論可持續(xù)發(fā)展與地質(zhì)環(huán)境管理

摘要：本文在“可持續(xù)發(fā)展”指導(dǎo)下，提出了在可持續(xù)發(fā)展目標下進行礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境管理可持續(xù)發(fā)展的思想，提出了地質(zhì)環(huán)境容量的概念，并給出一種考慮資源開發(fā)與社會、經(jīng)濟、地質(zhì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的地質(zhì)環(huán)境優(yōu)化管理模型框架。

關(guān)鍵詞：論可持續(xù)發(fā)展 地質(zhì)環(huán)境 管理

1. 可持續(xù)發(fā)展與地質(zhì)環(huán)境問題

隨著社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口的過快增長，出現(xiàn)了社會物質(zhì)要求、生產(chǎn)建設(shè)活動的快速增長，在經(jīng)濟繁榮、社會進步的同時，也出現(xiàn)了資源過度浪費、人類生存的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量嚴重下降、地質(zhì)環(huán)境問題日益嚴重，特別是國土資源的過度開發(fā)和各種不合理的工程建設(shè)活動，導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境呈現(xiàn)不斷惡化的趨勢。使自然界生命所依賴的地質(zhì)環(huán)境承受越來越大的壓力，人類面臨著新的挑戰(zhàn)，面對這種嚴峻的形勢，人類不得不重新審視自己的發(fā)展歷程，重新審視自己的社會經(jīng)濟行為，人們終于認識到：高消耗、高污染、先破壞后治理的傳統(tǒng)發(fā)展模式已不適應(yīng)當今和未來發(fā)展需要，必須尋找一條地質(zhì)環(huán)境與社會、經(jīng)濟、人口、資源相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展道路。中央從1999年以來，連續(xù)召開“人口、資源、環(huán)境”座談會，就是要進行人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。可持續(xù)發(fā)展作為解決環(huán)境與發(fā)展問題的唯一出路已成為世界各國的共識。

可持續(xù)發(fā)展的概念是：“人類在社會經(jīng)濟發(fā)展和能源開發(fā)中，以確保它滿足目前的需要而不破壞未來發(fā)展需求的能力”。它有三個基本要求。1、開發(fā)不允許破壞地球上基本的生命支撐系統(tǒng)，即空氣、水、土壤和生態(tài)系統(tǒng)；2、發(fā)展必須在經(jīng)濟上是可持續(xù)的，即能從地球自然資源中，不斷地獲得有用物質(zhì)同時，保持良好地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)；3、要建立國際間、國家、地區(qū)、部落和家庭各種層次上的持續(xù)發(fā)展社會系統(tǒng)，以確保地球生命支持系統(tǒng)的合理配置。共同享受人類發(fā)展文明，保護良好的地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)，減少對地質(zhì)環(huán)境的破壞和對自然界生命的威脅。

資源和地質(zhì)環(huán)境是人類以及地球上其他生命賴以生存、繁衍和發(fā)展的基本條件。地質(zhì)環(huán)境是國土資源的主要賦存系統(tǒng)，是自然環(huán)境的重要組成部分，是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)條件，但是由于人類在開發(fā)自然資源的活動中違背客觀規(guī)律，不協(xié)調(diào)發(fā)展在“地質(zhì)環(huán)境”上表現(xiàn)十分突出，造成水資源緊缺，污染嚴重，地質(zhì)災(zāi)害日益嚴重，綜合治理難度加大，地表生態(tài)系統(tǒng)惡化趨勢加劇。地質(zhì)環(huán)境保護面臨嚴重問題。

2. 可持續(xù)發(fā)展賦予地質(zhì)環(huán)境保護管理新的思想

地質(zhì)環(huán)境的形成是地殼地層巖石圈與大氣圈、水圈、生物圈、人類圈之間，長期不斷進行能量轉(zhuǎn)移和物質(zhì)交換，而逐步建立相對平衡的開放的系統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境演化過程。這種演化有些是急劇的，大多是緩慢而不易覺察的，但都會給人類的生存和發(fā)展造成重大的、往往是很難逆轉(zhuǎn)的影響。

各類人為因素誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害已占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的50%左右。水資源過量開采，引起了區(qū)域水位持續(xù)下降，一些地區(qū)表層植被枯死，土地荒漠化，地面沉降，海水入侵，水質(zhì)污染等地質(zhì)災(zāi)害，礦山開采中“三廢”的排放，污染廠礦以及周圍的地質(zhì)環(huán)境、破壞土地、誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，對江湖、海洋的過度開發(fā)導(dǎo)致海水入侵、赤潮、江湖水位下降、斷流、土地鹽堿化、濕地退化等，另外各種因素引起水土流失、土地荒漠化、沙塵暴等災(zāi)害也越來越頻繁和嚴重。部分重要的地質(zhì)遺跡正在或可能被毀。人們已經(jīng)認識到，加強地質(zhì)環(huán)境保護的必要性和重要性，縱觀當代地質(zhì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展可以看到，戰(zhàn)略性資源勘查開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境保護、地質(zhì)災(zāi)害防治并重。一方面，人們要發(fā)展經(jīng)濟，改善人類生活，就要開發(fā)利用資源，另一方面，為了維護人類生存環(huán)境，又要保護環(huán)境，限制資源開發(fā)，目前，由于過于強調(diào)前者，或沒有協(xié)調(diào)二者關(guān)系，已導(dǎo)致了一系列地質(zhì)環(huán)境問題。因此，如何尋找地質(zhì)環(huán)境與人口、社會、經(jīng)濟相協(xié)調(diào)發(fā)展的方法是十分迫切的，也是人類發(fā)展所必須考慮的一種資源環(huán)境開發(fā)利用管理模式。“可持續(xù)發(fā)展”的思想正好體現(xiàn)這一需要。它是“社會——經(jīng)濟——資源——環(huán)境”復(fù)雜大系統(tǒng)的一種良性發(fā)展模式，是解決環(huán)境與發(fā)展問題的唯一出路，我們要重新審視自己開發(fā)利用自然資源的行為，重視彌補和完善地質(zhì)環(huán)境保護的目的、內(nèi)容、研究方法和管理措施，地質(zhì)環(huán)境管理工作尤其要從偏重于為生產(chǎn)服務(wù)，轉(zhuǎn)向為生產(chǎn)、生活、生態(tài)地質(zhì)環(huán)境保護的全面協(xié)調(diào)發(fā)展，切實保障社會經(jīng)濟和地質(zhì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。自然條件，地質(zhì)體具有一定的凝聚力、粘合力；野生植被的自然生長；污染物在多孔介質(zhì)中輸移過程中，物質(zhì)發(fā)生對流――彌散、分子擴散、溶解、吸咐等化學(xué)物理變化，對污染物有一定的降解作用。也就是說，地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)本身具有一定自我修復(fù)、保持、納污能力，如果超過一定限度，可能造成不可逆轉(zhuǎn)的地質(zhì)環(huán)境問題，如地質(zhì)災(zāi)害、土地資源破壞、水環(huán)境破壞，對此我們提出地質(zhì)環(huán)境容量的概念。

3. 可持續(xù)發(fā)展目標下的資源優(yōu)化管理模型框架

為了保證資源可持續(xù)利用，僅考慮資源本身遠遠不夠。因為它還與社會經(jīng)濟地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)密切相關(guān)，必須尋求經(jīng)濟發(fā)展、地質(zhì)環(huán)境保護和人類社會福利之間的最佳聯(lián)系與協(xié)調(diào)。

3.1管理目標

根據(jù)可持續(xù)發(fā)展理論，可持續(xù)發(fā)展目標下的礦產(chǎn)資源、地質(zhì)環(huán)境管理目標應(yīng)該是：經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)環(huán)境效益三者的綜合效益最大。

設(shè)X1（t），X2（t）……Xn（t）為影響綜合效益的決策變量（比如：礦石量、品級、開采費用、地質(zhì)災(zāi)害等）它是時間段t的函數(shù)。寫成向量形式，即X（t）＝X1（t），X2（t），……Xn（t），為決策變量的向量。設(shè)j[X（t）]，h[X（t）]，s[X（t）]，分別為經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)環(huán)境效益函數(shù)。綜合效益函數(shù)可表示為：z（t）＝f{ j[X（t）]，h[X（t）]，s[X（t）]}。目標函數(shù)形式為：

max z（t）＝max f{ j[X（t）]，h[X（t）]，s[X（t）]}（1）

關(guān)于綜合效益函數(shù)的確定，也有多種方法。比如常用貨幣形式來表示，把各項因子都轉(zhuǎn)化為用貨幣形式表示。如水土流失所帶來的損失，用治理費用來表達。

3.2約束條件

根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的要求，為了確保資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，必須在一定的約束條件下，不僅考慮現(xiàn)在還要考慮將來的可能變化。

（1）礦藏約束；要求既滿足當時當?shù)刈钚⌒枨罅縦1（t），又不得超過社會需求總量k2（t），造成亂采濫挖。由于社會經(jīng)濟系統(tǒng)人們對礦藏貯存條件認識是不斷變化的，所以要建立k1（t），k2（t）的預(yù)測模型。為了保證礦藏可持續(xù)利用，應(yīng)該使現(xiàn)在或未來某時段的采礦量k（t）滿足k1（t）≤k（t）≤k2（t）。

（2）地質(zhì)環(huán)境保持無害性約束。量化表達該約束條件一般困難，但可以抓住地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的某些主要因子（比如：水土流失，誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害），保證這些因子的指標不超過某一限度，從而達到地質(zhì)環(huán)境保持性的目的。比如某地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)主要因子之一是水土流失，采用的度量指標是水土流失量。這樣可以通過限制水土流失量不超過最大允許水土流失量（設(shè)為ST0）來約束，約束方程可寫成ST（t）≤ST0。

（3）社會、經(jīng)濟發(fā)展約束條件。包括人口、生產(chǎn)力水平、工農(nóng)業(yè)發(fā)展、社會基礎(chǔ)建設(shè)的預(yù)測及約束，資源開發(fā)利用程度及污染物處理等工程技術(shù)能力約束等。

（4）發(fā)展可持續(xù)性約束。為保證發(fā)展的可持續(xù)性，要求發(fā)展的綜合效益函數(shù)值不斷增加（至少不降低）。故有約束條件z（t2）≥z（t1），（t2＞t1）。

綜上所述，約束條件可概括為：

xi(t)預(yù)測模型集

xi(t)變量約束集

z（t2）≥z（t1），（t2＞t1）（2）

（i＝1、2……n）

3.3優(yōu)化管理模型及求解方法

由式（1），（2）就構(gòu)成了礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境優(yōu)化管理模型。一般是一個復(fù)雜的非線型優(yōu)化模型。求該模型最優(yōu)解的常用方法是數(shù)值法（迭代法），所得解是近似最優(yōu)解。其基本思路是：從一個選定的初始點x0∈Rn出發(fā)，按照某一特定迭代規(guī)則產(chǎn)生一個點列｛xk｝，使得當｛xk｝是有窮點列時，其最后一個點是模型的最優(yōu)解；當｛xk｝是無窮點列時，它有極限點，其極限點就是模型最優(yōu)解。用迭代方法求解的關(guān)鍵是，如何構(gòu)造迭代規(guī)則（包括搜索方向步長）。

一般在求解該優(yōu)化模型時，可以采用計算機模擬技術(shù)。通過計算機仿造系統(tǒng)的真實情況，針對不同系統(tǒng)方案計算，最終找到一個最優(yōu)的方案，作為模型的近似解。

4. 結(jié)束語

本文在“可持續(xù)發(fā)展”指導(dǎo)下，提出了在可持續(xù)發(fā)展目標下進行礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境管理可持續(xù)發(fā)展的思想，提出了地質(zhì)環(huán)境容量的概念，并給出一種考慮資源開發(fā)與社會、經(jīng)濟、地質(zhì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的地質(zhì)環(huán)境優(yōu)化管理模型框架。

本文僅僅是初步提出一種資源開發(fā)利用管理的思路。做好地質(zhì)環(huán)境保護工作，愿資源更科學(xué)合理地為人類利用，走可持續(xù)發(fā)展的道路。