Экономическое обоснование эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Экономическое обоснование эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей"

На правах рукописи

003460ТВВ

Франкевич Жанна Александровна

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ВАРИАНТОВ СООРУЖЕНИЯ ГОРОДСКИХ КОММУНИКАЦИОННЫХ ТОННЕЛЕЙ

Специальность 08.00.05. - «Экономика и управление народным хозяйством» (специализация - экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами - промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 2009

г-^т» ; „У

003460768

Диссертационная работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель

профессор, доктор экономических наук ШИБАЕВ Евгений Васильевич

Официальные оппоненты

профессор, доктор экономических наук УМНОВ Виталий Анатольевич

профессор, кандидат экономических наук ИГНАТУ1ЦЕНКО Николай Андреевич

Ведущее предприятие - Тульский государственный университет (г.Тула)

Защита диссертации состоится 15. 02.2009 года в час. на заседании диссертационного совета Д-212.128.01 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, д.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан 13. 01. 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат экономических наук, доцент

МЯСКОВ Александр Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В настоящее время во всем мире, в том числе и в России, прослеживается динамика интенсивного развития городов-мегаполисов, для которых первоочередной задачей является создание транспортных, коммуникационных сетей и инфраструктуры жизнеобеспечения. В связи с этим возникает необходимость более масштабного использования городского подземного пространства, в первую очередь,' при сооружении коммуникационных тоннелей, которые обеспечивают подводку необходимых ресурсов к объектам мегаполиса.

Для крупных городов, в том числе и для Москвы, коммуникационные тоннели являются объектами стратегического назначения, обеспечивающими жизнедеятельность населения города и непрерывность функционирования городской инфраструктуры. По данным ГУЛ «Москоллектор», в настоящее время в г. Москве функционирует более 500 км коммуникационных тоннелей, в которых проложено более 600 км трубопроводов теплосети, отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, паропроводов, около 480 км трубопроводов холодного водоснабжения, более 5300 км высоковольтных кабелей, свыше 17500 км кабелей связи и сигнальных кабелей. Для устойчивого развития столицы необходимо ежегодно строить около 20 км подземных коллекторов, в которых размещаются различные коммуникации. На сегодняшний день в г. Москве утверждена программа строительства коллекторов от электроподстанций, реализация которой приведет к сооружению более 100 км кабельных коллекторов до 2011 года.

Одним из главных требований, предъявляемых к городским коммуникационным тоннелям, является обеспечение надежности их функционирования. В настоящее время в г. Москве коэффициент аварийности в коммуникационных тоннелях находится на высоком уровне и составляет 0,5 повр/км год. Ежегодно в столице только на водопроводных сетях ликвидируется около 6000 повреждений с изливом воды. Количество аварийных участков имеет тенденцию к увеличению в основном за счет эксплуатации самортизированных трубопроводов. Существующие в Москве темпы нарастания износа в коммуникационных тоннелях составляют 2% в год и превышают объемы восстановительного ремонта.

Существующий в России уровень техники и технологии позволяет реализовывать проекты создания подземных сооружений, в том числе

коммуникационных тоннелей, любой сложности. Однако в определенных горно-геологических и гидрогеологических условиях современные передовые строительные геотехнологии являются взаимозаменяемыми. В связи с этам необходим выбор оптимального способа сооружения коммуникационных тоннелей, который зависит от планируемого срока их эксплуатации. При этом обоснование периода эксплуатации подземных объектов необходимо производить с учетом как технических возможностей, так и экономической эффективности. Выбор вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей без экономической оценки периода их эксплуатации может привести к частичному или полному уничтожению материальных ценностей, недополучению продукции или упущению экономических выгод в различных сферах хозяйственной деятельности городов.

До настоящего времени не разработана единая методическая база, позволяющая на стадии проектирования подземных объектов учитывать особенности эксплуатации коммуникационных тоннелей и осуществлять выбор экономически эффективного варианта геотехнологии их сооружения в подземном пространстве городов. Оценка вариантов сооружения коммуникационных тоннелей должна учитывать экономические эффекты от их эксплуатации и возможные ущербы в случае выхода подземных коммуникаций из строя.

Таким образом, экономическое обоснование эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей с учетом вероятности возникновения экономического ущерба в процессе их эксплуатации является актуальной научной задачей.

Цель исследования заключается в повышении технико-экономических показателей развития подземной инфраструктуры жизнеобеспечения городов на основе разработанного механизма экономического обоснования эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей.

Идея работы состоит в совокупном учете факторов, оказывающих влияние на эффективность сооружения и эксплуатации коммуникационных тоннелей, и оценке ожидаемого экономического ущерба, возникающего в процессе их функционирования.

Объектом исследования является система обеспечения эффективного сооружения и функционирования коммуникационных тоннелей в подземном городском пространстве.

Предмет исследования - экономические взаимосвязи, формируемые в процессе сооружения и функционирования системы коммуникационных тоннелей.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Формирование возможных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей следует производить с использованием разработанной графо-аналитической модели, базирующейся на выявленных взаимосвязях природных, технико-технологических, организационных и экономических факторов, регламентирующих предельный уровень затрат.

2. Обоснование срока функционирования коммуникационных тоннелей необходимо производить на базе сопоставления остаточной стоимости тоннелей и ожидаемой величины экономического ущерба от возникновения рискоопасных событий в период эксплуатации.

3. Оценку и выбор экономически эффективных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей в подземном пространстве городов целесообразно осуществлять на основе разработанного механизма, включающего предложенную экономико-математическую модель, позволяющую учитывать совокупные затраты, ущербы и эффекты в период сооружения и эксплуатации объекта.

Научная новизна исследований:

1. Разработан алгоритм предварительного выбора вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей, позволяющий оценивать влияние различных природных, технико-технологических, организационных и экономических факторов при реализации проекта.

2. Впервые разработана методика экономической оценки периода функционирования коммуникационных тоннелей, основанная на определении изменения ожидаемой величины экономического ущерба с увеличением срока эксплуатации подземных объектов.

3. Сформирована экономико-математическая модель оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения городских коммуникационных тоннелей, учитывающая затраты на профилактические и капитальные ремонты в период их эксплуатации и

3

возможную величину экономического ущерба при выходе из строя коммуникационных тоннелей за оцениваемый период времени.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

использованием результатов анализа представительного объема статистической и аналитической информации;

анализом и обобщением отечественных и зарубежных исследований в области сооружения городских коммуникационных тоннелей, обобщением мнений экспертов — специалистов в сфере городского подземного строительства;

корректным применением современных научных методов, включая научное обобщение, экспертные оценки, статистические методы обработки данных, экономико-математическое моделирование;

положительными результатами апробации разработанной методики на примере обоснования выбора экономически эффективного варианта сооружения дюкерного участка системы коллекторных тоннелей в районе ГМЗ «Коломенское» (г. Москва).

Научное значение работы состоит в экономическом обосновании эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей на основе выявления взаимосвязей между природными, технико-технологическими, организационными, экономическими факторами, влияющими на экономический результат реализации проекта, и изменения ожидаемого вероятного экономического ущерба с увеличением срока эксплуатации тоннелей.

Практическое значение работы заключается в применении разработанного механизма при экономическом обосновании эффективных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей в подземном пространстве городов, обеспечивающих интенсивное использование производственных и финансовых ресурсов и улучшение технико-экономических показателей развития подземной инфраструктуры жизнеобеспечения городов.

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная методика выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей, позволяющая принять оптимальный вариант

геотехнологии сооружения коммуникационных тоннелей в конкретных условиях, принята к использованию ООО «ПСК Космос-Тоннель».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2008 г.), получили одобрение на научных семинарах кафедры «Экономика и планирование горного производства» МГГУ (2006 - 2008 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные работы (в том числе 1 работа - в ведущем рецензируемом журнале по перечню ВАК).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 12 таблиц, 14 рисунков и список использованной литературы из 98 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Развитие современных крупных городов связано с расширением производственной и бытовой инфраструктуры, увеличением количества населения, высокой концентрацией промышленных предприятий и транспорта на сравнительно небольших территориях. В связи с этим решение целого ряда экономических задач неотделимо как от рационального использования наземных территорий городов, так и от освоения подземного пространства городов для размещения различных коммуникаций.

Проведенный анализ зарубежного и отечественного опыта освоения подземного пространства городов показал, что среди подземных сооружений сеть коммуникационных тоннелей является одной из наиболее важных. От бесперебойной работы городских коммуникационных тоннелей в значительной мере зависят уровень жизнеобеспечения населения, развитие промышленности и инфраструктуры города. За последние годы протяженность коммуникационных тоннелей в г. Москве увеличилась более чем в два раза. Срок службы коммуникаций, проложенных в коллекторах, приблизительно в три раза больше, чем уложенных просто в землю. Кроме того, прокладка ста километров подземных коллекторов экономит для города около 70 га территории. В настоящее время формируется сводная схема комплексного инженерного обеспечения г. Москвы до 2015 года. В числе важнейших задач, подлежащих решению, стоит сооружение коммуникационных тоннелей в новых микрорайонах города.

На сегодняшний день в России можно реализовать любые сложные проекты сооружения подземных объектов. Однако выбор рационального

5

способа сооружения коммуникационных тоннелей должен оцениваться по экономическим показателям, учитывать последствия технических отказов, величину экологического ущерба и экономических потерь, оценивать с экономической точки зрения вопросы эксплуатации тоннелей уже на стадии проектирования.

Решению ряда научных задач по освоению подземного пространства городов посвящены работы таких ученых, как: Астахов А. С., Власов С. Н., Картозия Б. А., Корчак А. В., Куликова Е. Ю., Петренко Е. В., Ревазов М. А., Рудяк М. С., Умнов В. А., Федунец Б. И., Харченко А. В., Харченко В. А., Шибаев Е. В., Ястребинский М. А. и др. Однако эти научные работы направлены в основном на совершенствование техники и технологии сооружения подземных объектов, а также экономическую оценку использования подземного пространства городов и в достаточной степени не отражают экономические аспекты сооружения и эксплуатации коммуникационных тоннелей. Таким образом, разработка методики выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей является актуальной научной задачей.

В настоящее время применяются различные способы и технологии сооружения коммуникационных тоннелей. Применение их в конкретных условиях зависит от различных внешних и внутренних факторов, воздействующих на подземный объект. Экономический результат сооружения тоннелей зависит от вероятностного сочетания совокупности природных, технико-технологических, организационных и экономических факторов. Основой для экономически возможных альтернативных вариантов сооружения системы коммуникационных тоннелей может служить разработанная графо-аналитическая модель, позволяющая оценивать влияние определенных факторов на выбор способов и технологий сооружения коммуникационных тоннелей (рис. 1). Систематизация факторов, воздействующих на возможность и эффективность сооружения подземного объекта, произведена по уровню их влияния на принятие проектных и организационных решений при его создании.

Первый уровень графа - горно-геологические условия строительства, характеризующиеся крепостью пород (ф. В соответствии со значением коэффициента крепости пород по шкале профессора М. М. Протодьяконова выбираются возможные способы сооружения коммуникационных тоннелей.

Второй уровень графа - гидрогеологические условия, характеризующиеся величиной водопритока (Ув). Опыт горно-строительных работ показывает, что при притоках воды свыше 8 мэ/ч требуется применение специальных способов строительства.

На третьем уровне, на основании горно-геологических и гидрогеологических условий (уровни 1 и 2) по трассе строительства принимаются способы проходки (специальный способ, обычный способ, комбинированный способ). Рассматриваются возможные альтернативные варианты специальных способов, которые оцениваются экономически на последующих этапах расчета.

Четвертый уровень характеризуется наличием зданий и сооружений, препятствующих строительству, глубина заложения нулевого цикла которых колеблется от 1,6 м (глубина промерзания грунтов) до 50 м и более и содержит наиболее характерные препятствия: Зс - здания с малой этажностью (1,6 - 1,8 м); За - высотные здания и сооружения (20 м и более); К - старые коллекторы (5 - 20 м); ж/д - железнодорожное полотно (глубина заложения коллектора не менее 20 м с применением крепи, обеспечивающей снижение негативных просадочных явлений); М - трасса метро; В -возможные препятствия в виде валунов (залегают на глубине до 10 м).

На пятом уровне определяются ожидаемые затраты по переноске коммуникаций на трассе тоннелей (30 - ожидаемый уровень затрат равен 0; 3„ - низкий уровень затрат; Зср - средний уровень затрат; 3ВЬ1С - высокий уровень затрат). Определяются сопряженные затраты на переноску существующих коммуникаций и в связи с величиной этих затрат принимается решение об экономической целесообразности сооружения тоннеля открытым или закрытым способом.

Шестой уровень характеризует глубину заложения тоннелей (Н3). При определении глубины заложения коммуникационных тоннелей принимается решение о выборе их сооружения открытым или закрытым способом. На данном этапе оценивается уровень затрат на сооружение тоннелей открытым и закрытым способами и на основе этой оценки, а также в зависимости от местонахождения строительства (новые площадки; освоенный район)

ш

IV

V

VI

VII

VIII

IX

I II Г-1,0 ш М,0 IV 1=2,5 VI 14,0 1 VII 1 вд . VIII {-4,0 IX' X Г-5,0 XI . г=й,0 XII 42,0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Г 1 1 1

1.Н3<5,0м

2. На<юм

I

3. Нз<15м

4. Нз<20м

Нз>20м

А. ОТКРЫТЫЙ СПОСОБ

6. В СЛОЖНЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

в. подземяый способ

ТРАНШЕЙНЫЙ СПОСОБ

I ~

С Применением

ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУМШ

ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

СПОСОБЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

НАЛИЧИЕ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ЕСТЕСТВЕННЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ НА ТРАССЕ ТОННЕЛЕЙ

ОЖИДАЕМЫЙ УРОВЕНЬ ЗАТРАТ ПО ПЕРЕНОСКЕ КОММУНИКАЦИЙ НА ТРАССЕ ТОННЕЛЕЙ

ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ТОННЕЛЕЙ СПОСОБЫ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЕЙ

ПОД СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

7. 8. 9. та 11. 1г

ЗАМОРА. БУРО- КОМБИНИ- ЩИТОВАЯ МИКРО- БЕСТРАН-

ЖИВАНИЕ ВЗРЫВНОЙ РОВАН. ТЕХНОЛО- щитовые ШЕЙНАЯ

ГРИГТОВ НЫЙ ГИЯ ТЕХНО. ТЕХНО-

ЛОГИИ ЛОГИЯ

Рис.1. Графоаналитическая модель формирования вариантов сооружения коммуникационных тоннелей

осуществляется выбор варианта глубины заложения коммуникационных тоннелей.

Седьмой уровень - способ сооружения тоннелей. На основании исследований на I - VI уровнях принимаются возможные способы сооружения тоннелей (открытый, подземный способ и способы, применяемые в сложных гидрогеологических условиях).

На восьмом уровне выбираются возможные технологии строительства в соответствии с принятым способом сооружения тоннелей (VII уровень).

Разработанная графо-аналитическая модель позволяет в зависимости от изменяющихся факторов и существующих способов и технологий строительства сформировать множество возможных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей. Критерием выбора эффективных вариантов являются требования заказчика, в первую очередь определяющие предельную величину затрат на сооружение коммуникационных тоннелей, а также срок строительства. Это позволяет сформировать перечень эффективных вариантов. Как показал проведенный анализ, выбор из сформированного перечня варианта, характеризующегося минимальными затратами, зачастую приводит к значительным экономическим ущербам в процессе эксплуатации коммуникационных тоннелей. В связи с этим возникает необходимость экономической оценки эффективности сформированных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей с учетом длительного периода (до 25-50 лет) их эксплуатации.

Структуру затрат на сооружение и эксплуатацию коммуникационных тоннелей можно разделить на четыре группы:

1) прямые первоначальные затраты;

2) сопряженные затраты;

3) эксплуатационные издержки;

4) издержки риска.

Прямые первоначальные затраты включают затраты на проектирование строительства коммуникационных тоннелей; издержки на разрешительную документацию и различные согласования, в состав которых входят открытие титула стройки, оформление согласований во время строительства; затраты на осуществление строительных работ. Сопряженные затраты - это затраты на создание рабочей площадки, перенос и перекладку подземных коммуникаций, убытки городского транспорта из-за изменения транспортной

9

схемы, послеосад очные ремонты дорожных покрытий и т.д. Эксплуатационные издержки включают затраты на контроллинг трассы в период эксплуатации, текущие и капитальные ремонты. В период эксплуатации коммуникационных тоннелей риски проявляются в виде частичных или полных отказов системы или составляющих ее элементов, восстановление которых требует дополнительных средств, выступающих в виде прямого ущерба производства. На основании анализа статистических данных по эксплуатации коллекторного хозяйства г. Москвы выявлены основные отказы, происходящие в коллекторных тоннелях, и приведены рекомендации необходимых мероприятий по восстановлению надежности функционирования тоннелей. Величина возникающего ущерба зависит от необходимого объема дополнительных ресурсов, привлекаемых на восстановление работоспособности тоннелей. Для оценки возможных ущербов предлагается показатель [Р], представленный как весовой коэффициент затрат:

В=Зеост

Кпр 4 '

где0-весовой коэффициент затрат, доли ед.;

Звост - величина затрат на восстановление системы коммуникационных тоннелей, тыс. руб.;

К„р - прямые затраты на строительство системы коммуникационных тоннелей, тыс. руб.

Проведенная экспертная оценка величины затрат на восстановление отказов в системе и затрат, необходимых для восстановления работоспособности системы коммуникационных тоннелей, показывает, что весовой коэффициент затрат может превышать 1.

Экономический ущерб от выхода из строя элементов системы действующих коллекторных тоннелей необходимо оценивать не только как прямой, связанный с восстановлением системы, но и как косвенный, связанный в результате аварии с потерей мощности или простоем промышленных предприятий, ущербом, получаемым при сбросе неочищенных стоков в окружающую среду, ущербом от загрязнения водных источников. Величина ущерба, получаемого в результате сброса неочищенных стоков в окружающую среду, включает потерю урожая на затопленных участках, затраты на биологическую рекультивацию земель.

Величина ущерба, получаемого в результате загрязнения водных источников, формируется из затрат на очистку водных источников от загрязнения и на проведение мероприятий по восстановлению природной продуктивности водоема. Таким образом, величину косвенного ущерба необходимо учитывать при определении компенсационных выплат государству и пострадавшим организациям.

Проведенные исследования показали, что для выбора наилучшего варианта сооружения городских коммуникационных тоннелей из сформированного перечня эффективных вариантов необходим учет целого ряда экономических параметров. С этой целью в диссертации сформирована экономико-математическая модель оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения городских коммуникационных тоннелей, которая моделирует первоначальные затраты на сооружение коммуникационных тоннелей, доходы и затраты в период их эксплуатации с определением вероятного экономического ущерба, который может возникнуть при функционировании коммуникационных тоннелей.

Структура первоначальных затрат на сооружение коммуникационных тоннелей, как было отмечено ранее, включает, затраты на проектно-изыскательские работы; затраты на осуществление строительно-монтажных работ; сопряженные затраты.

Данное утверждение можно представить в виде формулы:

Kq— К проект Кстр ^ conpj (2)

где К0 - первоначальные затраты на соооружение коммуникационных тоннелей, руб.;

^проект ~ затраты на проектно-изыскательские работы, руб.;

Кстр - затраты на осуществление строительно-монтажных работ, руб.;

К сопр - сопряженные затраты, руб.

Величина затрат на проектирование коммуникационных тоннелей в текущем уровне цен может быть определена:

К проект —Цо * (ГЛ + ) Х kp * кпер, (3)

где Цо - базовая цена основных проектных работ, руб.;

кр -корректирующий коэффициент, учитывающий усложняющие (упрощающие) факторы и условия проектирования, доли ед.;

кмр - коэффициент пересчета базовой стоимости проектных работ в текущий уровень цен, доли ед.;

Гг/„ Гк/3 - доли объемов производственных проектных работ по объектам городского и коммерческого заказов соответственно, доли ед.

Базовые цены могут быть рассчитаны без учета различных усложняющих (упрощающих) факторов, оказывающих влияние на стоимость проектных работ. Степень сложности проектирования объекта может бьггь определена затем в соответствии с «Классификатором», где коммуникационные тоннели разделены по категориям сложности. Кроме того, стоимость проектно-изыскательских работ должна корректироваться на величину коэффициентов, учитывающих условия проектирования (например, стоимость щитовых проходок глубиной более 20 м определяется с повышающим коэффициентом 1,5 и т. п.). На величину затрат на проектно-изыскательские работы также оказывают влияние сроки проектирования коммуникационных тоннелей. Учет сокращения сроков проектирования в зависимости от нормативной и фактической продолжительности выполнения проектных работ достигается применением соответствующих корректирующих коэффициентов.

Затраты на осуществление строительно-монтажных работ (Кстр) определяются сметными расчетами в соответствии с проектными данными и сметно-нормативной базой. Величина затрат на осуществление строительно-монтажных работ {Кстр) зависит от конкретных условий строительства, то есть от применяемой технологии сооружения коллекторного тоннеля, глубины его заложения, наличия сложных гидрогеологических условий и пр.

Сопряженные затраты (Ксопр) определяются величиной компенсационных выплат тем организациям, у которых в период создания подземных сооружений ухудшаются экономические показатели. Величина сопряженных затрат зависит от конкретных условий сооружения коммуникационных тоннелей.

Помимо первоначальных затрат одной из наиболее значимых характеристик оценки эффективности сооружения городских коммуникационных тоннелей является планируемый период их эксплуатации. Этот период характеризуются экономическими эффектами, затратами и ущербами. Величина экономического эффекта формируется за счет амортизационных отчислений, прибыли, получаемой владельцами

тоннелей, за счет оказания транспортных услуг по доставке и откачке первичных и отработанных ресурсов потребителей. Величина затрат формируется за счет текущих расходов предприятия, обслуживающего коллекторные тоннели. К этим затратам можно отнести расходы на создание и проведение мониторинга работы тоннелей в процессе их эксплуатации и текущие ремонты.

Особенность подземных сооружений, в том числе коммуникационных тоннелей, заключается в выявлении, управлении и организации работ по их поддержанию в течение длительного времени их эксплуатации. Проведенный анализ эксплуатации коллекторных тоннелей протяженностью 20 км показывает, что за период их эксплуатации происходят частичные или полные отказы конструкции крепи коллекторов. На основании данных ГУЛ «Москоллектор» и акционерной компании «Триада Холдинг» по отказам в коммуникационных тоннелях выявлено, что эти отказы имеют не детерминированный, а стохастический характер и возрастают с увеличением срока функционирования тоннелей (рис. 2). При этом темпы прироста количества поврежденных участков при эксплуатации тоннелей за пределами 40-летнего периода приводят к разрушению конструкции.

Динамика надежности систем коллектора

Р=1,0 Р=0.97 Р=0.85 Р=0,61 Р=0.1 Р=0

Безрвско ВЯ8 ЗОВ! Зона Зона Зовя Зона Зона

мвинмальяого допустимого критического катает рофичес разруше ныв

риска риска внося кого ряска

Рве. 2. Оценка динамики надежности функционирования системы коллекторных тоннелей в период их эксплуатации

Проведенный анализ позволил разделить весь период эксплуатации тоннелей на шесть зон риска: I - зона безрисковая; II - зона минимального риска; Ш - зона допустимого риска; IV - зона критического риска; V - зона катастрофического риска; VI - зона разрушений (рис. 2). В результате установлено, что средства на капитальные и профилактические ремонты системы коммуникационных тоннелей необходимо выделять, начиная с момента ее перехода из зоны допустимого в зону критического риска, то есть с 15 года эксплуатации тоннелей до периода их окончательного закрытия (рис. 3). Таким образом, сложившаяся ранее идеология «безремонтного поддержания» горных выработок себя не оправдала. Ремонт профилактический или капитальный должен предусматриваться в период эксплуатации подземных сооружений.

Рис. 3. Зависимости изменения надежности тоннелей при их эксплуатации.

I-уровень надежности тоннелей без затрат на поддержание за периодах эксплуатации

П - уровень надежности тоннелей с затратами на их поддержание

Проведенные' исследования по техническим отказам, возникающим в процессе функционирования тоннелей, позволяют принимать управленческие решения по поддержанию тоннелей за рассматриваемый период их жизнедеятельности. Однако исследования по техническим отказам не позволяют оценить величину экономических потерь от возникновения негативных событий. Для принятия обоснованных решений произведена оценка и определена вероятность величины экономического ущерба в период эксплуатации коммуникационных тоннелей. На рис. 4 показана динамика изменения величины ущерба в зависимости от ожидаемого показателя риска.

Как видно из графика, через 25 лет функционирования тоннелей величина ожидаемого ущерба будет равна остаточной стоимости тоннелей и за пределами этого периода необходима замена всей системы коммуникационных тоннелей. Графики, приведенные на рис. 2 и 4, показывают, что предельный срок функционирования системы коммуникационных тоннелей по

У- 1>ООЗЛд + 0,0642*40,2618

,--т-

■ Остаточная стоимость

■Ожидаемая величина ущерба

Рис. 4. Влияние экономических рисков иа период функционирования системы коллекторных тоияелей

техническим возможностям находится в зоне катастрофического риска. При этом период эксплуатации тоннелей может составить 35-40 лет. С точки зрения экономической эффективности срок функционирования коммуникационных тоннелей составляет 25 лет, то есть на 10 — 15 лет меньше. Следовательно, оценку периода функционирования системы коммуникационных тоннелей необходимо производить по экономическим показателям, учитывающим изменение величины вероятного ущерба с увеличением сроков эксплуатации тоннелей.

Таким образом, с учетом проведенных исследований по поддержанию коммуникационных тоннелей величину формирующихся доходов и расходов в период их эксплуатации (Дэ) можно представить в виде формулы:

/г= V (Ц , - С ,) х <3 г, х лс, + + А, у ^ (4)

где Ц, - цена единицы транспортировки ресурсов, руб.;

С, - себестоимость транспортировки единицы ресурсов, руб.;

годовая пропускная способность тоннелей, ед.; Кн - коэффициент, учитывающий снижение прибыли, с учетом налога на прибыль 20% (К„ = 0,80). Ост/ - остаточная стоимость основных фондов, руб.;

15

А, - величина амортизационных отчислений на восстановление основных фондов, руб.

SKp, - годовые затраты на поддержание тоннелей, руб.; (t=K+l; Т) - период эксплуатации коммуникационных тоннелей, лет; (í=15; 1) - период выделения затрат на поддержание коммуникационных тоннелей, лет; Е - принятая величина нормы дисконта, годовая.

В предлагаемой экономико-математической модели предусматривается третья составляющая — вероятность возникновения дополнительных затрат в процессе эксплуатации коллекторных тоннелей. Специфика геотехнологических условий функционирования коммуникационных тоннелей заключается во взаимодействии горного массива и крепи тоннеля, которое в процессе эксплуатации подземного сооружения приводит к его частичному или полному разрушению. Следовательно, возникают специфические риски, характерные для подземных сооружений, которые необходимо учитывать в модели как вероятность экономического ущерба, связанного с ликвидацией негативных последствий от разрушения тоннеля. Величина ожидаемого экономического ущерба от отказов в системе коммуникационных тоннелей может быть определена как:

Сущерб №-Cp)q иос+8еос+Бк+$эк1 Pom (5),

где Ц- цена транспортировки единицы ресурсов по тоннелю, руб./ед.; Ср — издержки по транспортировке единицы ресурсов, руб./ед.; q - уменьшение объемов транспортировки ресурсов при наступлении отказа, ед./лет, мес.;

teoc - период восстановления тоннеля, лет, мес.; Seoc - затраты на восстановление тоннеля, руб.;

SK - компенсационные выплаты предприятиям, у которых ухудшились экономические показатели, руб.;

- плата, возмещающая экологический ущерб, руб.; Рот - вероятность наступления отказа, доли ед.

С учетом изложенного экономико-математическая модель оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения городских коммуникационных тоннелей имеет следующий вид:

(1+Еу

Ъ+Еу

где А=0; - период осуществления первоначальных капитальных вложений, лет.

Условия ограничений:

1- *сД < ^ак, срок сдачи тоннелей в эксплуатацию должен быть меньше или равным сроку сооружения объекта, установленному по договору с заказчиком;

2. Зф<3д, уровень фактических затрат на сооружение коммуникационных тоннелей должен быть меньше или равным уровню затрат, установленному по договору с заказчиком;

3. КпроагДОЛ - 0,15) К^, стоимость проектных работ не должна превышать 10 —15% от стоимости строительства тоннелей;

4. Б^рСКстр, затраты на ремонт коммуникационных тоннелей не должны превышать затрат на их строительство;

5. (1=15; Т), затраты на поддержание коммуникационных тоннелей должны выделяться не позднее 15-го года их функционирования;

6. Эф > 0, ожидаемый экономический эффект по рассматриваемым вариантам должен быть положительным.

Предложенный в работе алгоритм предварительного выбора вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей и разработанная экономико-математическая модель легли в основу механизма оценки и выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей (рис. 5). Первый отбор вариантов производится на основе ограничений: величина фактических затрат на сооружение коммуникационных тоннелей не должна превышать установленного уровня затрат; срок сдачи тоннелей в эксплуатацию не должен превышать срок их сооружения, установленный по договору с заказчиком. На следующем этапе оценивается ожидаемый экономический эффект по вариантам сооружения коммуникационных тоннелей, отвечающим первому ограничению. Из вариантов, отвечающих установленным ограничениям экономико-

Рис.5. Механизм оценки н выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей

математической модели, выбирается вариант с максимальной величиной экономического эффекта. Разработанный механизм позволяет на основе предложенной экономической оценки и системы ограничений осуществить выбор конкурентоспособного, экономически эффективного варианта сооружения коммуникационных тоннелей, обеспечивающего получение максимального экономического эффекта.

Выполненные в диссертации исследования и методические разработки приняты для обоснования решений по сооружению дюкерного участка системы коллекторных тоннелей, расположенных в районе Государственного музея-заповедника «Коломенское». В настоящее время в районе Государственного музея-заповедника «Коломенское» под Москвой-рекой работают 16 ниток дюкерных переходов (12 - (1=1400 мм; 4 - с1=1200 мм), по которым подводятся сточные воды от Южного, Юго-Западного и СевероВосточного районов г. Москвы к Курьяновским очистным сооружениям. Общий сток отработанных промышленных и фекальных вод составляет 1860000 м3/сутки, из них по Юго-Западным каналам - от 900000 м3/сутки. Данные каналы (дюкеры) находятся в эксплуатации более 50 лет. Такой длительный срок эксплуатации потребовал строительства новой системы коллекторных тоннелей. Проведенные расчеты по возможным вариантам геотехнологии сооружения тоннелей с учетом величины ожидаемого экономического ущерба в процессе их функционирования позволили осуществить выбор наиболее экономически эффективного варианта, представляющего собой закрытый способ ведения работ с применением технологии микротоннелирования с сооружением 5 микротоннелей с!=1,2 м, обеспечивающего получение ожидаемого экономического эффекта в 9138 млн. руб. Принятый в результате исследований вариант не приводит к перекрытию судоходного русла Москвы-реки и минимизирует земляные работы, что является чрезвычайно важным обстоятельством, учитывая международный статус музея-заповедника «Коломенское», и обеспечивает получение максимального из возможных ожидаемого экономического эффекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных исследований решена актуальная научная задача экономического обоснования эффективных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей,

позволяющих повысить технико-экономические показатели развития подземной инфраструктуры жизнеобеспечения городов.

Основные выводы и рекомендации, полученные лично автором:

1. Установлено, что на формирование возможных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей влияют природные, технико-технологические, организационные и экономические факторы, учет которых осуществляется при использовании разработанной графоаналитической модели.

2. Установлена необходимость экономической оценки эффективности сформированных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей с учетом длительного периода их эксплуатации.

3. Установлено, что оценку периода функционирования коммуникационных тоннелей необходимо производить по экономическим показателям, учитывающим изменение ожидаемой величины экономического ущерба с увеличением сроков эксплуатации тоннелей.

4. Разработана экономико-математическая модель оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения коммуникационных тоннелей в подземном городском пространстве, учитывающая совокупные затраты, ущербы и эффекты в период сооружения и эксплуатации объекта.

5. Сформирован механизм оценки и выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей, позволяющий принять конкурентоспособный вариант создания подземного объекта с максимальной величиной экономического эффекта.

6. Результаты выполненных исследований и научно-методических разработок реализованы при принятии решений по сооружению дюкерного участка системы коллекторных тоннелей, расположенных в районе Государственного музея-заповедника «Коломенское».

Основное содержание диссертации отражено в опубликованных работах автора:

1. Франкевич Ж. А., Шибаев Е. В. Методика выбора экономически эффективных вариантов строительства инженерных подземных коммуникационных тоннелей. - М.:МГГУ, 2007. - 33 с.

2. Франкевич Ж. А. Обоснование алгоритма выбора экономически эффективных вариантов сооружения инженерных коммуникационных тоннелей//Социально-экономические и организационные проблемы

стабилизации и развития угольной промышленноста/Сб. науч. тр. ЦНИЭИУголь. - М, 2008. - №21. - С. 67-69.

3. Франкевич Ж. А. Экономико-математическая модель оценки эффективности проектов строительства коллекторных тоннелей// Социально-экономические и организационные проблемы стабилизации и развития угольной промышленности/Сб. науч. тр. ЦНИЭИУголь. - М, 2008. - №21. -С. 70-74.

4. Франкевич Ж. А. Методический подход к экономической оценке выбора рационального способа строительства коллекторных тоннелей. -Горный информационно-аналитический бюллетень - 2008. - №12. - С. 222 -

224.

Подписано в печать 12. .01.2009г. Объем 1. п. л. Тираж ]00 экз.

Объем 1. п. л. Тираж 100 экз.

Формат 60*90/16 Заказ № &

Типография Московского государственного горного университета. Москва, Ленинский проспект, д. 6

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Франкевич, Жанна Александровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОПЫТА ОСВОЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО

ПРОСТРАНСТВА КРУПНЫХ ГОРОДОВ

1.1. Анализ мирового опыта использования подземного пространства крупных городов

1.2. Анализ опыта освоения подземного пространства Москвы

1.3. Обоснование необходимости экономической оценки сооружения городских коммуникационных тоннелей 35 Выводы по главе

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ И МЕТОДОВ

ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ

ВАРИАНТОВ СООРУЖЕНИЯ ГОРОДСКИХ

КОММУНИКАЦИОННЫХ ТОННЕЛЕЙ

2.1. Основные организационно-технологические схемы сооружения инженерных коммуникационных тоннелей

2.2. Разработка графо-аналитической модели формирования вариантов сооружения коммуникационных тоннелей

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

СООРУЖЕНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ ТОННЕЛЕЙ С УЧЕТОМ

ПЕРИОДА ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

3.1 Обоснование принципа формирования структуры затрат на сооружение и эксплуатацию городских коммуникационных тоннелей

3.2 Разработка экономико-математической модели оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения городских коммуникационных тоннелей

3.2.1 Формирование первоначальных затрат на сооружение коммуникационных тоннелей

3.2.2 Формирование доходов и затрат в период эксплуатации городских коммуникационных тоннелей

3.2.3 Определение экономического ущерба в процессе сооружения и эксплуатации коммуникационных тоннелей

3.2.4 Экономико-математическая модель оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения городских коммуникационных тоннелей 108 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ОЦЕНКИ И ВЫБОРА ЭКОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ ВАРИАНТОВ СООРУЖЕНИЯ ГОРОДСКИХ КОММУНИКАЦИОННЫХ ТОННЕЛЕЙ

4.1. Методика выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей '

4.2. Апробация механизма оценки и выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей 114 Выводы по главе

Диссертация: введение по экономике, на тему "Экономическое обоснование эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей"

Актуальность работы. В настоящее время во всем мире, в том числе и в России, прослеживается динамика интенсивного развития городов-мегаполисов, для которых первоочередной задачей является создание транспортных, коммуникационных сетей и инфраструктуры жизнеобеспечения. В связи с этим возникает необходимость более масштабного использования городского подземного пространства, в первую очередь, при сооружении коммуникационных тоннелей, которые обеспечивают подводку необходимых ресурсов к объектам мегаполиса.

Для крупных городов, в том числе и для Москвы, коммуникационные тоннели являются объектами стратегического назначения, обеспечивающими жизнедеятельность населения города и непрерывность функционирования городской инфраструктуры. По данным ГУП «Москоллектор», в настоящее время в г. Москве функционирует более 50Q км коммуникационных тоннелей, в которых проложено более 600 км трубопроводов теплосети, отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, паропроводов, около 480 км трубопроводов холодного водоснабжения, более 5300 км высоковольтных кабелей, свыше 17500 км кабелей связи и сигнальных кабелей. Для устойчивого развития столицы необходимо ежегодно строить около 20 км подземных коллекторов, в которых размещаются различные коммуникации. На сегодняшний день в г. Москве утверждена программа строительства коллекторов от электроподстанций, реализация которой приведет к сооружению более 100 км кабельных коллекторов до 2011 года.

Одним из главных требований, предъявляемых к городским коммуникационным тоннелям, является обеспечение надежности их функционирования. В настоящее время в г. Москве коэффициент аварийности в коммуникационных тоннелях находится на высоком уровне и составляет 0,5 повр/км год. Ежегодно в столице только на водопроводных сетях ликвидируется около 6000 повреждений с изливом воды. Количество аварийных участков имеет тенденцию к увеличению в основном за счет эксплуатации самортизированных трубопроводов. Существующие в Москве темпы нарастания износа в коммуникационных тоннелях составляют 2% в год и превышают объемы восстановительного ремонта.

Существующий в России уровень техники и технологии позволяет реализовывать проекты создания подземных сооружений, в том числе коммуникационных тоннелей, любой сложности. Однако в определенных горно-геологических и гидрогеологических условиях современные передовые строительные геотехнологии являются взаимозаменяемыми. В связи с этим необходим выбор оптимального способа сооружения коммуникационных тоннелей, который зависит от планируемого срока их эксплуатации. При этом обоснование периода эксплуатации подземных объектов необходимо производить с учетом как технических возможностей, так и экономической эффективности. Выбор вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей без экономической оценки периода их эксплуатации может привести к частичному или полному уничтожению материальных ценностей, недополучению продукции или упущению экономических выгод в различных сферах хозяйственной деятельности городов.

До настоящего времени не разработана единая методическая база, позволяющая на стадии проектирования подземных объектов учитывать особенности эксплуатации коммуникационных тоннелей и осуществлять выбор экономически эффективного варианта геотехнологии их сооружения в подземном пространстве городов. Оценка вариантов сооружения коммуникационных тоннелей должна учитывать экономические эффекты от их эксплуатации и возможные ущербы в случае выхода подземных коммуникаций из строя.

Таким образом, экономическое обоснование эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей с учетом вероятности возникновения экономического ущерба в процессе их эксплуатации является актуальной научной задачей.

Цель исследования заключается в повышении технико-экономических показателей развития подземной инфраструктуры жизнеобеспечения городов на основе разработанного механизма экономического обоснования эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей.

Идея работы состоит в совокупном учете факторов, оказывающих влияние на эффективность сооружения и эксплуатации коммуникационных тоннелей, и оценке ожидаемого экономического ущерба, возникающего в процессе их функционирования.

Объектом исследования является система обеспечения эффективного сооружения и функционирования коммуникационных тоннелей в подземном городском пространстве.

Предмет исследования - экономические взаимосвязи, формируемые в процессе сооружения и функционирования системы коммуникационных тоннелей.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Формирование возможных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей следует производить с использованием разработанной графо-аналитической модели, базирующейся на выявленных взаимосвязях природных, технико-технологических, организационных и экономических факторов, регламентирующих предельный уровень затрат.

2. Обоснование срока функционирования коммуникационных тоннелей необходимо производить на базе сопоставления остаточной стоимости тоннелей и ожидаемой величины экономического ущерба от возникновения рискоопасных событий в период эксплуатации.

3. Оценку и выбор экономически эффективных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей в подземном пространстве городов целесообразно осуществлять на основе разработанного механизма, включающего предложенную экономико-математическую модель, позволяющую учитывать совокупные затраты, ущербы и эффекты в период сооружения и эксплуатации объекта.

Научная новизна исследований:

1. Разработан алгоритм предварительного выбора вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей, позволяющий оценивать влияние различных природных, технико-технологических, организационных и экономических факторов при реализации проекта.

2. Впервые разработана методика экономической оценки периода функционирования коммуникационных тоннелей, основанная на определении изменения ожидаемой величины экономического ущерба с увеличением срока эксплуатации подземных объектов.

3. Сформирована экономико-математическая модель оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения городских коммуникационных тоннелей, учитывающая затраты на профилактические и капитальные ремонты в период их эксплуатации и возможную величину экономического ущерба при выходе из строя коммуникационных тоннелей за оцениваемый период времени.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: использованием результатов анализа представительного объема статистической и аналитической информации; анализом и обобщением отечественных и зарубежных исследований в области сооружения городских коммуникационных тоннелей, обобщением мнений экспертов — специалистов в сфере городского подземного строительства; корректным применением современных научных методов, включая научное обобщение, экспертные оценки, статистические методы обработки данных, экономико-математическое моделирование; положительными результатами апробации разработанной методики на примере обоснования выбора экономически эффективного варианта сооружения дюкерного участка системы коллекторных тоннелей в районе ГМЗ «Коломенское» (г. Москва).

Научное значение работы состоит в экономическом' обосновании эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей на основе выявления взаимосвязей между природными, технико-технологическими, организационными, экономическими факторами, влияющими на экономический результат реализации проекта, и изменения ожидаемого вероятного экономического ущерба с увеличением срока эксплуатации тоннелей.

Практическое значение работы заключается в применении разработанного механизма при экономическом обосновании эффективных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей в подземном пространстве городов, обеспечивающих интенсивное использование производственных и финансовых ресурсов и улучшение технико-экономических показателей развития подземной инфраструктуры жизнеобеспечения городов.

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная методика выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей, позволяющая принять оптимальный вариант геотехнологии сооружения коммуникационных тоннелей в конкретных условиях, принята к использованию ООО «ПСК Космос-Тоннель».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2008 г.), получили одобрение на научных семинарах кафедры «Экономика и планирование горного производства» МГГУ (2006 - 2008 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные работы (в том числе 1 работа - в ведущем рецензируемом журнале по перечню ВАК).

Диссертация: заключение по теме "Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда", Франкевич, Жанна Александровна

Основные выводы и рекомендации, полученные лично автором:

1. Установлено, что на формирование возможных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей влияют природные, технико-технологические, организационные и экономические факторы, учет которых может быть достигнут при использовании разработанной графоаналитической модели.

2. Установлена необходимость экономической оценки эффективности сформированных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей с учетом длительного периода их эксплуатации.

3. Установлено, что оценку периода функционирования коммуникационных тоннелей необходимо производить по экономическим показателям, учитывающим изменение ожидаемой величины экономического ущерба с увеличением сроков эксплуатации тоннелей.

4. Разработана экономико-математическая модель оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения городских коммуникационных тоннелей, учитывающая совокупные затраты, ущербы и эффекты в период сооружения и эксплуатации объекта.

5. Сформирован механизм оценки и выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей, позволяющий принять конкурентоспособный вариант создания подземного объекта с максимальной величиной экономического эффекта.

6. Результаты выполненных исследований и научно-методических разработок реализованы при принятии решений по сооружению дюкерного участка системы коллекторных тоннелей, расположенных в районе Государственного музея-заповедника «Коломенское».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных исследований решена актуальная научная задача экономического обоснования эффективных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей, позволяющего повысить технико-экономические показатели развития подземной инфраструктуры жизнеобеспечения городов.