武文秀 田彩霞 刘 莉 王科洋

（湖北省地质局第四地质大队）

当前，我国经济建设进入新常态，在经济社会发展的过程中环境污染、资源枯竭、生态恶化、国土空间开发失衡等问题日益突出。资源环境领域广泛运用承载力概念，如资源承载力［1-2］、土地承载力［3-4］、水资源承载力［5］，随着研究对象越来越复杂且相互影响与制约，承载力的研究更倾向于综合性研究，如环境承载力研究［6-7］、资源承载力研究［8-9］、旅游承载力研究［10-11］、矿产资源人口承载力研究等［12］。资源和环境是人类赖以生存和发展的各种物质总称与自然要素集合［13］。矿产资源开发对区域资源与环境的影响尤为剧烈。伴随着人口数量不断增长，社会经济的快速发展，人类发展面临的资源与环境的威胁越来越明显，在制定未来区域矿产资源开发规划时，环境要素是否能够承载相应的开发规模，以及尽可能精确地确定矿产资源开发“阈值”显得尤为关键［14］。矿产资源开发环境承载力评价成果为区域矿产资源开发与保护规划引导性和约束性指标的制定等提供重要基础支撑作用。

在开发矿产资源的同时必然要占用大量的土地资源，破坏植被，排放物对周边环境尤其是水体、大气等造成破坏，因此，环境承载力限制着矿产资源的开发利用。咸宁市位于长江经济带区域内，如何在环境承载力能接受的范围内合理开发矿产资源，对推动区域可持续发展有重要意义。对咸宁市矿产资源开发进行环境承载力的分析，其结论可为咸宁市矿产资源开发可行性研究阶段提供技术支撑和科学依据；同时，承载力敏感因子可作为咸宁市矿产资源开发与保护的重点指标。

1 环境承载力评价体系的建立

矿产资源在开发利用过程中，将对环境造成不利影响，尤其是改变地形地貌、破坏植被、诱发地质灾害、污染地下水以及排放工业“三废”等。在识别矿区环境承载力影响因素后，建立评价体系。我国学者经过大量研究实践，建立了多种环境承载力评价体系，取得了一定的成果。矿产资源开发环境承载能力评价指标体系分为目标层、因子层和指标层，以末梢单要素承载分析为基础。因子层通过影响环境承载力的各个环境因子中获取，各因子下选取1～2个指标［15］。根据咸宁市矿产资源开发区域环境影响特点，运用层次分析法，建立矿产资源开发环境承载力评价指标体系，见表1。

表1 矿产资源开发环境承载力评价指标体系

2 环境承载力综合评价

2.1 环境承载力综合指数

假设B1，B2，B3，…，Bn等n个因子决定承载因子A的承载力分值，函数f为A承受的压力，则其承载力G可表示为

假如B1，B2，B3，…，Bn的相应承载分值为A1，A2，A3，…，An，每个因子的权重为Qi，则定义

式中，G为环境承载力综合指数；Ai为各承载媒体的承载力分值；Qi为特征指标i的相对应的权重值。

各承载分量与权重值的大小决定环境承载力指数的大小，指数G越大，说明承载力越强。

2.2 特征指标取值方法

以咸宁市各种资源开发利用现状和经济发展水平为依据，用德尔菲法确定其分值A。以百分制表示各环境要素评价指标的承载力大小，数值越大，承载能力越强；各环境要素评价指标专家评分依据见表2。

表2 各环境要素指标专家评分依据

2.3 权重计算方法

为确保各环境要素评价指标在系统中准确反映其所占权重，本次研究采用定性与定量相结合的层次分析法来分析其权重。首先按照标度理论，系统内所有要素两两比较，一个要素相对于另一个要素的重要性按1～9来赋值，同等重要为1，极端重要为9，此过程借助专家调查来完成。其次，根据矿产资源开发环境承载力评价指标体系（表1），分别构造两两比较判断矩阵A=［aij］n×n，矩阵应满足aij＞0，aij=1/aji，aii=1。

设在一个层次中有n个因素，C={c1，c2，c3，……，cn}，比较它们对目标的影响程度，综合比较存在难度，所以先对因素进行两两比较，aij表示ci与cj的比较结果，即aij=ci∶cj，则成对比矩阵A。.

根据美国运筹学家萨蒂提出的标度方法，对矩阵进行标准化处理，并计算各特征向量X=［X1，X2，….，Xn］T，即为不同层次2 个元素的相对重要性权重，最后进行一致性指数计算，判断矩阵的一致性是否符合逻辑，否则重新调整矩阵。

3 环境承载力计算与分析

3.1 权重计算与分析

经计算，准则层矿产资源承载力要素的权重为0.3，生态环境要素的权重为0.3，地质环境要素的权重为0.2，经济社会环境要素的权重为0.2；根据专家评分结果得到资源因子层矩阵，并标准化处理；指标层权重见表3。同样的方法，可以计算出各指标分量的权重。

通过环境承载力权重计算结果统计（表3），可以得到咸宁市矿产资源开发环境承载力分要素所占权重雷达图（图1），可以清楚地看到第1、4、23、18、6 这5 个指标（对应指标编号见表1 中R11、R22、S31、G23、E12）权重值相对比较大，因指标1 资源总量基数较大，暂不做论述，4 个指标因子分别对应矿产资源利用率、可持续促进区域发展、环境地质改变、地下水位下降高度，对应的权重分别为0.133 3 、0.094 9、0.073 6、0.071 4，需要逐一分析这4个指标。

表3 环境承载力权重计算结果统计

（1）矿产资源利用率。矿产资源利用率指矿冶企业在采掘、洗选、冶炼生产过程中，采收、加工和利用矿产资源总体程度的总称，是衡量企业矿产资源开发、技术经济和生产管理水平的重要标志。咸宁市矿山生产规模总体较小，小型矿山多，部分经营业主存在资金短缺、上下游产品比价劣势、税费负担过重等突出问题，企业投资利润率低，缺乏市场竞争力，不能形成规模效应，影响了矿产资源的规模化、集约化、绿色化开发利用，主要表现在矿山设备、技术、工艺、管理的落后，效率偏低，开采规模低，与占有的资源储量不相适应，在开发利用过程中“重开发、轻保护”。优势矿种（除水泥用灰岩）的开发利用长期处于“多、小、低、散、差”状态，矿山企业产品结构单一，产品附加值低，资源优势没有很好地转化为经济优势。

（2）可持续促进区域发展。“十三五”规划期，咸宁市每年矿业产值在100亿元以上，矿业产值大幅增长。但是，这种增长是否具有可持续性，主要依赖于该市可以开发的矿产资源储量的规模和综合经济价值。部分非金属矿产如建筑石料、饰面石材、水泥用灰岩、熔剂性灰岩在咸宁是优势矿种，近年开发规模快速增长，给地方经济发展带来有利的支撑。但是面临着在严格生态环境保护条件下可开采区域的迅速缩减、矿产品价格经历起伏、矿产开发与当地社会发展矛盾等一系列问题，能否持续促进经济社会发展，需要进一步开展矿业发展结构优化等一系列工作。

（3）环境地质改变。咸宁市矿产开发区域基本为低山丘陵地貌，滑坡、崩坍、泥石流等地质灾害现象多有发生。矿区开采范围植被破坏，基岩裸露，矿山周边飞尘弥漫、道路泥泞、噪声污染，部分历史遗留矿区经过多年不规范开采，存在50°～60°高陡边坡，开采台阶高度在15～40 m，矿区内部偶见岩崩等地质灾害。

（4）地下水位下降高度。随着矿山的开挖，不管是地下开采还是露天开采，都要打破原有的地下水赋存状态，因矿坑开挖，部分矿区地下水流失，导致周边井水干涸，植被缺水，生长困难，由于地下水的下降，对周边农田、生产生活用水造成影响，甚至出现地表沉降等地质灾害。

3.2 承载力综合指数计算与分析

为了使结果明显易见，采用发放调查表的方式，由专家根据目前咸宁市矿业开发现状对2020年、2025年和2035年咸宁市矿产资源开发环境承载力影响程度分别打分。首先，预估矿石年开采量（表4），咸安区开采量800万t/a，赤壁市开采量3 300万t/a，嘉鱼县开采量2 500万t/a，通城县开采量1 000万t/a，崇阳县开采量1 400 万t/a，通山县开采量900 万t/a。然后对矿产资源开发环境承载力各指标进行专家打分，再按式（2）计算得出环境承载力综合指数（表5），判定在一定矿石开采规模下环境承载力及敏感指标。

表4 预估矿石开采量(预估当量}万/a

从表5 中的矿产资源开发环境承载力综合指数分析可知，2020年、2025年和2035年咸宁市矿产开发环境承载力综合指数分别为66.45、70.07、73.10，均大于60。根据表2各环境要素指标专家评分依据，矿产资源开发对环境承载力改变均在可以接受范围内，且2035年优于2025年，2025年优于2020年。

表5 环境承载力综合指数结果统计

4 结 论

（1）运用层次分析法为咸宁市矿产资源开发建立了环境承载力评价体系，形成咸宁市矿产资源开发环境承载力评价层次结构模型，为将来系统研究咸宁市矿产资源开发环境承载力奠定基础。

（2）通过对各个评价指标的权重进行排序，得出最敏感、最脆弱的因子分别为矿产资源利用率、可持续促进区域发展、环境地质改变、地下水位下降高度，4 个因子在系统中对应的权重分别为0.133 3 、0.094 9、0.073 6、0.071 4，并对它们进行现状分析，为咸宁市绿色矿山建设、矿山环境恢复治理和矿产资源规划环境影响评价提供基础研究结果。

（3）通过对各个评价因子特征值取值、权重计算以及环境承载力综合指数的计算，得出2020年、2025年和2035年咸宁市矿产开发环境承载力综合指数分别为66.45、70.07、73.10，均大于60，初步判断2020年、2025 年和2035 年咸宁市矿产资源开发对环境承载力的改变在可以接受范围内，且2035 年优于2025年，2025年优于2020年。