技术领域
[0001] 本发明属于矿山地质环境评价技术领域，涉及一种矿山地质环境评价方法。
相关背景技术
[0002] 我国矿产资源丰富，矿山开采会导致地质灾害、资源毁损等一系列的矿山环境地质问题。这不仅威胁到人们的生命健康安全，而且严重制约了经济的可持续发展。因此，采用科学的方法对矿山地质环境进行评价，进而根据评价结果对地质环境加以监测、治理，是矿山地质环境可持续发展的重要环节。然而，已有的矿山地质环境评价体系和方法都存在一定的局限性，这将无法对矿山地质环境进行全面且科学的评价。
具体实施方式
[0049] 如图1所示，本发明的矿山地质环境评价方法具体如下：
[0050] 步骤一、如表1所示，建立矿山地质环境评价体系，本体系包含A1、A2...、A5共5个要素，分别表示矿山地质环境本底状况，矿山基本情况，矿区周边敏感因素，矿山地质环境问题类型及程度，恢复治理难易程度。每个要素对应一组指标，各组指标内的每个指标按其分级标准对应一个分值。将各个指标划分为3个等级，一级分值为2，二级分值为6，三级分值为10。
[0051] 所述要素A1对应一组指标B1、B2、B3共3个指标，分别表示地形地貌、环境地质条件、土地利用状况；当地形地貌分别是简单(地形地貌单元类型单一，微地貌形态简单，地形起伏变化平缓，有利于自然排水，地形坡度一般小于20°，相对高差小，地面倾向与岩层倾向多为反交。)、中等(地形地貌单元类型较多，微地貌形态较复杂，地形起伏变化中等，不利于自然排水，地形坡度一般为20°～35°，相对高差较大，地面倾向与岩层倾向多为斜交。)、复杂(地形地貌单元类型多，微地貌形态复杂，地形起伏变化不利于自然排水，地形坡度一般大于35°，相对高差大，地面倾向与岩层倾向基本一致。)时，相应的，指标B1对应的分值分别为2、6、10；当环境地质条件分别是简单、中等、复杂时，相应的，指标B2对应的分值分别为2、6、
10；当土地利用状况分别是荒滩地和裸地、草地和林地及工矿建设用地、耕地时，相应的，指标B3对应的分值分别为2、6、10。
[0052] 所述要素A2对应一组指标B4、B5、B6共3个指标，分别表示矿类、生产规模、开采方式；当矿类分别是水气、非金属或金属、能源时，相应的，指标B4对应的分值分别为2、6、10；当生产规模分别是小型、中型、大型时，相应的，指标B5对应的分值分别为2、6、10；当开采方式分别是露天开采、露天井下联合开采、井下开采时，相应的，指标B6对应的分值分别为2、
6、10。
[0053] 所述要素A3对应一个指标B7，表示人口密度、有无重要建筑、有无自然保护区和水源地的综合状况，当该综合状况分别是一般区(区内居民居住较分散，无重要交通要道或建筑设施，远离各级自然保护区及旅游景区，无重要水源地)、较敏感区(区内分布人口为200-500人的居民集中居住区，分布有省道、高等级公路、小型水利电力工程或其他较重要建筑设施，矿区紧邻(300米以内)省级、县级自然保护区或较重要旅游景区，区内有较重要水源地)、敏感区(区内分布有集镇或人口大于500人以上的居民集中居住区，分布有国道、高速公路、铁路、重型以上水利电力工程或其他重要建筑设施，矿区紧邻(300米以内)国家级自然保护区(含地质公园、风景名胜区等)或其他重要旅游景区，区内有重要水源地)时，相应的，指标B7对应的分值分别为2、6、10。
[0054] 所述要素A4对应一组指标B8、B9、B10、B11共4个指标，分别表示矿山地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地资源破坏；当4个指标分别是较轻、较严重、严重时，相应的，各指标对应的分值分别为2、6、10；
[0055] 所述要素A5对应一组指标B12、B13、B14共3个指标，分别表示环境地质问题严重程度、有无滞后性问题、保证金额度；当环境地质问题严重程度分别是较轻、较严重、严重时，相应的，指标B12对应的分值分别为2、6、10；当有无滞后性问题分别是无或较轻、较严重、严重时，相应的，指标B13对应的分值分别为2、6、10；当保证金额度分别是少于50万元、50～500万元、大于500万元时，相应的，指标B14对应的分值分别为2、6、10。
[0056] 相应的，最终评价结果代表采矿活动对矿山地质环境的影响程度，如表2所示，共分为3级，分别代表轻度、中度、重度。
[0057] 表1评分标准
[0058]
[0059]
[0060] 表2矿山地质环境受采矿的影响程度
[0061]级别 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级
影响程度 轻度 中度 重度
[0062] 步骤二、根据矿山报告和调查结果对评价体系中的各个指标进行打分，将各指标对应的得分记为：x(B1)、x(B2)...、x(B14)；
[0063] 例如，各地区提交的矿山地质环境保护与恢复治理方案中会对矿山的相关属性进行描述，可根据报告中所描述的信息和勘察结果对各指标进行打分，如某个矿山的各个指标得分为：地形地貌得2分；环境地质条件得2分；土地利用状况得6分；矿类得4分；生产规模得2分；开采方式得2分；矿区周边敏感因素得2分；地质灾害得10分；含水层破坏得6分；地形地貌景观破坏得6分；土地资源破坏得2分；环境地质问题严重程度得10分；有无滞后性问题得2分；保证金额度得2分；即x(B1)＝2,x(B2)＝2,x(B3)＝6,x(B4)＝4,x(B5)＝2,x(B6)＝2,x(B7)＝2,x(B8)＝10,x(B9)＝6,x(B10)＝6,x(B11)＝2,x(B12)＝10,x(B13)＝2,x(B14)＝2；
[0064] 步骤三、在0到10之间划分三个区间，第一个区间记为[0,S1]，第二个区间记为(S1,S2]，第三个区间记为(S2,S3]；即S＝10，S3＝10，划分的第一个区间为[0,2]，第二个区间记为(2,6]，第三个区间记为(6,10]；
[0065] 步骤四、将x(B1)、x(B2)...、x(Bsi)...、x(B14)带入到公式(1)中进行计算；si＝1,2,…,14
[0066]
[0067] 式中，l,r,t仅作为标记使用，si＝1,2,…,14；
[0068] 步骤五、每个指标按步骤四计算后得到一个μsi，将同一要素所对应指标的μsi相加，得到该要素的分级倾向度μsz，μsz＝al+br+ct，sz＝1,2,…,5；比较μsz中a,b,c的大小，将最大值乘以区间系数(a值最大时对应的系数为 b值最大时对应的系数为3，c值最大时对应的系数为13)，并将得数赋给相对应的要素，得到该要素的分值x(Asz)，sz＝1,2,…,5，因此各要素对应的得分记为：x(A1)、x(A2)...、x(A5)，将x(A1)、x(A2)...、x(A5)按顺序组合成一维向量，记为：x(A)＝(x(A1),x(A2),…x(A5))；
[0069] 以要素A1对应一组指标B1、B2、B3为例x(B1)＝2,x(B2)＝2,x(B3)＝6；
[0070]
[0071]
[0072]
[0073] μsz＝2l+1.4r+0.4t
[0074] 其中a＝2，是a,b,c中的最大值，将 赋给要素A1，则x(A1)＝1
[0075] 步骤六、将一维向量x(A)代入公式(2)中，得到表示矿山地质环境受采矿活动影响程度的评价结果：
[0076]
[0077] 其中sgn为符号函数，f(x)为表示矿山地质环境受采矿活动影响程度的评价结果，分为3级，f(x)＝1代表轻度，f(x)＝2代表中度，f(x)＝3代表重度；α为Lagrange乘子，α*为α的最优解， di为训练样本，Di为训di对应的分段训练样本；S(di,x(A))是将非线性问题转化为线性问题的函数；b*为最优偏置；
[0078] 上述步骤中的 b*，di，Di和S(di,x(A))的获得方法如下：
[0079] 1)生成900组随机样本，每组随机样本中由14个指标的得分组成，其中600组作为原始训练样本，300组作为原始验证样本；
[0080] 2)按照与要素分值计算方法相同的步骤，得到第i组训练样本对应的5个分级倾向度μxz-i和第i组验证样本对应的5个分级倾向度μXz-i、第i组训练样本对应的5个分值x(Axz)和第i组验证样本对应的5个分值x(AXz-i)，从而得到600组训练样本的一维向量di和300组验证样本的一维向量d′i；对于训练样本，i＝1,2，......600；对于验证样本，i＝1,2，......300；，
[0081] 3)比较2)计算得出的第i组训练样本对应的分级倾向度μxz-i中a,b,c的大小，sz＝1,2,…,5；每组样本包含5个μxz-i，共比较5次；对第i组训练样本来说，如a最大时次数最多，则与该组训练样本di对应的分段训练样本Di＝1，如b最大时次数最多，则与该组训练样本di对应的分段训练样本Di＝2，如c最大时次数最多，则与该组训练样本di对应的分段训练样本Di＝3，共得出600组Di；对于第i组验证样本来说，如a最大时次数最多，则与该组验证样本d′i对应的分段验证样本D′i＝1，如b最大时次数最多，则与该组验证样本d′i对应的分段验证样本D′i＝2，如c最大时次数最多，则与该组验证样本d′i对应的分段验证样本D′i＝3，共得出300组D′i；
[0082] 4)在符合2-10≤s≤210条件下任选取s值，将s代入式(3)初步确定函数S(di,dj)；
[0083] S(di,dj)＝0.5exp[-s||di-dj||2]+0.5(di·dj),i＝1,2,…,600,j＝1,2,…,600 (3)[0084] 5)将步骤4)得到的函数S(di,dj)代入式(4)，并利用约束条件，初步确定Lagrange乘子α，α＝(α1，α2,...,αn)，n＝600；
[0085]
[0086] 约束条件：
[0087] 其中max Q(α)为 的最大值，在符合2-10≤k≤210条件下任选取k值；
[0088] 6)将步骤5)得到的Lagrange乘子α代入式(5)得到权向量w；
[0089]
[0090] 7)将Lagrange乘子α、权向量w代入式(6)得到偏置b；
[0091] αi(Di(w·di)+b)-1)＝0(i＝1,2,…,600) (6)
[0092] 8)利用式(7)对评价函数进行校验；
[0093]
[0094] 式中S(di,d′j)＝0.5exp[-s||di-d′j||2]+0.5(di·d′j),i＝1,2,…,600；j＝1,2,…,300，将fq(x)与验证样本d′j对应的分段验证样本D′j进行对比，q＝1,2,…300，如重合率达到90％以上，则将此时的α、s、b分别作为α的最优解α*、s的最优解s*、b的最优解b*；若重合率低于90％，将按步骤9)和步骤10)调整s和k的取值；
[0095] 9)对s进行重新选取，s的取值范围为2-10到210，s每次更新后数值增加或减少0.01(此处0.01可以按计算需求进行改变)，将更新后的数值带入到公式(3)中，然后从步骤4)到步骤8)依次重新计算。如重合率仍然低于90％，则进行步骤10)；
[0096] 10)对k进行重新选取，k的取值范围为2-10到210，k每次更新后数值增加或减少0.01(此处0.01可以按计算需求进行改变)，将更新后k的数值带入约束条件中，然后从步骤5)到步骤8)依次重新计算；如重合率仍然低于90％，则进行步骤9)；
[0097] 本发明所采用的矿山地质环境评价方法避免了人为因素的干扰，有效地解决了评价因子与评价结果之间的非线性关系，实现了对矿山地质环境的科学评价。与此同时，在综合分析国内外研究前沿进展及实际条件的基础上，本次工作设计构建了新的矿山地质环境评价体系。
[0098] 本评价体系考虑的因素全面，层次清晰，对矿山地质环境的描述贴近客观实际，适合于政府管理部门和专业人员的实际需要。例如，在评价体系的指标层中设有“矿类”，“矿类”是矿山的重要属性，不同矿类采用不同的开采方式，因此对地质环境的影响不同；在要素层中设有“矿区周边敏感因素”和“恢复治理难易程度”，地质灾害发生在人口密集的城市还是人烟稀少的山区，产生的后果不同，因此“矿区周边敏感因素”应予以考虑；地形地貌景观破坏在闭坑后容易进行恢复治理，而水土污染具有隐蔽性和滞后性，难于治理，因此“恢复治理难易程度”也应考虑进来。除此之外，还设有“矿山基本情况”、“有无滞后性问题”、“恢复治理保证金”等项。该体系具有广阔的推广应用前景。
[0099] 本技术领域中的技术人员应当认识到，以上的内容及步骤仅是用来说明本发明，而并非用作本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的变化、变形都将落在本发明的权利要求保护范围内。
