Введение к работе
Актуальность темы. Проблема оценивания качества вода является одной из главных при рациональном использовании и охране водных ресурсов. Несмотря на исключительную важность данной проблематики и длительный период исследований, достаточно полных конструктивних результатов по ее решению до сих пор нет. Согласно существующей у нас в стране официально утвержденной системе нормирования качество поверхностных вод оценивается на основе сравнения измеренных значе»«>» 3ftw>-чин, характеризующих состав и сеойстеэ воды, с допустишми значеігаями. При этом фактически устанавливаются две категории качества: удовлетворительного и неудовлетворительного. В случае комплексного использования водных объектов оценка проводится по наиболее жестким из установленных норм. К числу основных недостатков рассматриваемого подхода следует отнести то, что разработанная система нормативов только для культурно-бытовых, хозяйственно-питьевых и рцбохозяйственішх нужд не позволяет строго оценить пригодность воды для других видов водопользования. Список нормативов содержит в настоящее время свыше 1300 величин для санитарко-бытового и более 800 для рыбохозяйствен-ного водопользования, что намного меньше числа уже имеющихся в природе химических веществ, к тому же ежегодно в мире синтезируется несколько тысяч новых соединений. Следует отметить, что контроль такого количества только нормированных веществ является технически сложной и дорогостоящей задачей. Один из главных недостатков принятой системы нормирования, учитывающей прежде всего интересы водопользователей, заключается в том, что эта система обеспечивает в основном контроль за загрязнением водоемов, а не их охрану, не оценивает водные объекты с позиции экологического благополучия. Кроме того, указанный подход к оцениванию не достаточно пригоден для решения задач планирования и управления качеством водоемов, так как не позво-
ляет обобщать информацию по всем измеряемым параметрам, сравнивать качество воды водных объектов в разные периоды времени, различных регионов и т.д., не отражает всего многообразия качественных состояний, устанавливая только указанные две категории качества. Эти обстоятельства заставляют искать иные пути к решению проблема оценивания. Основной из этих путей состоит в аналитическом подходе, связанном прежде всего с численным оцениванием качества воды. Кроме того, особую важность приобретают в настоящее время вопросы, связанные с численным оцениванием комплексов водоохранных мероприятий. Этим определяется актуальность выбранной темы диссертация.
Цель и задачи исследования. Объект исследования данной работы -множество качественных состояний вод, описываемых набором физических, гидрохимических и гидробиологических показателей, а также комплексы водоохранных мероприятий в пределах бассейна реки, характеризуемые изменением сброса загрязняющих веществ и затратами на их реализации. Целями выполненной работы являлись: усовершенствование количественных подходов в критериальных проблемах охраны вод и прежде всего разработка четких процедур системы численного оценивания качества воды водных объектов, а также разработка методов количественного оценивания комплексов водоохранных мероприятий, осуществляемых на участке водотока. Эти цели достигаются в результате решения следующих задач:
разработать математические методы конструирования индексов качества вода в зависимости от позиции оценивания и вида водопользования;
разработать методы оценивания комплексов водоохранных мероприятий, учитывающие экологические и экономические факторы при их реализации»
создание методов ранжирования водоохранных мероприятий на базе комплексных зколого-экономических критериев.
' ' 4
Методологическую основу работа составляют концептуальные и методологические подходи и конкретные результаты из области системного анализа, теории принятия решений, теории исследования операций и прежде всего специального раздела ее - теории полезности.
Научная новизна заключается в развитии в направлении более строгой обоснованности и систематичности научно-методических основ процессов оценивания качества водных объектов и комплексов водоохранных мероприятий, базирующихся на предложенной системе регламентации этих процессов, расширении и дополнении существующих методов решения задач компромисной оптимизации этих комплексов на базе комплексных эколого-экономических критериев. Кроме того, новыми являются предложенные конкретные формулы оценивания с внделегоіем наборов существенных показателей и параметров. Новые теоретические результаты:
метод статического и динамического оценивания качества воды на основе эколого-санитарного индекса, соответственно новая конкретная формула для этого индекса;
система выбора, нормализации и усреднения показателей для оценивания качества воды о позиции экологического благополучия водоёмов;
новый принцип введения функций штрафования на основе учета взаимодействия отдельных показателей качества вода;
развитие аксиоматических методов получения функциональных зависимостей, выражающих экологические и экономические критерии, численные оценки комплексов водоохранных мероприятий и соответствующие конкретные вида функциональных зависимостей для указанных критериев;
строго обоснованное на теоремном уровне решение задачи компромиссно-оптимального ранжирования комплексов водоохранных мероприятий; конкретный вид.обобщенного эколого-экономического критерия, применяемого для ранжирования указанных комплексов.
Практическая ценность определяется возможностями использования при планировании, прогнозировании и управлении качеством водных объектов следующих результатов:
статического и динамического типа оценивания качества поверхностных проточных вод на основе эколого-санитарного индекса;
функциональных зависимостей оценивания комплексов водоохранных мероприятий с экологических и экономических позиций;
-- способа получения компромиссно-оптимального ранжирования набора водоохранных мероприятий, реализуемого на участке водотока;
- математического обеспечения указанных способов расчета.
Кроме того, важно отметить, что улучшение критериальной основи в водной проблематике имеет не только экологическое, но и непосредственно экономическое значение, так как при этом обоснованное смягчение в отдельных случаях требований к качеству воды приводит к прямому экономическому выигрышу.
Реализация работы и внедрение результатов исследований осуществлялись в рамках следующих научно-исследовательских работ: х/д 1Ш 374,389 "Разработка программ для определения очередности строительства водоохранных объектов в речном бассейне", х/д M5I "Методы численного оценивания качества еоды для экологе—экономических решений, овяэанных с созданием водохранилища СЭГЭС", темы I7.M.3 "Разработать основы качественного оценивания состояния водных ресурсов, комплексов водоохранных мероприятий и применяемых в водоохране математических моделей".
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на УП Всесоюзном симпозиуме по современным проблемам прогнозирования, контроля качества вода водоемов и озонирования, Таллинн, 1985, на семинаре "Экономическая эффективность водоохранных мероприятий", Челябинск, 1907; на семинарах научного совота АН УССР по проблеме "Кибернетика", Харьков, I987-1900; на семинаре
"Современное совершенствование хозяйственного механизма охраны и. использования водных ресурсов .в промышленности", Челябинск, 1988; на научно-технической конференции "Актуальные вопросы охраны окружающей среды от антропогенного воз де Л с твил.", Севастополь, 1989; на Всесоюзной конференции "Методо"'тия экологического нормирования", Харьков, 1990.