论可持续发展与地质环境管理.doc

论可持续发展与地质环境管理 摘要本文在“可持续发展”思想指导下，提出了在可持续发展目标下进行矿产资源开发与地质环境管理的思想，提出了地质环境容量的概念，并给出一种考虑资源开发与社会、经济、地质环境协调发展的地质环境优化管理模型框架。 关键词可持续发展 与地质环境 管理 1. 可持续发展与地质环境问题 随着社会、经济的快速发展，人口的过快增长，出现了社会物质要求，生产建设活动的快速增长，在经济繁荣、社会进步的同时，也出现了资源过度开发，人类赖以生存的地质环境质量严重下降、地质环境问题日益严重，特别是矿产资源的过度开发，使自然界生命所依赖的地质环境，导致地质环境呈现不断恶化的趋势。人类面临着新的挑战，面对这种严峻的形势，人类不得不重新审视自己的发展历程，重新审视自己的社会经济行为，高消耗、高污染、先破坏后治理的传统发展模式已不适应当今和未来发展需要，必须寻找一条地质环境与社会、经济、人口、资源相协调的可持续发展道路。可持续发展作为解决环境与发展问题的唯一出路已成为世界各国的共识。 可持续发展的概念是“人类在社会经济发展和能源开发中，以确保它满足目前的需要的情况下而不破坏未来发展需求的地质环境”。它有三个基本要求。1. 开发不允许破坏地球上基本的生命支撑系统，即空气、水、土壤和地质环境；2. 发展必须在经济上是可持续的，即能从地球自然资源中，不断地获得有用物质同时，保持良好地质环境系统；3. 要建立国际间、国家、地区、部落和家庭各种层次上的持续发展社会系统，以确保地球生命保障系统的合理配置。共同享受人类发展文明，保护良好的地质环境系统，减少对地质环境的破坏和对自然界生命的威胁。 资源和地质环境是人类以及地球上其他生命赖以生存、繁衍和发展的基本条件。地质环境是国土资源的主要赋存系统，是自然环境的重要组成部分，是可持续发展的基础条件，但是由于人类在开发自然资源的活动中违背客观规律，不协调发展在“地质环境”上表现十分突出，造成水资源紧缺、污染严重，地质灾害日益严重，综合治理难度加大，地表生态系统恶化趋势加剧。地质环境保护面临严重问题。 2. 可持续发展赋予地质环境保护管理新的思想 地质环境的形成是地壳地层岩石圈与大气圈、水圈、生物圈、人类圈之间，长期不断进行能量转移和物质交换，而逐步建立相对平衡的开放的系统的地质环境演化过程。这种演化有些是急剧的，大多是缓慢而不易觉察的，但都会给人类的生存和发展造成重大的，往往是很难逆转的影响。 各类人为因素诱发的地质灾害已占地质灾害总数的50左右。水资源过量开采，引起了区域水位持续下降，一些地区表层植被枯死，土地荒漠化，地面沉降，海水入侵，水质污染等地质灾害，矿山开采中“三废”的排放，污染矿山以及周围的地质环境破坏土地植被、诱发崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害，对江湖、海洋的过度开发导致海水入侵，赤潮、江湖水位下降，断流，土地盐碱化，湿地退化等，另为各种因素引起水土流失、土地荒漠化、沙尘暴等灾害也越来越频繁和严重。部分重要的地质遗迹正在或可能被毁。人们已经认识到，加强地质环境保护的必要性和重要性，纵观当代地质科学技术发展可以看到，战略性资源勘查开发与地质环境保护、地质灾害防治并重。一方面，人们要发展经济，改善人类生活，就要开发利用资源，另一方面，为了维护人类生存环境，又要保护环境，限制资源开发，目前，由于过于强调前者，或没有协调二者关系，已导致了一系列地质环境问题。因此，如何寻找地质环境与人口、社会、经济相协调发展是十分迫切的，也是人类发展所必须考虑的一种资源环境开发利用管理模式。“可持续发展”的思想正好体现这一需要。它是“社会经济资源环境”复杂大系统的一种良性发展模式，是解决环境与发展问题的唯一出路，我们要重新审视自己开发利用自然资源的行为，重视弥补和完善地质环境保护的目的、内容，研究方法和管理措施，地质环境管理工作尤其要从偏重于为生产服务，转向为生产、生活、生态、地质环境保护的全面协调发展，切实保障社会经济和地质环境的可持续发展。自然条件，地质环境具有一定的凝聚力、粘合力；野生植被的自然生长；污染物在多孔介质中输移过程中，物质发生对流弥散、分子扩散、溶解、吸附等化学物理变化，对污染物有一定的降解作用。也就是说，地质环境系统本身具有一定自我修复、保持、纳污能力，如果超过一定限度，可能造成不可逆转的地质环境问题，如地质灾害、土地资源破坏、水环境破坏，对此我们提出地质环境容量的概念。 3. 可持续发展目标下的资源优化管理模型框架 为了保证资源可持续利用，仅考虑资源本身远远不够。因为它还与社会经济地质环境系统密切相关，必须寻求经济发展、地质环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调。 3.1 管理目标 根据可持续发展理论，可持续发展目标下的矿产资源、地质环境管理目标应该是经济效益、社会效益、生态环境效益三者的综合效益最大。 设X1（t），X2（t）Xn（t）为影响综合效益的决策变量（比如矿石量、品级、开采费用、地质灾害等）它是时间段t的函数。写成向量形式，即X（t）＝X1（t），X2（t），Xn（t），为决策变量的向量。设j[X（t）]，h[X（t）]，s[X（t）]，分别为经济效益、社会效益、生态环境效益函数。综合效益函数可表示为z（t）＝f{j[X（t）]，h[X（t）]，s[X（t）]}。目标函数形式为 max z（t）＝max f{j[X（t）]，h[X（t）]，s[X（t）]} （1） 关于综合效益函数的确定，也有多种方法。比如常用货币形式来表示，把各项因子都转化为用货币形式表示。如水土流失所带来的损失，用治理费用来表达。 3.2 约束条件 根据可持续发展的要求，为了确保资源、环境协调发展，必须在一定的约束条件下，不仅考虑现在还要考虑将来的可能变化。 （1）矿藏约束；要求即满足当时当地最小需求量k1（t），又不得超过社会需求总量k2（t），造成乱采滥挖。由于社会经济系统人们对矿藏贮存条件认识是不断变化的，所以要建立k1（t），k2（t）的预测模型。为了保证矿藏可持续利用，应该使现在或未来某时段的采矿量k（t）满足k1（t）≤k（t）≤k2（t）。 （2）地质环境保持无害性约束。量化表达该约束条件一般困难，但可以抓住地质环境系统的某些主要因子（比如水土流失，诱发滑坡等地质灾害），保证这些因子的指标不超过某一限度，从而达到地质环境保持性的目的。比如某地质环境系统主要因子之一是水土流失，采用的度量指标是水土流失量。这样可以通过限制水土流失量不超过最大允许水土流失量（设为ST0）来约束，约束方程可写成ST（t）≤ST0。 （3）社会、经济发展约束条件。包括人口、生产力水平、工农业发展、社会基础建设的预测及约束，资源开发利用程度及污染物处理等工程技术能力约束等。 （4）发展可持续性约束；为保证发展的可持续性，要求发展的综合效益函数值不断增加（至少不降低）。故有约束条件z（t2）≥z（t1），（t2＞t1）。 综上所述，约束条件可概括为 xi（t）预测模型集 xi（t）变量约束集 z（t2）≥z（t1），（t2＞t1） （2） （i＝1、2n） 3.3 优化管理模型及求解方法 由式（1），（2）就构成了矿产资源开发与地质环境优化管理模型。一般是一个复杂的非线型优化模型。求该模型最优解的常用方法是数值法（迭代法），所得解是近似最优解。其基本思路是从一个选定的初始点x0∈Rn出发，按照某一特定迭代规则产生一个点列{xk}，使得当{xk}是有穷点列时，其最后一个点是模型的最优解；当{xk}是无穷点列时，它有极限点，其极限点就是模型最优解。用迭代方法求解的关键是，如何构造迭代规则（包括搜索方向步长）。 一般在求解该优化模型时，可以采用计算机模拟技术。通过计算机仿造系统的真实情况，针对不同系统方案计算，最终找到一个最优的方案，作为模型的近似解。 4. 结束语 本文在“可持续发展”指导下，提出了在可持续发展目标下进行矿产资源开发与地质环境管理可持续发展的思想，提出了地质环境容量的概念，并给出一种考虑资源开发与社会、经济、地质环境协调发展的地质环境优化管理模型框架。 本文仅仅是初步提出一种资源开发利用管理的思路。做好地质环境保护工作，愿资源更科学合理地为人类利用，走可持续发展的道路。