从国家级到区级的采矿规划分析：一种以地域为重点的系统动力学方法

矿业规划需平衡经济、社会与环境效益，但国家层面模型难以捕捉区县级异质性。本研究基于系统动力学构建哥伦比亚5个矿业区县级模型，整合生产、就业、环境与社会变量，模拟不同政策与市场情景，揭示各区县在产量、就业、环境压力和社会冲突间的差异化权衡，提出需制定因地制宜的矿业政策以优化可持续发展。

琳达·贝里奥-希拉尔多（Linda Berrio-Giraldo）|塞尔吉奥·安德烈斯·奥斯皮诺·里卡多（Sergio Andrés Ospino Ricardo）|维罗妮卡·瓦伦西亚（Verónica Valencia）|丹妮拉·孔戈特（Daniela Congote）|伊里斯·奥拉亚（Yris Olaya）|克拉拉·维列加斯-帕拉西奥（Clara Villegas-Palacio）|卡洛斯·阿德里安·科雷亚-弗洛雷斯（Carlos Adrian Correa-Florez）|奥尔加·塔蒂亚娜·阿拉克-门多萨（Olga Tatiana Araque-Mendoza）|圣地亚哥·阿朗戈-阿兰布鲁罗（Santiago Arango-Aramburo）

哥伦比亚国立大学——麦德林分校，矿业学院，决策科学小组，Cra 80 No 65-223，M8号楼，哥伦比亚

摘要

采矿在哥伦比亚经济中发挥着至关重要的作用，但由于该行业的复杂性以及需要在经济、社会和环境方面取得平衡，其治理面临重大挑战。虽然国家层面的规划历来指导着该行业的发展，但它往往忽视了地方动态，从而限制了其在应对地区特定问题时的有效性。本研究提出了一种系统动力学框架，用于采矿规划，从国家视角转向地区层面，以便更细致地分析地域动态。使用系统动力学对五个优先考虑的采矿区进行了建模，整合了经济、环境和社会变量，以模拟不同的政策和市场情景。结果突出了各区域在生产、就业、环境影响和社会冲突之间的关键权衡，为政策制定者提供了改进治理、增强行业规范化以及促进可持续采矿实践的见解。研究结果强调了区域规划在实现更具韧性和公平性的哥伦比亚采矿行业中的重要性。

引言

采矿的可持续性对于满足当前和未来的矿产资源需求至关重要，同时要确保环境保护、社会包容性和经济发展。有效的采矿政策需要理解采矿活动与其所处生态和社会系统之间的相互作用。如果管理这些相互作用失败（例如环境退化、社区参与度有限以及利益分配不均），将导致社会冲突加剧，从而扰乱采矿运营（Marin和Palazzo，2024；Franks等人，2014）。

已经开发了综合计量经济模型（Han，2024）、多标准分析（Gueye等人，2021）、投入产出模型（Tui和Adachi，2021）和指标系统（Yu等人，2024），以支持国家采矿政策的制定和分析。尽管这些方法为国家层面的规划提供了宝贵的见解，但它们通常依赖于总体表示，这限制了它们捕捉地域异质性、地方社会环境动态以及不同类型采矿活动相关特定权衡的能力。系统动力学作为一种强大的方法论，已被成功应用于分析具有非线性关系和反馈过程的复杂系统。自20世纪50年代Forrester提出以来（Forrester，1994），系统动力学已成功应用于能源（Ahmad等人，2016）、交通建模（Shepherd，2014）和政策评估（Valencia等人，2023）、土地利用（X. Liu等人，2017）和城市系统（Fang等人，2019）以及其他社会生态系统（Berrio-Giraldo等人，2021）的长期规划和政策分析。采矿领域的系统动力学应用较少，范围从研究长期资源可用性（Sverdrup，2016）和规划单个矿山运营（Mwanza和Telukdarie，2022），到模拟矿业公司的全球投资流动（O’Regan和Moles，2006）。已经开发了国家模型来分析建筑矿物回收的障碍（Kliem等人，2021）以及不确定性下的采矿政策（Arango-Aramburo等人，2017）。然而，大多数现有模型仍处于总体层面，限制了它们表示地域动态以及经济、环境和社会过程之间局部互动的能力。

在此背景下，本研究提出了一种新的区域方法，用于评估国家采矿政策如何促进长期区域发展和采矿可持续性。这些模型是基于哥伦比亚矿业和能源部优先考虑的五个采矿区开发的，建立在现有的国家层面模型（Arango-Aramburo等人，2017）的基础上。每个模型都考察了采矿动态，包括生产、就业、环境影响和社会经济互动。这些模型使用官方信息进行了严格校准，并在反映市场条件、技术变化和治理稳定性的不同情景下进行了测试。通过这种方法，研究捕捉了经济、社会和环境变量之间的动态互动和权衡。

本研究的主要贡献在于将分析尺度从国家总体层面转向了具有地域差异的系统。这种方法使我们能够了解当地的具体条件（例如非正规化程度、环境脆弱性和制度能力）如何实际影响采矿政策的结果。通过这种方式，模型揭示了在总体分析中无法观察到的各地区之间的不同反应，为设计更具针对性和有效性的采矿政策提供了新的见解。本文分为六个部分。第二部分介绍了区域模型的背景和范围。第三部分描述了模型结构、验证和情景。第四部分讨论了各采矿区的结果。第五部分概述了政策含义，第六部分总结了研究。

章节摘录

从国家层面到地区层面的建模

本研究开发的地区层面模型基于现有的哥伦比亚采矿行业系统动力学模型（Arango-Aramburo等人，2017），该模型代表了采矿活动的经济、社会和环境维度之间的相互作用。

国家模型由相互连接的模块组成——包括生产、宏观经济、金融、社会和环境组成部分，这些组成部分通过监管和政策框架联系在一起。

概念模型

概念模型是通过学术团队和矿业与能源规划部门的合作，结合专家知识和政策要求，经过一系列会议和讨论后制定的。遵循Robinson（2008）的方法，该模型定义了系统的目标、输入、结构组成部分和简化内容。它扩展了国家框架（Arango-Aramburo等人，2017），以满足法律第2294条第231条规定的区域规划需求。

结果与讨论

在经济、环境和社会因素的特定地区互动下，在相同的政策和市场条件下会产生不同的结果。尽管更广泛的研究为十二个优先考虑的采矿区和国家采矿政策中确定的多种矿物开发了模型，但本文重点关注五个地区和两种关键矿物——黄金和煤炭——这些地区的选择依据了第2.2节中描述的标准。为了清晰起见，结果按产金地区进行了组织。

政策含义

本研究的结果表明，哥伦比亚的采矿政策应从统一的国家方法转向地区差异化的策略。通过展示相同的外部条件在不同地区会导致不同的结果，建模框架强调了生产动态、环境压力、财政利益和社会冲突主要受当地结构条件的影响。

第一个启示涉及需要解决的

结论

采矿在全球经济和哥伦比亚的区域发展中发挥着基础性作用，是就业创造、社会发展和出口的关键行业。然而，其环境、社会和经济影响需要谨慎管理，以确保可持续性。在这种情况下，采用一种整合这些因素的规划方法至关重要，以便在最大化效益的同时最小化风险。

在更广泛的研究项目中，

免责声明

本文件中的信息和观点反映了作者的观点，而非矿业与能源规划部门的观点。

关于AI和AI辅助技术的使用声明

在准备本手稿期间，作者仅使用ChatGPT（OpenAI）进行编辑辅助，包括语言编辑和提高清晰度及可读性。AI工具未被用于生成科学内容、进行分析或得出结论。作者审查并编辑了所有内容，并对手稿的准确性和完整性负全责。

资助与致谢

本研究还得到了矿业与能源规划部门通过项目“Simulación de políticas mineras para el Plan Nacional de Desarrollo Minero”的资助，作为当前2024-2035年国家矿业发展计划的输入。

CRediT作者贡献声明

琳达·贝里奥-希拉尔多（Linda Berrio-Giraldo）：概念化、数据管理、形式分析、调查、方法论、项目管理、软件、监督、验证、可视化、初稿撰写、审阅与编辑。塞尔吉奥·安德烈斯·奥斯皮诺·里卡多（Sergio Andrés Ospino Ricardo）：概念化、数据管理、形式分析、调查、方法论、软件、验证、可视化、初稿撰写、审阅与编辑。维罗妮卡·瓦伦西亚（Verónica Valencia）：概念化、数据管理、形式分析

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文所述工作的个人关系。