Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ 16
1.1 .Современная концепция эколого-экономической системы и оценки ее состояния 16
1,2. Механизм формирования экономического ущерба 25
1.3.Экологическая техноемкость территории и предел допустимой техногенной нагрузки 32
1.4.Выводы по главе 42
ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ ПРИРОДО- ПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ СЕВЕРНОГО ВЬЕТНАМА 45
2.1. Общая характеристика бассейна рек, водного баланса и качества поверхностных вод Северного Вьетнама 45
2.2. Эколого-технологическая характеристика природо-промышленного комплекса ЦБК «Баи-Банг» 58
2.3. Загрязнение гидросферы на ЦБК «Баи-Банг» 61
2.3.1. Источники загрязнения воды 61
2.3.2. Анализ и оценка степени загрязнения вод ЦБК «Баи-Банг» 66
2.3.3. Химический состав сточных вод ЦБК «Баи-Банг» 71
2.4. Существующее состояние очистки сточных вод на ЦБК «Баи-Банг» 74
2.4.1. Общее состояние проблемы 74
2.4.2. Характеристика конкретных очистных подсистем ЦБК «Баи-Банг» 79
2.4.3. Предлагаемые дополнительные способы очистки сточных вод на ЦБК «Баи-Банг» 81
2.4.4. Выводы и предложения по состоянию очистки сточных вод на ЦБК «Баи-Банг» 83
2.5. Загрязнение атмосферы в районе ЦБК «Баи-Банг» 83
2.5.1. Локальные внутризаводские источники загрязнения воздушной среды ЦБК «Баи-Банг» 84
2.5.2. Метеорологические условия и данные экспериментального контроля загрязнения атмосферы в районе ЦБК «Баи Банг» 85
2.5.3. Некоторые последствия загрязнения воздуха в районе ЦБК «Баи-Банг» 87
2.6. Ухудшение состояния природной среды промышленного района Северного Вьетнама в связи с производством удобрений 87
2.7. Выводы по главе 98
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМ И ЭЛЕМЕНТОВ
ПРИРОДОПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ 101
3.1. Роль математического моделирования в экологическом мониторинге зон промышленного загрязнения 101
3.2. Качественный анализ элементов природных подсистем и общий подход к их количественному описанию 1 Об
3.3. Математическое описание распространения примесей в речных водотоках 124
3.3.1. Диффузионные модели распространения примесей в водных объектах 125
3.3.2. Статистические модели распространения примесей в водных объектах 129
3.3.3. Имитационное моделирование формирования качества сточных вод 131
3.4. Моделирование воздействия загрязнений на водоем- приемник сточных вод, сбрасываемых через один или несколько выпусков 140
3.4.1. Разбавление как важнейший фактор обезвреживания сточных вод 140
3.4.2. Моделирование процессов разбавления и деструктуризации загрязнений в водоеме-приемнике сточных вод, сбрасываемых через один выпуск 143
3.4.3. Моделирование процессов разбавления и деструкции в водоеме-приемнике сточных вод, сбрасываемых через несколько выпусков 153
3.5. Построение комплексной математической модели распространения загрязнений атмосферы выбросами промышленного предприятия 162
3.5.1. Влияние метеорологических факторов на распространение загрязняющих веществ 162
3.5.2. Этапы построения модели загрязнения воздушного бассейна 166
3.6. Алгоритмы расчета распространения загрязнений в воздушной среде по эмпирической, диффузионной и статистической составляющей комплексной модели... 174
3.6.1. Алгоритм расчета по эмпирической составляющей комплексной модели 174
3.6.2. Алгоритм расчета по диффузионной составляющей комплексной модели 184
3.6.3. Алгоритм расчета по статистической составляющей комплексной модели 191
3.7. Выводы по главе 200
ГЛАВА 4. АЛГОРИТМЫ РАСЧЕТА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ 203
4.1. Экономическая оценка ущерба от воздействия производственно-хозяйственных объектов для определения платежей за загрязнение окружающей среды 203
4.2. Экономическое обоснование определения эффективности природоохранных мероприятий 218
4.3. Определение экономической эффективности от внедрения природоохранных мероприятий 229
4.3.1. Расчет платы за загрязнение окружающей природной среды 231
4.3.2. Определение текущих затрат по эксплуатации природоохранного оборудования 233
4.3.3. Расчет дополнительного дохода от внедрения ПОМ 234
4.3.4. Расчет показателей эффективности внедрения ПОМ... 235
4.4. Блок - схема алгоритма расчета и результаты его апробации 240
4.5. Возможности использования компьютерной программы расчета в аналитических исследованиях 241
4.6. Выводы по главе 254
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТОВ СИСТЕМ ЭКОМОНИТОРИНГА И ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РАЙОНОВ СЕВЕРНОГО ВЬЕТНАМА 257
5.1. Моделирование, расчет и прогнозирование миграции выбросов газов в районе ЦБК «Баи-Банг» 257
5.2. Проект автоматизированной системы экологического мониторинга промышленного района (на примере
ЦБК «Баи-Банг») 263
5.3. Природоохранные мероприятия по снижению загрязнений сточных вод промышленного производства карбамида в провинции Ха Бак 268
5.4. Количественная оценка экономической эффективности природоохранных мероприятий на предприятиях Северного Вьетнама 283
5.5. Оптимальное размещение станций контроля загрязнений 291
5.6. Техническая реализация системы экологического мониторинга 300
5.7. Проект автоматизированной системы контроля и управления качеством городских сточных вод (на примере г. Вьет Чи, провинция Фу Тхо, Северный Вьетнам) 313
5.7.1. Моделирование канализационных систем 313
5.7.2. Назначение и принципы построения автоматизированных систем контроля сточных вод очистных сооружений 328
5.7.3. Предпроектная разработка структуры автоматизированной системы контроля сточных вод на очистных сооружениях г. Вьет Чи 330
5.7.4. Комплексный алгоритм функционирования автоматизированной системы контроля и управления сточными водами для условий г. Вьет Чи. 334
5.8. Выводы по главе 347
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА...349 351
- Механизм формирования экономического ущерба
- Общая характеристика бассейна рек, водного баланса и качества поверхностных вод Северного Вьетнама
- Качественный анализ элементов природных подсистем и общий подход к их количественному описанию
Введение к работе
Несмотря на большое число работ в области охраны окружающей природной среды и рационализации природопользования, приходится признать, что проблемы экономической оценки загрязнений окружающей природной среды и эффективности природоохранных мероприятий еще весьма далека до своего окончательного решения. Вопросы оптимальной организации природоохранных мероприятий (ПОМ), надежной экономической оценки загрязнений окружающей природной среды, а также оценки экономической эффективности ПОМ являются проблемами первостепенной важности в условиях современного научно-технического прогресса, отрицательным последствием которого является катастрофическое ухудшение состояния окружающей природной среды в результате антропогенной деятельности человека на планете. Вышеназванные задачи важны для любого технически развивающегося региона земного шара, в том числе, и для Вьетнама.
Источниками загрязнения окружающей природной среды во Вьетнаме являются многие крупные промышленные предприятия с устаревшей технологией, построенные ранее с помощью специалистов из России и других стран. Не меньшую экологическую опасность представляют возводимые в настоящее время новые заводы, например, по нефтехимической переработке, производству удобрений, целлюлозно-бумажные комбинаты, тепловые электростанции и т.п. Большие проблемы создают загрязнения атмосферы, связанные с массовым использованием мотоциклетного транспорта в крупных городах Вьетнама типа Ханоя или Хошимина в условиях тропического климата, загрязнения воды и почвы при утилизации и захоронении бытовых и промышленных отходов и т.п. В то же время реализация природоохранных мероприятий требует больших затрат, не связанных прямо с производством целевых продуктов. Организация рационального природопользования в режиме строгой экономии - важнейшая задача для Вьетнама.
Согласно [1], «технология - это совокупность приемов и способов получения, обработки и переработки сырья, материалов, полуфабрикатов
или изделий, осуществляемых в различных отраслях промышленности, строительстве и т.д.» Такое определение дает представление о технологии производства в узком смысле, без учета влияния и последствий деятельности человека на природную среду.
Развивая понятие «технология производства», представляется возможным определить понятие «технология производства и природопользования» как взаимосвязанную совокупность приемов и способов извлечения и использования природных ресурсов, совокупность способов обработки сырья, материалов, полуфабрикатов или изделий, способов утилизации отходов производства и (или) их обезвреживания перед отведением в окружающую среду, способов освоения и преобразования природных объектов. Такая технология может быть названа «экологически обусловленной технологией» или «экотехнологией».
Рациональная стратегия природопользования должна быть реализована на основе комплексного подхода. Главные направления в достижении стратегических целей охраны природы и рационального использования природных ресурсов неоднократно обсуждались, в литературе [2-10]. Концентрируя основное внимание на технологических и близких к ним проблемах комплексного функционирования производства и природопользования, можно указать на три основных направления развития техники и технологии производства и природопользования. Эти направления могут быть проиллюстрированы схемой взаимосвязей в системе производство - природопользование (рис.В.1) и представлены в виде следующих трех блоков.
Блок 1. «Производство и потребление». Для этого блока характерны целенаправленное изменение структуры потребления, темпов развития производительных сил в увязке с их размещением; развитие эффективных в экономическом и экологическом отношениях технологий производства, основанных на принципах малоотходности и безотходности, малого потребления дефицитных природных ресурсов, малого количества отводимых отходов, вредных для окружающей среды.
Блок 1 "Производство и потребление"
Сфера потребления
Блок 2.
'Обработка и утилизация
отходов"
Сфера.' производства
Блок 3 "Природный объект"
\<"
Рис В. 1. Схема взяимосвязеи в системе производство-природопользование. 1-природные ресурсы; 2-вторичные ресурсы; 3-продукция и услуги; 4-отходы; 5-обработанные отходы, поступающие в окружающую среду; 6-использование природных объектов без изъятия ресурсов.
Блок 2. «Обработка и утилизация отходов». Для этого блока характерно создание эффективных технологий обработки и обезвреживания отходов с целью возможности их безопасного отведения в природную среду и дальнейшей их утилизации. Последнее направление является главным для создания замкнутых циклов на уровне отдельных предприятий и комплексов (промузлов, территориально-производственных комплексов и т.д.).
Блок 3. «Природный объект». Для этого блока характерно целенаправленное изменение структуры и свойств природного объекта для сохранения и улучшения ресурсного потенциала, повышения его устойчивости к антропогенному воздействию в комбинации с реализацией рационального регулирования режимов изъятия природных ресурсов и режимов отведения отходов.
Рассматривая перечисленные выше направления стратегии природопользования можно сформулировать концепцию взаимосвязанной комплексной организации производства и природопользования. Концепция оптимальной организации промышленного производства и природопользования опирается на интегрированный критерий оптимальности функционирования природо-промышленной системы. Такой критерий оптимальности базируется на совокупном эколого-экономическом эффекте, который естественно определить как алгебраическую сумму двух различных по формам проявления эффектов, достигаемых посредством производственно-хозяйственной деятельности человека - экономического и экологического результата взаимодействия производства и окружающей среды: Эээ = Ээкн + Ээкл, где Эээ — эколого-экономический эффект, руб.; Ээкн - экономический эффект, руб.; Ээкл -экологический эффект, руб. Совокупный эколого-экономический эффект, содержащий в себе два вида экономического эффекта является тем универсальным показателем, который характеризует итог функционирования производства с двух сторон - экономики и экологии. Удовлетворяя требованиям экономики и экологии, данный критерий полностью согласуется с критерием народнохозяйственной эффективности. Он может быть выражен либо как максимизация эколого-
экономического эффекта, либо как минимизация приведенных эколого-экономических затрат.
Глобальным направлением, определяющим пути согласованного развития производства и природопользования, является концепция интегрированных систем природопользования, ориентированных на обработку твердых, жидких и газообразных отходов (ТЖГ-отходов). Структурно-функциональная схема локальной интегрированной системы природопользования показана на рис.В.2. Как видно, структура природных ресурсов, потребляемых промышленным производством, распределение продукции производства, воздействия загрязнений на компоненты природной среды, средо-защитные мероприятия рассматриваются в комплексе в рамках интегрированной природо-промышленной системы.
Интеграция систем управления производством и
природопользованием с применением современных средств вычислительной техники должна осуществляться по «горизонтали» и «вертикали». «Горизонтальная» интеграция предусматривает комплексное решение проблем производства и природопользования в рамках долгосрочных программ, планов, в также в рамках проектов сооружений и технологических комплексов. Этот вид интеграции принадлежит сфере управления развитием.
Второй вид интеграции - интеграции «по вертикали» предусматривает единство методического, информационного, математического и других видов обеспечения для блоков долгосрочного (перспективного) и оперативного управления. Если для сферы производства идеи интеграции находят практическое воплощение, то в сфере природопользования это направление является проблемным, поскольку, в частности, системы текущего (оперативного) управления развиты недостаточно.
Таким образом, концепция согласованного, взаимосвязанного развития подсистем производства и потребления, обработки и утилизации отходов, природно-технических систем, концепция интегрированных систем обработки и утилизации ТЖГ - отходов являются основой для перехода на качественно новый уровень техногенного развития.
Загрязняющие !/
* отходы |>
* Гидросфера
Сырьевые
Трудовые
Климатические
Лесные
Водные
Земельные
Промышленное производство
Промышленная Продукция
Отходы производства
Утилизируемые
Тропосфера
литосфера
t і
Рекуперация
Производство
других
отраслей
Рис В.2. Структурно-функциональная схема локальной природо-
промышленной системы.
Вышеизложенное определило выбор темы, цели и задачи настоящего исследования.
Цель диссертационной работы - анализ, систематизация и классификация методов, моделей и алгоритмов оценки эколого-экономического ущерба и на этой основе разработка мер по повышению эффективности природоохранных мероприятий с учетом специфики природно-климатических и экономических условий Вьетнама. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Анализ современных подходов к количественной оценке воздействия производственных хозяйственных объектов на окружающую среду и количественных характеристик этого воздействия.
Расширение и углубление общей концепции эколого-экономической системы, в частности, для более современной оценки уровня социального качества окружающей среды, экологической техноемкости территории и учета социально-экономических последствий загрязнения природной среды.
Анализ источников и характера загрязнения природной среды Вьетнама техногенно-промышленного и урбанизационного происхождения.
Разработка общих подходов, математических моделей, методов и алгоритмов расчета загрязнения атмосферы и гидросферы и эколого-экономической оценки отрицательных последствий загрязнений водной и воздушной среды Вьетнама.
На основе анализа существующих подходов к оценке экономической эффективности природоохранных мероприятий разработать модели и алгоритмы расчета экономической эффективности инвестиций в экономические проекты Вьетнама.
На основе развитой методологии разработка реальных проектов систем экомониторинга и природоохранных мероприятий для промышленных районов Северного Вьетнама.
Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:
Сформулированы и методически обоснованы социально-экологические составляющие показателей техногенного воздействия на окружающую среду для условий Вьетнама: а) эргодемографический индекс для идентификации территориальных комплексов с различной степенью хозяйственного освоения; б) экологическая техноемкость территории; в) предел допустимой техногенной нагрузки; г) уровень социального качества природно-промышленной зоны.
На основе научно-технического анализа источников загрязнения водной и воздушной среды важнейших техногенно-природных зон Вьетнама научно обоснованы требования к природоохранным мероприятиям, реализуемым на промышленных предприятиях Вьетнама.
Сформулирован комплексный подход к построению математических моделей техногенно-природных подсистем, позволяющий отображать процессы загрязнения различными методами: эмпирическими, детерминированными, статистическими, аналитическими, в форме идеализированных комбинированных моделей и т.п.
Систематизированы и классифицированы математические модели распространения загрязнений в водной среде.
Разработаны алгоритмы расчета процессов распространения загрязнений в водной среды.
Систематизированы и классифицированы математические модели распространения загрязнений в атмосфере.
Разработаны алгоритмы расчета процессов распространения загрязнений в атмосфере и созданы на этой основе эффективные системы экомониторинга воздушной среды.
Развиты и адаптированы к условиям Вьетнама методики расчета ущерба от загрязнения атмосферы и гидросферы выбросами и сбросами промышленных предприятий и на этой основе разработаны алгоритмы расчета платежей с учетом стимулирующего экономического механизма борьбы с загрязнениями.
Разработан алгоритм оценки экономической эффективности от реализации природоохранных мероприятий с учетом специфики природно-климатических и рыночных условий Вьетнама.
Практическая ценность работы.
Создан проект автоматизированной системы экологического мониторинга атмосферы промышленного района в зоне ЦБК «Бай-Ванг».
Выданы практические рекомендации по снижению загрязнений сточных вод и атмосферных выбросов на ЦБК «Бай-Ванг».
Выданы практические рекомендации по снижению загрязнений сточных вод промышленного производства карбамида в провинции Ха Бак.
Разработан проект автоматизированной системы контроля и управления качеством городских сточных вод в г. Вьет Чи.
Разработанные методы, математические модели и алгоритмы расчета экономической эффективности природоохранных мероприятий рекомендованы государственным и частным инвесторам для принятия решений о финансировании инвестиционных проектов природоохранных мероприятий; экспертным комиссия при проведении государственной экологической экспертизы инвестиционных проектов природоохранных мероприятий; администрациям предприятий при реализации природоохранных мероприятий.
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на 9-их Всероссийских, Вьетнамских и международных конференциях и семинарах: 1) Международной научной конференции «Инженерная защита окружающей среды», (Москва, МГУИЭ, 1999 г.); 2) Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологии», («ММТТ-12», Великий Новгород, НовГУ 1999 г.); 3) Международной научной конференции «Инженерная защита окружающей среды», (Москва, МГУИЭ, 2000 г.); 4) 3-ей Вьетнамской химической конференции (Ханой, 2000 г.); 5) Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологии», («ММТТ-2000», Санкт-петербург, СПГТИ, 2000 г.); 6) Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологии», («ММТТ-14», Смоленск, 2001 г.); 7) Международной научной конференции «Инженерная защита окружающей
среды», (Москва, МГУИЭ, 2002 г.); 8) Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологии», («ММТТ-15», Тамбов, ТГТУ, 2002 г.); 9) Всероссийском постоянно действующем научно-техническом семинаре, «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф», (Пенза 2002 г.). Издавались в Вьетнамском журнале наук и технологии — г. Ханой, в сборнике научных трудов МГУИЭ «Математика. Механика. Экология» - г. Москва, в журнале «Химия и химическая технология» -ИГХТУ, г. Иваново, в вестнике Международной Академии Системных Исследований (МАСИ) «Информатика, экология, экономика» -Новомосковск. Всего по теме диссертации автором опубликовано 50 работ
Механизм формирования экономического ущерба
Экономический ущерб - это выраженные в стоимостной форме убытки, причиняемые народному хозяйству загрязнением среды, или дополнительные затраты на компенсацию потерь. Определение и прогнозирование величины экономического ущерба от загрязнения дает возможность получить своевременные материалы для разработки долговременной стратегии и тактики охраны окружающей среды. При этом очень важно рассчитывать ущерб с необходимой степенью достоверности. Это может быть достигнуто при организации соответствующего учета отчетности и информационного обеспечения.
При этом, как правило, учитываются три группы факторов: факторы влияния, факторы восприятия и факторы состояния (рис. 1.1). К факторам влияния относятся: концентрация вредных веществ в атмосфере, токсичность загрязнителей, количество ингредиентов в атмосферном воздухе и др. Факторы восприятия включают численность населения, стоимость производственных основных фондов жилищно-коммунального хозяйства, размер сельскохозяйственных и лесных площадей.
Среди факторов состояния выделяются такие показатели, как размер национального дохода, производимого одним работающим; стоимость выплат в результате временной нетрудоспособности на одного работающего; стоимость затрат на медицинское обслуживание на одного заболевшего; стоимость различных работ по содержанию объектов жилищно-коммунального хозяйства и городского общественного транспорта, необходимых для проживания одной тысячи человек населения; стоимость производства единицы продукции и средняя продуктивность сельскохозяйственных угодий и др. (рис. 1.1).
Структура экономического ущерба во многом зависит от типа городов. Для больших и средних городов с развитой инфраструктурой характерен большой удельный вес ущербов, причиняемый коммунальному хозяйству и промышленности. В небольших городах увеличивается удельный вес ущербов, причиняемых сельскому и лесному хозяйствам.
Общий экономический ущерб может быть найден по удельным величинам локальных ущербов. Удельный ущерб - это ущерб, причиняемый народному хозяйству при сжигании единицы топлива (угля, нефти, газа, торфа, мазута и т.д.), при использовании единицы сырья (железной руды, нефти, газа, древесины, известняка, серы,
сельскохозяйственного сырья и т.д.); при получении единицы готовой продукции (чугуна, стали, проката, электроэнергии, нефтехимических продуктов, строительных материалов, пищевых и других продуктов), а также ущерб, причиняемый единицей выбросов (пыли, сернистого ангидрида, окислов азота, тяжелых металлов, органических соединений); ущерб, причиняемый единицей концентрации загрязнителя в приземном слое атмосферы, в воде и почве.
Формирование ущерба можно рассматривать на трех уровнях:
- в источнике — в виде дополнительных затрат на предотвращение отрицательных последствий;
- в среде - в виде дополнительных затрат на ликвидацию отрицательных последствий;
- на объекте - в виде потерь, урона, отрицательных изменений.
Развитие теории ущерба уже охватило все эти уровни. Вначале считали, что ущерб - это затраты первого уровня. Смешивалось понятие затрат на ликвидацию ущерба при сокращении выбросов из источника загрязнения и самого ущерба. Эффект в этом случае равен нулю. Затем ущерб отождествлялся со вторым уровнем, и тем самым снижался фактический размер ущерба. Наконец, в последнее время подошли к третьему уровню, наиболее верному.
По времени действия ущерб подразделяется на текущий (фактический) и прогнозный.
Текущий - это ущерб, который существует в настоящее время. Он зависит от уровня развития производительных сил (инфраструктуры) в данный отрезок времени.
Прогнозный - это ущерб, который будет или может существовать в будущем. Размер его зависит от уровня развития производительных сил общества в будущем, от «ценности» самого человека.
Кроме этого, ущерб дифференцируется на потенциальный, возможный, предотвращенный.
Потенциальный — это такой ущерб, который существует, но дополнительных затрат на его ликвидацию в настоящее время не требуется. Например, в связи с загрязнением атмосферы большое количество пыли может выпадать на дороги и тротуары, но ее никто не убирает, более быстро грязнится одежда, но срок между стирками не сокращается и т.д. С развитием производительных сил, повышением благосостояния людей, ростом их культурных запросов потенциальный ущерб будет переходить в фактический.
Возможный ущерб - это тот экономический ущерб, который мог бы быть или уже нанесен народному хозяйству в результате выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.
Под предотвращенным ущербом понимается разность между возможным и фактическим ущербами. Этот ущерб выступает в качестве меры эффективности.
Для проведения расчетов по определению экономической эффективности надо уметь прогнозировать ущерб. Это дает возможность получить своевременную информацию для разработки экономической стратегии и тактики охраны окружающей среды. При прогнозировании экономического ущерба очень важно определять его с минимальными затратами и необходимой степенью точности. Это может быть достигнуто при полном учете всех факторов, от которых зависит величина ущерба.
В настоящее время для количественной оценки экономического ущерба применяются три основных метода: прямого счета, аналитический и эмпирический.
Метод прямого счета заключается в сравнении показателей загрязненного и условно чистого (контрольного) районов. Он используется для выведения зависимости между качеством среды и показателями здоровья человека, показателями функционирования народного хозяйства, состояния растительного и животного мира. На основе метода прямого счета определяются удельные ущербы и разрабатывается для них нормативная база.
Общая характеристика бассейна рек, водного баланса и качества поверхностных вод Северного Вьетнама
Главными факторами для расчета водного баланса являются дождь, стоки и потери, измеряемые сетью гидрометеорологических пунктов и пунктов специальных назначений. Здесь принимаются во внимание результаты 13-тилетных наблюдений (с 1985 по 1998 гг.) [53-55].
1. Дождь.
Дождь является главным источником всех рек Северного Вьетнама. Средняя многолетняя интенсивность дождей Северного Вьетнама составляет h = 1842 мм, hmax = 3000-5000 мм, hmin = 600-1000 мм в год. Мы пользуемся статистическими материалами 468 пунктов измерения дождей из 1000 пунктов нашей страны с временем наблюдения выше 13 лет. Для оценки надежности рядов наблюдений используем материалы 14 пунктов, имеющих время наблюдения от 29 до 60 лет и ведем сравнение значений 13-тилетных рядов со средним значением многолетних наблюдений. Если принимаем нормальный закон распределения для вероятной оценки непрерывного изменения наблюдаемых случайных величин с плотностью появления fn = 11/14 = 0,78, то получаем совпадение значений 13-тилетних с многолетними наблюдениями с вероятностью 95 %.
2. Потери.
По статистическим данным потери измеряются по пространству и по времени. Максимальные потери наблюдаются у рек Нам-на, Нам ми, где влажность всегда большая.
3. Сток.
В табл.2.1 даны интенсивности дождей, потери и также стоки 73-х бассейнов с рядом 13-тилетних наблюдений. Эти значения были оценены показателем Фишера с вероятностью обеспечения Р = 95 %. Значение стока отклоняется от среднего относительно больше. Модуль стока имеет численное значение от 10 до 80-90 л/сек км2. Сравнение с картой изолиний интенсивности дождей показывает, что распределение дождя и сток на различных территориях имеет сходство.
Оценка влияния географических факторов путем изучения попарных зависимостей интенсивности стока у от интенсивности дождя (х) площади бассейна (F), отметки бассейна (Н), уклона бассейна (I) и степени покрытия лесами (В) показывает, что интенсивность стока зависит главным образом от дождей с коэффициентом попарного соотношения:
Ry/x = 0,84.
Если исключить отдельное влияние других факторов, то
Ry/X = 0,81-0,89.
При учете влияния всех факторов
Ry/x = 0,84-0,91.
Исходя из этих результатов, можно сделать вывод о том, что стоки всех рек Северного Вьетнама имеют общий источник — дождь. Стоки зависят от дождя по времени и пространству. На этом основании мы можем составить зависимости между модулем стока и интенсивностью дождя для 4-х областей.
1. Область Коанг-Леон-Шон, Той Кон Линь и Кон-Вой
М0 = 0,33х-3,98 Мо - модуль стока среднегодовой, л/с, км ; х - интенсивность дождя в год, мм.
2. Область Ма-Мок-Тояу.
М0 = 0,033х-29,4.
3. Область Донг-Ак.
М0 = 0,024х-15,1.
4. Область Ху.
М0 = 0,030х-17,7. В каждой области буферные условия идентичны, зависимость стока от дождя четка, поэтому разрешено рассчитывать сток по интенсивности дождя. Это особенно важно, когда у нас недостаточно данных по измерению стока, при этом относительная ошибка небольшая. Системы рек Северного Вьетнама.
Под действием географических и климатических условий на Севере Вьетнама образуются разные системы рек, которые можно классифицировать следующим образом (табл.2.2-2.6).
1. Система рек района Куанг-Нинг.
В составе имеются:
река Зиен-Вонг: h = 2380 мм, SQ = 0,092 км3/год
река Тьен-Уен: h = 1875 мм, ZQ = 0,732 км3/год
река Уен-Дан: h = 1400 мм, SQ = 0,094 км3/год
Максимальные стоки наблюдаются в три месяца: июль, август и сентябрь и составляют 70 % всего года, а в месяцы: январь, февраль и март составляют 4 %.
2. Система реки Тхай-Бинь.
Основной в этой системе является река Кау и присоединяющаяся к ней река Тхыонг и Лук-Нам со следующими характеристиками:
h= 1500-2000 мм, qo = 15-29 л/с км2, IQ = 8,9 км3 (Фа-Лай) F= 12,700 км2.
class3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМ И ЭЛЕМЕНТОВ
ПРИРОДОПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ class3
Качественный анализ элементов природных подсистем и общий подход к их количественному описанию
На рис.3.1 показано вертикальное строение тропосферы, в которой происходят процессы образования, переноса, диффузии и трансформации примесей. Вследствие непрерывного соприкосновения воздуха с земной поверхностью этот слой атмосферы находится в постоянном движении, смешение является прямым следствием турбулентности и конвекции и пограничном слое, содержащем 10 % окружающего воздуха [81]. Смежный с поверхностью слой, достигающий несколько десятков метров, называется приземным поверхностным слоем. Вертикальные потоки тепла и количества движения в нем остаются постоянными. Этот слой характеризуется значительными по высоте изменениями скорости ветра, температуры и турбулентности.
Основными факторами, определяющими распространение загрязняющего вещества, являются адвекция и вертикальная диффузия.
Скорость ветра отражает не только механизм переноса примесей, но и атмосферную турбулентность, которая зависит от свойств воздушных масс, главным образом от температурной стратификации.
Вертикальное перемешивание резко ухудшается при появлении в пограничном слое температурной инверсии. Явления диффузии при этом ослабляются из-за ухудшения вентиляции тропосферы, содержащей примесь. Высота нижней границы инверсии зависит от времени суток.
В самом общем виде состояние тропосферы можно выразить уравнением:
ST = fKSar, К, В, G, L, V), где SOT и ST - соответственно состояния тропосферы до и после ее загрязнения; К - класс стабильности тропосферы; В - химические и фотохимические реакции, протекающие в тропосфере; G - характер подстилающей поверхности; L - антропогенная нагрузка на воздушный бассейн; V - влажность воздуха; ft - оператор связи.
Входной информацией, необходимой при построении модели процессов загрязнения воздуха являются три главные группы параметров, показанные на рис.3.2. Существование в тропосфере чрезвычайно широкого спектра движений является серьезным препятствием для воспроизведения их на модели. Так, регистрация каких-либо переменных поля давления, температуры или концентрации в одной точке пространства дает значение, ценное только в течение небольшого отрезка времени (порядка секунды). Этим объясняется необходимость выделения пространственно-временных диапазонов движения среды, для которых становится возможным построение адекватной модели. Поэтому каждая модель должна характеризоваться шкалой тех движений, которые она учитывает.
Различают микро-, мезо- и макрошкалу моделей, характеристики которых приведены в табл.3.1. Фактически выбор шкалы модели загрязнения тропосферы связан с определением ее разрешающей способности, времени осреднения параметров, целесообразности учета
Модель загрязнения воздушного бассейна
Распределение концентрации примеси в пространстве и во времени Cfx.y. ).
Оценка процессов осаждения, вимивання, химического взаимодействия и сорбции.
Анализ эффективности природоохранных мероприятий.
Параметры граничных условий
Свойства поверхности:
- шероховатость;
- рельеф. Высота инверсии. Альбедо.
Температура поверхности. Структура поверхностных потоков. действия различных стоковых механизмов и химических реакций [82]. Так например, известное в химической технологии уравнение диффузии не должно, в принципе, использоваться на мезо- и макрошкале без конвективного члена, поскольку на этой шкале имеют место и турбулентность и явления переноса.
Так как кинетическая энергия имеет непрерывное распределение, резкого различия между отдельными типами атмосферных движений не существует. Флуктуации на временной шкале от 10 мин и до 1 часа обычно рассматривают как турбулентную диффузию, и свыше часа - как явления переноса. Из этого следует, что на скорость распространения примеси от источника влияют и интенсивность турбулентных движений и время прохождения ее от источника.
В свою очередь, все многообразие задач охраны тропосферы от загрязнений также разделим на классы, имеющие свои пространственно-временные масштабы (табл.3.2). Очевидно, что шкалу модели необходимо ставить в соответствие с масштабом решаемой задачи.
Полная система уравнений модели тропосферы должна содержать три уравнения движения, уравнение притока тепла, уравнение неразрывности, уравнение переноса и трансформации влаги в виде пара и осадков, а также переноса и трансформации примесей.
Качественное описание состояния гидросферы.
Состояние водной среды охарактеризуем выражением: Sr = fi(Sor,P,L,G,B,M), где Sop и Sr - соответственно состояния водной среды до и после ее загрязнения; Р - гидрологические факторы; L - общая нагрузка примесей, поступающих в водный объект; G - геометрия водного объекта (глубина, площадь поверхности, рельеф дна и т.п.); В - биохимические взаимодействия и химические реакции, существующие в объекте; М -метеоусловия; fr- оператор связи.
Все необходимые для моделирования водных объектов параметры делятся на три группы: параметров источников примесей, среды и граничных условий (см.рис.3.3).
В спектре водных течений различают четыре основных шкалы [83]. 1) Циркуляцию водной массы в масштабах размеров водного тела. Движения на этой шкале характерны тем, что флуктуации скорости по всем трем пространственным координатам различны. 2) Диапазон турбулентного смешения, в котором образуются вихри «среднего» размера. Компоненты скоростей этих вихрей примерно одинаковы. Свойства вихрей в этом диапазоне зависят от средней скорости диссипации турбулентной энергии на единицу массы. 3) Переходный диапазон, в котором вихри меньшего размера, уже зависят от вязкости жидкости. 4) Диапазон молекулярного движения, где энергия диссипирует в тепло и где вязкость является определяющим фактором.
