论文部分内容阅读
矿产资源是一个区域可持续发展的重要物质基础,也是关系国家安全和国民经济实力的重要因素。自18世纪工业化时代以来,矿产资源为国家建设做出了重大贡献,并使得区域经济、社会的发展取得了辉煌成绩。但是由于矿产资源自身的不可再生性,以及目前我国大部分矿产资源已进入了开采的中后期,也使得矿产资源的开采出现逐年耗竭的危机与困境,甚至成为制约我国经济、社会发展的突出问题,而受到了我国政府和学术界的普遍关注。因此,保证矿产资源可持续利用,实现矿产资源与经济社会的协调、健康、持续发展,已成为当务之急。那么,如何才能保证矿产资源可持续利用?能否通过协调、整合矿产资源开发,以及区域生态环境承载与经济、社会发展等影响因素问的关系,来保证矿产资源可持续利用等一系列理论与现实问题,已成为国内外矿产资源可持续利用研究领域的相关学者亟待解决的科学问题。
目前关于矿产资源可持续利用方面,“矿产资源蓄水池效应”已经得到国内外相关学者普遍认同,由此说明矿产资源的开发与利用具有动态发展性和可持续性,进而也使得矿产资源可持续发展成为可能。基于此,在余敬教授提出的矿产资源可持续力理论框架的基础上,本文从系统科学的视角,将矿产资源可持续力认定为特定区域内,一个由矿产资源、经济、智力、环境和社会(含人口)所构成的复杂系统,且矿产资源与区域经济、环境、智力、社会(含人口)各系统要素间存在复杂的、非线性的相互作用及联系。此外,由于系统动力学方法擅长处理复杂性、非线性、时变性等复杂系统问题,能进行长期、动态、战略性的定量分析研究。为此,本文以平顶山为研究对象,运用系统动力学的理论和方法,通过Vensinl软件和Dynamo语言,建立了矿产资源可持续力系统动力学模型;并结合加速遗传算法,设计了模型优化的相关算法,同时通过Matlab6.5,编写了相关程序,优化了所建模型;进而在此基础上,通过模型中政策参数的不同变化组合,实证仿真了不同政策方案下矿产资源可持续力系统行为,同时结合仿真结果与自组织理论,揭示矿产资源可持续力系统演进态势,给出了相关对策建议,以期为矿产资源可持续发展提供理论指导与决策参考。由此,本文主要从以下五个方面进行了研究:
(1)矿产资源可持续力系统的理论分析。在项目组前期研究的基础上,以可持续发展理论、系统科学理论为指导,对矿产资源可持续力进行了系统学解析,界定矿产资源可持续力系统边界,描述矿产资源可持续力系统特征与准则,明确矿产资源可持续力系统的结构要素间的相互联系。
(2)矿产资源可持续力系统动力学模型构建。运用系统动力学建模方法,结合矿产资源可持续发展系统影响因素的相关文献回顾,及矿产资源可持续力系统学解析结果,通过系统分析与回归分析方法,对系统内部子系统问的因粜关系进行了分析,进一步明确矿产资源可持续力的系统变量及其冈果回路关系,进而绘制矿产资源可持续力系统动力学流图,编写模型方程,建立矿产资源可持续力系统动力学模型。
(3)矿产资源可持续力系统动力学模型检验及优化。在矿产资源可持续力系统动力学模型建立的基础上,以平顶山为研究对象,运用系统动力学相关软件(Vensim软件和Dynamo语言),对系统自然发展状态下,平顶山矿产资源可持续力系统动力学系统模型进行一致性和灵敏性验证;同时基于加速遗传算法的系统动力学方法,编写模型优化的算法和相关程序,优化所建模型,为矿产资源可持续力系统动力学模型仿真奠定基础。
(4)矿产资源可持续力系统动力学仿真。以检验且优化后的平顶山矿产资源可持续力系统动力学模型为基础,通过模型中政策参数的变化组合,形成不同模拟方案,进一步仿真平顶山矿产资源可持续力系统在各种模拟方案下的系统行为,并对各种方案下的仿真结果进行分析、比较,得出有利于平顶山矿产资源可持续力系统协调发展的较优方案。
(5)矿产资源可持续力系统演进态势及对策建议。结合矿产资源可持续力系统动力学仿真结果与自组织理论体系内的耗散结构理论与协同学理论,对矿产资源可持续力系统演进态势进行了理论分析,同时根据矿产资源可持续力系统动力学模型中主要参数反馈回路,给出矿产资源可持续力系统演进的对策建议。
通过研究得出以下结论:
(1)矿产资源可持续力系统动力学模型由矿产资源子系统、经济子系统、环境子系统、智力子系统和社会子系统组成,系统内及子系统问相互作用、相互依存和相互制约复合而成的统一体。
(2)运用加速遗传算法对所建模型优化后,使得矿产资源可持续力系统动力学模型模拟行为与实际行为拟合度更高,更能准确表征矿产资源可持续力系统的实际运行情况。
(3)平顶山矿产资源可持续力系统仿真分析结果表明:适当调整平顶山市的产业投资结构,增大科技与教育投资及环境污染治理投资力度,会促进矿产资源可持续力系统的协调发展,更有利于矿产资源的可持续发展。即在保持总投资比例不变的前提下,将矿业投资比例由0.6272降为0.57,第三产业投资比例由0.2095增加到0.25,相应地调整环境治理投资比例由0.0083增至0.012,科技投资比例由0.0038增至0.007,教育投资比例由0.0396增至0.05;此外适当调整教育人数减少率由0.3237降为0.25,科技人数减少率由0.0166降为0.015。
(4)结合系统仿真结果,以自组织理论为指导,提出矿产资源可持续力系统演进是一种自组织发展过程,并描述了矿产资源可持续力系统的非平衡演变过程,指出要实现矿产资源可持续发展,必须突破矿产资源、环境、社会、智力、经济要素瓶颈的约束,坚持路径创新的指导思想;适度开发,保证矿产资源可持续利用I调整产业结构,培育壮大接替产业;加强智力协调功能等相应的对策建议。
本研究的主要的创新点:
(1)运用文献回顾、系统分析及回归分析等方法,以可持续发展理论与系统科学理论为指导,界定了矿产资源可持续力系统边界,筛选了系统变量,明确了系统变量间的因果反馈回路,进而设计了矿产资源可持续力系统流图,编写了方程,构建了矿产资源可持续力系统动力学模型,并验证了模型的有效性和灵敏性。
(2)结合加速遗传算法,设计了基于加速遗传算法的矿产资源可持续力系统动力学模型优化的算法和程序,优化了所建模型。
(3)以平顶山为实证研究对象,在模型验证与优化的基础上,实证仿真了5种不同模拟方案下的矿产资源可持续力系统行为;同时结合仿真结果,以白组织理论为指导,揭示矿业城市矿产资源可持续力系统演进态势,并给出了相应的对策建议。