矿区土地复垦潜力多级模糊综合评判分析

第2期2007年4月

矿产保护与利用

CO NSERVATI O N AND UT I L IZAT I O N O F M INERAL RESO URCES

№. 2

Ap r . 2007

矿区土地复垦潜力多级模糊综合评判分析

刘国兴, 张振文, 冯文丽, 孙亚军

(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院, 辽宁阜新, 123000)

摘要:矿产资源的开采会占用、破坏大量土地, 为了促进经济建设与生态环境建设之间的协调发展, 必须对废弃的土地进行复垦。根据调查研究, 筛选出了影响矿区土地复垦潜力的四个一级因子和若干个二级因子, 并划分为5个评价等级, 建立了多级模糊综合评判模型。最后, , 行了多级模糊综合评判分析, 关键

词:矿区; 土地复垦; 模糊评判; 影响因子

中图分类号:T D88　文献标识码:B 　文章编号:-(04

M ultistage of Land Reclamation Potenti a l i n M i n i n g Area

-xing, ZHAN G Zhen -w en, FEN G W en -li, et al .

(R e so u rce Envir o nm en t Engi nee ring Co llege , L iaoning Techn i ca l U n ive rs ity, Fuxi n 123000, C hi na )

Abstract:The exp l oitati on of m ineral res ources can occupy and destruct mass of lands . I n order t o

p r o mote econom ic devel opment coordinated with the ecol ogical envir on ment constructi on devel op 2ment, the abandon lands must be reclai m ed . According t o the investigati on, this article selected f our first -level fact ors and several second -level fact ors affecting the land recla mati on potential in m ining area, and divided int o five app raisal ranks, and constructed a model f or multistage fuzzy comp rehensive assess ment analysis . Finally, taking the Fuxin m ining area as the exa mp le, multi 2stage fuzzy comp rehensive assess ment analysis of land reclai m ing potential was carried on . It p r o 2vides the theory basis for other land reclai m ing potential app raisals .

Key words:m ining area; land recla mati on; fuzzy judg ment; influencing fact or

　　土地复垦是人们通过工程措施或生物措施, 将各种人为和自然灾害因素造成破坏和废弃的土地, 重新恢复到所期望可供利用状态, 并加以利用的一种活动。地下矿产资源的开采会对土地资源的利用产生巨大影响, 采矿形成的地表沉降与塌陷会导致土地盐渍化和表层结构破坏, 使土地无法耕种; 其形成的排土场不仅会占据大量土地资源, 还会对生态环境产生严重破坏。所以对矿区土地的复垦已成为我国土地开发利用活动的重要组成部分, 它是贯彻我国基本国策, 实现土地资源可持续利用, 促进人口、资源、环境协调发展的一项重要措施。

传统的对土地复垦潜力评价方法是将评价指标的分级划分出明确的界限, 利用层次分析对其进行

评价, 而实际上这些指标的界限具有不确定性, 划分出的等级也并非非此即彼, 而是带有模糊性。所以, 在对矿区土地复垦潜力进行综合评价时, 我们引入隶属度—隶属函数这一概念, 将一些边界不清、不易定量的因素定量化, 再进行综合评价。

1　多级模糊综合评判原理

综合模糊评判是对给定对象综合考虑多种模糊因素进行评判和判决的方法。如果所评判对象的影

收稿日期:2006-11-28

作者简介:刘国兴(1980-) 男, 河北唐山人, 地质工程硕士研究生, 主要从事灾害地质、工程地质研究

。

・10・矿产保护与利用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年

W ={W1, W 2, W 3, …, W m }

响因素很多, 很难合理地定出权数分配, 即难以真实地反映各因素在评判方案中的地位, 这时需要采用多级模糊评判。多级模糊评判是在对评判对象单因素评价的基础上, 再进行模糊评判的一种综合评价

[1, 2]

方法。其基本方法和步骤如下:

W i ={Wi 1, W i 2, W i 3, …, W in }

………………………④

1. 4　单级模糊评判

设U i 的单因素评价结果为R i , 单级模糊评判模型为:

　　　B i =W i ・R i

………………………………………⑤

B 1

B 2

b 11b 21

b 12b 22

1. 1　建立因素集和评价集

因素集U 是影响评判对象的各个因素组成的集合(式①) , 其中元素

　　　U i (i =1, 2, …, m ) 　U ={U1, U 2, U 3, …, U m }

…①

B B …

b m 1

…

b m 2

是若干影响因素子集, 每个因素子集U i 又有n 个影响因素U ij , 同理, 如果需要我们还可对U ij 再做划分:

　　　U i ={Ui 1, U i 2, U i 3, …, U in }…………………………②

……ω…

b 1n b 2n

b ……⑥

1. 5　A =W B

⑦

成的集合V, , V 评判。

　　　V ={V1, V 2, V 3, …, V n }……………………………③

以辽宁省阜新市为例, 我们用多级模糊评判的方法对阜新矿区土地复垦潜力进行综合评价。阜新矿是一个百年老矿, 由于采矿历史悠久, 煤炭资源渐趋枯竭; 因采矿诱发的地表沉陷、矸石山占地等问题却非常严峻。为了更好地促进该地区的经济转型, 必须对现有已被破坏的土地进行复垦。所以对阜新市矿区土地复垦潜力进行评价具有重要意义。

1. 2　建立权重集

因素集U 中的各个因素在评判中具有的重要度不同, 因而须对各个因素U i 及二级因素U ij 按其重要程度确定出权重集W i 、W ij :

表1　复垦潜力影响因子及评价标准

Tab l e1R e c l am a ti o n po ten ti a l i nfl uence fa c t o rs a nd eva l ua ti o n c rite ri o n s

复垦潜力影响因子

) 地面坡度U 11(°

Ⅰ

3～102

Ⅱ

复垦潜力评价级别

III

10～20

20～354

Ⅳ

>355

Ⅴ

地表破坏程度U 12改造难易程度U 13土层厚度U 21(c m ) 土质U 22

有机质含量U 23(%) 土壤水分含量U 24(%) 土壤pH 值U 25

有害元素含量U 26地理位置U 31

年降雨量U 32(mm ) 平均温度U 33(℃) 灌溉条件U 34

人均耕地U 41(h m ) 农民人均收入U 42(元)

几乎不用>100壤质>2

15～206～8

难度较小100～70粘土质2～1. 5

20～255～6

有点难度70～40砂壤质1. 5～1

10～154～5

难度较大40～20砂质1～0. 5

5～108～9

很难改造

>25或9或

远低于规定沿海城郊

>1500>15

低于规定沿海农村

1500～100015～10

接近规定中部城郊

1000～50010～5

稍微超标中部农村、内陆城郊

500～1005～0

严重超标

内陆农村

优

>2500

良

1/30～1/15

2500～2000

一般

1/15～1/10

2000～1500

较差

1/10～2/15

1500～1000

极差>

2/15

第2期　　　　　　　　　　　　刘国兴等:矿区土地复垦潜力多级模糊综合评判分析・11・

2. 1　复垦潜力评价因素集和评价集的确定

根据影响土地复垦潜力的因素特征, 我们选用地形改造条件U 1、土壤条件U 2、水文地理条件U 3和社会经济条件U 4作为一级影响因子, 每个一级因子又受若干个二级因子影响。各因子及评价标准详见

[3]

表1。

些不能明确算得只能定性评价的影响因子, 可以专家打分或凭经验确定其隶属度; 或从实用角度出发,

[4]

根据评价标准确定其相应隶属度为1。

2. 2　隶属函数的选择

根据模糊数学的相关原理, 本着简单实用的原则, 建立模糊分布函数。函数曲线见图1。在确定各影响因子隶属度时, 需根据各因子的不同情况来确定相应的隶属度:(1) 土层厚度U 21、有机质含量U 23、年降雨量U 32、平均温度U 33、农民人均收入U 42可以直接代入上面隶属函数确定隶属度。(2) 对于地面坡度U 11、人均耕地U 41呈负相关的因子, 取倒数, 。(对某

图1　模糊分布函数曲线

F i g. 1Fuzzy d istri bu ti o n func ti o n cu rve

2. 3　确定各影响因子权重

:一种是利用, ; 另一些方, 又。本文在确定复垦潜力影响因子权重

[5]

时, 采用德尔菲法, 得各因子的权重见图(2) 。

图2　土地复垦潜力各级影响因子及权重

F i g. 2R e c l am a ti o n po ten ti a l i nfl uence s fac t o r and w e i gh t

2. 4　模糊综合评判分析

阜新矿区可恢复利用的土地主要为沉陷区和矸石山占地。首先对两类土地复垦潜力因子进行单因素评价, 根据该地区的实际情况, 代入隶属函数或专家赋值确定其隶属度, 得R 沉和R 矸两个评判矩阵。

0. 2000. 80. 810. 2R 0沉000. 30. 2000. 20. 80. 40. 90. 20. 200. 80. 3000. 70. 8000. 8000. 50. 100. [**************]

R 0. 500. 　矸0. 30. 50. [***********]

0000. 4000000. 30. 2000. 20. 80. 40. 40. 40. 30. 60. 40. 40. 400. 70. 8000. 80. 20.

30. 60. 50. 30. 40. 50. 50. 600010000. 20. 000. 1000000. 100. [**************]

・12・矿产保护与利用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年

然后对地形改造条件U 1、土壤条件U 2、水文地理条件U 3和社会经济条件U 4四个一级因子做一级模糊评判, 再对矿区土地复垦潜力进行二级评判。对阜新沉陷区的评判结果为:

0. 2

B 1=0. 136

3　总结

(1) 对土地复垦潜力进行分级评价时, 需要考

0. 80. 40. 900. 50. 1

00. 10

虑的因素很多, 且根据各因素确定的分级界限具有模糊性, 所以利用模糊综合评判方法是评价一个地区土地复垦潜力的有效途径。

(2) 用模糊综合评判对一个地区土地复垦潜力进行评价, 可以全面考虑各个影响因素, 并引入隶属度这一概念, 使那些不易定量的因素定量化, 最后依据最大隶属度原则, 确定复垦潜力的级别。该方法简单、方便、实用, 值得推广。:

, [M].

0. 4320. 670

0. 0. 259

　=0. 0280. 043

B 2=(0. 5530. 2540. 1110. 0590. 023) B 3=(0. 1560. 4240. 33300. 087) B 4=(0. 0290. 114000. 857)

进行二级模糊评判时, 将四类影响因子当作四个单

因素看待, 进行总的二级判定, 即:

0. A 沉=

0. 0280. 6700. 2540. 0. 2590. 111. 0. 0430. 0

00. 0. 0. 0. 0. 0. 5530. 156, 1992.

, 贺思辉. 综合评价方法[M].北京:科学出版社,

2000.

[3]何书金, 苏光全. 矿区废弃土地复垦潜力评价方法与应

=(4150360. 117)

同理, :

A 矸=W ・B =(0. 1080. 4490. 2960. 1380. 009)

用实例[J ].地理研究, 2000, 19(2) :165-171.

[4]W ang J iading . Further Study on FuzzyMathe maticalMeth 2

od in Evalusti onof Seis m ic L iquefacti on Potential[A].Pr o 2coedings of the I ntersti onal sy m2posiurrs on Eng[C ].Geo 2cogy Pr oble m in Sei

m ic A reas, Italy, 1986.

[5]阜新市土地利用总体规划修编专题研究[R ].阜新市国

根据以上分析结果, 按最大隶属度原则, 阜新矿

区沉陷区土地复垦潜力Ⅱ级, 矸石山占地的复垦潜力也为Ⅱ级。所以, 该地区的土地复垦潜力很大, 应尽快进行土地整理, 使被破坏废弃的土地重新得到利用。

土资源局, 2006年6月.

《矿产保护与利用》

2007年度全年30元价格不变

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第2期2007年4月

矿产保护与利用

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№. 2

Ap r . 2007

矿区土地复垦潜力多级模糊综合评判分析

刘国兴, 张振文, 冯文丽, 孙亚军

(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院, 辽宁阜新, 123000)

词:矿区; 土地复垦; 模糊评判; 影响因子

中图分类号:T D88　文献标识码:B 　文章编号:-(04

M ultistage of Land Reclamation Potenti a l i n M i n i n g Area

-xing, ZHAN G Zhen -w en, FEN G W en -li, et al .

(R e so u rce Envir o nm en t Engi nee ring Co llege , L iaoning Techn i ca l U n ive rs ity, Fuxi n 123000, C hi na )

Abstract:The exp l oitati on of m ineral res ources can occupy and destruct mass of lands . I n order t o

Key words:m ining area; land recla mati on; fuzzy judg ment; influencing fact or

传统的对土地复垦潜力评价方法是将评价指标的分级划分出明确的界限, 利用层次分析对其进行

1　多级模糊综合评判原理

综合模糊评判是对给定对象综合考虑多种模糊因素进行评判和判决的方法。如果所评判对象的影

收稿日期:2006-11-28

作者简介:刘国兴(1980-) 男, 河北唐山人, 地质工程硕士研究生, 主要从事灾害地质、工程地质研究

。

・10・矿产保护与利用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年

W ={W1, W 2, W 3, …, W m }

[1, 2]

方法。其基本方法和步骤如下:

W i ={Wi 1, W i 2, W i 3, …, W in }

………………………④

1. 4　单级模糊评判

设U i 的单因素评价结果为R i , 单级模糊评判模型为:

　　　B i =W i ・R i

………………………………………⑤

B 1

B 2

b 11b 21

b 12b 22

1. 1　建立因素集和评价集

因素集U 是影响评判对象的各个因素组成的集合(式①) , 其中元素

　　　U i (i =1, 2, …, m ) 　U ={U1, U 2, U 3, …, U m }

…①

B B …

b m 1

…

b m 2

是若干影响因素子集, 每个因素子集U i 又有n 个影响因素U ij , 同理, 如果需要我们还可对U ij 再做划分:

　　　U i ={Ui 1, U i 2, U i 3, …, U in }…………………………②

……ω…

b 1n b 2n

b ……⑥

1. 5　A =W B

⑦

成的集合V, , V 评判。

　　　V ={V1, V 2, V 3, …, V n }……………………………③

1. 2　建立权重集

因素集U 中的各个因素在评判中具有的重要度不同, 因而须对各个因素U i 及二级因素U ij 按其重要程度确定出权重集W i 、W ij :

表1　复垦潜力影响因子及评价标准

Tab l e1R e c l am a ti o n po ten ti a l i nfl uence fa c t o rs a nd eva l ua ti o n c rite ri o n s

复垦潜力影响因子

) 地面坡度U 11(°

Ⅰ

3～102

Ⅱ

复垦潜力评价级别

III

10～20

20～354

Ⅳ

>355

Ⅴ

地表破坏程度U 12改造难易程度U 13土层厚度U 21(c m ) 土质U 22

有机质含量U 23(%) 土壤水分含量U 24(%) 土壤pH 值U 25

有害元素含量U 26地理位置U 31

年降雨量U 32(mm ) 平均温度U 33(℃) 灌溉条件U 34

人均耕地U 41(h m ) 农民人均收入U 42(元)

几乎不用>100壤质>2

15～206～8

难度较小100～70粘土质2～1. 5

20～255～6

有点难度70～40砂壤质1. 5～1

10～154～5

难度较大40～20砂质1～0. 5

5～108～9

很难改造

>25或9或

远低于规定沿海城郊

>1500>15

低于规定沿海农村

1500～100015～10

接近规定中部城郊

1000～50010～5

稍微超标中部农村、内陆城郊

500～1005～0

严重超标

内陆农村

优

>2500

良

1/30～1/15

2500～2000

一般

1/15～1/10

2000～1500

较差

1/10～2/15

1500～1000

极差>

2/15

第2期　　　　　　　　　　　　刘国兴等:矿区土地复垦潜力多级模糊综合评判分析・11・

2. 1　复垦潜力评价因素集和评价集的确定

[3]

表1。

些不能明确算得只能定性评价的影响因子, 可以专家打分或凭经验确定其隶属度; 或从实用角度出发,

[4]

根据评价标准确定其相应隶属度为1。

2. 2　隶属函数的选择

图1　模糊分布函数曲线

F i g. 1Fuzzy d istri bu ti o n func ti o n cu rve

2. 3　确定各影响因子权重

:一种是利用, ; 另一些方, 又。本文在确定复垦潜力影响因子权重

[5]

时, 采用德尔菲法, 得各因子的权重见图(2) 。

图2　土地复垦潜力各级影响因子及权重

F i g. 2R e c l am a ti o n po ten ti a l i nfl uence s fac t o r and w e i gh t

2. 4　模糊综合评判分析

0. 2000. 80. 810. 2R 0沉000. 30. 2000. 20. 80. 40. 90. 20. 200. 80. 3000. 70. 8000. 8000. 50. 100. [**************]

R 0. 500. 　矸0. 30. 50. [***********]

0000. 4000000. 30. 2000. 20. 80. 40. 40. 40. 30. 60. 40. 40. 400. 70. 8000. 80. 20.

30. 60. 50. 30. 40. 50. 50. 600010000. 20. 000. 1000000. 100. [**************]

・12・矿产保护与利用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年

0. 2

B 1=0. 136

3　总结

(1) 对土地复垦潜力进行分级评价时, 需要考

0. 80. 40. 900. 50. 1

00. 10

虑的因素很多, 且根据各因素确定的分级界限具有模糊性, 所以利用模糊综合评判方法是评价一个地区土地复垦潜力的有效途径。

, [M].

0. 4320. 670

0. 0. 259

　=0. 0280. 043

B 2=(0. 5530. 2540. 1110. 0590. 023) B 3=(0. 1560. 4240. 33300. 087) B 4=(0. 0290. 114000. 857)

进行二级模糊评判时, 将四类影响因子当作四个单

因素看待, 进行总的二级判定, 即:

0. A 沉=

0. 0280. 6700. 2540. 0. 2590. 111. 0. 0430. 0

00. 0. 0. 0. 0. 0. 5530. 156, 1992.

, 贺思辉. 综合评价方法[M].北京:科学出版社,

2000.

[3]何书金, 苏光全. 矿区废弃土地复垦潜力评价方法与应

=(4150360. 117)

同理, :

A 矸=W ・B =(0. 1080. 4490. 2960. 1380. 009)

用实例[J ].地理研究, 2000, 19(2) :165-171.

[4]W ang J iading . Further Study on FuzzyMathe maticalMeth 2

od in Evalusti onof Seis m ic L iquefacti on Potential[A].Pr o 2coedings of the I ntersti onal sy m2posiurrs on Eng[C ].Geo 2cogy Pr oble m in Sei

m ic A reas, Italy, 1986.

[5]阜新市土地利用总体规划修编专题研究[R ].阜新市国

根据以上分析结果, 按最大隶属度原则, 阜新矿

土资源局, 2006年6月.

《矿产保护与利用》

2007年度全年30元价格不变

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