Введение к работе
Актуальность -rem. Пэреход экономики страны на рыночный отношения ставит перед ь'-элиорааиой и водным хозяЗатвои ряд спзшфгчооких проблзм, овязашшх с необходпмоотьв освоения новых источников финансирования, поиском путей снижения затрат в строительство, обеспеченном рентабельности сельскохозяйственного производства.
Мелиоративные системы, поотроеиные в последние 20-25 лзт, характеризуются большой капиталовмкостьа и, кан правило, низкой рентабельностью. Создание таких объектов было обусловлено затратной оио-геыой <$ор;,?ированм экономических показателей и безвозвратного бод-гетного финансирования мелиоративного строительства. Указанные обстоятельства стали также причиной преимущественно экстенсивного формирования технических решений в проектах мелиоративных систем, без использования в проектировании формализованных методов, ооновашшх на оистемном подходе. Широкое распространение подучило заиіютвова-ние решении и конструктивных элементов при строительстве гидромелиоративных систем без анализа возможных эколого-эконокяческях поолэд-отвий в слошшх уоловиях Сибири.
Следовательно, ооздание методической и нормативной баз проея-тирования, совершенствование его техпологии, обеопечяващггх удесев-лзние проектов при оохранонии заданных экоплуатапаонннх параметров и формирование з них новых технических решении, существенно удучаа-вдих эколого-экономические качества объектов и оиотеи, является важной задачей.
Цель и задачи доследований. Пельо иооледовэяиЭ явлнетоя оовер— иенствованее методологии проектирования мелиоративных объектов и систем. Достикение этой пели связано о поотановкоЗ и решением сло-дувиих задач:
- Исследовать существующие кетода проектирования гялроіалио-
ратнвных сиотеы.
Выявить опепифилу гидромелиоративных оиотеы как объекта проектирования и разработать методологию формирования их облика и отрухтуры.
Обооновать применение методов системного анализа для выбора технических решений при проектировании гидромелиоративных систем.
Разработать ыатодичеокое обеопечение принятия технических решений при проектировании гидромелиоративных систем и их алоцентов.
Усовершенствовать методику эколого-экономической опешш проектов гидромелиоративных аистам, автоматизировать получение вариантных решений на ЭВМ при их проектировании.
Реализовать методы принятия техничеокпх решений з проектах оросительных систем Сибири.
Методика иооледований. Методической основой при выполнении работы служили ооновные половвнвя системного анализа, теории эволвоии технических сиотеы к их жизненного пикла, фуакпианально-физического и функционально-стоимостного анализа. Эти мэтода попользовалась. щ% исследовании мелиоративных систем как специфических объектов цроек-тирования и выявлении закономерностей их строения.
При формировании технических решений попользовался морфологический анализ объектов.
Для квантификапии качественных параметров использовалась коллективная экспертиза, результаты которой обрабатывались методами получения групповой опенки.
Для эколого-экономической опенки результатов функционирования мелиоративной системы использованы метода исчисления интегрального экономического эффекта и методика эколого-экономической опенки проектов.
Объект исследований. Объектом исследований принят пропесо проектирования и метода принятия технических решений при разработке проектов Новосоловокой оросительной системы в Красноярском крае я других водохозяйственных объектов Сибири.
Научная новизна. С позиций системного анализа гидромелиоративных объектов впервые определены структура и оодєрхание жизненного ппкла гидромелиоративной системы,ее временные и экономические гра-н«пн ^ушшиснированил, позволяющие комплексно опанить гидромелиора-тгтвнуэ систему на этапах кизненяого пикла в динамика изменения затрат и результатов. Разработаны методы фучкпиопальяо-фнзического я функционально-стоимостного проектирования гидромелиоративных объектов и методика формирования вариантов технических решений по гидромелиоративным системам и их элементам. Предлояеныалгоратм технологического пропесса проектированая гидромелиоративной системы и ее отдельных элементов и алгоритм эколого-экономзческой опенка проектов систем.
Практическая ценность и реализапия работы. Полученные в работе результата исследований позволяют осуществлять целенаправленный поиск и принятие наиболее оптимальных вариантов технический решения при проектировании гидромелиоративных систем. Применение разработанных методов открывает возмозшость на более высоком научно-методологическом уровне оценивать влияние технических решений на эффективность <$ункпионирования гидромелиоративной системы в пределах ее жизненного пикла.
Результаты разработанных методов попользованы институтами "ї'осгокгипроводхоз" и "Красноярскгйпроводхоз" при проектировании Новоселове кой оросительноЗ системы Красноярского края, КызыЛскоЗ ог)ос:'т»ль:тй систем,' Тувинской АССР й яругах гидромелиоративных объ-яктсі' ,:ибири.
Общий эконокзческий ь$фект от внедрения выбранных на основе прадлоЕЗНных в работе методов технических решений по I очереди Но-иоселовской оросительной систеш составил 545 тыс.руб.. За разработку проекта Новоселовской оросительной системы Новоооловского района Красноярского края автор удостоен серебряной медали ВДНХ СССР (1991 г.).
На защиту выносятся; структура, содержание казненного ішкла гадрогьйлиоративной сиотеш, ее временные и экономические Гранины функционирования и комплексная опенка гидромелиоративной системи в динашке изменения затрат и результатов; функциональные и <ушшио-нально-стоимостные модели оросительной системы и ее головного водозабора; датоды морфологического анализа оросительной сиотеш и головной насосной отанаия; алгоритмы технологического пропзсса проектирования и эколого-экономаческой опенки проектов гидромелиоративных оистеы.
Апробапяя работы. Результаты исследований обсуждались и получили положительные опенки на научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, в том чиоле на семинаре по проблемам мелиоративного и сельскохозяйственного освоения поймы Северного Енисея (г.Ту-руханск, 1990); научно-практической конференции "Проблема ыолиора-пии эеиэль Сибири" (г.Красноярск, 1991); оовощании "Повышение эффективности сельскохозяйственного производства в опытно-производственных хозяйствах НПО и НИИ Госконперна "Росводстрой" (г.Новочеркасск, 1991).
Публикация. По теш диссертации опубликовано 12 работ, в том числе одно авторское свидетельство и четыре полсаительных рушения на изобретения.
Объем диссертации. Диссертация ооотоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы (135 наименований) и приложений. Работа изложена на 204 страницах, включая ПО отранип машинописного текста, 20 рисунков, 34 таблтш.
В первой главе излошно состояние развития мзлиораши и офориу-лнрованы задачи по совершенствованию проектирования гидромелиоративных систем.
Зоздание современных мелиоративных оиотем сопровождается появлением нових технических решений, усложнением конструкций отдельных ее эломентоэ и, как следствие, увеличением затрат, а такяе сроков яа их проектирование и последующую реализацию. С другой отороны, в настоящее время выдвигаются требования по сокращении сроков создания мелиоративных систем, а главное - повышения эффективности сельскохозяйственного производства па мелиорированных землях.
По опенкам исследователей сложность продукпии в машиностроении возросла за последние три десятилетия в ореднем в шесть раз. Аналогичная ситуация характерна и для мелиоративных систем, поскольку последние, включая в себя продукцию машиностроения, отличаются от нее гораздо большим уровнем неопределенности условий функционирования. Из этого вытекает весьма относительная предоказуемость поведения мелиоративной системы, а следовательно и значительный риок неокупаемости капиталовлокений.
В то ш время ароенал средств, используемых проектировщиками, и сама процедура проектирования остались практически баз изменений. Усложнение проектирования мелиоративных объектов приходит в проти-воречение с традиционными подходами, когда проектировщики полагали, что имеют целостное представление о проектируемом объекте, но по-
окольку возможности человека ограничены, а сложность создаваемых объектов непрерывно растет, то очевидно, что в настоящее время этот тезис перестает быть справедливым. Поэтому современные требования к мелиорапии требуют пересмотра традипионных методических подходов к решению проблем, связаннчх с созданием мелиоративных систем. Актуальность этого отмечена в работах Шумакова Б.Б., Штепы Б.Г., Кару-ка В.П., Маслова Б.С., Рекса Л.М., Киоарова О. П., Коваленко П. И., Кружи ли на И. П.
Во второй главе рассмотрена методология формирования облика и структуры гидромелиоративной системы, основанная на принципах функционально-физического и функционально-стоимостного проектирования, показаны особенности функционирования системы во времени с момента принятия решения о проектировании до момента ее утилизации.
Организапионно-технические решения, принимаемые в ходе проектирования, определяют эксплуатационные характеристики будущих объектов, длительность проектирования и строительства, затраты на них. Комплексная опенка этих факторов осуществлена в виде рассмотрения жизненного цикла мелиоративной системы. (ЗШМС). Исходным моментом формирования ХШЕ является определение его объективных временных и экономических гранип. В качестве временных границ ЖЖ! приняты два показателя: его структура и продолжительность; к экономическим отнесены объемные, затратные и качественные параметры. Исходя из особенностей функционирования мелиоративной системы в конкретных природно-климатических условиях жизненный пикл системы укрупненко представлен следующими этапами (временными гранилами): выбор облика системы, проектирование, строительство, эксплуатация, реконструкция или утилизация.
Для оценки эффективности процесса функционирования мелиоративной системы рассмотрен вдзненішй цикл мелиоративной системы и устч-нсвле'кы основные критические 'точки (Мі , Мг ... Ид ), сочетание
которых вліяет на деятельность этапов {Ті, 7g ...Ті ), динамику изменения затрат с результатов (рио.1).
Рассматривая характер кривой ОМ/ , ОМ г. ... QMg , отражающей изменение стоимостных характеристик мелиоративной системы, видно, что на первых этапах #/// ,/f/Mt ,ч#*& (выбор облика системы, ее проектирование и строительство) кривая ОМ з падает, отражая нара-отающие затраты на ее создание или реконотрукпию. В точке Mj эти затраты достигают величины, равной объему капитальных вложений.
С момента ввода мелиоративной системыв эксплуатацию начинается отдача вложенных оредств за счет получения прибыли ( МзМц ,) с учетом эксплуатапионных затрат С и величины нормативной эффективности Зн . Срок окупаемости заканчивается в тот момент ( Ms \ когда сумма накопленного экономического результата ZS ( ) сравнивается с суммой затрат С { ). В дальнейшем мелиоративная оиотема ( MsMg) должна нарабатывать средства на дальнейшее развитие хозяйства. Теоретически этот период ограничен пелеоообразностькэ эксплуатации системы вследствие ее физичеокого и морального износа.
Принципиальная математическая модель формирования суммарных затрат ШЖ имеет вид: Тт
где Охи ( Z ) - закон распределения суммарных затрат по ИІМС;
С пир U ). Сп ( t ),Сс ( ), Ср { ), Су ( ).
- законы распределения затрат по времени на научно-исследовательские, проектно-изыокательские, строительные работы, реконструкцию и утилизацию мелиоративной сиотемы соответственно;' Тхсц - длительность
ШЖ, равная Ъхц *Т/*Тг*Та * Tt, * Ts * Те * МТ} п
где 77 ...Та - продолжительность этапов жизненного цикла; "І.МГ-можэтапные перерывы (ожидания) внедрения результатов предыдущего этапа.
Принципиальная схема экономической разёертки жизненного цикла мелиоративной системы
ІРЄМЯ
капитальные Вложения на реконструкцию и ути-Рис. 1
1 - интегральный экономический эФФ.ент; 2 - текущие затраты; 3 -од~ъен pea
лизации продукции : -лизацийі.
ЛиЗПІШи ПРОГІУКІїиіІ '45" КПпіітПП^ик/Р Ипп-игои/Ю ип оаипи/'тпииіііііл и ami,.
Эффективность мелиоративной системы проявляется в виде выручки от реализации дополнительной сельскохозяйственной продукпии, полученной за очет повышения ее урожайности с учетом затрат и ограничений сопиального, экономического и зкологичеокого характера. В качз~ отве критерия эффективности попользован показатель интегрального за казненный пикл народнохозяйственного эффекта, определенный в соответствии с методикой ГКНГ СССР (1989 г.). Приведена методика расчета текущих и единовременных затрат, учитывающая платное водопользование, затраты на поддержание экологического равновесия системы,вписанной в природный комплекс, затраты на производство сельскохозяйственной продукпии, эксплуатацию гидромелиоративной ойотемы в селом.
Определение периода возмещения единовремешшх''затрат заклшает-ся в поиске наименьшего корня неравенства:
I (лЩ -AiltJdt **z кж{ (г)
где &Ui - прирост дохода от реализации продукпии, производимой на мелиорируемых землях, по сравнении о богарными, тыс.руб.; uUj- прирост текущих затрат на производство продукпии на мелиорируемых зем- ' лях по сравнению с богарными, тыо.руб.; ct{ - коэффишент дисконтирования; Х( - единовременные затраты капиталовложений, тыо.руб. Необходимым условием эффективности осуществления мелиоративных мероприятий являетоя возмещение единовременных затрат в пределах жизненного пикла окотемы, то еогь 7}ojm^ Ткц*
Очевидно, что в ходе проектирования через вырабатываемые технические решения формируется основа всех затратных характеристик ЗШМС и экономических результатов фушшионирования мелиоративной оио-тзмы. Это подтверндает актуальность выполнения исследований по развитию методической базы проектирования мелиоративных сиотзм, оказывающей существенное влияние на экономические последствия реализации принимаемых технических решений.
Методика выбора вариантов технических решений (ТР) базируема на теории системного анализа, частью которой являются принципы функ-пионально-физичеокого проектирования (ФФП) В соответствии а теорией Р.Коллера, А.И.Половинкина поотроены графические модели насосной отанпии и оросительной оиотеш в виде функционально-структурных (потоковых охем), предотавляющих ообой ориентированный граф, вершинами которого олужат конотрукхивные элементы объекта, ребрами - потоки энергии, вещества и информации (рпо.2).
Существующие методики ФФП предусматривают пооле построения функционально-структурных схем формирование мкожеотва альтернативных подструктур основных элементов, основанное на каталогах .физических эффектов. Опыт использования ФФП в различных отраслях показал, что каталоги физачвоких эффектов целесообразно применять после предварительной адаптации их к страолавь-л особенностям проектирования. В работа рекомендуется ФФП иопользовать для упорядочивания структуры мелиоративных объектов.
Недостатком ФФП является отсутствие среди рассматриваемых параметров стоимостных характеристик объектов и нэвозмокнооть, в связи о этим, проведения комплексных оптимизационных мероприятий по проектируемым системам.
другим методом системного анализа, исключающим эти недостатки, является функпионально-огоимоотной анализ (ФСА) и, основанное на нем, функоионально-отоимостное проектирование (ФСП). Используя построенные по методике ФФП функоионально-структурные модели, в работе осуществлен функционально-стоимостной гнализ орооительной системы и ее элементов. Приведены понятия ФСА, принпипы выбора объектов анализа, этапы проведения ФСА при проектировании (табл.1).
Исследование и отработка методики ФСА (ФСП) проводились на при-йзре проектирования Новоселовской оросительной системы с привлечением информапив по ряду других водохозяйственных объектов крал.
функционально'Структурная схема насосной станции, построенная по методике ФФП
Es -
4^
f\ Поток
==У водь/
Поток энергии
Г
ЦэГыточ-1 ноя кине. I гич. энергия Йоды
, к Ша ізадон^
=Ц/ мой отнетко \
Г"
-и
Энергия от источника зневгосноі-жьния
~1
«
Поток *"~ uhvop нации
ш — элементы насосной станции (насос, элентроойигатель. и т.д.)
zK-
Е,
Ша из
ьоаа из к '— >
SoScuen>vHuncry\ ~ |
вш
[ С to j .
Опорков поверхность
Рис. г
Таблииа I СОСТАВ РАБОТ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ В ХОДЕ ФСА
Этап.
Подготовительный Информационный
Аналитический
Творческий
