寧夏礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析.pdf

1、本文在查明寧夏全區(qū)存在的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題及潛在危害的基礎(chǔ)上,基于ArcGIS,采用綜合評(píng)判法對(duì)寧夏全區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了量化分區(qū)評(píng)價(jià),并分析了礦山地質(zhì)環(huán)境問題的發(fā)展趨勢(shì);建立了寧夏石嘴山礦區(qū)的GPS變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)可對(duì)礦區(qū)地表變形進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè);應(yīng)用遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了石嘴山礦區(qū)生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);采用兩時(shí)相DEM疊加、數(shù)值模擬及概率積分法分析了石嘴山礦區(qū)地表變形特征,預(yù)測(cè)了地面塌陷發(fā)展趨勢(shì),并通過對(duì)代表性剖面的有限元數(shù)值模擬,揭

2、示了采空區(qū)覆巖應(yīng)力分布和變形破壞機(jī)理。從而為寧夏礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)和地面塌陷機(jī)理研究提供了新思路和新方法,并對(duì)合理開發(fā)礦產(chǎn)資源、有效保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境和礦山生態(tài)的恢復(fù)與重建有重要參考價(jià)值與實(shí)踐意義。取得的主要研究成果如下:
　　(1)在查明寧夏全區(qū)存在的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題基礎(chǔ)上,依據(jù)各類礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),遵循可比性、簡(jiǎn)要性、整體性和可操作性原則,建立了包括地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害、礦山開采狀況、資源損毀、三廢

3、排放、水環(huán)境影響和環(huán)境治理率7項(xiàng)準(zhǔn)則層和21項(xiàng)指標(biāo)層的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
　　(2)基于ArcGIS,采用綜合評(píng)判法對(duì)寧夏全區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了量化評(píng)價(jià),其中各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重運(yùn)用層次分析法與粗糙集理論相結(jié)合的組合賦權(quán)法確定。參考量化評(píng)價(jià)結(jié)果,結(jié)合實(shí)地調(diào)查資料,將全區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境劃分為影響嚴(yán)重區(qū)、較嚴(yán)重區(qū)和較輕區(qū)3個(gè)大區(qū)34個(gè)亞區(qū),并對(duì)各亞區(qū)的地質(zhì)環(huán)境背景、主要礦山環(huán)境地質(zhì)問題及其危害進(jìn)行了綜合評(píng)述。
　　(3)建立了石嘴山礦區(qū)G

4、PS變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在該礦區(qū)共布設(shè)了1個(gè)GPS參考站、67個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)及16個(gè)傳統(tǒng)大地測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn),重點(diǎn)介紹了該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),整體設(shè)計(jì)、包含的各子系統(tǒng)及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)過程。
　　(4)運(yùn)用遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了石嘴山礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。分別選取該礦區(qū)開采初期、礦山地質(zhì)環(huán)境治理前、治理后三期遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯,并對(duì)解譯成果進(jìn)行疊加,得到地類動(dòng)態(tài)變化圖和矩陣,解譯分析結(jié)果表明:上世紀(jì)70年代到2003年間,耕地和植被覆蓋區(qū)面積急劇

5、減小,向荒地及城鎮(zhèn)居民點(diǎn)的轉(zhuǎn)化尤為明顯,這主要是由城市化進(jìn)程中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及水土流失造成;煤堆、水體、矸石山等面積都呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),主要由荒地轉(zhuǎn)化而來,是采礦活動(dòng)造成,礦區(qū)的環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。2003年到2009年間,植被覆蓋區(qū)面積的增速最快,主要由荒地和城鎮(zhèn)居民點(diǎn)轉(zhuǎn)化而來,而矸石山、荒地等覆被面積都有明顯減少,礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到很大改善,顯示出地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)的成效。
　　(5)選取石嘴山礦區(qū)兩時(shí)相DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析,得到了

6、地表高程的變化情況:上世紀(jì)70年代~2003年間,礦區(qū)高程最大下降幅度為27.5m,沉降量較大的都分布在塌陷坑處,高程下降10~27.5m,并得到了七個(gè)較大塌陷坑的最大垂直位移和塌陷范圍。同時(shí)選取4個(gè)典型剖面,對(duì)兩時(shí)相地形線進(jìn)行疊加分析,與塌陷坑相對(duì)應(yīng),得到了更為直觀的地面塌陷位移與范圍變化情況。
　　(6)選取石嘴山礦區(qū)三個(gè)典型剖面,按照礦區(qū)實(shí)際開采情況,建立了離散元開采沉陷模型,得到了各開采水平的最大垂直位移和塌陷范圍;采用概