0 引言
浙江省非金属矿产资源十分丰富,多为露天开采,对矿区和周围的地质环境造成了一定程度的破坏,生态平衡和稳定性遭到影响,也易导致滑坡、崩塌和水土流失等生态环境问题[1]。因此,有必要对浙江省矿山环境状况进行动态监测,客观掌握浙江省矿山地质环境现状和动态变化情况,为政府部门制定科学有效的治理措施及合理开发利用矿产资源提供科学依据。
早在20世纪90年代,我国就有学者开始关注矿山环境问题。1996年,陈学军等[2]强调了矿山开采对环境的破坏及造成的影响。近年来,对于矿山的遥感调查逐渐增多,矿山环境问题也越来越受到人们的重视。刘琼等[3]选择山西省晋城市和江西省赣州市崇义县矿区为试点,研究地理信息系统(geographic information system,GIS)在矿产资源开发状况遥感动态监测中的应用; 况顺达等[4]利用SPOT5影像对云贵高原的煤矿、建筑用砂石矿、铝土矿等开展了矿山监测研究; 赵延华[5]使用多种不同空间分辨率的遥感卫星影像数据,开展了河北省矿山开发占地、地质灾害和环境污染等情况的遥感调查与监测工作; 路云阁等[6]基于国产卫星数据,对西藏自治区进行了矿山遥感监测; 马世斌等[7]对青海省聚乎更煤矿区矿山地质环境进行遥感监测及质量评价; 白光宇等[8]以吉林省辽源市煤炭矿山为研究对象开展了矿区地质环境问题要素信息提取研究。但对于浙江省矿山环境与恢复治理等方面的研究相对较少。
本文以2016年和2017年获取的国产高分卫星数据为信息源,结合浙江省自然环境、地形地貌、矿产资源分布等资料,对浙江省矿山地质环境及矿山环境恢复治理情况进行遥感调查与动态监测,旨在掌握浙江省矿山地质环境的现状及发展趋势。
1 研究区概况
1.1 自然地理
图1
1.2 地质矿产
1)地层。按中国岩石地层区划,浙江省属华南地层大区,分属扬子地层区,江南地层分区(浙江部分称浙西北区); 东南地层区,沿海地层分区(浙江部分称浙东南区)。浙江自元古宇至第四系发育齐全,尤以中生代火山岩系发育为特色[10]。
2)构造。浙江所处的大地构造归属为华夏古陆,经历华夏古陆的形成与裂解、扬子与华夏地块的碰撞拼合、华北与华南块体的碰撞、太平洋板块与欧亚大陆板块的相互作用,地质构造总体上呈NNE向和NE向,仅在温州等地附近有明显的NW向断裂带。喜马拉雅运动以差异升降为主,断陷-沉积作用强烈,形成了沿海较平缓的地貌形态[11]。
3)矿产。浙江省非金属矿产比较丰富,在全国具有一定优势。目前已发现各类非金属矿产60余种。明矾石、沸石储量最大,质量较好。在已探明储量的非金属矿产中,石煤、明矾石、叶蜡石、伊利石居全国第一位,萤石居第二位,硅藻土排名第三。金属矿产中,银、锌、钒、镉的储量均居全国前十位。较重要的矿产还有绍兴漓渚铁矿,青田、永嘉等县的钼矿,长兴、建德等地的煤矿以及石灰岩和多种稀有金属。沸石、硅灰石、珍珠岩、高岭土、花岗石、大理石、膨润土和水泥灰岩等在全国都占有一定的地位。
2 遥感监测方法
本研究基于ArcGIS等软件平台进行数据处理、遥感解译等工作。主要工作流程为收集已有基础地理、矿山地质环境等成果资料,对遥感影像进行预处理,通过实地调查和影像对比分析,建立遥感解译标志,完成矿山占地、矿山地质灾害、矿山恢复治理等信息提取工作; 对比工作区2016年矿山环境调查成果数据,分析矿山环境全要素的更新情况和动态变化。技术路线如图2所示。
图2
2.1 遥感数据及其预处理
本次工作采用了2016年和2017年的2 a间的国产高空间分辨率卫星数据作为遥感信息源,包括GJ-1,GF-1,GF-2,ZY-3 CBERS-02C,BJ-2,SJ-9和YG-8等共430景数据。其中以空间分辨率为1 m的影像为主,其次为0.5 m和2 m的影像,仅少部分地区只有空间分辨率为5 m遥感影像。为保证这2 a间卫星数据信息提取结果的准确性和可对比性,对遥感影像数据进行了预处理。
首先,基于ERDAS软件完成对2016年数据的处理,主要包括几何纠正、波段组合、数据融合等; 然后,以处理好的2016年数据为基准,对2017年影像进行几何纠正,中误差值不超过0.5 mm,特殊情况下不超过0.75 mm。对配准后的影像进行波段组合和数据融合。
2.2 信息提取
1)铁矿矿山占地。①采场: 影像呈褐色,阶梯状分布,地势低于周围地物,有道路与之相连,边界清晰,易判读; ②排土场: 呈规则面状,规模较大,色调浅,堆积物明显,有道路与挖损土地相连; ③废石堆: 地势高于周围地物,影像纹理细腻光滑,堆积物明显; ④矿山建筑: 一般依地势而建,建筑规模有小有大,形状多呈矩形,排列无规则; ⑤尾矿库: 一般有明显的尾矿坝,内部分布有较大面积的水域,人工干预痕迹明显,较自然形成的水域有较大差别,一般色调较浅,深浅不一,山区坝体形状不规则,周边一般分布有选矿厂、选矿池和矿石堆等(图3)。
图3
2)露天开采石灰岩。通常石灰岩的露天开采面大小不一,一般位于岩石裸露植被较少的一侧; 在影像上,开采面和堆石场一般色调比较亮,颜色大多为亮白色,挖损土地底部较平整,靠山一侧呈规则阶梯状,公路依山地而建,在影像上的色调也比较亮,与挖损土地相连(图4)。
图4
3)恢复治理区域。矿山恢复治理区域在遥感影像上,多呈台阶式,纹理较规则,土地较平整,与周围自然的植被相比,人工种植的痕迹明显(图5)。
图5
3 矿山地质环境状况
通过对2年卫星数据的对比分析,获得的浙江省矿山地质环境问题调查结果如表1所示。
表1 浙江省矿山地质环境及恢复治理情况遥感调查统计
Tab.1
| 矿山环境状况 | 占地类型 | 年份 | |
|---|---|---|---|
| 2016年 | 2017年 | ||
| 挖损土地 | 采场 | 15 534.11 | 14 973.87 |
| 压占土地 | 中转场地 | 5 873.99 | 5 865.10 |
| 固体废弃物 | 340.32 | 437.26 | |
| 矿山建筑 | 459.24 | 457.62 | |
| 塌陷土地 | 塌陷坑 | 0.49 | 0.49 |
| 恢复治理 | 恢复治理 | 6 519.13 | 7 839.95 |
| 合计 | 28 727.28 | 29 574.29 | |
浙江省2016年矿山开发占损土地面积为22 208.15 hm2,而2017年矿山开发占损土地总面积为21 734.34 hm2,减少了473.81 hm2。其中挖损土地减少560.24 hm2; 压占土地中,中转场地和矿山建筑面积分别减少8.89 hm2和1.62 hm2,而固体废弃物面积增加了96.94 hm2; 塌陷土地无变化。若按矿种分,能源矿产增加了0.33 hm2,黑色金属增加了2.84 hm2,贵重金属矿产减少了4 hm2,冶金辅助原料非金属矿产增加了15.69 hm2,特种非金属矿产减少了0.86 hm2,建材及其他非金属矿产矿山开发占损土地面积减少了487.82 hm2; 有色金属矿产以及化工原料非金属矿产2 a间矿山占损土地面积无明显变化。可见挖损土地面积减少最多的是建材及其他非金属矿产矿山。挖损土地占损土地量大的原因在于,近年来随着我国城镇化进程的不断提高,以及房地产业的蓬勃发展,各地对建筑用凝灰岩、建筑石料用灰岩等建材类矿种的需求不断增加。但这种增加趋势在2017年有所收敛,但同时规模也在扩大。
通过对比分析2016年和2017年的矿山地质环境恢复治理变化情况发现,2017年恢复治理面积为7 839.95 hm2,比2016年增加了1 320.82 hm2,增长率为20.26%,可见2017年浙江省矿山环境恢复治理力度有明显提高。对2016—2017年间新增恢复治理后土地类型进行了统计,如图6所示,新增恢复治理林地面积最大,共计新增面积476.52 hm2; 其次为草地,新增恢复治理草地面积353.76 hm2; 第三是其他用地,新增面积307.15 hm2; 耕地和水域新增面积少,分别新增7.92 hm2和1.06 hm2。总体上看,浙江省恢复治理工作以复绿治理为主,耕地复垦治理开展程度相对较低。从行政区域看,目前复垦工作开展情况较好地区分布在浙江北部。
图6
图6
2016—2017年浙江省矿山恢复治理后土地类型统计
Fig.6
Statistics of land types after the restoration of mines in Zhejiang Province from 2016 to 2017
4 矿山地质灾害情况
通过遥感调查,2017年度浙江省共发现矿山地质灾害(隐患)8处,其中崩塌7处,占总数量的87.5%; 塌陷区1处,占总数量的12.5%。全省矿山地质灾害分布占比情况如表2所示。
表2 浙江省矿山地质灾害遥感统计
Tab.2
| 地级行政区 | 县级行政区 | 崩塌数量 | 塌陷区数量 |
|---|---|---|---|
| 宁波市 | 余姚市 | 1 | 0 |
| 金华市 | 兰溪市 | 1 | 0 |
| 衢州市 | 衢江区 | 1 | 0 |
| 龙游县 | 0 | 1 | |
| 台州市 | 黄岩区 | 1 | 0 |
| 路桥区 | 1 | 0 | |
| 临海市 | 2 | 0 | |
| 合计 | 7 | 1 | |
通过2016年与2017年矿山地质灾害(隐患)遥感监测数据对比可知,2016年矿山地质灾害数量为9处,2017年矿山地质灾害数量为8处,比2016年减少了1处。
图7
图7
2016—2017年矿山地质灾害点变化情况
Fig.7
Changes of mine geological disasters from 2016 to 2017
5 结论
1)利用2016年和2017年获取的国产高空间分辨率卫星数据对浙江省矿山地质环境进行遥感监测,摸清了该矿区矿山地质环境的现状与变化趋势,为政府部门制定下一步矿山地质环境恢复治理工作的决策及矿产资源合理开发利用规划提供科学依据。
2)浙江省内矿山开发活动较多,矿产资源开发占用了大量的土地。另外不规范的矿业活动形成的一些固体废弃物若不及时清理,加上废弃矿山逐年增多,在南方多雨条件下容易引发次生地质灾害及环境污染问题,影响当地人民生活和工农业生产。
3)近年浙江省矿山环境恢复治理取得了一些成果,但矿山环境恢复治理问题有待进一步提高。部分矿业活动造成的环境破坏并没有得到根本的解决,须对浙江省的矿山环境进一步关注。
4)工作区内矿山地质灾害威胁仍然存在,塌陷、崩塌均有分布,主要以崩塌为主。需进行有效治理; 并坚持对地质灾害与隐患地段及其对环境的破坏情况进行持续监测和及时处理。
参考文献
初论全国矿山地质环境现状与存在问题
[J].
Preliminary analysis of mine geo-environment status and existing problems in China
[J].
矿山开发对环境质量的影响
[J].
Impact of mine development on environmental quality
[J].
GIS在矿产资源开发状况遥感动态监测中的应用
[J].
The application of GIS to the remote sensing dynamic monitoring of mine exploitation
[J].
SPOT5在矿山监测中的应用
[J].
Application of SPOT5 to mine monitoring
[J].
遥感技术在河北省矿山环境监测中的应用
[D].
Application of Remote Sensing Technology in Mine Environmental Monitoring in Hebei Province
[D].
基于国产卫星数据的矿山遥感监测一体化解决方案——以西藏自治区为例
[J].
Integrated solutions for mine remote sensing monitoring based on domestic satellite images:A case study of Tibet
[J].
青海省聚乎更煤矿区矿山地质环境遥感监测及质量评价
[J].
Remote sensing monitoring and quality evaluation for the mine geological environment of the Juhugeng coal mining area in Qinghai Province
[J].
SPOT5卫星影像在矿山环境调查中的应用
[J].
Application of the SPOT5 image in the mine geo-environment investigation
[J].
浙江省岩石地层清理成果简介
[J].
Brief introduction to the achievements on lithostratigraphic clearing in Zhejiang
[J].
武夷山成矿带构造-岩浆-成矿作用与演化
[J].
Tectonomagmatic mineralization and evolution in Wuyishan metallogenic belt
[J].
高分辨率卫星数据在矿山开发状况及环境监测中的应用效果比较
[J].
The different monitoring effects of QuickBird and SPOT-5 data in mine exploitation
[J].
青海省北部重点成矿带与矿集区矿山地质环境遥感监测研究
[J].
Study of remote sensing monitoring concerning geological environment of major metallogenic belt and mining concentrations in the northern Qinghai Province
[J]
