礦產資源開發活動不可避免地會對礦山地質環境產生或重或輕的影響與破壞,為了有效支撐國土資源部門礦山地質環境監管的新職能,為礦山地質環境保護與治理提供科學依據,2001年中國地質調查局首次在全國部署了《西北地區不同類型礦產開發環境地質研究》工作,2007年下達了編制我國首份《中國礦山環境地質圖(1/400萬)》的項目任務書。項目的主要目標任務是開展西北地區不同類型礦產資源開發環境地質研究,探索多礦種多問題為一體的點狀礦山地質環境問題的編圖方法,編制《中國礦山環境地質圖》,為礦山地質環境防治規劃及科學研究提供依據。項目實施之前,我國沒有區域性礦山地質環境綜合研究及小比例尺的圖件編制工作,因此項目是集礦山地質環境調查及編圖方法創新、理論研究為一體的探索性工作,具有立典性和示范性。上述兩個項目均由中國地質調查局西安地質調查中心實施,主要完成人有徐友寧、何芳、張江華、劉瑞平、喬岡、陳華清。項目成果《區域性礦山環境地質研究及編圖方法實踐》獲2014年度國土資源科學技術二等獎。
一、主要成果及創新點
1.礦山地質環境調查研究的思路創新
面對礦山地質環境調查這一嶄新的地質調查領域和編圖方法,在充分借鑒相關領域的理論和方法的基礎上,探索出礦山地質環境調查研究新思路:(1)資料收集–野外調查–典型解剖–規律認識等;(2)不同類型礦產開發礦山地質環境變化的響應機制研究;(3)集成礦山地質環境調查、評價、編圖及數據庫建設的方法體系研究;(4)項目通過成果報告、簡本、系列圖件、可視化信息系統的成果表達,探索形成了多項原創性成果,為礦山地質環境調查與評價提供了重要的經驗。
2.礦山地質環境防治理論創新
出版了首部以礦山環境地質問題為對象的《中國西北地區礦山環境地質問題調查與評價》專著、首張《1/400萬中國礦山環境地質圖》及說明書,發表論文26篇,形成了較為系統的礦山環境地質防治理論。
(1)建立礦山環境地質問題分類體系。將礦產開發影響與破壞地質環境的結果劃分為資源毀損、地質災害和環境污染三大類及22種表現形式,以此為基礎,按照不同類型礦產、不同開發方式、不同地質環境區、不同規模企業進一步對礦山環境地質問題進行分類,總結了礦山環境地質問題規律性、重發性、特殊性以及可控性的特點。
(2)礦山環境地質問題形成機制與調控因素研究。論述了不同規模的礦山企業、不同的地質環境區內,以不同開發方式開采礦產資源產生和加劇的礦山環境地質問題類型、危害及發展趨勢的差異性以及影響礦山環境地質問題嚴重程度的主控因素。
(3)礦山地質環境防治一體化理論。總結了國內外礦產資源開發地質環境防治的三種模式(先開發后治理、邊開發邊治理、嚴格環境保護條件下的礦產資源開發模式);針對礦產資源勘探開發閉坑不同階段對地質環境的影響不同,提出了開發前預防—過程治理—閉坑后徹底恢復的全過程礦山地質環境防治理念;針對西北地區水資源短缺、生態環境脆弱、原生地質災害高發特點,提出了西部大開發中礦產資源開發應走綠色礦業之路的對策建議。
3.礦山地質環境研究方法創新
面對新的地質調查領域,探索形成了礦山地質環境調查評價方法,建立了礦山環境地質問題綜合評價指標體系,編制出版了《1/400萬中國礦山環境地質圖及說明書》,形成了一套原創性編圖方法。
(1)礦山地質環境調查研究方法。針對礦產資源開發地質環境影響的范圍及特點,探索形成了礦山地質環境調查評價方法;制定了礦山地質環境調查技術規范,促進了礦山地質環境調查工作進入了規范化軌道;完善了區域性礦山環境地質問題綜合評價指標體系,為區域性、省區礦山環境地質研究提供了可供借鑒及統一的平臺。
(2)礦山環境地質問題綜合評價體系。建立了資源毀損(5項指標)、地質災害(12項指標)和環境污染(5項指標)等三要素22項指標、權重構成的礦山環境地質問題綜合評價的指標體系。采用不同量綱指標轉化為無量綱指數的方法,以評價指數作為評定等級的標準,采用模糊數學方法完成了礦山環境地質問題嚴重程度的現狀評價、預測評價和綜合評價,評價結果反映了礦山地質環境恢復治理的優先順序。綜合評價體系實現了多因子、多對象、多目標的客觀評價。開發了人機對話的礦山環境地質問題綜合評價軟件系統,簡化評價過程,增強了應用性與推廣性。
(3)創新形成了礦山環境地質圖編圖方法。通過創新的編圖思路、表達方式、圖式圖例及鑲嵌圖表等方式,有效地解決了小比例尺圖上點狀礦山、多礦種多問題的表達形式。劃分出影響和控制我國礦山環境地質問題分布規律及修復難易程度的6大地質環境區、30個亞區;采用MAPGIS空間分析功能,解決了采礦集中最小分布區范圍圈定;建立了3要素、7項指標、10因子構成的礦山環境地質問題的綜合評價體系;綜合采用多顏色、多線型、點群符號、字母及其組合,區別了不同類型礦產、不同類型問題的嚴重程度及其分區的規律性表達;通過鑲嵌圖、表豐富了圖面的信息量。2013年出版了我國首份《1/400萬中國礦山環境地質圖及說明書》,編制了6張1:300萬西北地區礦山環境地質圖件,為省區及大區地調中心編制省區及區域性礦山地質環境圖件提供了技術藍本。
二、成果應用與轉化
詳實的調查數據和理論研究成果為國土資源部門編制《全國礦山環境保護與治理規劃(2009-2015年)》提供了基礎資料,為后續項目組編制中國地質調查局局標《1:5萬礦山地質環境調查評價規范》提供了技術藍本,為中國地質科學院巖溶地質研究所編制新一代《中國巖溶地質圖》提供了借鑒。出版的專著及《1/400萬中國環境地質圖》成為中國地質大學(武漢)和長安大學相關領域教學的參考圖書,為西北五省地質環境監測總站(院)和中國地質調查局大區地質調查中心開展省級及區域性礦山地質環境調查研究及編圖提供了可供借鑒的方法與經驗。
三、社會經濟效益
依托項目,2003年承辦了首屆“全國礦山環境保護研討會”,出版了首部以礦山地質環境為主題的論文集;出版的專著及科技論文,較為系統地論述了礦山地質環境問題的類型、主要影響因素、問題的嚴重程度及危害以及空間上的分布等,豐富和促進了礦山地質環境防治理論體系的形成與發展。
利用項目成果,2006~2010年先后為陜西省渭南市、縣申報了5個歷史遺留礦山地質環境問題治理項目,累計獲中央財政專項治理經費3.028億元。通過礦山地質環境治理工程的實施,極大地促進了歷史遺留的或責任人滅失的礦山地質環境的改善,消除了威脅人居安全的地質災害,修復了毀損的耕地,恢復了露天采礦破壞的植被,在一定程度上緩解了礦地矛盾,社會及環境效益顯著。