Моделирование экологического фактора в экономической динамике города тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Моделирование экологического фактора в экономической динамике города"

На правах рукописи

Еклашева Ольга Витальевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА В ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ДИНАМИКЕ ГОРОДА

Специальность 08.00.13 Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 2004

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ БЕСПЛАТНЫЙ | ЭКЗЕМПЛЯР I

Работа выполнена на кафедре математических методов анализа экономики Экономического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор экономических наук, профессор

Черемных Юрий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор экономических наук, профессор Попов Владимир Александрович

Защита состоится 7 октября 2004 г. в 16.30 на заседании диссертационного совета Д 501.001.35 при МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, ГСП-2, экономический факультет, аудитория № 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. А.М. Горького 2-го учебного корпуса МГУ им. МВ. Ломоносова

Автореферат разослан 30 августа 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат экономических наук Сидоренко Владимир Николаевич

Ведущая организация:

Государственный Университет Управления

кандидат экономических наук, доцент

Е.А. Туманова

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Комплексное моделирование взаимодействия экономических объектов, окружающей среды и населения города способствует лучшему пониманию закономерностей экономической динамики города. Под экономической динамикой города понимается изменение его экономического потенциала, в котором целесообразно выделить энергетический потенциал и жилищное строительство. Развитие отраслей промышленности в городской черте требует развития энергетических мощностей и строительства жилого фонда в целях обеспечения компактного проживания людей, занятых на этих объектах. Экономические объекты, расположенные в городе, оказывают на него негативное воздействие, в частности, загрязняя окружающую среду. Загрязнение окружающей среды следует учитывать как экологический фактор в моделировании городского развития.

В настоящее время во многих городах страны учету экологического фактора уделяется недостаточно внимания: в десятки раз превышены интегральные нормы предельно допустимых концентраций загрязнения атмосферы, воды и почвы. Развитие городских территорий, базирующееся на интенсивном использовании природных богатств, как правило, ухудшает экологическую ситуацию, что приводит, в конечном счете, к замедлению социально-экономического развития городов.

Сейчас, когда экологическая обстановка в городах является острейшей проблемой, ставящей под сомнение не только эффективность дальнейшей концентрации населения и производительных сил в городах, но и сохранение городов в сложившихся размерах, особенно востребованы модели, включающие в себя экономическую, демографическую и экологическую составляющие.

Построение комплексных имитационных моделей, отражающих различные составляющие городского развития и, в частности, экологический фактор, выступает в к а 1 л з а и

прогнозирования. Результаты моделирования позволяют выработать обоснованные рекомендации для стимулирования природоохранных мероприятий, регулирования масштаба и пропорций производственной и непроизводственной деятельности, при которых достигается эколого-экономическое равновесие.

На основе вышесказанного тема представленной диссертации является актуальной.

Степень изученности темы исследования. Моделирование городского развития осуществлялось многими отечественными и зарубежными авторами, работы которых систематизированы и проанализированы в диссертации. Особо отметим комплексные модели прогнозирования городского развития, построенные Е.Ю. Фаерманом (оптимизационная модель пространственного развития городской агломерации) и М.Г. Завельским (имитационная модель развития города). Обе модели предназначены для изучения агломерационного эффекта, возникающего при развитии города-мегаполиса.

В 70-х годах XX в. Дж. Форрестером была построена сложная динамическая модель условного американского города для анализа эволюции урбанизированной территории, которая была реализована в программной среде системной динамики DYNAMO. Модель показала, как под действием обратных связей меняется соотношение между выделенными подсистемами: населением, жилым фондом и количеством предприятий в течение жизни города. На основе этой модели возможно прогнозирование развития города, анализ воздействия на его динамику различных программ городской администрации.

Необходимо отметить, что в этих основополагающих работах экологический фактор при моделировании функционирования города не учитывался. Обзор работ, включенный в представленную диссертацию, содержит также анализ работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных моделированию экологического фактора.

Цели и задачи исследования.

Целью данной работы является построение системы моделей экономической динамики города с учетом экологического фактора. Для достижения данной цели требуется решение следующих задач:

• представить город в виде системы трех взаимосвязанных сфер: экономики, экологии и населения;

• построить при помощи математического аппарата и информационных технологий систему моделей городского развития с учетом экологического фактора и реализовать ее в программной среде системной динамики;

• сформировать на основе реальных и экспертных данных информационное обеспечение системы моделей городского развития;

• проверить чувствительность построенной системы моделей городского развития к изменению ее параметров;

• провести вариантные расчеты показателей развития города на основе построенной системы моделей городского развития;

• выбрать наиболее приемлемый сценарий городского развития.

Объектом исследования в диссертационной работе является эколого-экономическая динамика такой сложной социально-экономической системы, как город.

Предметом исследования является взаимодействие между переменными в системе взаимосвязанных моделей, отражающих экологическую и социально-экономическую динамику города.

Теоретические и методологические основы исследования составляют работы отечественных и зарубежных авторов в области функциональных моделей городского разввития, в области системного анализа, системной динамики и информационных технологий, применяемых при изучении эколого-экономических процессов, и подходы, применяемые при моделировании экологического фактора. Данное исследование динамики городского развития базируется на функционально-пространственных моделях

5

городского развития Е.Ю. Фаермана и М.Г. Завельского. В качестве метода построения модели выбрана системная динамика, созданная Дж. Форрестером. При учете экологического фактора автор руководствовался трудами Э. Вайцзеккера, П. Хокена, Э. Ловинса, X. Ловинса, О.Ф. Балацкого и других авторов.

В настоящее время информационные технологии имеют обширные визуальные возможности построения моделей системной динамики и анализа их траекторий. Большинство моделей, применяемых для анализа эколого-экономических процессов, происходящих в различных системах, будь то предприятие, город, регион, страна или мировая экономика, созданы на базе специальных программных сред разработки таких моделей, среди которых наиболее распространенными являются такие среды, как STELLA (IThink), DYNAMO, VENSIM, POWERSIM, ИМИТАК.

Информационно-технологическая база исследования. Показатели, характеризующие социально-экономическую, демографическую и экологическую ситуации в городе, содержатся в данных Госкомстата РФ. Настоящее исследование принимает за основу для формирования информационной базы системы моделей данные по городу Йошкар-Ола. Этот город относится к средним промышленным городам с численностью населения около 200 тысяч человек.

Научная новизна

1. Предложена принципиальная схема учета экологического фактора в моделировании городского развития, в которой экологический фактор понимается как загрязнение окружающей среды и расходование природных ресурсов, зависящие от технологических характеристик промышленных предприятий, городской энергетики и жилищно-коммунального хозяйства.

2. Построена система моделей городского развития «Экогород», отражающая взаимодействие экономики, экологии и населения города. Экономика города представлена в моделях изменения экономического потенциала города, городской энергетики и функционирования городского жилищно-коммунального хозяйства.

3. Система моделей городского развития «Экогород» реализована в программной среде системной динамики УБК81М. Предложена методика построения информационного обеспечения этой системы моделей, по которой рассчитаны на основе реальных статистических данных начальные значения, константы и коэффициенты, входящие в уравнения системы моделей. Показано, как предположения об ожидаемых вариантах поведения моделей реализованы через различные способы задания табличных функций.

4. Система моделей городского развития «Экогород» проверена на чувствительность к изменению ее параметров. Исследованы диапазоны изменений параметров системы моделей, существенно не меняющие поведение остальных переменных этой системы моделей.

5. Составлены прогнозы развития города с точки зрения сочетания экологии и экономики на среднесрочную перспективу на основе системы моделей городского развития «Экогород», построенной для различных сценариев: 1) кризисного, в котором при неизменности используемых при производстве и потреблении электроэнергии природоохранные мероприятия не реализуются; 2) инерционного, в котором природоохранные мероприятия проводятся при существующих технологиях производства и потребления электроэнергии; 3) энергоэффективного, в котором применяются энерго- и ресурсосберегающие технологии.

6. На основании проведенного анализа результатов расчетов по трем сценариям городского развития показано, что наиболее приемлемым с содержательной точки зрения сценарием является энергоэффективный, при котором сбалансированный и устойчивый рост города достигается при минимальном экологическом ущербе.

Теоретическая значимость исследования состоит в построении системы моделей городского развития «Экогород», учитывающей экологический фактор и специфику средних российских городов в сложных условиях переходной экономики. Экологический фактор реализован в модели расходования природных ресурсов и в модели загрязнения окружающей среды, которые входят в качестве составных элементов в систему моделей

городского развития. При поиске траектории развития города на среднесрочную перспективу учет экологического фактора и ограниченности финансирования дает возможность более адекватно описывать процессы городского развития.

Практическая значимость исследования заключается в том, что приведенные в диссертационной работе положения и выводы способствуют принятию экологически обоснованных управленческих решений, позволяя прогнозировать последствия, связанные со всем комплексом проблем муниципального управления, как негативные (рост нагрузки на окружающую среду), так и позитивные (полнота занятости, решение жилищных проблем). Результаты исследования предназначены для поиска траектории устойчивого развития экономики города. На основе построенной системы моделей городского развития «Экогород» для любого среднего города России могут быть составлены прогнозы его развития, которые будут полезны администрации города, экологическим службам, экологическим обществам, научным работникам, международным экспертам для оценки влияния экономического развития на экологическую ситуацию в городе. Модельные расчеты показывают возможность экономического роста, не сопровождающегося ухудшением экологической ситуации.

Прогнозы могут служить основой для подготовки муниципальных, региональных экологических программ, в которых одним из основных звеньев является город. Построенная в диссертационной работе система моделей может применяться при создании моделей регионального развития.

Система моделей городского развития в целом и отдельные ее подсистемы могут быть использованы в учебном процессе во время аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов в интерактивном режиме.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены автором, обсуждены и одобрены специалистами на научно-практических конференциях «Йошкар-Ола— столица Марийского края» (г. Йошкар-Ола, 2002), «Наука и практика. Диалоги XX века» (г. Набережные

Челны, 2002), на Научной конференции аспирантов и молодых ученых МГУ им. М.В. Ломоносова «Ломоносов — 2003» и на заседании научного семинара «Динамические модели экономика Экономического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. По теме диссертации опубликовано 4 научные работы общим объемом 1,4 п.л.

Логика и структура работы.

Цель, поставленная автором, определила следующую логику и структуру работы. Во введении обоснована актуальность темы, показана степень изученности проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, положения научной новизны, показана теоретическая и практическая значимость работы.

В первой главе город представлен как естественный объект системного подхода, рассмотрены основные типы моделей городского развития, дан обзор различных подходов к моделированию экологического фактора, обоснован выбор системной динамики в качестве метода моделирования эколого-экономических процессов городского развития.

Во второй главе построена система моделей городского развития «Экогород», реализованная в программной среде системной динамики УЪ^Ш. Для проверки работоспособности системы моделей создана информационная база на основе реальных и экспертных данных по городу Йошкар-Ола. Описаны принципы обработки реальных данных и особенности использования экспертных оценок.

В третьей главе описаны взаимодействия демографической, экономической, экологической и финансовой сторон городской жизни по результатам расчетов на основе системы моделей городского развития «Экогород» при различных природоохранных сценариях, сформулированы условия сбалансированного и устойчивого роста города, достигаемого с минимальным экологическим ущербом.

В заключении представлены основные выводы и результаты, полученные в диссертации.

Работа объемом 159 страниц состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и двух приложений.

Оглавление работы

Введение

Глава 1. Модели городского развития.

1.1. Город как естественный объект системного подхода.

1.2. Функционально-пространственные модели городского развития.

1.3. Имитационные модели городского развития.

1.4. О концепциях учета экологического фактора.

Глава 2. Построение системы моделей городского развития с учетом экологического фактора.

2.1. Принципиальная схема системы взаимосвязанных моделей городского развития «Экогород».

2.2. Построение системы моделей «Экогород» в программной среде системной динамики УЕ^М.

2.3. Формирование информационного обеспечения системы моделей «Экогород» на основании анализа реальных данных. Особенности оценки экспертных данных.

Глава 3. Результаты модельных экспериментов и выводы, полученные на основе их содержательного анализа.

3.1. Сценарии развития города и их реализация в системе моделей городского развития «Экогород».

3.2. Интерпретация результатов расчетов, выполненных на основе системы моделей городского развития «Экогород».

3.3 Построение прогнозов развития города на среднесрочную перспективу по результатам расчетов, выполненных на основе системы моделей городского развития «Экогород».

Заключение

Библиография

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

Принципиальная схема взаимодействия моделей внутри системы моделей городского развития «Экогород» В диссертации построена система моделей городского развития «Экогород», в которой город представлен как система взаимодействующих экономической, экологической и социальной подсистем. Система моделей учитывает движение финансовых потоков, естественный и механический прирост населения и антропогенное влияние на окружающую среду.

От моделей городского развития Е.Ю. Фаермана и МХ. Завельского система моделей «Экогород» отличается своей структурой: в ней процессы функционирования предприятий и жилого фонда, производства электроэнергии рассматриваются не только как полезные для общества, повышающие уровень жизни населения и благосостояние, но и как процессы, вредные для окружающей среды, загрязняющие последнюю.

Система моделей «Экогород» построена для среднего российского промышленного города. Предполагается, что траектории городского развития в большей степени определяются взаимодействием между внутренними элементами системы. Здесь система моделей «Экогород» ближе к модели условного американского города, предложенной Дж. Форрестером1. По сравнению с моделью города Дж. Форрестера в системе моделей «Экогород» изменены исходные положения и структура. В частности, российская действительность такова, что для бюджета города жилищное строительство и содержание жилого фонда являются не доходной статьей, как предполагается в модели Дж. Форрестера, а расходной. В системе моделей «Экогород» сделан акцент на взаимодействие подсистем, загрязняющих окружающую среду, и подсистем, наиболее подверженных влиянию загрязнения. Этих подсистем в модели Дж. Форрестера нет.

Экономическая динамика города заключается в росте промышленного потенциала, развитии городской энергетики, расширении жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) и кругообороте бюджетно-финансовых средств. Экологический фактор учитывается как влияние эксплуатации природных ресурсов и загрязнения окружающей среды на изменение параметров моделей экономического развития города.

В построенной системе моделей городского развития «Экогород», учитывающей экологический фактор, город представлен в виде системы, в которой взаимодействуют: Модель I (Модель изменения экономического потенциала города), Модель II (Модель городской энергетики), Модель Ш (Модель функционирования городского ЖХК), Модель IV (Модель загрязнения окружающей среды), Модель V (Модель расходования природных ресурсов), Модель VI (Модель изменения численности населения), Модель VII

1 Форрестер Дж. Динамика развития города. М., 1974.

(Модель занятости и доходов населения) и Модель VIII (Модель финансового обращения).

Рис. 1. Принципиальная схема системы моделей городского развития «Экогород»

На рис. 1 представлена принципиальная схема системы моделей городского развития «Экогород», учитывающая экологический фактор. Три модели — Модели I, II и III отражают экономическую базу города. Промышленные производство требует адекватного развития энергетических мощностей города, а для успешного функционирования предприятий промышленности и энергетики необходимо компактное проживание людей, занятых на них. Для этого создается жилой фонд. Объекты, формирующие экономическую базу города (промышленный капитал, городская энергетика и жилищно-коммунальное хозяйство), являются основными загрязнителями окружающей среды и потребителями природных ресурсов. Экологический сектор представлен в системе моделей Моделями IV и V. В рамках модельных предположений загрязнение окружающей среды считается функцией, зависящей от объемов выпуска промышленной продукции и произведенной электроэнергии, и измеряется объемом и токсичностью вредных выбросов. Расходование природных ресурсов рассматривается как функция, зависящая от объема и технологических характеристик промышленного капитала, производимой электроэнергии и объема жилого фонда. Взаимодействие между экономическим потенциалом города и его экологическим сектором можно 12

представить в виде петли обратной связи, так как текущие параметры экономического потенциала города определяют доступность природных ресурсов, используемых в городском развитии (эта связь показана стрелками, идущими от экономической базы города к экологическому сектору). Одновременно экологический сектор оказывает обратное воздействие на факторы развития экономического потенциала города (обратная связь показана стрелками от экологического сектора к экономической базе). Снижение количества доступных ресурсов и рост загрязненности окружающей среды снижают темпы наращивания экономического потенциала города.

Наибольший урон загрязнение окружающей среды наносит демографическим и экономическим характеристикам населения: наблюдаются рост заболеваемости и смертности, падение рождаемости, снижение уровня жизни (стрелки, направленные к Модели VI). Изменение численности населения под воздействием социально-экономических и экологических факторов отражается в Модели VI, а Модель VIII позволяет отразить обратную связь между условиями жизни населения и темпами наращивания экономической базы города (стрелка, выходящая из Модели VIII).

Реализация системы моделей городского развития «Экогород»

Описание Моделей I—VIII системы моделей городского развития «Экогород» представлено на рис. 2. Взаимодействие между Моделями системы моделей «Экогород» осуществляется через переменные, значения которых вычисляется в одной, а используется в других Моделях. Предлагаемая ниже реализация системы моделей городского развития «Экогород» в программной среде VENSIM2 аналогична реализации модели Дж. Форрестера в программной среде DYMANO.

Модель изменения экономического потенциала города (Модель I на рис. 2). Переменная уровня «Промышленный капитал», заключенная в прямоугольник, служит для описания в модели накопленного уровня промышленного капитала в городе, измеряется в млн руб. стоимости основных

производственных фондов города. Двойными стрелками в Модели I

отображается движение материального потока — стоимости промышленного капитала. Под вентилями на двойных стрелках написаны названия входящего (переменная «чистые инвестиции») и выходящего потоков («выбытие

капитала»). Входящий поток начинается от стилизованного облака О, а выходящий поток упирается в другое облако. Стилизованное облако служит поглотителем или источником модельных единиц, которые формируются вне системы .моделей. Простые стрелки ¥ описывают порядок вычислений в Модели. Значение переменной, кроме переменной уровня, рассчитывается по заданной формуле на основании переменных, стрелки от которых направлены

2 www.vensim.com

Рис. 2. Реализация системы моделей городского развития «Эко

Взаимосвязи между моделями системы

ород» в программной среде системной динамики УЕ№1М. оделей на этом рисунке не показаны

к данной. Под названиями переменных написаны в круглых скобках два номера, разделенные точкой. Первый номер означает номер Модели, второй номер уравнения, по которому рассчитывается значение данной переменной. Нет номеров под названиями параметров. Названия переменных, заключенные в ломаные скобки, означают, что в Модели используется переменная, значение которой вычислено в другой Модели.

В автореферате для представления взяты Модели I и V системы моделей «Экогород» в связи с тем, что их взаимодействие описывает основную петлю отрицательной обратной связи, показывающей влияние экологического фактора на экономическую динамику города.

В терминах обыкновенных дифференциальных уравнений функционирование Модели I {Модели изменения экономического потенциала города) может быть представлено следующим образом:

Изменение dK/dt промышленного капитала равно разности между чистыми инвестициями Ki (t) и выбытием капитала K2(t)

dK/dt - Ki(t) — К2О). (1.1)

Отметим, что в самой программной среде VENSIM вместо производных фигурируют соответствующие отношения конечных разностей.

Чистые инвестиции К] (t) равны произведению объема K(t) промышленного капитала и трех коэффициентов: темпа W; роста инвестиций, коэффициента Wkj(w) доступности ресурсов, коэффициента lVk2(ds) спроса/предложения ds

Мультипликативное представление чистых инвестиций позволяет рационально использовать нелинейные зависимости коэффициентов ff7cj(w) и )'Vk2(ds) от переменных w и ds, соответственно. Форма мультипликативного представления используется также в остальных моделях системы моделей городского развития «Экогород».

Выбытие промышленного капитала К2Ф равно произведению объема K(t) промышленного капитала на средняя долю Wj выбытия промышленного капитала

K2(t) = K(t) w2. (1.3)

Производственная деятельность города описывается однофакторной производственной функцией. Предполагается, что предприятия функционируют с постоянной фондоотдачей f, поэтому объем P(t) выпуска равен произведению объема K(t) промышленного капитала на показатель фондоотдачи/

P(t) =/K(t). (1.4)

Объем Ew(t) промышленного энергопотребления равен произведению выпуска продукции P(t) на энергоемкость ewj, который зависит от технологии Ew(t) = ewj P(t). (1.5)

Доход R(t), полученный предприятиями, равен объему P(t) выпуска с коэффициентом пропорциональности, равным доходности

Величина D(t) спроса вычисляется как произведение численности L(t) населения на объем dj спроса 1 жителя

Соотношение спрос/предложение ds вычисляется как отношение величины D(t) спроса к объему P(t) выпуска (т. е. к предложению)

На основании переменной ds соотношения спрос/предложение вычисляется коэффициент }Vk2(ds) спроса/предложения, участвующий в качестве сомножителя при определении чистых инвестиций в уравнении (1.2).

Когда ds<l, то m<2(ds)~0. Когда объем спроса меньше, чем объем выпуска, не требуется новых инвестиций в промышленный капитал, и равный нулю коэффициент Wk2(ds) останавливает поток инвестиций. Если ds>l, другими словами, объем спроса превышает объем предложения, то для удовлетворения спроса требуются новые производственные мощности, и значение коэффициента UTc2(ds) растет в полтора раза быстрее, чем ds.

Количество Lp(t) занятых в промышленности вычисляется как произведение объема K(t) промышленного капитала на постоянную величину число Ipi занятых на единице промышленного капитала (за единицу промышленного капитала принят 1 млн руб.)

Коэффициент Wki(w) доступности ресурсов, который фигурирует в уравнении (12) вычисляется в Модели V (Модели расходования природных ресурсов), что позволяет учесть связь между моделями.

Чтобы получить динамику переменных модели в среде VENSIM, необходимо определить все информационные связи, задать начальные значения переменных уровней и величины параметров, значения остальных переменных рассчитываются автоматически. Можно выделить четыре типа переменных системы моделей «Экогород»: 1) параметры в какой-либо Модели, 2) только экзогенные переменные в какой-либо Модели, 3) только эндогенные в какой-либо Модели — описывают взаимодействие внутри каждой Модели, 4) эндогенные переменные в одной из Моделей и экзогенные переменные и параметры в другой — осуществляют взаимодействие между Моделями внутри системы моделей. В Модели I (Модели изменения экономического потенциала) являются параметрами: темп W] роста инвестиций, показатель фондоотдачи, средняя доля выбытия капитала, спрос d одного человека (млн руб./число человек), число занятых lp, (число занятых/млн руб. пром. капитала), энергоемкость ewj (количество кВт/ч на 1 млн руб. выпуска), dpi доходность промышленного капитала. Величины параметров не зависят от времени и рассчитываются на основе статистических данных или экспертных оценок. Только эндогенными в Модели I являются

чистые инвестиции Kj(t), выбытие капитала K2(t), выпуск P(t), коэффициент }Vk¡(ds) спроса/предложения, спрос D(t), соотношение ds спрос/предложение. Переменные K(t), K¡(t), K2(t), P(t) и D(t) измеряются в млн. руб. Переменные, значения которых вычисляется в Модели I, а затем используются в других Моделях, являются: промышленный капитал K(t) (Модели IV и V), доход R(t) (в млн руб.) (Модель VIII), промышленное энергопотребление Ew(t) (в кВт/ч) (Модель II), численность занятых в промышленности Lp(t) (Модель VII). В Модель I также входят как экзогенные переменные, которые являются эндогенными в других Моделях, а именно, численность населения L(t) (Модель VI) и коэффициент \\%(w) доступности ресурсов (Модель V). Экзогенной переменной Модели I является К(0).

Уравнения (1.1)—(1.10) описывают Модель I (,Модель изменения экономического потенциала города), входящую в систему моделей городского развития «Экогород».

Модель расходования природных ресурсов (на рис. 2 модель V). Изменение d\VN(t)/dt объема водных ресурсов равно объему lV3(í) очищенных вод за исключением объема W¡ безвозвратного потребления водных ресурсов и объема W2(t) сбрасываемых загрязненных вод

DWN(t)/dt=W3(t)-W2(t)-W,(t). (V.1)

Изменение объема \VZ(t) загрязненной воды равно разности объемов сброшенных загрязненных вод W2(t) и очищенных вод W3(t)

Dm(t)/dt= W2(t)-W3(t). (V.2)

Объем W¡(t) безвозвратного потребления водных ресурсов вычисляется как линейная комбинация численности населения L(t), объема E(t) энергетических мощностей и объема K(t) промышленного капитала, соответственно, с постоянными коэффициентами s¡, s2, s3 (s¡— безвозвратное потребление на одного человека (млн куб.м/1(0)), s2 — безвозвратное потребление на единицу энергетических мощностей (млн. куб.м/£(0)), s¡ — безвозвратное потребление промышленного капитала (млн куб.м/К(0))). Тогда Wj(t)=s, L(t) + s2 E(t) +s3 K(t). (V.3)

Объем W2(t) сброшенных загрязненных вод также вычисляется как линейная комбинация объемов PN(t) нового жилого фонда, PL(t) изношенного жилого фонда, Eft) энергетических мощностей и K(t) промышленного капитала с постоянными коэффициентами v;, v2> v3 и v4 (v¡— объем сброшенных загрязненных вод от нового жилого фонда (млн куб. м/ PN(0)), v2— объем сброшенных загрязненных вод от изношенного жилого фонда (млн куб. м/ РЦОУ), v3— объем сброшенных загрязненных вод от энергетических мощностей (млн куб. м/ Е(0)), v<— объем сброшенных загрязненных вод от промышленного капитала (млн куб. м/К(0))). Тогда

fV2(t)= V¡ PN(t)+ v2PL(t) + vj E(t) +v< K(t). (V.4)

Объем WZN(t) общих водных ресурсов складывается как сумма половины объема IVZ(t) загрязненных вод и объема WN(t) водных ресурсов

тыр)= 0.5 (У.5)

Доля \¥2Р(0 загрязненной воды определяется как отношение объема загрязненных вод к объему №N(1) общих водных ресурсов

тр(о=шф/ тщу. (У.б)

Коэффициент Ь2(1У2р(ф самоочистки вод зависит от доли загрязненной воды, и вычисляется как нелинейная функция, представленная на рис. 3

Ъ2рПр(1))=/1(1ПР(1)). (VЛ)

Коэффициент самоочистки /«

1

0.75 0.5 0.25 0

\

\ V

Ч

0.25 Ш, Рис. 3

0.50

Пояснение к рис. 3.

Коэффициент Ь3(1У2р) (У.7) означает долю загрязненной воды, которую природная среда способна восстановить в течение месяца. Значит, переменные доля Ш2Р загрязненной воды и коэффициент Ь2(\У2[)) самоочистки могут принимать значения из мгтервала [0, 1], причем если \VZp~0, то Ь2(0)=\. Предполагается, что с увеличением доли \У7.Р загрязнешой воды скорость убывания коэффициента Ьг(Ш„) увеличивается.

Объем 1У3(0 природной самоочистки пропорционален накопленному объему 1¥2(0 загрязненных вод с переменным коэффициентом пропорциональности Ь2(1У1р), т. е.

Щ(0=Ь2рУ2р) тф. (У.8)

Доля у\>ф оставшихся ресурсов вычисляется как отношение текущего объема водных ресурсов к объему начальным ресурсов

п>(0 = ША'ф/ \\1„. ' (У.9)

На основании доли м> оставшихся ресурсов вычисляется как табличная функция (рис. 4) коэффициент Шк^м) доступности ресурсов, который входит сомножителем в уравнение (1.2), определяющее чистые инвестиции К2(() в Модели I (Модели изменения экономического потенциала города)

(У.ю;

Коэф. доступности ресурсов

ш 1

0.75 0.5 0.25

1

Пояснения к рис. 4.

Коэффициент НТс¡(я) доступности ресурсов отражает воздействие, которое истощение природных ресурсов оказывает на чисше инвестиции. Даля м)(г) оставшихся ресурсов может принимать значения в интдэвале [0,1], причем если она близка к единице, то и на

объем инвестиций влияют другие факторы, при уменьшении доли ч>(1) оставшихся ресурсов скорость убывания коэффициента \Ук^(1)) возрастает.

1.755 0.878 №

Рис. 4.

В Модели V (Модели расходования природных ресурсов) экзогенными переменными и параметрами являются: объем №2п начальных ресурсов, V/,

vj, v4i S2, s?, s3. В Модель V входят как экзогенные переменные, которые являются эндогенными для других Моделей: численность L(t) населения (Модель VI), K(t) промышленный капитал (Модель I), E(t) энергетические мощности города (в кВт/ч) (Модель II), PN(t) новый жилой фонд (в кв.м) (Модель III), PL(t) изношенный жилой фонд (в кв.м) (Модель III). Только эндогенными являются объем WN(t) водных ресурсов (в млн куб.м), объем W2(t) загрязненных вод (в млн куб.м), объем W,(t) безвозвратного потребления воды (в млн куб.м), объем W2(t) сброшенных загрязненных вод (в млн куб.м), объем W3(t) природной самоочистки вод (в млн куб.м), доля lVZp(t) загрязненной воды (V.6), доля w(t) оставшихся ресурсов (V.9), коэффициент Ъ2№р) самоочистки вод (V.7), общий объем lVZN(t) водных ресурсов (V.5). Коэффициент Wkt(w) (V.10) доступности ресурсов является эндогенным для модели V и входит экзогенно в модель I.

Итак, уравнения (V. 1)—(V.10) описывают Модель V (Модель расходования природных ресурсов), входящую в систему моделей городского развития «Экогород».

Подобное описание остальных Моделей (рис. 2) системы моделей городского развития «Экогород» представлено в тексте диссертации.

Формирование информационного обеспечения системы моделей «Экогород»

Для оценки параметров системы моделей «Экогород» были использованы статистические данные по г. Йошкар-Ола, с различным шагом представления (месячные и годовые). Для Модели I были собраны помесячные данные за период с января 1999 г. по июль 2004 г. (66 месяцев) по крупным и средним промышленным предприятиям: объем основных фондов, объем инвестиций в основные фонды, объем выпуска потребительских товаров. В качестве начального значения переменной «промышленной капитал» взят объем основных фондов в базовом периоде (январь 1999 г.).

Модели системной динамики обычно позволяют прогнозировать качественное поведение, а не точные значения исследуемых переменных. И все же графики реальных и модельных данных (рис. 5) достаточно близки, относительная ошибка для основных фондов не превышает 5%, что является показателем высокой прогнозной способности системы моделей «Экогород». Расчет коэффициента корреляции г между реальными и модельными данными по основным фондам показывает, что он незначительно убывает с уменьшением длины ряда п. Если и=66, то г= 0,88; при п= 48, г— 0,86. Но качество регрессии падает. Коэффициент детерминации меняется следующим образом: если такой высокий

коэффициент корреляции и не слишком плохой коэффициент детерминации объясняются не высоким качеством линейной регрессии, а наличием выраженного временного тренда. В ходе имитационных экспериментов было установлено, что переменные системы моделей «Экогород» достаточно

хорошо характеризует динамику накапливаемых показателей города, при этом, как и любая модель системной динамики, не сильно чувствительна к изменению параметров.

Рис. 5. Сопоставление реальных статистических данных объемов основных фондов крупных и средиих промышленных предприятий (ряд1) и результатов модельных расчетов — переменная «промышленный кагюталчфяд 2), полученных на основе работы системы моделей городского развития «Экогород»

При мультипликативном задании объема выбытия К2(0 капитала переменная «средняя доля выбытия» имеет такой смысл: равна среднему сроку амортизации основных фондов. Различные виды основных фондов характеризуются различным временем списания. Средний срок амортизации основных фондов рассчитывается как средневзвешенная сроков амортизации различных- типов основных фондов. Показатель / фондоотдачи взят равным множителю в уравнению линейной регрессии между объемами выпуска потребительских товаров и основных фондов, рассчитанных по реальным данным. Натуральный логарифм нормального темпа м>] рассчитывается как свободный член в уравнении линейной регрессии между натуральными логарифмами объемов инвестиций и основных фондов. Подробное описание оценки остальных параметров моделей приводится в тексте диссертации.

На рис. 6 сопоставлены графики реальных данных (ряд 1) и модельные расчетов (ряд 2) по инвестициям. По переменной «чистые инвестиции» разброс как абсолютных, так и относительных отклонений более сильный, поскольку Модель I не учитывает ярковыраженные квартальные

колебания, которыми характеризуются реальные данные, но если сгладить реальные данные полиномиальным рядом второго порядка, то максимальный относительный разброс между этим рядом и модельными данными не значителен.

Рис. 6. Сопоставление реальных статистических данных объемов инвестиций в основные фондов крупных и средних промышленных предприятий (ряд1) и результатов модельных расчетов — переменная «чистые инвестиции»(ряд 2), полученных на основе работы системы моделей городского развития «Экогород»

Сопоставляя реальные и модельные данные, можно заключить, что для переменных «промышленный капитал», «общий объем жилого фонда» относительный разброс наблюдается в пределах 3 — 5%, для переменных «жилишцое строительство» (в тексте диссертации) и «инвестицию) (рис. 6), для чьих реальных данных характерны сезонные колебания, относительный разброс составляет 20 — 25%.

Дня моделей экологического сектора была только ежегодная информация. Поэтому на основе ежемесячных модельных расчетов безвозвратного потребления воды, загрязнения воздуха и воды были рассчитаны суммарные годовые значения переменных, которые сопоставлялись с реальными данными.

Различные сценарии поведении системы моделей городского развития «Экогород» Из анализа динамики переменных «промышленный капитал» и «чистые инвестиции», изображенных на рис. 5 и 6 соответственно, видно

снижение объемов промышленного капитала и инвестиций из-за влияния коэффициента JVkj(w(t)) доступности ресурсов (рис. 7).

Коэффициент Wk¡(v/(t)) доступности ресурсов

1

09 08 07 Об

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Тим

Энергоэффектавный сценарии -

Инерционный и кризисный сценарии

Рис. 7. Изменение коэффициента Wk¡(w(t)) доступности ресурсов при различных сценариях

Одним из преимуществ использования системной динамики является то, что она позволяет показать развитие ситуации при различных сценариях. Из множества возможных сценариев были выбраны три как наиболее показательные.

I. Первый сценарий (кризисный) — технологии, применяемые при водопотреблении, при производстве и потреблении электроэнергии существенно не меняются, природоохранные мероприятия не финансируются.

II. Второй сценарий (инерционный) — технологии производства и потребления электроэнергии, водопотребления существенно не меняются, финансируются и реализуются природоохранные технологии, применяемые преимущественно на конечных этапах производства электроэнергии.

III. Третий сценарий (энергоэффектиеный) учитывает применение энерго- и водосберегающих технологий. Модернизация процесса производства электроэнергии переносится уже на начальные этапы выработки электроэнергии, что позволяет значительно снизить загрязнение на 1 Квт производимой электроэнергии, водопотребление существенно сокращается.

Прогнозы развития экономической, экологической и социальной сфер среднего города на среднесрочную перспективу при различных природоохранных сценариях

Нарис. 7 и 8 показано изменение коэффициента Wk¡(\v(t)) доступности ресурсов и переменной «качество жизни», соответственно. До 66 месяца, который соответствует июлю 2004 г., траектории- на данных рисунках совпадают. Дальше поведение переменных различается, поскольку предполагается, что в этот момент проводятся мероприятия, направленные на

уменьшение использования ресурсов. Анализ поведения различных переменных системы моделей «Экогород» показывает, что при первом (кризисном) и втором (инерционном) сценариях развития увеличивается потребление электроэнергии, загрязнение воды и воздуха, расходы бюджета на содержание жилого фонда и городской энергетики, прирост качества жизни населения крайне незначителен. При третьем (энергосберегающем) сценарии, предполагается проведение комплексной модернизации системы производства электроэнергии и водопотребления, позволяет снизить коэффициенты безвозвратного потребления и загрязнения воды, что приводит к тому, что скорость убывания коэффициента Ц^к^ф) доступности ресурсов меньше, чем при кризисном и инерционном. В этом случае по сравнению с кризисным или инерционным сценариями, потребление электроэнергии, загрязнение воды и воздуха снижаются, а качество жизни населения растет.

Качество жизни

0.4 032 0.2 0.17

0.1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time

Энергоэффетшный сценарий _

Кризисный и инерционный сценарий__

Рис.8. Изменение переменной «качество жизни» при различных сценариях работы системы моделей «Экогород»

В диссертации приведены результаты расчетов, которые свидетельствуют о том, что рост экономического потенциала (рис. 5) и решение экологических проблем не исключают друг друга. При существующей численности населения антропогенное воздействие на окружающую среду можно компенсировать только при применении достижений научно-технологического прогресса, т. е. необходимо применять технологии, направленные на снижение потребления электроэнергии без потери качества жизни.

Анализ системы моделей городского развития «Экогород» показал, что прогнозирование на ее основе наиболее реалистично на срок до 10 лет, поскольку при временном горизонте более 10 лет фактор научно-технологического прогресса меняет большинство вводимых параметров системы моделей. При сохранении существующих технологий в области

производства электроэнергии и в жилищно-коммунальном хозяйстве природе будет наноситься весьма существенный ущерб, связанный с ростом выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.

При распространении построения системы моделей «Экогород» на большие города и мегаполисы требуется дополнение этой системы моделями научно-технологического прогресса и моделями учета широкого спектра цен на земельные участки, которые необходимо учитывать при моделировании жилищного строительства.

Сравнение различных сценариев городского развития показало, что только применение ресурсо- и энергосберегающих технологий создает необходимые условия для сбалансированного и устойчивого роста города, под которым понимается рост объема промышленного капитала и качества жизни населения, достигаемого при минимальном экологическом ущербе. При технологиях, не изменяющих существующие техногенные способы производства и расточительное использование воды и электроэнергии, происходят истощение и разрушение природных ресурсов, что через некоторое время отражается на уровне жизни населения.

Основное содержание работы отражено в публикациях:

1. Еклашева О. В. Использование системного анализа при моделировании города // Неуемная Россия. / Под ред. Ю.М. Осипова, Е.С. Зотовой. В 2 т., М.; Волгоград, 2003, Т.2. С. 332—337 (0,312 п.л.).

2. Еклашева О.В. Модель экономического развития города с учетом влияния экологического фактора / Тез. докл. научно-практической конференции «Наука и практика. Диалоги XX века». Набережные Челны, 2003. С. 174—175 (0,125 п.л.).

3. Еклашева О.В. Моделирование экологического фактора в городской динамике // Экономическая теория в XXI веке / Под ред. Ю.М. Осипова, О.В. Иншакова, Е.С. Зотовой, М. —Экономист, 2003. С. 583—591 (0,5 п.л.).

4. Еклашева О.В. Построение схем взаимодействия между городскими подсистемами // Актуальные вопросы экономико-математического моделирования / Сборник научных работ кафедры ММАЭ под общей редакцией М.В. Грачевой. М. —ТЕИС, 2004. С. 104—112 (0,5 п.л.).

Издательство ООО "МАКС Пресс". Лицензия ИД № 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 26.08.2004 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печ.л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 910. Тел. 939-3890,939-3891,928-1042. Тел./Факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова.

1 1 678 1

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Еклашева, Ольга Витальевна

Введение

Глава 1. Модели городского развития.

1.1 .Город как естественный объект системного подхода.

1.2.Функционально-пространственные модели городского развития.

1.3. Имитационные модели городского развития.

1.3.0 концепциях учета экологического фактора.

Глава 2. Построение системы моделей городского развития с учетом экологического фактора.

2.1. Принципиальная схема системы взаимосвязанных моделей городского развития «Экогород».

2.2. Построение системы моделей «Экогород» в программной среде системной динамики УЕК81М.

2.3. Формирование информационного обеспечения системы моделей «Экогород» на основании анализа реальных данных. Особенности оценки экспертных данных.

Глава 3. Результаты модельных экспериментов и выводы, полученные на основе их содержательного анализа.

3.1. Сценарии развития города и их реализация в системе моделей городского развития «Экогород».

3.2. Интерпретация результатов расчетов, выполненных на основе системы моделей городского развития «Экогород».

3.3 Построение прогнозов развития города на среднесрочную перспективу по результатам расчетов, выполненных на основе системы моделей городского развития «Экогород».

Диссертация: введение по экономике, на тему "Моделирование экологического фактора в экономической динамике города"

Актуальность темы исследования. Комплексное моделирование взаимодействия экономических объектов, окружающей среды и населения города способствует лучшему пониманию закономерностей экономической динамики города. Под экономической динамикой города понимается изменение его экономического потенциала, в котором целесообразно выделить энергетический потенциал и жилищное строительство. Развитие отраслей промышленности в городской черте требует развития энергетических мощностей и строительства жилого фонда в целях обеспечения компактного проживания людей, занятых на этих объектах. Экономические объекты, расположенные в городе, оказывают на него негативное воздействие, в частности, загрязняя окружающую среду. Загрязнение окружающей среды следует учитывать как экологический фактор в моделировании городского развития.

В настоящее время во многих городах страны учету экологического фактора уделяется недостаточно внимания: в десятки раз превышены интегральные нормы предельно допустимых концентраций загрязнения атмосферы, воды и почвы. Развитие городских территорий, базирующееся на интенсивном использовании природных богатств, как правило, ухудшает экологическую ситуацию, что. приводит, в конечном счете, к замедлению социально-экономического развития городов.

Сейчас, когда экологическая обстановка в городах является острейшей проблемой, ставящей под сомнение не только эффективность дальнейшей концентрации населения и производительных сил в городах, но и сохранение городов в сложившихся размерах, особенно востребованы модели, включающие в себя экономическую, демографическую и экологическую составляющие.

Построение комплексных имитационных моделей, отражающих различные составляющие городского развития и, в частности, экологический . фактор, выступает в качестве эффективного инструмента его анализа и прогнозирования. Результаты моделирования позволяют выработать обоснованные рекомендации, для стимулирования природоохранных мероприятий, регулирования масштаба и пропорций производственной и непроизводственной деятельности, при которых достигается эколого-экономическое равновесие.

На основе вышесказанного тема представленной диссертации является актуальной.

Степень изученности темы исследования. Моделирование городского развития осуществлялось многими отечественными и зарубежными авторами, работы которых систематизированы и проанализированы в диссертации. Особо отметим комплексные модели прогнозирования городского развития, построенные Е.Ю. Фаерманом (оптимизационная модель пространственного развития городской агломерации) и М.Г. Завельским (имитационная модель развития города). Обе модели предназначены для изучения агломерационного эффекта, возникающего при развитии города-мегаполиса.

В 70-х годах XX в. Дж. Форрестером была построена сложная динамическая модель условного американского города для анализа эволюции урбанизированной территории, которая была реализована в программной среде системной динамики DYNAMO. Модель показала, как под действием обратных связей меняется соотношение между выделенными подсистемами: населением, жилым фондом и количеством предприятий в течение жизни города. На основе этой модели возможно прогнозирование развития города, анализ воздействия на его динамику различных программ городской администрации.

Необходимо отметить, что в этих основополагающих работах экологический фактор при моделировании, функционирования? города не учитывался. Обзор работ, включенный в представленную диссертацию, содержит также анализ работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных моделированию экологического фактора. Цели и задачи исследования.

Целью данной работы является построение системы моделей экономической динамики города с учетом экологического фактора. Для достижения данной цели требуется решение следующих задач:

• представить город в виде системы трех взаимосвязанных сфер: экономики, экологии и населения;

• построить при помощи математического аппарата и информационных технологий систему моделей городского развития с учетом экологического фактора и реализовать ее в программной среде системной динамики;

• сформировать на основе реальных и экспертных данных информационное обеспечение системы моделей городского развития;

• проверить чувствительность построенной системы моделей городского развития к изменению ее параметров;

• провести вариантные расчеты показателей развития города на основе построенной системы моделей городского развития;

• выбрать наиболее приемлемый сценарий городского развития. Объектом исследования в диссертационной работе является экологоэкономическая динамика такой сложной социально-экономической системы, как город.

Предметом исследования является взаимодействие между переменными в системе взаимосвязанных моделей, отражающих экологическую и социально-экономическую динамику города.

Теоретические и методологические основы исследованиядоставляют работы отечественных и зарубежных авторов в области функциональных моделей городского развития, в области системного анализа, системной динамики и информационных технологий, применяемых при изучении эколого-экономических процессов, и подходы, применяемые при моделировании экологического фактора. Данное исследование динамики городского развития базируется на функционально-пространственных моделях городского развития Е.Ю. Фаермана и М.Г. Завельского. В качестве метода построения модели выбрана системная динамика, созданная Дж. Форрестером. При учете экологического фактора автор руководствовался трудами Э. Вайцзеккера, П. Хокена, Э. Ловинса, X. Ловинса, О.Ф. Балацкого и других авторов.

В настоящее время информационные технологии имеют обширные визуальные возможности построения моделей системной динамики и анализа их траекторий. Большинство моделей, применяемых для анализа эколого-экономических процессов, происходящих в различных системах, будь то предприятие, город, регион, страна или; мировая экономика, созданы на базе специальных программных сред разработки таких моделей, среди которых. наиболее распространенными являются такие среды, как STELLA (IThink), DYNAMO, VENSIM, POWERSIM, ИМИТАК.

Информационно-технологическая база исследования. Показатели, характеризующие социально-экономическую, демографическую и экологическую ситуации в городе, содержатся в данных Госкомстата РФ. Настоящее исследование принимает за основу для формирования информационной базы системы моделей данные по городу Йошкар-Ола. Этот город относится к средним промышленным городам с численностью населения около 200 тысяч человек.

Научная новизна

1. Предложена принципиальная схема учета экологического фактора в моделировании городского развития, в которой экологический фактор понимается как загрязнение окружающей среды и расходование природных ресурсов, зависящие от технологических характеристик промышленных предприятий, городской энергетики и жилищно-коммунального хозяйства.

2. Построена система моделей городского развития «Экогород», отражающая: взаимодействие экономики, экологии и населения города.

Экономика города представлена в моделях изменения экономического потенциала города, городской энергетики и функционирования городского жилищно-коммунального хозяйства.

3. Система моделей городского развития «Экогород» реализована в программной среде системной динамики УЕЫБГМ. Предложена методика построения информационного обеспечения этой системы моделей, по которой рассчитаны на основе реальных статистических данных начальные значения, константы и коэффициенты, входящие в уравнения системы моделей. Показано, как предположения об ожидаемых вариантах поведения моделей реализованы через различные способы задания табличных функций.

4. Система моделей городского развития «Экогород» проверена на чувствительность к изменению ее параметров. Исследованы диапазоны изменений параметров системы моделей, существенно не меняющие поведение остальных переменных этой системы моделей.

5. Составлены прогнозы развития города с точки зрения сочетания экологии и экономики на среднесрочную перспективу на основе системы моделей городского развития «Экогород», построенной для различных сценариев: 1) кризисного, в котором при неизменности используемых при производстве и потреблении электроэнергии природоохранные мероприятия не реализуются; 2) инерционного, в котором природоохранные мероприятия проводятся при- существующих технологиях производства и потребления электроэнергии; 3) энергоэффективного, в котором применяются энерго- и ресурсосберегающие технологии.

6. На основании проведенного анализа результатов расчетов по трем сценариям городского развития показано, что наиболее приемлемым с содержательной точки зрения сценарием является энергоэффективный, при котором сбалансированный и устойчивый рост города достигается при минимальном экологическом ущербе.

Теоретическая значимость исследования состоит в построении системы моделей городского развития «Экогород», учитывающей экологический фактор и специфику средних российских городов в сложных условиях переходной экономики. Экологический фактор реализован в модели расходования природных ресурсов и в модели загрязнения окружающей среды, которые входят в качестве составных элементов в систему моделей городского развития. При поиске траектории развития города на среднесрочную перспективу учет экологического фактора и ограниченности финансирования дает возможность более адекватно описывать процессы городского развития.

Практическая значимость исследования заключается в том, что приведенные в диссертационной работе положения и выводы способствуют принятию экологически обоснованных управленческих решений, позволяя прогнозировать последствия, связанные со всем комплексом проблем муниципального управления, как негативные (рост нагрузки на окружающую среду), так и позитивные (полнота занятости, решение жилищных проблем). Результаты исследования предназначены для поиска траектории устойчивого развития экономики города. На основе построенной системы моделей городского развития «Экогород» для любого среднего города России могут быть составлены прогнозы его развития, которые будут полезны администрации города, экологическим службам, экологическим обществам^ научным работникам, международным экспертам для оценки влияния экономического развития на экологическую ситуацию в городе. Модельные расчеты показывают возможность экономического роста, не сопровождающегося ухудшением экологической ситуации.

Прогнозы могут служить основой' для подготовки муниципальных, региональных экологических программ, в которых одним из основных звеньев является город. Построенная в диссертационной работе система моделей может применяться при создании моделей регионального развития.

Система моделей городского развития в целом и отдельные ее подсистемы могут быть использованы в учебном процессе во время аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов в интерактивном режиме.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены автором, обсуждены и одобрены специалистами на научноо практических конференциях «Йошкар-Ола— столица Марийского края» (г. Йошкар-Ола, 2002), «Наука и практика: Диалоги XX века» (г. Набережные Челны, 2002), на Научной конференции аспирантов и молодых ученых МГУ им. М.В. Ломоносова «Ломоносов— 2003» и на заседании научного семинара «Динамические модели экономики» Экономического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. По теме диссертации опубликовано 4 научные работы общим объемом 1,4 п.л.

Логика и структура работы.

Цель, поставленная автором, определила следующую логику и структуру работы. Во введении обоснована актуальность темы, показана степень изученности проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, положения научной новизны, показана теоретическая и практическая значимость работы.

В первой главе город представлен как естественный объект системного подхода, рассмотрены основные типы моделей городского развития, дан обзор различных подходов к моделированию экологического фактора, обоснован выбор; системной динамики в< качестве метода моделирования эколого-экономических процессов городского развития.

Во второй главе построена система моделей городского развития «Экогород», реализованная в программной среде системной динамики УЕ^1М. Для проверки работоспособности системы моделей создана информационная база на основе реальных и экспертных данных по городу Йошкар-Ола. Описаны принципы обработки реальных данных и особенности использования экспертных оценок.

В третьей главе описаны взаимодействия демографической, экономической, экологической и финансовой сторон городской жизни по результатам расчетов на основе системы моделей городского развития «Экогород» при различных природоохранных сценариях, сформулированы условия сбалансированного и устойчивого роста города, достигаемого с минимальным экологическим ущербом.

В заключении представлены основные выводы и результаты, полученные в диссертации.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Еклашева, Ольга Витальевна

Заключение

На основе изложенного можно сформулировать следующие наиболее общие выводы:

При моделировании экономической динамики города необходимо учитывать экологический фактор, поскольку учет экологического фактора позволяет более адекватно и полно описывать развитие среднего города.

При моделировании сложных систем, к которым относится город, целесообразно применять метод системной динамики.

Построенная система моделей городского развития «Экогород», реализованная в программной среде системной динамики, позволяет учитывать экологический фактор при моделировании экономической динамики среднего города.

Сформировано на основе реальных и экспертных данных информационное обеспечение системы моделей городского развития, позволяет применить систему моделей «Экогород» к средним городам России. Для малых городов, воздействие которых на окружающую среду незначительно, могут применять Модели, входящие в состав системы моделей «Экогород», которые отражают социально-экономическую динамику города.

Система моделей «Экогород» может быть в случае необходимости дополнена другими моделями без существенного изменения структуры. Для крупных городов система моделей должна быть дополнена Моделями, описывающими научно-технологическое развитие, личный и общественный транспорт.

Проверенное соответствие результатов функционирования системы моделей «Экогород» реальным статистическим данным позволяет применять ее для прогнозирования городского развития.

Проведены вариантные расчеты показателей городского развития на основе построенной системы моделей на среднесрочную перспективу для кризисного, инерционного и энергоэффективного сценариев. Выбран в качестве наиболее приемлемого — с точки зрения взаимодействия экологии и экономики — энергоэффективный сценарий городского развития.