矿产资源开发环境代价核算系统应用研究及实例分析

杨耀红，冯春涛

（中国国土资源经济研究院，北京 101149）

0 引言

近年来，矿产资源开发的负面影响已引起越来越多的重视。牺牲长远经济发展，忽视环境保护的发展方式，开始受到社会各界的质疑，如何保持经济发展、资源利用和环境保护三者之间的平衡，成为了经济学家和环境学者关注的重点，矿产资源开发环境代价核算理论，依据该理论制定了矿产资源开发环境代价核算与补偿、赔偿的度量标准体系[1]，为矿产资源的开发设置科学的、便于操作实施的环境准入门槛。能够在降低矿产资源开发环境代价的同时，可以有力促进矿产资源开发的技术进步，增强矿产资源开发的经济社会效益。

1 矿产资源开发环境代价核算评估模型

1.1 环境影响分类

矿产资源开发环境代价核算理论依据矿产资源开发对环境破坏的类型，将其分为三类：

第一类为矿山地质环境损失，其中包括主要是指在矿产资源勘查开发利用过程中，由于采矿活动影响而产生的地质环境变异或破坏的事件，主要包括矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡，水土流失等。

第二类为矿山环境污染损失，主要是指在矿产资源开发过程中，所产生的废水、废气、废渣对环境造成损害。而由此带来的经济损失。

第三类为资源损毁损失，在矿产资源开发利用过程中，因施工或者开矿所产生的废石和矿渣而引起土壤压占与破坏、植被破坏，水资源破坏、地形地貌景观破坏等，而由此带来的经济损失。

1.2 环境代价计算模型

矿产资源开发环境代价核算理论采用直接市场法的估算方法，将三种类型的环境损失的各项指标数据分别计算出具体的指标损失，再求和，然后三种类型的环境损失数据累加在一起，然后得出矿产资源开发环境的总代价。

矿产资源开发环境代价核算评估模型如下：

Aij—第i类矿产资源开发造成的矿山地质环境损失中的第j项损失；

Bij—第i类矿产资源开发造成的环境要素污染损失中的第j项损失；

Cij—第i类矿产资源开发造成的资源损毁损失中的第j项损失；

m1—矿山地质环境损失补偿的类型数；

n1—矿山地质环境损失补偿的项数，共有m1个值；

m2—矿山环境要素污染损失的类型数；

n2—矿山环境要素污染的项数，共有m2个值；

m3—资源损毁损失的类型数；

n3—资源损毁损失的项数，共有m3个值。

2 系统总体设计

2.1 系统开发的目标

（1）将矿山地质环境相关的空间数据和属性数据进行录入，检索，查询和更新，并利用成熟的矿产资源环境代价核算理论，实现矿山地质环境损失核算，矿山环境污染损失核算，资源损毁损失核算功能模块统计分析计算。

（2）利用云计算技术构建高度灵活可扩展，标准化，自动化的基础架构平台，实现资源共享，提高资源利用率，确保矿山地质环境代价核算业务系统的“零”中断。

（3）探索矿山地质信息技术与云平台融合方案，为将来解决矿山地质信息技术“孤岛”问题，积累更多经验。

2.2 系统体系结构设计

2.2.1 系统基础设施架构设计

矿山地质环境代价核算系统是以融合基础架构作为基础进行设计，从逻辑上划分为三层，从顶往下依次为请求层，资源交付层，资源提供层[2]，如图1所示。

图1 系统体系架构

普通用户通过资源请求层获取资源，包括创建或者访问业务系统，用户通过云控制器提供的服务目录进行资源的创建，当确定服务目录的资源进行提交时，云控制器会调用工作流引擎进行资源的有效性检查，如果资源满足需求会进行资源的预留，资源交付层将会通过工作流引擎，通知资源供应层进行资源的供应；否则返回错误，提示资源不足。管理员用户通过资源请求层实现对矿产资源开发环境代价核算系统实例的生命周期管理，包括增加CPU，内存，硬盘空间，启动关闭实例等。资源供应层会根据资源交付层的要求分配计算资源（CPU，内存），网络资源以及存储资源[3]，同时会调用相应的安装源自动完成系统的安装与部署。整个自动化的过程是通过工作流引擎控制。底层的资源管理器利用虚拟化资源层将具体的硬件资源（服务器，存储，网络）进行池化，形成服务器资源池[4]，存储资源池和网络资源池供上层使用。因而本设计方案支持客户多种虚拟化选择。

2.2.2 系统逻辑业务架构设计

矿产资源开发环境业务层采用两层模块化设计，顶层为系统管理模块和矿产资源开发环境代价核算模型运算模块。其中系统管理模块细分为用户管理，系统设置，矿种维护，人均GDP信息维护，工业产值信息维护和矿山信息维护等子模块，主要完成用户权限管理，矿山信息以及人均GDP等信息的查询、插入、删除、修改等操作。具体系统逻辑业务架构如图2所示。

图2 逻辑业务架构

2.2.3 系统空间数据库架构设计

基于云平台的矿产资源开发环境代价核算系统必须结合矿产资源数据的特点、能较为广泛地应用于当前及今后各个地区地质科研、找矿勘探、生产勘探、矿产资源开发利用以及矿产资源开发环境代价核算评价、制定区域规划等。作为一个完整的矿产地质数据库系统，从业务的角度应该包含地质损害数据，未用矿产资源破坏数据，土地资源损失数据，森林生态系统破坏数据等，涵盖几乎全部进行地质环境代价核算业务技术工作数据。同时考虑到数据的易维护性和性能，将每个专题分别建库[5]。另外，针对云平台的系统维护数据，譬如主机信息，系统资源池分配与回收信息等专门引入了一个云平台数据库进行保存。通过对系统的总体分析，划分数据层次为基础数据层、专题代价核算数据层、专题空间数据层，如图3所示。

图3 空间数据库架构设计图

矿山地质环境代价核算系统的核心是数据库，依据系统的层次结构将数据库分为空间数据库、属性数据库、成果数据库[6]三个部分：

（1）空间数据库设计：空间数据库存储图形数据，图形数据分为平面图形数据和遥感数据。

（2）属性数据库设计：属性数据库主要是存储矿产资源开发环境代价核算逻辑运算相关的数据和空间数据库中的图形与地物对应的属性数据。

（3）成果数据库设计：成果数据库存储成果数据，分为核算成果数据和各分项核算数据。通过成果数据库的建设可以系统地检查前期矿产资源开发环境影响评价工作过程中资料收集的完备性，提高下一步综合研究工作目标的清晰度，从而可以对该地区矿产资源开发整体情况进行代价核算，为将来进一步的矿产矿产资源开发和矿山环境的恢复治理工作提供科学的决策依据。

2.3 系统安全设计

系统主要存在以下几个方面的风险：数据异地访问风险、数据存放地风险、信息管理风险、数据隔离风险、法律调查支持风险、持续发展和迁移风险等。本系统的安全控制方案采用多级保护分层隔离原则，具体为：

（1）硬件层次上，将服务器，网络，存储采用冗余技术，来保证运算平台的高可靠性，同时利用HPVC虚拟化技术来实现整个刀片的“热插拔”提高系统的可用性。

（2）在软件层次上，由于矿业数据安全级别要求较高，因此，将不同运行模块的数据分别建立子数据库，既确保数据的安全，同时又有利于数据的备份和维护。引入设置权限域和角色的方式，有效管控权限域内的数据源，做到根据权限隔离数据，防止误操作和越级行为。还可以采用数据加密和身份认证作为进一步的安全管控措施。

（3）利用HP云平台提供的安全监控技术，实时监控平台数据流向，记录操作日志，并定期做数据异常分析，防止机密数据或信息被窃取或篡改，防止网络被恶意渗透或监听，确保矿产资源开发环境代价核算系统安全稳定运行和业务数据安全[7]。

综上所述，从基础软硬件安全设计、MOE云操作系统架构、策略、认证、加密等多方面进行综合防控，这样才能保证该系统的信息安全。

3 钨矿资源开发的环境代价核算案例

某钨业有限责任公司利用矿产资源代价核算系统进行了钨矿资源开发的环境代价核算。依据该钨矿编制的矿山地质环境保护与恢复治理方案，其矿山地质环境损失主要有塌陷、崩塌滑坡等地质灾害[8]；资源损失主要有：地下水含水层的破坏、露天开采、尾矿库等对地形地貌特征的改变，自然林地为主的土地资源破坏。

3.1 钨矿开采矿山地质环境损失代价核算

矿山地质环境损失代价核算模块如图4。

图4 某钨矿矿山地质环境损失代价核算

该矿区地质灾害类型主要有塌陷和崩塌滑坡，环境治理恢复工程包括塌陷区的回填、拦挡工程和排水工程等，具体的工作量如下：滑坡崩塌治理混凝土护坡3600 m3，生态护坡1200 m2，削坡土石方100 m3，种草 1200 m2，塌陷区栽种植被 225700 m2，回填采空区土方413900 m3，泥石流拦淤混凝土工程33950 m3，砌体工程3190.08 m3。选择矿产资源开发环境代价核算系统对应的核算模块，地质灾害经济损失选择防护工程法，计算出矿山地质环境损失代价为990.4429万元。

3.2 钨矿开采资源损失代价核算

该矿区钨矿开采造成的资源损失主要有：地下水含水层的破坏、露天开采、尾矿库等对地形地貌特征的改变，自然林地为主的土地资源被大面积破坏[9]。

3.2.1 含水层破坏损失

含水层破坏损失代价采用地下水位下降造成的经济损失核算方法，由于矿区采矿活动破坏了基岩裂隙含水层，水位年下降速度为0.01 m，年开采地下水量76650 m3。估算出地下水资源的经济损失为76.65元。

3.2.2 地形地貌破坏

地形地貌破坏损失代价核算模块选择景观恢复工程法，该矿开采产生的环境破坏主要有露采坑、尾矿库和废石场等。治理工程主要是场地平整和植被种植，具体工作量如下：场地平整土方量5.075万方，拦阻工程土方量1.4903万m3，削坡工程开挖土方 5238 m3，清运土方 3345 m3，种草 154100 m2，植树3100株。估算出地形地貌破坏损失为3.2023万元。

3.2.3 土地资源破坏

土地资源破坏损失核算模块选择基于地价的土地资源破坏损失估算法。该矿开采对土地资源的破坏主要有被尾矿库、废石场等压占土地和沉陷（塌陷）破坏土地，土地利用类型均为草地，面积约2066600 m2。估算土地资源破坏损失为1033.3万元。

3.3 钨矿开采资源损失代价核算结果分析

矿山地质灾害损失主要为治理矿产资源开发造成的矿山地质灾害，而实施的恢复治理工程的所需的资金。

土地资源是人类经济生产和生活所需的基本场所及环境，并且为人类提供了必要的物质资源基础，是最重要的自然环境资源之一。土地资源损毁损失主要为矿产资源开发过程占用、破坏、污染损毁的土地资源所产生的经济损失[10]。

土地资源损失的计算方法有两种：一为土地破坏恢复治理工程费用测算法；二为基于地价的土地资源破坏损失估算法。

土地破坏恢复治理工程费用测算法：土地破坏恢复治理费用包括工程复垦发生的费用和生物工程复垦发生的费用。

基于地价的土地资源破坏损失估算法：依据当地各种类型土地资源的基础价格，再结合资源开发造成的土地资源损毁程度估量，进行土地资源损失计算，系统进行该钨矿环境代价核算采用了此方法，该钨矿损毁土地类型主要为草地，破坏类型为矿区土地被尾矿库、废石场等压占土地，这些破坏在开发活动结束后，可以通过整理，修复土地资源的功能，因此，在计算时，只能按土地基价的10%进行核算损失，计算公式如下：

式中：A草地—土地面积；P草地—草地单位价格。

从核算结果可以看出，该矿区进行钨资源开发时，造成矿山环境损失主要为两个部分；一为矿山地质灾害损失，占48.86%；二为土地资源损毁损失，占50.98%。图5为矿山环境损失总代价核算图。

图5 某钨矿矿山环境损失总代价核算图

矿产资源开发环境代价核算系统为矿产资源开发环境代价核算建立了一个统一标准、统一数据处理技术、易于掌握和操作的系统，真正实现代价核算的自动化运行，为政府将矿产资源开发环境代价内化到矿山企业中提供一些可行的、科学的方式、额度标准，为切实避免、控制与降低矿产资源开发环境代价，补偿相关权益人的环境权益损失提供决策依据。

4 结语

随着社会经济的发展，矿山环境问题也越来越受到社会公众的广泛关注和重视。近期，中国稀土、钨、钼案在WTO的遭遇，也充分说明这种片面追求GDP业绩，忽视环境保护的发展模式，不可能实现经济、环境和谐发展的局面。中国需要学习其他发达矿业国家的矿山环境管理制度，实施资源税和环境税征收制度[11]，制定更严格的矿山环境保护政策，改变目前地方政府追求GDP业绩，不考虑环境污染成本和治理成本的发展方式。

将矿产资源开发与环境保护一体化已成为当前国际矿业发展的一个重要趋势，本文研究的矿产资源开发环境代价核算系统能够利用计算机快速的核算出矿产资源开发环境损失数据，充分利用基于信息技术的现代化管理手段，提高管理效率，从而可以为矿产资源的开发设置科学的、便于操作实施的环境准入门槛，逐步消除矿管工作中的过分依靠经验进行管理的现象，为国土资源管理部门进行矿政管理决策提供科学的、合理的、准确的数据支撑。

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