)

表4 元阳某金矿矿山环境恢复治理详细规划一览表 Tab.4 Table of Yuanyang gold mining environment recovery and management particular planning 矿山名称 遥感调查与监测成果 环境恢复与治理目标 固体废弃物堆放场破坏土地植被的面积/hm2 地质灾害破坏土地植被的面积/hm2 所属规划治理区 恢复与治理的面积/hm2 恢复与治理对象 主要恢复与治理任务 元阳某金 矿矿集区 6.77 0.55 重点治理区Ⅰ 6.77 固体废弃物 土地复垦、植被恢复 0.55 滑坡灾害 滑坡预防与治理

表4 元阳某金矿矿山环境恢复治理详细规划一览表 Tab.4 Table of Yuanyang gold mining environment recovery and management particular planning

图2

Fig.2

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	图2 元阳某金矿矿山环境恢复治理详细规划图Fig.2 Map of Yuanyang gold mining environment recovery and management particular planning

对比二轮规划方案及本次研究成果(图1), 可见本次制订的元阳某金矿矿集区区域矿山环境恢复与治理规划方案更为合理, 区域规划除包含原二轮规划中涉及的元阳某金矿区(ZQⅢ 45)及金平某矿区(ZQⅢ 46)以外, 还较好地精简了二轮规划中环境治理范围, 将金平某矿区矿山环境重点治理区(ZQⅢ 46)细化为矿山环境恢复治理重点区Ⅰ — Ⅳ , 将元阳某金矿区矿山环境重点治理区(ZQⅢ 45)细化为矿山环境恢复治理一般区(图1上的2区); 并对原二轮规划中未涉及的元阳某金矿矿山环境较差区也纳入了矿山环境恢复治理重点区Ⅰ , 补充了5个矿山环境恢复治理一般区(图1上的1, 3, 4, 5, 6区)。

本次探索性的规划方案研究可为二轮规划方案的动态调整提供可视化的信息参考, 并且可为二轮规划的实施提供具体可行的指导。建议在二轮规划ZQⅢ 46区内3个区域重点进行环境恢复治理, 另外在元阳某金矿及周边重点进行矿山环境恢复治理; 同时将ZQⅢ 45简化为1个区域进行重点环境恢复治理, 并在ZQⅢ 45和ZQⅢ 46区以外的5处矿山也重点开展矿山环境恢复治理。采用本研究方法可以很好地指导二轮规划的实施, 以投入更少的人力、物力就可以达到二轮规划制订的目标。

本次使用的二轮规划数据源自整个云南省的总体二轮规划, 尚不够细致。若能获取相应的县市级二轮规划数据, 可以制订出更为详细具体的二轮规划方案, 更好地指导二轮规划的实施。