矿产资源规划环境影响评价，是指对拟定的规划实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评价，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，综合考虑所拟议的规划涉及的环境问题，预防规划实施后对各种环境要素及其所构成的生态系统可能造成的影响，协调经济增长、社会进步与环境保护的关系，为科学决策提供依据^[1]。对于矿产资源规划方案的制定，指导矿产资源开发利用的合理性与生态环境适宜性有着重要的辅助作用，是实施矿产资源综合决策和实现社会经济可持续发展的必要手段^{[1, 2, 3, 4]}。矿产资源规划环境影响评价能在宏观上对因矿产资源开发而引起的环境影响与社会经济发展进行综合评价与科学分析，从源头上控制与减缓增长型环境压力、布局性环境风险和结构性环境隐患，以环境优化资源配置，为矿产资源宏观调控和综合决策提供科学依据，能实现以最小的环境代价和资源消耗获得最大的社会经济效益的战略目标^{[5, 6]}。

目前，国内外的学术研究大多集中在开展规划环境评价的一般性原则和框架^{[7, 8]}，以及矩阵法^[9]、层次分析法^[10]、情景分析^{[11, 12]}、公众参与^[13]等常规性评价方法的研究和应用方面。如姚静^[14]结合我国矿产资源规划的情况，通过环境成本-效益分析法对自然地理环境、地貌环境、大气环境、水环境、生态环境和社会经济环境等6类环境影响因子综合分析，对矿产资源规划环境影响进行评价，其构建的指标体系较为全面，但考虑到数据的可获取性，其评价指标过于复杂，且评价结果无法可视化。李东亚^[15]等通过构建矿区环境、矿区生态、矿区地质等评价指标，以四川省第二轮矿产资源规划环境影响评价为例，利用多层次多目标模糊综合测度模型，对矿产资源规划环境影响进行了综合评价，但其评价结果可视化效果不好，无法筛选出敏感环境保护目标受矿产资源规划实施后的影响程度。

另外，基于传统的图形叠加法，有一些利用GIS进行环境评价的方法^{[16, 17, 18]}，如宋震^[17]、华建伟^[18]等通过构建土地资源、地质环境、大气环境、社会环境等评价指标，对矿产资源规划进行了环境影响评价，但这些方法只是简单利用GIS的缓冲区分析和叠加分析功能，不同规划区被赋予相同的缓冲距离进行简单叠加，没有考虑不同规划区环境破坏的轻重缓急关系，导致评价结果准确性较差。总体来讲，矿产资源规划环境评价规范化和可操作的评价方法和评价体系尚未系统的建立起来，评价方法多以定性或半定量评价为主，这些制约因素造成了在实际应用中评价技术方法的选取具有一定的盲目性和随意性，从而对矿产资源规划环境评价结论的准确性、科学性产生不利影响。

本文结合模糊层次综合环境影响评价方法，提出基于GIS的矿产资源规划环境影响评价方法，并对其中的关键技术进行详细论述。同时，以山西省矿产资源规划环境影响评价为例，验证了基于GIS的环境影响评价技术的可行性，为矿产资源规划环境影响评价工作的数字化和信息化提供解决方案。

评价单元的确定直接关系到后续评价指标的设计和评价方法的选择。根据矿产资源显著的空间特性，针对特定的评价区域，可以按照网格划分评价对象，并作适当的网格旋转，使评价对象尽可能地落入网格内。以每一个网格作为评价单元，结合评价单元所在区域的可利用水资源量、固体废弃物排放量、植被覆盖指数、空气污染程度以及环境承载力等对矿产资源规划区环境现状进行综合评价，以其评价值反映评价单元的整体情况。

山西省可分为三大矿带，本文以山西北部评价单元的划分为例。针对晋北地区的矿产资源规划情况，结合可利用水资源量、固体废弃物排放量和植被覆盖指数等条件，采用旋转网格的办法，对评价单元进行划分(图 1—图 6)。

根据GIS模型下计算分析，发现将这一区域网格按逆时针旋转30°效果最好。评价单元完整率如表 1。

从表中可以得出，间距为10时，图元面积小于半格图框的比例最小，但是图框总数较大，给分析带来了较大不便；间距为50时，图元面积小于半格图框的比例最大，不适于区划分析。综合以上考虑，图元旋转30°，间距为20时，图元面积小于半格图框的比例较小，且图框总数适宜，利于区划分析。

图 1 旋转0° 间距10′ Fig. 1 Rotation 0° pitch 10′

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图 2 旋转0° 间距20 Fig. 2 Rotation 0° pitch 20′

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图 3 旋转0° 间距50 Fig. 3 Rotation 0° pitch 50′

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图 4 旋转30° 间距10 Fig. 4 Rotation 30° pitch 10′

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图 5 旋转30° 间距20 Fig. 5 Rotation 30° pitch 20′

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图 6 旋转30° 间距50 Fig. 6 Rotation 30° pitch 50′

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矿产资源规划环境评价指标体系是由对环评状况予以全面、系统、客观反映的相互联系指标所组成的整体。根据既定的评价目标，分析其影响因素，从每个影响因素中挑选评价指标，形成综合评价指标体系，影响因素的分类十分关键，既要全面，又要高度概括。根据上述原则和要求，参考国内外关于对资源规划指标体系的研究成果^{[6, 7, 8, 11, 12, 13, 15]}，结合山西省矿产资源规划及整个环境影响系统的特点，从生态环境、社会环境、大气环境、环境承载力4个方面来设计矿产资源规划环境评价指标体系，考虑到数据的可获取性，利用指标频度分析法，在系统梳理当前研究成果的基础上确定具体的评价因子，建立了山西省矿产资源规划环境影响评价指标体系如表 2所示。结合指标数据的可获取性，评价指标分为现实性指标和指导性指标。

环境评价分级包括两部分：矿产资源规划环评单因子评价分级(可利用水资源量、固体废弃物排放量、植被覆盖率、空气污染程度)和矿产资源规划环评综合评价分级，这里仅以区域可利用水资源量评价分级为例说明评价分级过程，其余评价分级过程类似，因篇幅关系，不再累述。

山西省各市水资源状况如表 3。

以时间为序，基于线性回归模型分析水资源的变动趋势，在此基础上，分析山西省境内水资源变动趋势，判断其发展趋势，并通过定量计算确定的拐点来预测其发展方向和关注的重点，如表 4。

由此确定山西省水资源变化的分区标准如表 5。

根据1.2、1.3节建立的评价指标体系和评价分级标准，对矿产资源规划有针对性的进行环境评价。由于矿产资源规划环境评价的复杂性，本文采用基于AHP的模糊综合评价模型进行环境评价。其中，评价指标集F和评价尺度集E参照1.2、1.3节完成，各个评价指标的权重采用AHP法确定，整个矿产资源规划环境评价的模型流程如图 7。

图 7 矿产资源规划环境影响评价流程 Fig. 7 The process of environment assessment

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根据矿产资源规划的特点，结合前序单因素评价，对区域内环境现状的综合评价采用基于AHP的模糊综合评价法，评价模型如图 7。

根据设计的指标体系，环境类评价指标通过区域可利用水资源量、固体废弃物排放量、植被覆盖率以及空气污染程度来反映。利用模糊综合评价法，在1.3节各指标标准化处理的基础上，按照AHP法确定各指标的权重，计算环境现状的评价值如表 6。

由评价结果可以计算，各评价值的标准差不大，且目前关于环境综合评价尚无明确的评价标准，因而确定评价标准的难度比较大。经征询专家意见，从山西省区域环境实际出发，兼顾各指标的变动趋势，将评价结果分成4个级别，如表 7。

由此，可以对山西省环境现状在综合评价的基础上进行分区如图 8。

图 8 山西省环境综合评价分级专题图 Fig. 8 Environment assessment classification thematic maps

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通过以上步骤，完成了对山西省大尺度环境现状的综合评价，可以直观的掌握评价区域的环境现状。在此基础上，利用GIS提供的距离分析、缓冲区分析以及叠加分析等空间分析功能，对山西省环境敏感保护目标进行有针对性的筛选与评价。

应用GIS进行矿产资源规划环境评价的步骤是：①规划区环境现状要素收集，包括规划区空间数据、属性数据以及各种报表数据的收集；②制作各个单要素专题图，包括规划区自然环境专题图、规划区生态环境专题图、规划区地质环境专题图、规划区经济环境专题图等；③制作综合性的规划区环境评价图，通过缓冲区分析、叠加分析、距离分析以及地学统计分析等，制作一张综合性的区域环境现状评价专题图；④根据规划目标以及规划实施后可能对周围环境造成影响的各类因素，制作规划环境影响评价专题图，通过与区域环境现状评价专题图进行对比分析，从而得出因矿产资源规划而造成的环境影响评价结论。

矿产资源规划过程中的环境敏感制约因素主要体现在对一些重要的生态功能区、地质遗址、森林保护区、文物保护区以及重要水源地等的保护，减缓或防止因矿产资源开发对这些敏感保护区的不利影响，主要的环境制约敏感因素有地貌景观、水体、土壤污染、大气以及地质灾害等。

山西省3个主要的矿业经济带及主要矿种重点开采区分布在晋南、晋中以及晋北各地，涉及到的环境敏感制约目标主要包括：45个重要自然保护区、207个重要水体及饮用水源地、19个岩溶大泉、18个国家级森林公园、 27个省级森林公园、274个国家级重点文物保护单位、12个重要地质公园及遗迹。新一轮矿产资源规划应尽可能地做好环境敏感重叠区内的违规矿井关闭工作、新建矿井审批工作，做到合理布局、合理整治，按照社会经济可持续发展要求，将环境影响降到最低。

矿产资源规划实施过程中所涉及的重要环境保护敏感目标，主要包括国家、省划定的受法律保护的地区以及其他生态敏感性较高的重要生态功能区。根据山西省环境现状评价分级结果(图 8)，通过将山西省矿产资源规划分布图与自然保护区分布图、饮用水源地分布图、森林公园分布图、文物保护分布图以及地质遗迹自然保护区等进行GIS缓冲区分析和叠加分析，筛选出环境现状评价分级(图 8)为“较差”和“无数据”区域10 km、环境现状评价分级为“一般”区域8 km、环境现状评价分级为“较好”区域5 km以及环境现状评价分级为“很好”区域2.5 km范围内所涉及的主要生态环境保护目标(图 9)，并对该范围内的环境保护目标进行详细的环境影响评价。

图 9 山西省主要生态环境保护目标 Fig. 9 Main ecological environment protection targets in Shanxi

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根据生态系列图与矿产资源规划区块叠合结果分析，各规划区对生态功能区以及生态保护对象的生态适宜性分析见表 8。

结果显示，矿产资源规划总体上与生态环境的适宜性较好，对目前的自然环境保护没有严重冲突，但某些开采规划区距离水体及饮用水源地较近，如柳林、天桥等大型岩溶泉以及东古城、平番城、城西、席店等饮用水源地，距离这些水体及水源地较近的开采规划区以煤炭开采为主和少量高岭土矿、铝土矿、硅石矿，应尽量避免在矿山开采过程中由于粉尘、矿碴等的淋滤渗漏到地下水源影响水质，同时也要避免由于过往车辆运输造成的尾气污染，另外在规划区内的生活垃圾也可能成为地下水的重要污染源，矿物盐份等对水质的影响也需要进行严密监测。

部分开采规划区距离森林公园较近，如太行峡谷、方山、交城山国家森林公园以及诸龙山、老爷山、黄崖洞省级森林公园等，会对这些森林景观造成直接或间接地破坏，在矿产资源开发过程中的废弃物和空气污染可能对森林中的动物造成影响，影响动物的正常生长。

部分开采规划区距离敏感保护文物和地质公园过近，如距离碛口古建筑群、天王寺、崇庆寺、湘峪古堡、灵泽王庙、马茂庄汉墓群、孟家沟龙泉寺、义居寺等国家级重点保护文物以及山西壶关太行山大峡谷地质公园、宁武万年冰洞地质公园、临县碛口地质公园较近，矿山开采引起地面裂缝、塌陷等地质灾害会极大地破坏这些珍贵文物和地质公园，在矿山开采过程中，需要注意保留有效矿柱，以更好地保护这些环境敏感目标。

除了对以上敏感目标的影响外，有些开采规划区位于山区丘陵地带，对山地景观的破坏也是一个需要密切关注的问题，尤其是在城市和名胜区周边的露天开采矿，应当在开采过程中合理安排开采顺序，需边开采边复绿。

山西省共有19处岩溶大泉，泉水资源量30×108 m³，主要存在于厚度达 400—500 m 碳酸盐岩构造中，是山西省最主要的富水含水层。在泉域范围内开采矿山，如果开采矿层下伏及附近的岩溶水水位以下，并有陷落柱、断裂破碎带或钻孔穿过采空区与下面的岩溶水相通时，则可能出现下伏岩溶水的底板突水或侧向突水，不但会疏干矿系地层中地下水资源，并且会严重破坏下伏奥陶系岩溶水，这会极大地影响岩溶大泉的水流量，郭庄泉水流量减少以及晋祠泉断流就和距离矿山开采区过近有直接的关系。山西省地下开采矿疏干排水对地下水源地的影响分析结果见图 10，根据山西省地下开采矿山与地下水源地分布图的叠加分析，可能受影响的地下水源地有25个，主要分布在临汾、长治、朔州、阳泉、晋中等地，其中临汾霍州、长治襄垣、朔州平鲁区、太远古交以及吕梁孝义等地的矿山距离地下水源地的距离较近(不足5 km)，临汾乡宁、长治长子以及晋中马和等地的部分矿山距离地下水源地不足10 km。这些矿山在开发利用过程中需要采取一定的预防措施，防止疏干排水对地下水源地的破坏。

图 10 地下开采矿疏干排水对地下水源地的影响 Fig. 10 Underground water resources affected by drainage

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山西省处于黄土高原地区，地形变化强烈，因采矿引发的地质灾害遍布全省各地，如山区丘陵地区的滑坡、崩塌等地质灾害。各种地质灾害主要分布在长治、大同、阳泉、晋城、霍州、临汾等城市的矿山开采区周边。表 9给出了部分塌陷和滑坡灾害发生地距离规划区块的距离。

从表 9中可以看出，矿山资源规划区块距离部分已发生塌陷和滑坡灾害点的距离相对较近。其中大同地面塌陷区和大同地裂缝区与规划区块相邻，而轩岗煤矿塌陷区、壶关地面塌陷区、襄源地面塌陷区、中条山塌陷区、中条山滑坡区、灵石滑坡区、霍州滑坡区以及长治滑坡区距离规划区块均在5 km范围内。因此叠置结果显示，因矿山开采诱发的地面塌陷和滑坡的可能性极大，今后一定要注意煤矿开采过程中的坡脚挖掘和爆破震动诱发塌陷和滑坡灾害。另外，山西省地形切割强烈，新地质构造运动强烈，山西省中部的一系列盆地是著名的地震带，由于大面积矿山开采和超采地下水等原因，太原、朔州、大同等城市已出现大范围的地面沉降。近些年，晋中的太谷、祁县等地的构造地裂缝发展较快，毁坏大量耕地，造成巨大损失，仍有部分矿山距离灾害点较近(图 11)。今后山西省的地质灾害仍将是人为因素诱发的地质灾害为主，特别是因采矿诱发的地质灾害，随着矿山开采强度的增大，大量采空区的存在，地质灾害仍将呈漫延的趋势。以后矿山开采应避免地下开采对应力场的改变而引发滑坡和沉陷，开采过程中应避免疏干排水、采空对应力场改变而引发地震。

图 11 山西省重点地质灾害区 Fig. 11 Key geological disaster areas in Shanxi

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对环境的评价与预测表明：山西省矿产资源规划总体上避开了各类环境保护敏感目标，与现有的环境保护目标没有严重冲突，不会对各类生态保护区划造成较大地破坏，其对生态适宜性相对较好。山西省矿产资源规划布局基本合理，与其它规划总体相对协调，对生态环境保护目标没有造成严重冲突，对于环境保护和减缓环境破坏措施得当，可有效地改善山西省原有的生态功能环境。

同时，矿产资源规划实施也将对环境保护产生一定影响。某些开采规划区距离岩溶泉及饮用水源地较近；部分规划区距离森林公园较近，对植被以及山地景观造成破坏；部分开采规划区距离保护文物过近，会对这些珍贵文物造成损害；一些开采规划区距离地质灾害敏感区较近，可能会诱发新的地质灾害；一些矿产资源的开采对地下水、地表水体以及水生生态环境造成一定的影响。

根据山西省矿产资源规划环境影响评价结果，建议从以下几方面配合矿产资源规划的实施：1)进一步优化矿产资源结构和合理布局，对于环境破坏已经严重的区域，要限制矿产资源开采的规模和强度；2)依靠科技创新，减少环境破坏，进一步提高矿产资源环境保护的综合治理能力；3)加强矿山环境监测，对于环境脆弱地区要实施严格的环境监测机制，依法关闭违规开采矿井。在落实上述建议的前提下，从矿区环境保护角度出发，山西省矿产资源规划实施是可行的。