基于FAHP-Entropy賦權(quán)法的礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)：以武鳴區(qū)灰?guī)r礦山為例

全毅博，甘能儉，伍 靜，朱敏杰，呂堂安，李 志

（廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院，廣西 南寧 530004）

0 引 言

礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)分為兩部分內(nèi)容，第一部分：在研究礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征的基礎(chǔ)上，查明礦山開(kāi)采范圍內(nèi)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和礦山開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)礦山開(kāi)發(fā)建設(shè)或未加治理的廢棄、關(guān)閉礦山可能引發(fā)或加劇的地質(zhì)災(zāi)害，以及不同礦種、開(kāi)采規(guī)模和開(kāi)采方式等要素對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的影響程度；第二部分：確定不同礦山的修復(fù)優(yōu)先等級(jí)，為當(dāng)?shù)卣刭|(zhì)環(huán)境合理分配修復(fù)資源提供參考[1-3]?？茖W(xué)合理的礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)是環(huán)境治理工作的核心內(nèi)容之一，評(píng)價(jià)結(jié)果是否能兼顧主觀性與客觀性，直接影響生態(tài)治理方向及效果。

國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者針對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)開(kāi)展了大量的研究，研究的核心內(nèi)容在于能否以生態(tài)文明建設(shè)為導(dǎo)向，因地制宜地構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選擇合適的評(píng)價(jià)方法和賦權(quán)法，科學(xué)合理地反映研究礦山對(duì)周邊環(huán)境實(shí)際的影響程度。影響地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要分為以下三點(diǎn)：評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及模型構(gòu)建、評(píng)價(jià)方法、權(quán)重確定方法。

目前，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及模型構(gòu)建的研究越來(lái)越重視客觀事實(shí)，選取的指標(biāo)趨于全面[4-5]。評(píng)價(jià)方法的研究在不斷的創(chuàng)新過(guò)程中趨于多樣化，目前較常用的評(píng)價(jià)方法有GIS空間數(shù)據(jù)迭加分析法[6]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法[7]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[8]、集對(duì)分析法[9]等。這些評(píng)價(jià)方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，如模糊綜合評(píng)價(jià)法具有隸屬度和權(quán)重難確定的缺點(diǎn)；集對(duì)分析法得出的結(jié)果通常只是某個(gè)區(qū)間值，而不能直觀地反映影響程度和等級(jí)；當(dāng)學(xué)習(xí)樣本數(shù)量有限時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的精度難以得到保證[10]。權(quán)重確定方法的選取對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性有直接影響，目前常用的權(quán)重確定方法可根據(jù)其指標(biāo)權(quán)重確定方式大致分為兩類(lèi)：①專(zhuān)家打分法、德?tīng)柗品ǎ―elphi）[11]、層次分析法（AHP）[12]、模糊層次分析法（FAHP）[13]等主觀賦權(quán)法，可較好地體現(xiàn)評(píng)價(jià)者的主觀偏好，但由于個(gè)人的主觀價(jià)值判斷標(biāo)準(zhǔn)有差異，缺乏數(shù)學(xué)理論的支撐，因此，得出的權(quán)重缺乏一定的說(shuō)服力；②主成分分析法[14]、熵值法（Entropy）[15]、變異系數(shù)法[16]等客觀賦權(quán)法，可以摒棄主觀性的影響，但計(jì)算出的權(quán)重值會(huì)隨指標(biāo)數(shù)據(jù)的變化而變化，且缺乏對(duì)評(píng)價(jià)者主觀意向的考慮，確定的權(quán)重可能與實(shí)際情況不符[17]。

上述三個(gè)地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的研究目前主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：①礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題涉及大量影響因素，由于影響因素分級(jí)的模糊性及部分因素難以定量化，因此，如何兼顧評(píng)價(jià)的復(fù)雜性和模糊性，選取合適的評(píng)價(jià)方法和權(quán)重計(jì)算方法是目前礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究的關(guān)鍵問(wèn)題[8]；②針對(duì)評(píng)價(jià)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、可視化研究較少，目前礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究重點(diǎn)主要集中于指標(biāo)體系構(gòu)建和數(shù)學(xué)模型選擇，對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)模型的自動(dòng)量化處理研究不夠。

為了合理解決以上問(wèn)題，本文以武鳴區(qū)寧武-甘圩建筑石料用灰?guī)r集中開(kāi)采區(qū)內(nèi)38個(gè)灰?guī)r礦山為研究對(duì)象，采用FAHP-Entropy組合賦權(quán)法應(yīng)用于礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究。該方法應(yīng)用于礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)權(quán)重計(jì)算，可消除主客觀因素和不合理判斷的影響，并基于MATLAB平臺(tái)開(kāi)發(fā)礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)各礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度進(jìn)行分級(jí)區(qū)分，從而篩選優(yōu)先治理礦區(qū)，以指導(dǎo)本區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作。此系統(tǒng)與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)工作相比，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)上具有顯著的優(yōu)勢(shì)，且動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地得出評(píng)價(jià)結(jié)果，大幅提高了工作效率。

1 研究區(qū)灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 概況

武鳴區(qū)位于南寧市西北面，隸屬南寧市管轄，面積3 378 km2[17]。當(dāng)前武鳴區(qū)灰?guī)r礦累計(jì)探明資源量已超過(guò)2.6億t，預(yù)測(cè)潛在資源總量達(dá)33億t以上，開(kāi)采量占據(jù)了南寧市近半市場(chǎng)。武鳴區(qū)灰?guī)r純度高、質(zhì)量好，顏色多為白色、灰色及黑灰色，呈致密塊狀，大部分可達(dá)Ⅲ級(jí)以上強(qiáng)度，碎石質(zhì)量級(jí)配較好，大部分適用于水泥、建筑、路基路面、橋涵等[18]。由于其獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)和區(qū)位優(yōu)勢(shì)，武鳴灰?guī)r礦山開(kāi)采規(guī)模和礦石開(kāi)采總量不斷增加，逐漸形成了寧武-甘圩建筑石料用灰?guī)r集中開(kāi)采區(qū)（圖1）。

圖1 武鳴區(qū)灰?guī)r礦山分布圖Fig.1 Distribution map of limestone mines in Wuming District

1.2 礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

本文對(duì)研究區(qū)內(nèi)38座灰?guī)r礦山開(kāi)展地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題調(diào)查，通過(guò)資料收集、遙感解譯和實(shí)地調(diào)查的方式基本查明了區(qū)內(nèi)灰?guī)r礦山主要的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，主要表現(xiàn)為礦山地質(zhì)災(zāi)害、土地資源破壞與占用、地形地貌景觀影響和破壞等。其中，土地資源損毀、地形地貌景觀影響和破壞是區(qū)內(nèi)灰?guī)r礦山最嚴(yán)重的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

1）礦山地質(zhì)災(zāi)害。本次調(diào)查的38座灰?guī)r礦山均采用露天開(kāi)采方式，由于受到傳統(tǒng)開(kāi)采方式的影響，開(kāi)采過(guò)程中通常會(huì)形成陡峭的人為邊坡，導(dǎo)致周?chē)€(wěn)固的山體遭到破壞，形成不同程度的地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害隱患。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，區(qū)內(nèi)灰?guī)r礦山最嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題為崩塌和滑坡，共發(fā)生3起小型巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害；未發(fā)現(xiàn)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害；存在崩塌隱患的礦山共計(jì)34座，占調(diào)查礦山總數(shù)的89.47%，粗略統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)崩塌隱患達(dá)180處以上；存在滑坡隱患礦山3座，未發(fā)現(xiàn)泥石流災(zāi)害及其隱患（表1）。

表1 武鳴區(qū)灰?guī)r礦礦山地質(zhì)災(zāi)害情況Table 1 Geological hazards in limestone mines in Wuming District

2）土地資源損毀?；?guī)r礦山在露天開(kāi)采過(guò)程中需要先清除礦體覆蓋層，這會(huì)導(dǎo)致剝離采坑內(nèi)的大量表土和植被，產(chǎn)生大量的石塊、土堆等壓占土地，造成了嚴(yán)重的土地資源破壞和浪費(fèi)。38座灰?guī)r礦山損毀土地形式以露天采場(chǎng)挖損土地和工業(yè)場(chǎng)地壓占土地為主，損毀土地達(dá)504 hm2（其中基本農(nóng)田9.67 hm2），土地資源損毀嚴(yán)重礦山占礦山總數(shù)的55.26%；土地資源損毀較嚴(yán)重礦山占比5.26%；土地資源損毀較輕礦山占比39.48%（表2），總土地資源破壞率約為122.21%，該區(qū)灰?guī)r礦山開(kāi)發(fā)對(duì)土地資源損毀程度為嚴(yán)重。土地資源破壞率按式（1）計(jì)算，灰?guī)r礦山土地資源損毀程度根據(jù)《礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》（DD 2014—05）判定，土地資源破壞等級(jí)根據(jù)土地資源破壞率分為嚴(yán)重、較嚴(yán)重和較輕三個(gè)等級(jí)。

表2 礦山土地資源損毀等級(jí)Table 2 Damage grades of mine land resources

3）地形地貌景觀影響和破壞?；?guī)r礦山在露天開(kāi)采中會(huì)造成山體撕裂和巖石裸露，破壞原本連續(xù)一致的地形和原生的植被景觀，導(dǎo)致景觀由于礦石的開(kāi)采而無(wú)法發(fā)揮原有功能。本次調(diào)查的38座灰?guī)r礦山對(duì)地形地貌景觀影響和破壞主要表現(xiàn)在礦山露天采場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地、廢土堆、各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害等對(duì)生態(tài)景觀的直接破壞以及礦山開(kāi)采對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的影響。38座灰?guī)r礦山地形地貌破壞面積為503.99 hm2（表3），總的地形地貌景觀破壞率為118.62%，研究區(qū)灰?guī)r礦山整體地形地貌景觀影響破壞程度為嚴(yán)重?；?guī)r礦山地形地貌景觀影響程度參照《礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》（DD 2014—05）進(jìn)行評(píng)價(jià)，地形地貌景觀破壞率按式（2）計(jì)算，地形地貌景觀破壞等級(jí)根據(jù)地形地貌景觀破壞率分為嚴(yán)重、較嚴(yán)重、較輕三級(jí)[19]。

表3 武鳴區(qū)灰?guī)r礦山地形地貌景觀破壞情況Table 3 Landform and landscape destruction of limestone mines in Wuming District

4）含水層破壞?；?guī)r礦山設(shè)計(jì)最低開(kāi)采標(biāo)高均在地下水位及最低侵蝕基準(zhǔn)面以上，僅2座礦山由于違規(guī)凹陷開(kāi)采對(duì)含水層產(chǎn)生影響，影響程度較輕。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型確定

2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)原則

礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)既是對(duì)礦山開(kāi)采引起的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題發(fā)育和影響程度的綜合評(píng)定，也是確定礦山損毀土地治理利用方向的基礎(chǔ)和依據(jù)之一[20]。本文以整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)的每座礦山作為礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的基本評(píng)價(jià)單元，以研究區(qū)灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題類(lèi)型、發(fā)育現(xiàn)狀及成因?yàn)橐罁?jù)，綜合考慮礦業(yè)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響程度，兼顧地質(zhì)環(huán)境背景，突出重點(diǎn)影響地質(zhì)環(huán)境的因素，合理地選擇評(píng)價(jià)因子以構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，將礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)從低到高分為輕微、較輕、較嚴(yán)重、嚴(yán)重四個(gè)等級(jí)，分別得出評(píng)價(jià)單元隸屬于某個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的程度，選擇隸屬程度高（隸屬度得分高）的評(píng)價(jià)等級(jí)作為該評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)結(jié)果[17]。

進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)要遵循的主要原則可以歸納為以下幾點(diǎn)：可操作性和可度量性原則、科學(xué)性原則、可比性原則、獨(dú)立性與整體性原則、全面性原則、隸屬度得分高者優(yōu)先原則。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)體系

研究區(qū)為典型的灰?guī)r集中開(kāi)采區(qū)，本文以《區(qū)域地質(zhì)環(huán)境調(diào)查總則》（DD 2004—02）、《礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》（DD 2014—05）和《廣西礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理與土地復(fù)墾方案編制技術(shù)要求》（桂國(guó)土資發(fā)〔2017〕4號(hào)）推薦的指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，綜合考慮地質(zhì)環(huán)境背景及實(shí)地野外調(diào)查情況，選取影響研究區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境的主要因素有地質(zhì)環(huán)境背景、資源破壞、地質(zhì)災(zāi)害、礦山開(kāi)發(fā)利用狀況4種要素下的14種評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建武鳴區(qū)灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（圖2）。

圖2 武鳴區(qū)灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Evaluation index system of geological environmental impact of limestone mines in Wuming District

本文將各評(píng)價(jià)指標(biāo)和要素劃分為4個(gè)等級(jí)，采用4分制的評(píng)分方法進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)量化分級(jí)，即影響輕微（1分）、影響較輕（2分）、影響較嚴(yán)重（3分）和影響嚴(yán)重（4分），對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)（表4）。

表4 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Grading standard of mine geological environmental impact assessment indicators

2.3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法

由于影響礦山地質(zhì)環(huán)境的因素很多，各種因素之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的交互關(guān)系，也存在一定的模糊性，很難用經(jīng)典的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述，因此，本文采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)武鳴區(qū)灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)步驟如下所述[17]。

1）因素集的建立。評(píng)價(jià)因素集U={u1,u2,...,um}，其中，m為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。本文共構(gòu)建了二級(jí)礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，因此，根據(jù)上文構(gòu)建的地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，本文一級(jí)評(píng)價(jià)因素集為U={地質(zhì)環(huán)境背景，資源破壞，地質(zhì)災(zāi)害，礦山開(kāi)發(fā)利用狀況}；二級(jí)評(píng)價(jià)因素集為：①地質(zhì)環(huán)境背景U1={地形地貌，地質(zhì)構(gòu)造，植被覆蓋率}；②資源破壞U2={對(duì)原生地形地貌景觀影響程度，對(duì)可視范圍內(nèi)地形地貌景觀影響程度地形地貌，土地?fù)p毀面積，含水層破壞}；③地質(zhì)災(zāi)害U3={易發(fā)性，發(fā)育規(guī)模，威脅人數(shù)，經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失}；④礦山開(kāi)發(fā)利用狀況U4={開(kāi)采規(guī)模，開(kāi)采方式，治理修復(fù)率}。

2）評(píng)語(yǔ)集的建立。評(píng)語(yǔ)集是評(píng)價(jià)者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象可能做出的各種評(píng)價(jià)等級(jí)的集合，以V={V1，V2，...，Vn}表示，其中，n為評(píng)價(jià)等級(jí)的個(gè)數(shù)，本文共劃分4個(gè)等級(jí)，評(píng)語(yǔ)集V={輕微，較輕，較嚴(yán)重，嚴(yán)重}。

3）構(gòu)建隸屬度函數(shù)。隸屬度函數(shù)表示評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于某個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的程度[21]。隸屬函數(shù)的確定方式種類(lèi)繁多，但在地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，大多以梯形分布函數(shù)作為其隸屬度函數(shù)[22]，因此，本文決定構(gòu)建遞增型梯形分布隸屬度函數(shù)，輕微級(jí)別、較輕級(jí)別、較嚴(yán)重級(jí)別、嚴(yán)重級(jí)別最終隸屬度函數(shù)見(jiàn)式（3）～式（6），具體推導(dǎo)過(guò)程參照甘能儉[17]研究。

式中：D1、D2、D3、D4分別為4個(gè)評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬度；S1、S2、S3、S4分別為評(píng)價(jià)集中4個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值；xi為評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)測(cè)值；I1、I2、I3分別為評(píng)價(jià)集中過(guò)渡區(qū)間的上限值，其取值方法見(jiàn)式（7）～式（9）。

式中，β為區(qū)間過(guò)渡系數(shù)，本次研究中的區(qū)間長(zhǎng)度值較小，因此，取β=0.5。

4）建立單因素模糊矩陣。在得到評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)測(cè)值后，可通過(guò)構(gòu)建隸屬度函數(shù)計(jì)算出因素集中各指標(biāo)對(duì)評(píng)語(yǔ)集中各評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，設(shè)因素集中第m個(gè)要素對(duì)評(píng)語(yǔ)集中第n個(gè)等級(jí)的隸屬度為Rmn，則可構(gòu)建出一個(gè)單因素模糊矩陣，見(jiàn)式（10）。

5）綜合評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)是通過(guò)對(duì)權(quán)重集和模糊矩陣的運(yùn)算得到的，體現(xiàn)了各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的不同及影響程度的不同。具體運(yùn)算見(jiàn)（11）。

式中：WT為評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重集；B為綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)權(quán)重確定方法

相較于客觀賦權(quán)法和主觀賦權(quán)法，組合賦權(quán)法不僅利用了決策者的主觀意向，而且能充分挖掘數(shù)據(jù)本身所包含的客觀信息，使計(jì)算結(jié)果更加可靠。目前，模糊層次分析法和熵值法相結(jié)合的FAHPEntropy組合賦權(quán)法在采礦[23]、水利[24]、公路[25]等多個(gè)工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但還未有學(xué)者將其應(yīng)用于礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中?？紤]到單一賦權(quán)法的局限性，為了使確定的指標(biāo)權(quán)重兼具主觀性和客觀性，本文采用模糊層次分析法和熵值法相結(jié)合的FAHPEntropy組合賦權(quán)法進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算。其主要原理是將熵值法的思想融入模糊層次分析的算法中，運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃的求解方式將兩種算法中各指標(biāo)的貢獻(xiàn)度進(jìn)行組合分析，最終再通過(guò)矩陣運(yùn)算即可得到每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重[26]。目前，F(xiàn)AHP-Entropy組合賦權(quán)法在多個(gè)工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具體計(jì)算步驟在相關(guān)文獻(xiàn)中[17,23]有詳細(xì)說(shuō)明，由于篇幅原因在此不再過(guò)多贅述。

1）計(jì)算FAHP法權(quán)重W′。模糊層次分析法是將模糊理論與層次分析法相融合的一種賦權(quán)方法，通過(guò)隸屬度轉(zhuǎn)換來(lái)比較各指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度，并構(gòu)造相應(yīng)的模型實(shí)現(xiàn)權(quán)重值的計(jì)算。模糊層次分析法解決了傳統(tǒng)層次分析法中某一層次指標(biāo)較多（如4個(gè)以上）時(shí)判斷矩陣的一致性難以保證的問(wèn)題，提高了評(píng)價(jià)的可靠性，因此，本文選擇模糊層次分析法計(jì)算各指標(biāo)的主觀權(quán)重w′i（i=1，2，···，n）。

2）計(jì)算Entropy法權(quán)重W''。熵值法作為一種客觀賦權(quán)法，能有效避免主觀性對(duì)結(jié)果的影響，其計(jì)算結(jié)果更客觀可靠[27]，因此，本文選擇熵值法進(jìn)行計(jì)算各指標(biāo)的客觀權(quán)重wi（i=1，2，···，n）。

3）計(jì)算FAHP-Entropy法組合權(quán)重W。采用相對(duì)熵原理對(duì)FAHP法所得權(quán)重W'和Entropy法所得權(quán)重W″進(jìn)行修正，由相對(duì)熵的定義可知，相對(duì)熵可用于度量?jī)煞N不同賦權(quán)方法所得權(quán)重向量的距離程度，F(xiàn)AHP法 和Entropy法 的組 合 權(quán) 重wi（i=1，2，···，n）可通過(guò)式（12）求解[25,28-29]。

式（12）有全局最優(yōu)解，見(jiàn)式（13）。

FAHP-Entropy法組合權(quán)重為式（14）。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

基于以上研究區(qū)內(nèi)各礦山的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題特征以及武鳴區(qū)持續(xù)惡化的礦山地質(zhì)環(huán)境和有限地質(zhì)環(huán)境修復(fù)資源之間的矛盾，本文將礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度和礦山土地治理利用方向兩方面相結(jié)合，從而開(kāi)展礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

4.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

本文基于MATLAB平臺(tái)開(kāi)發(fā)了礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)（MGES），將礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度與土地治理方向多目標(biāo)決策的計(jì)算模型集成到該軟件中，軟件整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要依據(jù)本文研究對(duì)象和研究目的進(jìn)行功能劃分和確定，包括1個(gè)主界面和權(quán)重計(jì)算界面、地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)界面、土地治理方向適宜性評(píng)價(jià)界面等3個(gè)子界面，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)入、參數(shù)輸入、自動(dòng)化計(jì)算、成果顯示與輸出等功能，系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)路線主要包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、權(quán)重計(jì)算以及地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估（圖3）。

圖3 MGES評(píng)價(jià)系統(tǒng)技術(shù)路線Fig.3 Technical route of MGES evaluation system

4.2 系統(tǒng)應(yīng)用

本文對(duì)開(kāi)展了地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的38座灰?guī)r礦山應(yīng)用MGES系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中，包含11座廢棄礦山、15座關(guān)閉礦山、12座生產(chǎn)礦山（圖4）。

圖4 MGES評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行流程Fig.4 Operation process of MGES evaluation system

礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，在開(kāi)展評(píng)價(jià)的38座礦山中，對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響較輕的礦山僅8座；對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重的礦山共18座；對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重的礦山共12座。在26座關(guān)閉、廢棄礦山中，僅6座礦山由于進(jìn)行了簡(jiǎn)單治理、局部復(fù)墾復(fù)綠，對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響較輕；而剩余20座礦山由于未進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理或治理效果不佳，采場(chǎng)高陡邊坡裂隙發(fā)育，礦區(qū)內(nèi)堆放固體廢棄物，加上灰?guī)r自然成土率極低，自然復(fù)綠難度大，對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響屬較嚴(yán)重～嚴(yán)重級(jí)別（表5）。12座生產(chǎn)礦山中僅有2座礦山對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響屬較輕級(jí)別，剩余的10座礦山屬于較嚴(yán)重～嚴(yán)重級(jí)別，未來(lái)隨著礦山開(kāi)采進(jìn)程的推進(jìn)，礦山地質(zhì)環(huán)境不可避免地將進(jìn)一步惡化。

表5 MGES評(píng)價(jià)系統(tǒng)地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Geological environmental impact evaluation results of MGES evaluation system

基于對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題特征以及FAHPEntropy組合權(quán)重計(jì)算結(jié)果的綜合考慮，可得出礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中最為突出的指標(biāo)是“對(duì)原生地形地貌景觀影響程度”，此指標(biāo)權(quán)重值的高得分（0.127）進(jìn)一步證實(shí)了其在決策過(guò)程中的重要性，同時(shí)與灰?guī)r礦山所面臨的主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題特征（挖損和壓占土地）相吻合。

5 結(jié) 論

1）本文采用的是模糊層次分析法和熵值法相結(jié)合的FAHP-Entropy組合賦權(quán)法，在各礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程中既能兼顧評(píng)價(jià)者的偏好，又能避免指標(biāo)賦權(quán)受主觀影響過(guò)大，可以有效確定礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的各指標(biāo)權(quán)重值。

2）所開(kāi)發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)（MGES）與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)工作相比，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)上具有顯著的優(yōu)勢(shì)，且動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地得出評(píng)價(jià)結(jié)果，大幅提高了工作效率。通過(guò)該研究，可以使多變量因素影響的地質(zhì)環(huán)境影響程度量化，使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化及自動(dòng)化，有利于推動(dòng)礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究向智能化方向發(fā)展。

3）本文對(duì)開(kāi)展了地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題調(diào)查的38座灰?guī)r礦山應(yīng)用MGES系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果表明對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響較輕的礦山僅占比21%，對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重的礦山占比47%，對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重的礦山占比32%，此系統(tǒng)的應(yīng)用可以為有限的治理資金指明優(yōu)先治理方向。