GIS在礦山生態(tài)修復(fù)工作中的應(yīng)用研究

重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院 王素偉，王琛

在當(dāng)前各個(gè)礦井大規(guī)模開采的背景下，礦山周邊的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作得到了社會各界的重點(diǎn)關(guān)注，如果不能及時(shí)治理開采過程中引發(fā)的各種生態(tài)問題，就會對周邊環(huán)境極大的破壞以及污染，甚至還會引發(fā)安全隱患。為了對礦山生態(tài)進(jìn)行更加科學(xué)合理的治理，就必須科學(xué)合理地引入GIS技術(shù)，針對工程地質(zhì)、礦山地質(zhì)災(zāi)害以及地質(zhì)環(huán)境等多方面的問題，制定出有針對性的地質(zhì)環(huán)境治理措施以及恢復(fù)措施，并根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行對應(yīng)的調(diào)整，通過GIS等現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，最大程度地降低礦產(chǎn)開發(fā)過程中各類地質(zhì)環(huán)境問題的發(fā)生概率。

一、GIS技術(shù)的基本概述

GIS技術(shù)，全稱為地理信息系統(tǒng)技術(shù)，是一種能夠更好地收集各種三維立體數(shù)據(jù)信息，并且具備可視化功能、分析功能以及技術(shù)儲存功能的現(xiàn)代化信息管理系統(tǒng)。GIS技術(shù)大部分情況下都用于區(qū)域范圍內(nèi)各類事物的處理，并針對管理或是設(shè)施等多種關(guān)鍵問題進(jìn)行科學(xué)合理的解決。同時(shí)，在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，各種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及可視化技術(shù)得到了全面的發(fā)展優(yōu)化，這也使得地理信息系統(tǒng)技術(shù)得到了對應(yīng)的發(fā)展。舉例說明，在ComGIS中，其就在原本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步融入了各類不同的語言，其中充分結(jié)合了各種開發(fā)語言資源。同時(shí)，GIS作為一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為輔助的學(xué)科內(nèi)容，其內(nèi)部也靈活運(yùn)用了各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息化技術(shù)，主要作用就在于對三維空間位置進(jìn)行管理以及分析，并提供對應(yīng)的定位數(shù)據(jù)信息。而在GIS當(dāng)中所涉及的地理內(nèi)容，并不代表實(shí)際工作環(huán)境當(dāng)中的地理位置，代表的只是空間地理坐標(biāo)系統(tǒng)當(dāng)中的空間屬性數(shù)據(jù)信息以及坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息[1]。

二、國內(nèi)外礦山生態(tài)修復(fù)模式探究

（一）國內(nèi)礦山生態(tài)修復(fù)模式

在當(dāng)前的社會環(huán)境中，國內(nèi)的礦山生態(tài)修復(fù)模式可以詳細(xì)劃分為多種類型，而站在投資主體的角度來看，可以將其進(jìn)一步歸納為政府購買服務(wù)、政企合作、企業(yè)投入以及政府融資平臺這四種不同的修復(fù)模式。簡單來說，就是生態(tài)修復(fù)工程與相應(yīng)產(chǎn)業(yè)開發(fā)一同推進(jìn)的修復(fù)模式、設(shè)計(jì)建設(shè)融資一體化的生態(tài)修復(fù)模式、采購設(shè)計(jì)一體化的修復(fù)模式以及融資運(yùn)營融合的修復(fù)模式。同時(shí)，從流域以及全域的角度上，則可以分為產(chǎn)業(yè)基金模式以及生態(tài)樹模式等多種不同類型。上述幾種比較成功的礦山生態(tài)修復(fù)模式，由于區(qū)域不同、政策不同以及地理?xiàng)l件不同，都存在著較為明顯的差異，具備極其顯著的可借鑒性，但卻不具備全盤復(fù)制性。其中相對比較成功的方式，基本上就是政府授權(quán)過后搭建出的平臺公司或是政企平臺，同時(shí)還有其他以政府部門為主導(dǎo)的模式，比如農(nóng)業(yè)合作社模式或是PPP模式等，總體來說，在市場價(jià)值取向方面，礦山市場修復(fù)的本質(zhì)內(nèi)容就在于收益問題以及產(chǎn)權(quán)問題，產(chǎn)權(quán)作為各類企業(yè)獲得合法收益的基本法律保證，收益則是企業(yè)積極主動(dòng)參與到各類礦山生態(tài)修復(fù)活動(dòng)中的結(jié)伴需求。最后在市場化實(shí)施路徑方面，礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作的核心就在于協(xié)調(diào)問題以及融資問題，其中的融資則是重點(diǎn)所在，而資金政策問題也是影響礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)的重點(diǎn)內(nèi)容，資金屬于驅(qū)動(dòng)，政策則是關(guān)鍵內(nèi)容，一個(gè)好的政策能夠進(jìn)一步促進(jìn)礦山生態(tài)環(huán)境的修復(fù)。

（二）國外礦山生態(tài)修復(fù)模式

在國外，礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)的案例相對較少，但與礦山生態(tài)環(huán)境類似的國家公園修復(fù)或是國家濕地修復(fù)等，卻取得了十分優(yōu)異的效果，比如美國濕地采用的抵消信用交易模式，相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)企業(yè)，比如濕地環(huán)節(jié)銀行發(fā)起人就可以通過租賃土地或是購買土地的方式來建設(shè)相應(yīng)的濕地，在政府部門同意后可以生成抵消信用額度，并且通過出售這部分抵消信用的方式來為各類責(zé)任主體獲取相應(yīng)的優(yōu)勢。其次，美國所采用的生態(tài)旅游特許經(jīng)營權(quán)模式，主要就是利用各類法律規(guī)定，將國家公園的管理權(quán)、經(jīng)營權(quán)以及所有權(quán)進(jìn)行分離處理，并根據(jù)實(shí)際情況在公園內(nèi)部開展除生態(tài)旅游之外的特許經(jīng)營模式，并通過公開招標(biāo)的方式，確定出特定的經(jīng)營主體。再比如，英國所采用的水務(wù)特許經(jīng)營權(quán)模式，就是將各類基礎(chǔ)設(shè)施的投資權(quán)、運(yùn)營權(quán)以及建設(shè)權(quán)全部轉(zhuǎn)移給相應(yīng)的水務(wù)公司，以此為基礎(chǔ)來建立獨(dú)立、協(xié)同的分權(quán)監(jiān)督管理機(jī)制。在瑞士的綠色水電認(rèn)證模式當(dāng)中，可以通過認(rèn)證的方式來逐步提升電力產(chǎn)品的具體附加值，將其中出現(xiàn)的溢價(jià)現(xiàn)象對環(huán)境進(jìn)行改善優(yōu)化。這些國外的修復(fù)模式都值得我國借鑒，特別是特許經(jīng)營權(quán)模式，其可以有效解決礦山修復(fù)過程當(dāng)中存在的問題，并由相應(yīng)的政府部門來對廢棄礦產(chǎn)地用權(quán)來進(jìn)行統(tǒng)一的接收管理，確保礦產(chǎn)地的土地產(chǎn)權(quán)可以更好地交由政府部門來展開統(tǒng)一化管理，在建立起廢棄礦產(chǎn)地特許經(jīng)營權(quán)制度的同時(shí)，明確市場經(jīng)營的具體收益路徑[2]。

三、礦山生態(tài)環(huán)境中存在的主要地質(zhì)問題

（一）礦山地質(zhì)災(zāi)害

依據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估》當(dāng)中的主要內(nèi)容，充分結(jié)合圖斑的調(diào)查情況以及無人機(jī)的測量結(jié)果，可以明顯看出礦山周邊環(huán)境中的主要地質(zhì)災(zāi)害大多為落石地質(zhì)災(zāi)害，在實(shí)際調(diào)查過程中，擁有落石地質(zhì)災(zāi)害隱患的危險(xiǎn)巖體數(shù)量相對較多，其大多數(shù)都分布在各類開采地。

（二）含水層產(chǎn)生的破壞

根據(jù)相應(yīng)的調(diào)查內(nèi)容可以看出，在對地下水以及地表水的部分資料進(jìn)行分析后，根據(jù)區(qū)域當(dāng)中的主要地下水資料內(nèi)容，可以看出礦山生態(tài)環(huán)境中地下水的位埋相對較大，地表露采產(chǎn)生的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于地下水位埋深，由此可見，在具體采礦活動(dòng)中，并沒有對含水層產(chǎn)生破壞，也不會對含水量產(chǎn)生較大的影響。

（三）土壤污染問題

由人為活動(dòng)所制造的污染物，其在進(jìn)入土壤內(nèi)部后會不斷累積，最終引發(fā)土壤質(zhì)量惡化的問題出現(xiàn)，甚至還會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的危害，這被稱作為土壤污染問題。同時(shí)，如果土壤內(nèi)部各類有害物質(zhì)含量較多，一旦超出了土壤的自凈能力，就會對土壤結(jié)構(gòu)、土壤功能以及土壤組成產(chǎn)生變化，同時(shí)各類微生物的活動(dòng)也受到了極大的抑制，有害物質(zhì)以及其分解過后產(chǎn)生的危害產(chǎn)物會在土壤當(dāng)中逐步積累，并通過土壤植物人體，間接被人體所吸收。除此之外，這種土壤污染問題也會降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、降低大氣環(huán)境質(zhì)量，還會出現(xiàn)地表水污染以及地下水污染問題，并對人體健康產(chǎn)生極大的危害[3]。

四、GIS技術(shù)在礦山生態(tài)修復(fù)工作當(dāng)中的具體應(yīng)用措施

（一）輔助修復(fù)技術(shù)

GIS技術(shù)當(dāng)中的輔助修復(fù)技術(shù)，主要就是處理邊坡以及整理場地，以此來穩(wěn)步提升邊坡的安全性以及穩(wěn)定性。在具體的項(xiàng)目開展過程中，完全可以通過現(xiàn)場生態(tài)系統(tǒng)自身所具備的修復(fù)能力、支撐能力以及組織能力來實(shí)現(xiàn)礦山生態(tài)環(huán)境的修復(fù)處理，確保當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的多樣性以及平衡性。大部分礦區(qū)在地勢方面都存在著較大差異，地質(zhì)構(gòu)成也十分復(fù)雜，這就需要進(jìn)一步了解礦山的具體生態(tài)破壞程度，以此為基礎(chǔ)來修復(fù)現(xiàn)場的地形內(nèi)容，通過填方山體與挖方山體來保證施工現(xiàn)場的改造以及植物種植等，都能夠與實(shí)際情況保持一致，并將排水溝科學(xué)合理地布置在局部位置當(dāng)中，提升施工現(xiàn)場的安全性與排水性。而在實(shí)際處理階段，還要將原本那些非臺階式的邊坡裸巖有效轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆潆A梯性特征的坡地，進(jìn)一步降低邊坡的基本坡度，確保其不會超出安全角。一般情況下，塌陷地并不會對土層結(jié)果產(chǎn)生影響，但具體的塌陷程度會決定礦山生態(tài)修復(fù)工作的開展難度。在對塌陷區(qū)域采用GIS輔助修復(fù)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)時(shí)，則要在這一區(qū)域覆蓋好各類植物，科學(xué)合理地搭配植物類型，實(shí)現(xiàn)水土的全面穩(wěn)固。

（二）改良土地基質(zhì)

在礦山生態(tài)修復(fù)工作的施工現(xiàn)場，如果重金屬污染情況相對較為嚴(yán)重，并且還缺少對應(yīng)的土壤層，就需要工作人員根據(jù)實(shí)際情況選擇能夠?qū)鶎臃椒ㄟM(jìn)行改良的傳統(tǒng)方式，根據(jù)恢復(fù)完畢后的應(yīng)用方向以及理化性質(zhì)等來明確覆土的具體厚度。而在實(shí)踐中可以明顯看出，如果覆土的厚度穩(wěn)定在十厘米左右，就能夠有效提升植物覆蓋度，覆土超過三十厘米時(shí)，覆蓋度還會進(jìn)一步提升到70%。同時(shí)通過GIS技術(shù)的應(yīng)用，還可以更好地為土地基質(zhì)改良工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，利用GIS技術(shù)來進(jìn)一步明確礦山生態(tài)環(huán)境中的實(shí)際地理情況，而如果在礦山周邊缺少土源的情況下就可以采用秸稈、稻草以及谷殼等材料來進(jìn)行替代，將其粉碎發(fā)酵后，用這部分物質(zhì)來代替原本的土壤，通過這種方式可以促進(jìn)養(yǎng)分總體含量的穩(wěn)步提升，確保GIS技術(shù)能夠有效發(fā)揮出自身的實(shí)際作用[4]。

五、結(jié)論

總而言之，在當(dāng)前的礦山地區(qū)，其內(nèi)部的生態(tài)破壞以及土地失調(diào)等問題十分嚴(yán)重，為了有效降低礦山生態(tài)環(huán)境問題產(chǎn)生的影響，應(yīng)當(dāng)充分引入GIS技術(shù)，通過其內(nèi)部所具備的輔助修復(fù)技術(shù)來優(yōu)化基本的土地基質(zhì)，在確定各項(xiàng)工作內(nèi)容得到有效落實(shí)的同時(shí)，為整體社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用。