区域矿产资源开发的生态地质环境安全过程分析和预警-以攀西地区为例

In order to solve the scientific problems which are the blank in the quantitative research of ecological security process mechanism and the obvious flaws that the existing ecological security evaluation and early warning model is used to describe ecological security process and determine the ecological security threshold for the requirement in fragile eco-geological environment protection and early warning of regional mineral resources exploitation,based on the theories of environmental geology, hazard geology, disturbance ecology and restoration geology, taking Panxi area as a research prototype which is a significant mineral resources base in China, located in the transition zone from Tibetan Plateau and Yunnan-Guizhou Plateau to Sichuan Basin and extremely fragile of ecological environment，spatial information technology and field survey methods is applied to get data and mining information，the mechanism of eco-geological environmental security process is clarified and the suitable eco-geological environmental security evaluation index system is built for mining area,eco-geological environmental security process evaluation and early warning model of mining areas is established by integrating catastrophe theory, support vector machine,colony algorithm and genetic algorithm.Eco-geological environmental security process of regional mineral resources exploitation is analyzed and trend is warned,the space-time change regulation of eco-geological environmental security process in mining areas is mastering. This study provides the methods to eco-geological environment protection and early warning of regional mineral resources exploitation.

应区域矿产资源开发的脆弱生态地质环境保护和预警应急之需，针对生态安全过程机制定量研究的空白和现有生态安全评价预警模型刻画生态安全过程、确定生态安全阈值方面存在明显不足的科学问题，本课题从环境地质学、灾害地质学、干扰生态学和修复生态学等理论入手，以青藏高原和云贵高原向四川盆地过渡、具有复杂地质结构且生态脆弱的我国重要矿产资源基地-攀西地区作为研究原型，综合运用空间信息技术和野外调查方法获取数据并挖掘信息，厘清生态地质环境安全过程机制并建立适合矿区特点的生态地质环境安全评价指标体系；基于突变理论、支持向量机模型和遗传-蚁群算法构建面向矿区生态地质环境安全过程的评价预警模型，开展区域矿产资源开发的生态地质环境安全过程分析及趋势预警，掌握矿区生态地质环境安全时空变化规律，为矿区生态地质环境保护和预警提供技术支持。

根据项目研究内容，本项目基于环境地质学、灾害地质学、干扰生态学和修复生态学等理论，以我国重要矿产资源基地-攀西地区作为研究原型，综合运用空间信息技术和野外调查方法获取数据并挖掘信息，采用典型相关分析法分别分析了生态地质环境风险各要素之间、生态地质环境控制响应各要素之间的相关关系，并利用蚁群算法和支持向量机模型建立了区域矿产资源开发的生态安全评价指标体系；基于尖点突变模型构建了面向矿区生态地质环境安全过程评价和绝对阈值定量分析模型，经过野外调查数据、分叉曲线位置关系以及其他模型对比验证，该模型具有较高的评价精度。根据2003-2012年的研究区生态地质环境安全过程评价结果，利用支持向量机模型对研究区2017年生态地质环境安全进行了预测，经验证预测精度较高。研究结果表明，研究区不安全状态面积由2003年的393.75ha，增加到2012年的4293.75ha。从其变化趋势来看，研究区2006年之前不安全状态面积变化较小，且呈起伏变化；2006年之后，研究区的不安全状态面积急速扩展，特别是在2009年之后其面积增加幅度最大。从空间分布来看，不安全状态主要分布在研究区朱家包包-兰尖铁矿区、花山煤矿区以及红格铁矿区等矿产资源开发集中区。经预测2017年不安全状态区域面积为10806.25ha，相比2012年其面积扩大了6512.5ha，扩展区域主要分布在花山煤矿区和红格铁矿区。本项目构建的矿区生态地质环境安全过程评价和阈值预警模型为矿区生态地质环境安全评价和预警提供了模型支持，研究结果为攀西矿区生态地质环境安全基础之上的矿产资源可持续开发提供了决策支持。