Введение к работе
Актуальность темы исследования. В сложных условиях проводимых экономических реформ экологические проблемы крупных городов, затрагивающие неизменные интересы широких слоев населения, в настоящее время выходят на первый план. Крупные города, как правило, перегружены промышленными зонами и находятся по ряду экологических показателей в критических состояниях. Выход из таких критических состояний требует применения продуманной и тщательно взвешенной хозяйственной е экономической политики, связанной с планированием и реализацией природоохранных мероприятий.
Рост городов, развитие энергетики, промышленности, транспорта и торговли создают немало экологических проблем. Фактически в городах, как правило, создана искусственная природная среда, являющаяся зоной экологического риска. Развитие городов и условия проживания городского населения В существенной степени зависят от параметров подобной искусственной природной среды. Для сохранения этих параметров в допустимых пределах известен широкий набор методов, включая и экономические. Выбор того или иною метода и Связанного с ним комплекса решений по реализации природоохранных мероприятий зависит от многих факторов: финансовых возможностей на муниципальном, региональном и федеральном уровнях; характера антропогенных загрязнений и показателей состояния окружающей среды; действующей системы экологического управления и других.
Наиболее существенным фактором является экономический. Пока большинство стран мира расходует на сохранение окружающей среды 0,5 -- 2,5 % валового национального продукта. По оценкам специалистов, при современных масштабах производства, уровне техно-
логии и состоянии окружающей среды около 2 % залового национального продукта может обеспечить существенное сокращение процесса деградации окружающей среды, для полного же прекращения этого процесса необходимо выделять на сохранение окружающей среды около 6 % валового национального продукта, 8-10 %, чтобы обеспечить всестороннее и быстрое восстановление окружающей среды.
В современной России бюджетный дефицит и высокие темпы инфляции, наблюдаемые в последние годы, не позволяют в полной мере реализовать природоохранные мероприятия. Тем более важным и актуальным становится планирование и распределение ограниченных материальных, трудовых и финансовых ресурсов, выделяемых федеральными, региональными и муниципальными органами власти на проведение природоохранных мероприятий.
Среди комплекса проблем, связанных с реализацией природоохранных проектов, особое место по степени значимости занимают проблемы перспективного планирования охраны атмосферного воздуха промышленных городов от загрязнений. Составление плана охраны воздушного бассейна предполагает четкое определение объектов планирования и выявление действительных размеров их ресурсов. Объектами планирования служит как атмосферный воздух, так и окружающее пространство. Оба названных компонента природы исключительно важны для жизнедеятельности людей, но как правило, подвергаются интенсивному загрязнению и нуждаются в проведении природозащитных мероприятий.
Главными источниками загрязнения являются объекты промышленности (предприятия машиностроения, особенно металлурги-ческие производства, предприятия нефтепереработки, энергетические предприятия, а также тепловые электростанции, котельные и другие) и автомобильный транспорт. Например, в Нижнем Нов-
городе а выбросах присутствует более 100 различных ингредиентов. Максимальные концентрации большинства загрязняющих веществ, как правило, превышают предельно допустимые концентрации (ПДК). Атмосферный воздух города сильно загрязнен взвешенными частицами, бенэопиреном, формальдегидом, свинцом, диоксидом азота. Среднегодовые концентрации указанных веществ составляют 1-1,3 ПДК. Пять перечисленных выше веществ являются наиболее опасными загрязнителями для Нижнего Новгорода. Основную же часть выбросов в атмосферу составляют такие ингредиенты, как твердые взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода и диоксид азота. Суммарная масса выбросов в 1991 году, по данным Нижегородского городского комитета по экологии, всего составила около 274 тысяч тонн, из них от стационарных промышленных источников — 161 тысяча тонн и от автомобильного транспорта — 113 тысяч тонн. В суммарной массе выбросов значительную долю занимают крупные промышленные источники загрязнения: АО ГАЗ
22 %, Сормовская ТЭЦ — 7 %, Машиностроительный завод — 4 %, завод "Двигатель революции" — 2 %, завод "Красное Сормово"
2 %, Нефтемаслозавод — 1 %, АО "Станкостроение" — 1 %, завод Керамик — 1 %, завод "Красная Этна" — 1 %. На долю других промышленных источников приходится 18 % выбросов в атмосферу.
Наблюдающийся в последнее время спад промышленного производства не приводит к существенному снижению загрязнения атмосферного воздуха, поскольку наряду с ним одновременно и в еще большей мере происходит резкое замедление внедрения новых ресурсосберегающих технологий. К комплексу мероприятий, которые помогут оздоровить обстановку, относятся такие меры, как развертывание системы мониторинга основных источников выбросов в атмосферу с целью предотвращения аварийных ситуаций и внедрение мсо-
— 3 —
номического механизма природопользования. Неотъемлемой составной частью такого механизма является перспективное планирование охраны воздушного бассейна крупных городов.
Актуальность перечисленных вопросов и проблем, их недостаточная теоретическая и практическая проработка определили выбор темы диссертации и основные направления исследования.
Цель данного исследования состоит в создании теоретических а прикладных методов анализа, моделирования и перспективного планирования воздухоохранной деятельности больших городов с развитой инфраструктурой и крупным промышленным потенциалом.
В рамках поставленной цели необходимо было решить следующие задачи исследования:
провести критический анализ существующих подходов к составлению перспективных планов воздухоохранной деятельности;
исследовать основные вопросы, относящиеся к перспективному планированию охраны воздушного бассейна промышленного города от загрязнения;
обосновать необходимость и значимость интеграционного подхода к созданию моделей перспективного планирования воздухоохранной деятельности, базирующихся на использовании экономических показателей и оценок;
разработать единую теоретическую основу описания и моделирования природоохранной деятельности, учитывающую такие экономические факторы, как распределение средств на природоохранные мероприятия по районам промышленного города;
разработать методологию построения моделей перспективного планирования охраны воздушного бассейна города как в стати-
— 4 —
ческом, так и в динамическом режимах и учитывающую такие основные факторы, как зависимость загрязнений атмосферы от времени, неравномерность распределения денежных средств на природоохранные цепи по районам города и наличие нескольких типов вредных примесей в атмосфере города;
- разработать комплекс методов и алгоритмов, направленных на решение практических задач воздухоохранного планирования.
В качестве объекта исследования выбрана воздухоохранная деятельность больших промышленных городов, учитывающая как экологические, так и экономические факторы.
Предметом исследования является комплекс моделей, методов и инструментальных средств, позволяющих разработать и реализовать перспективные планы охраны воздушного бассейна промышленного города от загрязнения.
Теоретической и д/егодояогической основой исследования послужили методические материалы и государственные стандарты в области воздухоохранной деятельности промышленных городов. Цели и задачи исследования формулировались в соответствии с содержанием основных направлений работы законодательных органов, решениями государственных органов управления по вопросам дальнейшего развития и совершенствования хозяйственного механизма и оздоровлению экологической обстановки в крупных промышленных городах.
Исследование базируется на системном подходе в изучении природоохранной деятельности. Подобный подход к моделированию и разработке планов охраны воздушного бассейна города от загрязнения позволил перейти к более унифицированным и технологическим методам составления реальных планов воздухоохранной деятельно-
— 5-
сти.
В проведенном исследовании использовались элементы теории множеств, теории графов и математического программирования, объединенные единством методологии системного анализа сложных проблем. Теоретической и практической баоой исследования являются труды отечественных и зарубежных ученых в области природоохранной деятельности. Наиболее существенный вклад внесли Балац-кий О.Ф., Беэуглая Э.Ю.,Берлянд М.Е., Гофман К.Г., Воробьев Н.Н., Гусев А.А., Израэль Ю.А., Косариков А.Н., Лемешев М.Я., Леонтьев В.В., Марчук Г.И., Олдак П.Г., Петросян Л.А., Бэнтл Р., Раяцкас Р.Л., Суткайтис В.П., Шалабин Г.В., Яблохов A.B-i Яншин А.Л> и
ДР- ,'
Отличительной чертой авторской методология исследования является комплексный подход к разработке моделей охраны воздушного бассейна промышленного города от загрязнения.
В диссертации обобщены результаты теоретических и практических исследований автора за период 1980-1995 гг. в области создания моделей и разработки реальных планов воздухоохранной деятельности.
Диссертация выполнена в соответствии с проблемой координационных планов важнейших НИР вузов по экономике на 1981 - 1985 гг. и на 1987 - 1990 гг.
Научная новизна основных выводов, полученных в результате проведенного исследования,.состоит в следующем:
- разработаны теоретические основы и концепция перспективного планирования охраны воздушного, бассейна^ промышленного города от загрязнения;
~- разработана единая методика моделирования перспективных пла-
;''' :_-б —
нов воздухоохраднои деятельности, отличительной особенностью которрй является ориентация на перспективные показатели экологического состояния и многовариантность планов улучшения окружающей среды;
показаны недостатки использования экономического ущерба в качестве критерия оптимальности в задачах воздухоохранного планирования;
предложена постановка и решена задача распределения средств на природоохранные мероприятия пс районам области;
предложен ряд моделей перспективного планирования охраны воздушного бассейна города, имеющих самостоятельный интерес, в которых используются в качестве критериев показатели, отличные от экономического ущерба;
разработан алгоритм получения оптимального решения статической задачи для частного случая. Показана взаимосвязь решений динамической (учитывающей время) и статической задач. Разработаны модели более сложной структуры, учитывающие различную плотность населения в районах города и наличие нескольких примесей в атмосфере. Показано, что все предложенные модели сводятся к статической задаче общего вида;
разработан алгоритм получения оптимального решения общей задачи в дискретном варианте для случая "изолированных" районов. На базе этого алгоритма разработано несколько эвристических алгоритмов (детерминированных и стохастических), позволяющих за приемлемое время решать реальные задачи;
получены оценки отклонения локального экстремума от глобаль-
_7 —
ного как для детерминированных алгоритмов, так и для стохастических;
на основе полученных результатов разработан и программно реализован на персональной ЭВМ пакет прикладных программ, позволяющий решать реальные задачи;
созданный пакет применялся при решении реальной задачи планирования (на примере города Санкт-Петербурга и Нижнего Новгорода).
Практическая значимость полученных в диссертации результатов определяется общностью предложенных методов разработки и использования перспективных планов воздухоохранной деятельности и их прикладной направленностью. Результаты проведенного исследования ориентированы на решение актуальных задач создания эффективных моделей перспективного планирования охраны атмосферного воздуха крупных промышленных городов.
Материалы диссертационной работы могут быть использованы в работе органов областного, городского и районного управления при программно-целевом планировании природоохранной деятельности и реализации принятых и утвержденных планов. Кроме того, на основании типовой методики моделирования, предложенной в работе, можно определять и рассчитывать показатели, характеризующие состояние воздушного бассейна города и далее использовать эти показатели в мониторинговых и управляющих службах, осуществляющих контроль за состоянием окружающей среды.
Разработанные методы, алгоритмы, инструментальные средства и методики применялись в рамках госбюджетных НИР: "Анализ и моделирование процессов обработки экономической информации"
(Ns гос. регистрации 018,80011064), "Разработка и совершенствование новых информационных технологий в экономике - управленческой сфере" (N* гос. регистрации ГР 01.9.30011418), выполняемой в 1986 -1995 гг.
Основные результаты работы нашли практическое'применение при решении задач воэдухоохраиного планирования в г.Санкт-Петербурге и Ленинградской области, а также в г. Н.Новгороде.
Полученные теоретические, методологические и практические результаты докладывались и обсуждались на 4 Международных, Всесоюзных и Республиканских конференциях, симпозиумах и семинарах в 1980-1995 г.г. в Санкт-Петербурге и Н.Новгороде.
Результаты исследований использованы в учебном процессе по дисциплине "Общая теория систем", "Экономико-математические модели и методы", включены в изданную методическую литературу и учебные пособия. Методологические и общетеоретические положения диссертации применялись при подготовке экономистов по специальности "Информационные системы в экономике", бакалавров направлений "Экономика" и "Менеджмент (управление)".
Основные положеній диссертации опубликованы в 7 научных статьях общим объемом 1.5 п.п., 5 работ написаны без соавторов.
Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 165 страниц, включая 5 таблиц, 9 рисунков и список литературы из 86 наименовании.