論可持續發展與地質環境管理

摘要：本文在“可持續發展”思想指導下，提出了在可持續發展目標下進行礦產資源開發與地質環境管理的思想，提出了地質環境容量的概念，并給出一種考慮資源開發與社會、經濟、地質環境協調發展的地質環境優化管理模型框架。

關鍵詞：可持續發展 與地質環境 管理

1. 可持續發展與地質環境問題

隨著社會、經濟的快速發展，人口的過快增長，出現了社會物質要求，生產建設活動的快速增長，在經濟繁榮、社會進步的同時，也出現了資源過度開發，人類賴以生存的地質環境質量嚴重下降、地質環境問題日益嚴重，特別是礦產資源的過度開發，使自然界生命所依賴的地質環境，導致地質環境呈現不斷惡化的趨勢。人類面臨著新的挑戰，面對這種嚴峻的形勢，人類不得不重新審視自己的發展歷程，重新審視自己的社會經濟行為，高消耗、高污染、先破壞后治理的傳統發展模式已不適應當今和未來發展需要，必須尋找一條地質環境與社會、經濟、人口、資源相協調的可持續發展道路。可持續發展作為解決環境與發展問題的唯一出路已成為世界各國的共識。

可持續發展的概念是：“人類在社會經濟發展和能源開發中，以確保它滿足目前的需要的情況下而不破壞未來發展需求的地質環境”。它有三個基本要求。1. 開發不允許破壞地球上基本的生命支撐系統，即空氣、水、土壤和地質環境；2. 發展必須在經濟上是可持續的，即能從地球自然資源中，不斷地獲得有用物質同時，保持良好地質環境系統；3. 要建立國際間、國家、地區、部落和家庭各種層次上的持續發展社會系統，以確保地球生命保障系統的合理配置。共同享受人類發展文明，保護良好的地質環境系統，減少對地質環境的破壞和對自然界生命的威脅。

資源和地質環境是人類以及地球上其他生命賴以生存、繁衍和發展的基本條件。地質環境是國土資源的主要賦存系統，是自然環境的重要組成部分，是可持續發展的基礎條件，但是由于人類在開發自然資源的活動中違背客觀規律，不協調發展在“地質環境”上表現十分突出，造成水資源緊缺、污染嚴重，地質災害日益嚴重，綜合治理難度加大，地表生態系統惡化趨勢加劇。地質環境保護面臨嚴重問題。

2. 可持續發展賦予地質環境保護管理新的思想

地質環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移和物質交換，而逐步建立相對平衡的開放的系統的地質環境演化過程。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展造成重大的，往往是很難逆轉的影響。

各類人為因素誘發的地質災害已占地質災害總數的50%左右。水資源過量開采，引起了區域水位持續下降，一些地區表層植被枯死，土地荒漠化，地面沉降，海水入侵，水質污染等地質災害，礦山開采中“三廢”的排放，污染礦山以及周圍的地質環境：破壞土地植被、誘發崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質災害，對江湖、海洋的過度開發導致海水入侵，赤潮、江湖水位下降，斷流，土地鹽堿化，濕地退化等，另為各種因素引起水土流失、土地荒漠化、沙塵暴等災害也越來越頻繁和嚴重。部分重要的地質遺跡正在或可能被毀。人們已經認識到，加強地質環境保護的必要性和重要性，縱觀當代地質科學技術發展可以看到，戰略性資源勘查開發與地質環境保護、地質災害防治并重。一方面，人們要發展經濟，改善人類生活，就要開發利用資源，另一方面，為了維護人類生存環境，又要保護環境，限制資源開發，目前，由于過于強調前者，或沒有協調二者關系，已導致了一系列地質環境問題。因此，如何尋找地質環境與人口、社會、經濟相協調發展是十分迫切的，也是人類發展所必須考慮的一種資源環境開發利用管理模式。“可持續發展”的思想正好體現這一需要。它是“社會—經濟—資源—環境”復雜大系統的一種良性發展模式，是解決環境與發展問題的唯一出路，我們要重新審視自己開發利用自然資源的行為，重視彌補和完善地質環境保護的目的、內容，研究方法和管理措施，地質環境管理工作尤其要從偏重于為生產服務，轉向為生產、生活、生態、地質環境保護的全面協調發展，切實保障社會經濟和地質環境的可持續發展。自然條件，地質環境具有一定的凝聚力、粘合力；野生植被的自然生長；污染物在多孔介質中輸移過程中，物質發生對流――彌散、分子擴散、溶解、吸附等化學物理變化，對污染物有一定的降解作用。也就是說，地質環境系統本身具有一定自我修復、保持、納污能力，如果超過一定限度，可能造成不可逆轉的地質環境問題，如地質災害、土地資源破壞、水環境破壞，對此我們提出地質環境容量的概念。

3. 可持續發展目標下的資源優化管理模型框架

為了保證資源可持續利用，僅考慮資源本身遠遠不夠。因為它還與社會經濟地質環境系統密切相關，必須尋求經濟發展、地質環境保護和人類社會福利之間的最佳聯系與協調。

3.1 管理目標

根據可持續發展理論，可持續發展目標下的礦產資源、地質環境管理目標應該是：經濟效益、社會效益、生態環境效益三者的綜合效益最大。

設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、地質災害等）它是時間段t的函數。寫成向量形式，即X（t）＝X1（t），X2（t），……Xn（t），為決策變量的向量。設j[X（t）]，h[X（t）]，s[X（t）]，分別為經濟效益、社會效益、生態環境效益函數。綜合效益函數可表示為：z（t）＝f{j[X（t）]，h[X（t）]，s[X（t）]}。目標函數形式為：

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

關于綜合效益函數的確定，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

根據可持續發展的要求，為了確保資源、環境協調發展，必須在一定的約束條件下，不僅考慮現在還要考慮將來的可能變化。

（1）礦藏約束；要求即滿足當時當地最小需求量k1（t），又不得超過社會需求總量k2（t），造成亂采濫挖。由于社會經濟系統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）的預測模型。為了保證礦藏可持續利用，應該使現在或未來某時段的采礦量k（t）滿足k1（t）≤k（t）≤k2（t）。

（2）地質環境保持無害性約束。量化表達該約束條件一般困難，但可以抓住地質環境系統的某些主要因子（比如：水土流失，誘發滑坡等地質災害），保證這些因子的指標不超過某一限度，從而達到地質環境保持性的目的。比如某地質環境系統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（設為ST0）來約束，約束方程可寫成ST（t）≤ST0。

（3）社會、經濟發展約束條件。包括人口、生產力水平、工農業發展、社會基礎建設的預測及約束，資源開發利用程度及污染物處理等工程技術能力約束等。

（4）發展可持續性約束；為保證發展的可持續性，要求發展的綜合效益函數值不斷增加（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 優化管理模型及求解方法

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

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

4. 結束語

本文在“可持續發展”指導下，提出了在可持續發展目標下進行礦產資源開發與地質環境管理可持續發展的思想，提出了地質環境容量的概念，并給出一種考慮資源開發與社會、經濟、地質環境協調發展的地質環境優化管理模型框架。

本文僅僅是初步提出一種資源開發利用管理的思路。做好地質環境保護工作，愿資源更科學合理地為人類利用，走可持續發展的道路。