Планирование воздухоохранной деятельности предприятий в крупном промышленном центре тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Планирование воздухоохранной деятельности предприятий в крупном промышленном центре"

РГ 5 ОД

2 3 ОПТ 1935

На правах рукописи

ВИЗГУНОВ Николай Павлович

ПЛАНИРОВАНИЕ ВОЗДУХООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ В КРУПНОМ ПРОМЫШЛЕННОМ ЦЕНТРЕ

08.00.05 — экономика и управление народным хозяйством

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Нижний Новгород, 1995

Работа выполнена в Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского.

Научный руководитель:

доктор экономических наук, профессор Трифонов Ю. В.

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор экономических наук, профессор Щуров Б. В.,

кандидат экономических наук, доцент Павлов Е. А.

Ведущая организация — Научно-исследовательский проектно-конструк-торский и технологический институт ресурсосбережения (НИИР), Нижегородское отделение.

Защита диссертации состоится 16 ноября 1995 г. в 15 часов на заседании Регионального специализированного совета К 063.77.06 при Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского по адресу: 603006, Н. Новгород, ул. Б. Покровская, д. 60, ауд. 512.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета, корпус 1.

Автореферат разослан «_ £ __ 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Лебедев Ю. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В сложных условиях проводимых экономических реформ экологические проблемы крупных городов, затрагивающие неизменные интересы широких слоев населения, в настоящее время выходят на первый план. Крупные города, как правило, перегружены промышленными зонами и находятся по ряду экологических показателей в критических состояниях. Выход из таких критических состояний требует применения продуманной и тщательно взвешенной хозяйственной е экономической политики, связанной с планированием и реализацией природоохранных мероприятий.

Рост городов, развитие энергетики, промышленности, транспорта и торговли создают немало экологических проблем. Фактически в городах, как правило, создана искусственная природная среда, являющаяся зоной экологического риска. Развитие городов и условия проживания городского населения В существенной степени зависят от параметров подобной искусственной природной среды. Для сохранения этих параметров в допустимых пределах известен широкий набор методов, включая и экономические. Выбор того или иною метода и связанного с ним комплекса решений по реализации природоохранных мероприятий зависит от мпогих факторов: финансовых возможностей на муниципальном, региональном и федеральном уровнях; характера антропогенных загрязнений и показателей состояния окружающей среды; действующей системы экологического управления и других.

Наиболее существенным фактором является экономический. Пока большинство стран мира расходует на сохранение окружающей среды 0,5 -- 2,5 % валового национального продукта. По оценкам специалистов, при современных масштабах производства, уровне техно-

логии е состоянии окружающей среды около 2 % залового национального продукта может обеспечить существенное сокращение процесса деградации окружающей среды, для полного же прекращения этого процесса необходимо выделять на сохранение окружающей среды около 6 % валового национального продукта, 8-10 %, чтобы обеспечить всестороннее и быстрое восстановление окружающей среды.

В современной России бюджетный дефицит и высокие темпы инфляции, наблюдаемые в последние годы, не позволяют в полной мере реализовать природоохранные мероприятия. Тем более важным И актуальным становится планирование и распределение ограниченных материальных, трудовых и финансовых ресурсов, выделяемых федеральными, региональными и муниципальными органами власти на проведение природоохранных мероприятий.

Среди комплекса проблем, связанных с реализацией природоохранных проектов, особое место по степени значимости занимают проблемы перспективного планирования охраны атмосферного воздуха промышленных городов от загрязнений. Составление плана охраны воздушного бассейна предполагает четкое определение объектов планирования и выявление действительных размеров их ресурсов. Объектами планирования служит как атмосферный воздух, так и окружающее пространство. Оба названных компонента природы исключительно важны для жизнедеятельности людей, но как правило, подвергаются интенсивному загрязнению и нуждаются в проведении природозаищтных мероприятий.

Главными источниками загрязнения являются объекты промышленности (предприятия машиностроения, особенно металлургические производства, предприятия нефтепереработки, энергетические предприятия, а также тепловые электростанции, котельные и другие) и автомобильный транспорт. Например, в Нижнем Нов-

городе а выбросах присутствует более 100 различных ингредиентов. Максимальные концентрации большинства загрязняющих веществ, как правило, превышают предельно допустимые концентрации (ПДК). Атмосферный воздух города сильно загрязнен взвешенными частицами, бензопиреном, формальдегидом, свинцом, диоксидом азота. Среднегодовые концентрации указанных веществ составляют 1-1,3 ПДК. Пять перечисленных выше веществ являются наиболее опасными загрязнителями для Нижнего Новгорода. Основную же часть выбросов в атмосферу составляют такие ингредиенты, как твердые взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода и диоксид азота. Суммарная масса выбросов в 1891 году, по данным Нижегородского городского комитета по экологии, всего составила охоло 274 тысяч тонн, из них от стационарных промышленных источников — 161 тысяча тонн и от автомобильного транспорта — 113 тысяч тонн. В суммарной массе выбросов значительную долю занимают крупные промышленные источники загрязнения: АО ГАЗ

— 22 %, Сормовская ТЭЦ — 7 %, Машиностроительный завод — 4 %, завод "Двигатель революции" — 2%, завод "Красное Сормово"

— 2 %, Нефтемаслозавод — 1 %, АО "Станкостроение" — 1 %, завод Керамик — 1 %, завод "Красная Этна" — 1 %. На долю других промышленных источников приходится 18 % выбросов в атмосферу.

Наблюдающийся в последнее время спад промышленного производства не приводит к существенному снижению загрязнения атмосферного воздуха, поскольку наряду с ним одновременно и в еще большей мере происходит резкое замедление внедрения новых ресурсосберегающих технологий. К комплексу мероприятий, которые помогут оздоровить обстановку, относятся такие меры, как развертывание системы мониторинга основных источников выбросов в атмосферу с целью предотвращения аварийных ситуаций и внедрение это-

номического механизма природопользования. Неотъемлемой составной частью такого механизма является перспективное планирование охраны воздушного бассейна крупных городов.

Актуальность перечисленных вопросов и проблем, их недостаточная теоретическая и практическая проработка определили выбор темы диссертации и основные направления исследования.

Цель данного исследования состоит в создании теоретических а прикладных методов анализа, моделирования и перспективного планирования воздухоохранной деятельности больших городов с развитой инфраструктурой и крупным промышленным потенциалом.

В рамках поставленной цели необходимо было решить следующие о адата исследования:

- провести критический анализ существующих подходов к составлению перспективных планов воздухоохранной деятельности;

- исследовать основные вопросы, относящиеся к перспективному планированию охраны воздушного бассейна! промышленного города от загрязнения;

- обосновать необходимость и значимость интеграционного подхода к созданию моделей перспективного планирования воздухоохранной деятельности, базирующихся на использовании экономических показателей и оценок;

- разработать единую 'Теоретическую основу описания и моделирование природоохранной деятельности, учитывающую такие экономические факторы, как распределение средств на природоохранные мероприятия по районам промышленного города;

- разработать методологию построения моделей перспективного планирования охраны воздушного бассейна города как в стати— 4 —

ческом, так и в динамическом режимах и учитывающую такие основные факторы, как зависимость загрязнений атмосферы от времени, неравномерность распределения денежных средств на природоохранные цели по районам города и наличие нескольких типов вредных примесей в атмосфере города;

- разработать комплекс методов и алгоритмов, направленных на решение практических задач воздухоохранного планирования.

В качестве объекта исследования выбрана воздухоохранная деятельность больших промышленных городов, учитывающая кале экологические, так и экономические факторы.

Предметом исследования является комплекс моделей, методов и инструментальных средств, позволяющих разработать и реализовать перспективные планы охраны воздушного бассейна промышленного города от загрязнения.

Теоретической и ме годо.тогическоя основой исследования послужили методические материалы и государственные стандарты в области воздухоохранной деятельности промышленных городов. Цели и задачи исследования формулировались в соответствии с содержанием основных направлений работы законодательных органов, решениями государственных органов управления по вопросам дальнейшего развития и совершенствования хозяйственного механизма и оздоровлению экологической обстановки в крупных промышленных городах.

Исследование бааируется на системном подходе в изучении природоохранной деятельности. Подобный подход к моделированию и разработке планов охраны воздушного бассейна города от загрязнения позволил перейти к более унифицированным и технолог ическим методам составления реальных планов воздухоохранной деятельно— 5 -

сти.

В проведенном исследовании использовались элементы теории множеств, теории графов и математического программирования, объединенные единством методологии системного анализа сложных проблем. Теоретической и практической базой исследования являются труды отечественных и зарубежных ученых в области природоохранной деятельности. Наиболее существенный вклад внесли Балац-кий О.Ф., Беэуглая Э.Ю., Берлянд М.Е., Гофман К.Г., Воробьев H.H., ГУсев A.A., Иараэль Ю.А., Косариков А.Н., Лемешев М.Я., Леонтьев В.В., Марчук Г.И., Олдак П.Г., Петросян Л.А., Бэнтл Р., Раяцкас Р.Л., Суткайтис В.П., Шалабин F.B., Яблохов А.В-i Яншин А.Л. и ДР- •,'

Отличительной чертой авторской методология исследования является конппексвый подход к разработке моделей охраны воздушного бассейна промышленного города от загрязнения.

В диссертации обобщены результаты теоретических и практических исследований автора за период 1980-1995 гг. в области создания моделей и разработки реальных плановвоздухоохранной деятельности.

Диссертация выношена в соответствии с проблемой координационных планов важнейших НИР вузов цо экономике на 1981 - 1985 гг. и на 1987 - 1990 гг.

Научная новизна основных выводов, полученных в результате проведенного исследования, .состоит в следующем:

- разработаны теоретические основы и концепция перспективного планирования охраны воздушного, бассейну промышленного города от загрязнения;

- разработана единая методика моделирования перспективных пла-

■ - е-

нов воздухоохранной деятельности, отличительной особенностью которой является ориентация на перспективные показатели экологического состояния и многовариантность пианов улучшения окружающей среды;

показаны недостатки использования экономического ущерба в качестве критерия оптимальности в задачах воздухоохранного планирования;

- предложена постановка и решена задача распределения средств на природоохранные мероприятия пс районам области;

- предложен ряд моделей перспективного планирования охраны воздушного бассейна города, имеющих самостоятельный интерес, в которых используются в качестве критериев показатели, отличные от экономического ущерба;

разработан алгоритм получения оптимального решения статической задачи для частного случая. Показана взаимосвязь решений динамической (учитывающей время) и статической задач. Разработаны модели более сложной структуры, учитывающие различную плотность населения в районах города и наличие нескольких примесей в атмосфере. Показано, что все предложенные модели сводятся к статической задаче общего вида;

- разработай алгоритм получения оптимального решения общей задачи в дискретном варианте для случая "изолированных" районов. На базе этого алгоритма разработано несколько эвристических алгоритмов (детерминированных и стохастических), позволяющих за приемлемое время решать реальные задачи;

- получены оценки отклонения локального экстремума от глобаль-

ного как для детерминированных алгоритмов, тале и для стохастических;

- на основе полученных результатов раоработан и программно реализован на персональной ЭВМ пакет прикладных программ, позволяющий решать реальные задачи;

- созданный пакет применялся при решении реальной задачи планирования (на примере города Санкт-Петербурга и Нижнего Новгорода).

Практическая значимость полученных в диссертации результатов определяется общностью предложенных методов разработки и использования перспективных планов воздухоохранной деятельности и их прикладной направленностью. Результаты проведенного исследования ориентированы на решение актуальных задач создания эффективных моделей перспективного планирования охраны атмосферного воздуха крупных промышленных городов.

Материалы диссертационной работы могут быть использованы в работе органов областного, городского и районного управления при программно-целевом планировании природоохранной деятельности и реализации принятых и утвержденных планов. Кроме того, на основании типовой методики моделирования, предложенной в работе, можно определять и рассчитывать показатели, характеризующие состояние воздушного бассейна города и далее использовать эти показатели в мониторинговых и управляющих службах, осуществляющих контроль за состоянием окружающей среды.

Разработанные методы, алгоритмы, инструментальные средства и методики применялись в рамках госбюджетных НИР: "Анализ и моделирование процессов обработки экономической информации"

(Ие гос. регистрации 018.80011064), "Разработка и совершенствование новых информационных технологии в экономике - управленческой сфере" (№ гос. регистрации ГР 01.9.30011418), выполняемой в 1986 - 1995 гг.

Основные результаты работы нашли практическое' применение при решении задач воэдухоохранного планирования в г.Санкт-Петербурге и Ленинградской области, а также в г. Н.Новгороде.

Полученные теоретические, методологические и практические результаты докладывались и обсуждались на 4 Международных, Всесоюзных и Республиканских конференциях, симпозиумах и семинарах в 1980-1995 г .г. в Санкт-Петербурге и Н.Новгороде.

Результаты исследований использованы в учебном процессе по дисциплине "Общая теория систем", "Экономико-математические модели и методы", включены в изданную методическую литературу и учебные пособия. Методологические и общетеоретические положения диссертации применялись при подготовке экономистов по специальности "Информационные системы в экономике", бакалавров направлений "Экономика" и "Менеджмент (управление)".

Основные положения диссертации опубликованы в 7 научных статьях общим объемом 1.5 п.п., 5 работ написаны без соавторов.

Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 165 страниц, включая 5 таблиц, 9 рисунков и список литературы из 86 наименовании.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются цели, задачи, предмет и объект исследования, показывается научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе "Экономические аспекты методов перспективного планирования охраны атмосферного воздуха промышленных городов!1' раскрываются механизмы системы перспективного планирования воздухоохранной деятельности крупных промышленных центров.

Проблема охраны окружающей среды от загрязнения носит ярко выраженный региональный характер. Типичные особенности задач воодухоохранной деятельности могут быть выявлены в результат те анализа двухуровневой системы планирования и управления. Примером такой системы может служить административная область, разделенная на экологические районы (подсистемы). Загрязнение воздуха превышает нормы обычно только в городах, поэтому под экологическим районом понимается город или промышленный центр.

Административный Центр в соответствии с определенным критерием распределяет между подсистемами (промышленными центрами) имеющиеся в его распоряжении ограниченные ресурсы. Методы и механизмы распределения ограниченных ресурсов могут существенно отличаться друг от друга. Однако решение о распределении ресурсов (прежде всего денежных) принимает центр и поэтому подобную проблему распределения ресурсов, выделяемых на воздухо-охранные мероприятия, целесообразно называть проблемой верхнего уровня.

Нижний уровень перспективного планирования воздухоохраи-нои деятельности связан с отдельно взятым промышленным центром (городом). Как показал анализ, проведенный в работе, методы перспективного планирования, применяемые на этом уровне, являются более сложными по сравнению с методами верхнего уровня.

Как правило, перспективное планирование воздухоохранной деятельности промышленного центра заключается в выборе таких при-

родоохракных проектов, осуществление которых приводит к суммарному снижению либо максимальных разовых концентраций вредных примесей в атмосфере, либо среднегодовых концентраций вредных примесей в атмосфере. Под природоохранным проектом при этом понимается закрытие старого (экологически вредного) предприятия или пуск в действие нового предприятия с совершенной технологией, изменение технологии и пуск в эксплуатацию очистной установки и т.д. Природоохранные проекты реализуются с учетом ограничений. Такими ограничениями могут быть, например, общие ресурсы, выделенные промышленному городу административным центром.

Воздух города считается чистым и, следовательно, безвредным для человека и окружающей его природной среды, если в любой части города среднегодовые концентрации вредных примесей меньше максимальных разовых предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных примесей и меньше, чем среднесуточные ПДК вредных примесей.

Разработанные медиками-токсикологами нормы таковы, что дли любой вредной примеси максимальная разовая ПДК должна быть больше среднесуточной ПДК, так как безвредная в течении короткого времени концентрация может оказаться опасной для здоровья человека, если воздействие примеси достаточно длительное.

Во всех городах, для которых решается задача перспективного планирования воздухоохранной мероприятий нарушено либо первое (ограничения на максимальные разовые ПДК вредных примесей), либо второе (ограничения на среднесуточные ПДК вредных примесей) условие чистоты атмосферы промышленного центра. В результате проведенного анализа в работе показано, что при решении задач воздухоохранного перспективного планирования целесообразно использовать максимальные разовые ПДК вредных примесей, я не

среднегодовые концентрации.

При планировании и реализации воздухоохранной деятельности промышленных центров широко используется понятие экономического ущерба.

Под экономическим ущербом понимается денежное выражение различных видов материального ущерба, вызванного загрязнением атмосферного воздуха различными вредными примесями. Загрязнение приводит к повышенному уровню заболеваемости населения, к ускоренному износу основных фондов и т.д.. Использование экономического ущерба в качестве критерия позволило достигнуть определенного прогресса в области составления перспективных планов охраны воздушного бассейна города от загрязнения. В исследованиях такого рода годовой экономически ущерб рассчитывается на основе полей среднегодовых концентраций основных неспецифических загрязнителей атмосферы: цыли, окиси углерода, двуокиси серы, и двуокиси азота.

Общий ущерб состоит из двух слагаемых

где /°*(Х) ~ ущерб в здравоохранении; он возникает вследствие повышенной заболеваемости населения и определяется количественно на основе данных о потерях рабочего времени. /ЖХ(Х) - ущерб в коммунальном хозяйстве, X ¡= ..., Хр,...} - вектор осуществления природоохранных проектов (Хр = 1, если р-ый проект осуществляется).

В работе использованы формулы для вычисления /°"(Х) и /*Х(Х\ ■ . ч»

В формулах для вычисления ущерба фигурируют такие параметры,

Как плотность населения города, стоимость основных фондов в жилищном хозяйстве и городском общественном транспорте, в комму-

нальном хозяйстве и другие.

Использование экономического ущерба позволяет свести задачу перспективного планирования воэдухоохранной деятельности предприятий к задаче математического программирования, нелинейной и целочисленной

Гя(Х) + Г(Х).—+тш.

Однако,, решить эту задачу далеко не просто. Слишком сложными

*

являются эмпирические формулы для вычисления /0Д(Х) }'*{Х), особенно это относится к /1Х(Х). Размерности, с которыми приходится иметь дело на практике, также велики (количеству перемен-? ных в реальных задачах планирования - сотни и тысячи; количество точек сетки, в которых приходится вычислять концентрации, тоже измеряется тысячами). Кроме того, иэ результатов дополнительного анализа, проведенного в работе, следует, что широко используемое в экономической литературе понятие экономического ущерба плохо поддается количественному описанию. К тому же распределение средств на охрану атмосферного воздуха связано, в основном, с социальными, а не экономическими соображениями.

В силу отмеченных причин важным и актуальным является направление исследований, связанных с разработкой экономике - математических модедей перспективного планирования, в которых бы в роли критерия использовался как экономический ущерб, так и другие показатели. Эти модели должны быть достаточно простыми, чтобы была возможность реализации их на современных ЭВМ в режиме диалога.

Задача планирования охраны воздушного бассейна регнонасво-дится к рациональному распределению ,.. .,<!,,... денежных средств Р на природоохранные цели ( <1Г - сумма денежных средств, выдр»

яяемая для района с номером г, г = ). Набор ¿1,.... должен быть таким, чтобы

Г=1

и позволял бы максимально приблизиться к запланированным перспективным показателям экологического состояния. В работе описана математическая формулировка указанной задачи и предложены методы ее решения.

Решение задач воздухоохранного планирования на длительный период времени всегда связано с вычислениями полей концентраций, которые могут описать загрязнение при реализации некоторого заданного набора природоохранных проектов (ПП). Для этих целей надо иметь достаточно простые формулы для вычисления как мак-свмальных разовых, так и среднегодовых концентраций.'

Концентрация вредных примесей в приземном слое воздуха характеризуется большой изменчивостью. В одной ,и той же точке разовые (20-минутные) концентрации могут изменяться в сотни и тысячи рая при измерениях в различные моменты времени. По разовым измерениям определяются характеристики загрязнения атмосферы за длительный период времени, обычно за месяц или год. К числу наиболее важных Характеристик такого рода относится максимальная разовая концентрация (МРК), которая равна максимальному значению концентрации, наблюдаемому хотя бы один раз в течение рассматриваемого; периода. Считается, что МРК вредной примеси является основной характеристикой степени опасности для человека существующего загрязнения атмосферы.

В экономических исследованиях широко используется другая характеристика загрязнения — среднегодовая концентрация (СГК). Она определяется как среднее арифметическое значение разовых иэ-

мерений за год. Весьма важным является вычисление МРК и СГК примесей при планировании природоохранной деятельности.

В диссертации сделан подробный анализ известных методик вычисления концентраций с точки зрения вычислительных трудностей, получаемой точности и достоверности результатов. На основе этого анализа выработаны рекомендации по применению методик в зависимости от реальных ситуаций при планировании воздухоохран-ных мероприятий.

у

Во второй главе - "Моделирование перспективного планирования охраны воздушного бассейна промышленного центра от загрязнения" построен и исследован комплекс статических и динамических моделей воздухоохранного планирования и разработаны рекомендации по практической применимости предложенных моделей для решения практических задач природоохранной деятельности.

Российское законодательство запрещает ввод и эксплуатацию новых и реконструированных предприятий, сооружений и других объектов, не удовлетворяющих требованиям об охране атмосферного воздуха. В настоящее время это положение реализуется следующим образом. При проектировании каждого нового предприятия рассчитывается максимальные разовые концентрации для всех вредных примесей, вторые будут выбрасываться в атмосферу. Предприятие может быть построено только в том случае, когда расчетные значения концентраций не будут превышать соответствующие максимальные разовые предельно допустимые концентрации (Г1ДК) Но всей территории города для всех вредных примесей.

Очевидно, это методология применима только к городам с чистой атмосферой. Вместе с тем, в городах и индустриальных центрах, структура промышленности которых сложилась задолго до появления существующего законодательства, концентрации вредных ве-

ществ в атмосфере могут превышать их предельно допустимые знаг чения. В такой ситуации необходимо скорейшее снижение загрязнения воздуха до нормы, при этом темпы снижения будут определяться имеющимися возможностями региональных органов управления.

Атмосферный воздух города считается Чистым, если концентрация каждого загрязнителя не превышает ПДК в каждой точке городской территории. Очищать территорию города предлагается, в первую очередь, уменьшением выбросов вредных примесей из труб промышленных предприятий. Другими словами, требуется установить величину предельно допустимого выброса (ПДВ) для каждого стационарного источника, имеющего значительную массу выброса вредной примеси. Величина ПДВ должна устанавливаться таким образом, чтобы очистить атмосферу города с Наименьшими затрат' хами. Для экономической оценки воэдухоохранной деятельности в работе предлагается следующий подход.

Массу организованных выбросов вредных примесей можно существенно уменьшить, используя выпускаемые промышленностью установки для газовой очистки илц изменяя технологию производства. Если вводится такая установка или начинает применяться более "чистая" технология, то будем говорить, что реализуется'природоохранный проект (ПП). Для каждого ПП известны затраты на его осуществление в коэффициент полезного действия. В результате решения задачи уменьшения концентрации примесей для всей городской территории будет получен для каждого источника ответ на вопрос: осуществлять намеченный проект или нет. Исходя из этого элементарно вычисляется величина ПДВ. Таким образом установленные значения ПДВ будут отвечать принципу минимизации затрат на воздухо-охранную деятельность. Период планирования должен быть достаг точно большим ■— 5,10 или 15 лет. За этот срок могут быть пущены

в строй новые предприятия, загрязняющие атмосферу или закрыты старые. В моделях планирования охраны воздушного бассейна необходимо учитывать эти изменения загрязнения.

Предложенный в диссертации комплекс моделей воздухоохран-ного планирования, с одной стороны, удовлетворяет требованиям относительной простоты, а с другой - является основой для создания человеко-машинных систем принятия решений по перспективному планированию воздухоохранной деятельности.

Статическая модель воэдухоохранного планирования формулируется следующим образом.

Будем считать, что множество Z соответствует Территории города. Любая точка городской территории будет задаваться парой чисел в декартовой системе координат z = (zy,z3), z € Z. Концентрация вредной примеси описывается функцией C(z), z € Z. Загрязнение C(z) можно уменьшить осуществлением различных природоохранных проектов (ПП). Реализация ППр, р = 1,Ртребует затрат Ср и уменьшает концентрацию примеси на ДСр(г), z € Z, р = 1 ,Р. Значение переменной Хр равно 1, если ПП р осуществляется, и равно 0 в противном случае. Концентрацию надо снизить до заданного уровня S(z), z € Z. Функцию S(z) будем называть стандартом эаг грязнения или нррмативной поверхностью загрязнения.

Математически задача сводится к нахождению значений переменных Хр, р~ Т,7 таких, что

(1)

(2) (3)

р

Е <рхР —►min

p=i

нря ограничениях

C(z)-{:ACp(z)-Xp <S(z), zezt

P=I

Оптимальное решение статической задачи воздухоохранного планирования для небольших значений Р элементарно получается с помощью перебора. Для этого придется сделать 2Р шагов и при Р < 10 (210 = 1024) этот способ является вполне приемлемым. Для больших значений Р решение статической задачи, как и решение любой другой целочисленной или частично целочисленной задачи, представляет значительные трудности и приходится пользоваться эвристическими методами. Один из таких методов предложен и апробирован в диссертационной работе.

Период планирования охраны воздушного бассейна города может быть довольно большим — от 5 до 15 лет. За это время могут быть построены новые предприятия, загрязняющие атмосферу, закрыты некоторые старые, может измениться загрязнение, вызванное транспортом. Ресурсы, выделяемые на воздухоохранную деятельность, ограничены и распределены во времени. Более сложные модели планирования, построенные в работе, учитывают эти временные характеристики. Эти модели автором сведены к многокритериальной задаче планирования с лексикографическим упорядочением частных критериев. Частными критериями в этой задаче являются концентрации ..., Ут „ Предложены алгоритмы решения многокритериальной задачи планирования воэдухоохранпой деятельности. Основная идея алгоритмов заключается в последовательном решении однокритериальных задач на заданном временном отрезке планирования.

Наряду с частными моделями в работе сконструирована общая модель перспективного планирования охраны воздушного бассейна промышленного центра от загрязнений.

В общей модели отражены все три группы факторов, которые являются существенными при реальном планировании воздухоохран-

ной деятельности, т.е. в ней учитываются:

- зависимость загрязнения от времени;

- неравномерность распределения средств по районам города;

- наличие нескольких типов примесей в атмосфере города.

В работе показано, что для решения общей задачи перспективного планирования воздухоохранной деятельности необходимо знать как решение общей статической задачи вида (1)-(3), так и уметь вычислять ряд функций, отражающих в динамике концентрации вредных примесей в целом по промышленному центру. Для 'вычисления подобных функций в работе предложены методы, эффективно реализуемые на ЭВМ.

В третьей главе - "Составление реальных ¡аланов воздухоохранной деятельности на основе предложенных моделей и методов" разработаны эвристические алгоритмы построения перспективных планов воздухоохранной деятельности и предложена конкретная методика планирования. Разработанная методика планирования опирается на использование комплекса авторских программ, написанных и отлаженных на языках высокого уровня ( Fortran - 4, а затем Turbo-Pascal 7.0).

В методике используются данные о параметрах источников загрязнения при заданном направлении ветра ¡р и его скорости и строятся значения максимальных разовых концентраций вредных примем сей для различных значений общего ресурса D, выделенного промышленному центру на, осуществление природоохранных проектов. Результаты фиксируются в виде таблиц. С помощью методики определяются реальные планы воздухоохранной деятельности для фиксированных значении ресурсов.

С помощью методики решены задачи воздухоохранного планирования по реальным данным о загрязнении атмосферы в Санкт-Петербурге и Ленинградской области. Объемы выбросов, загрязняющих этот регион, весьма значительны. Особенно большой вклад в общее загрязнение вносят города Санкт-Петербург (39,2 %) и Кнри-ши ( 24,3%).

Но выбросы вредных веществ, измеренные в тысячах тонн за год, еще не характеризуют степень загрязнения атмосферы с точки зрения превышения предельно допустимых концентраций. Как следует из таблицы 1, загрязнение атмосферы Санкт-Петербурга и области в долях ПДК весьма значительно. Например, загрязнение пылью превышает ПДК почти во всех городах, за исключением Луги и Киришей.

В целом по области подлежит оснащению очистными сооружениями 12160 источников (с учетом Санкт-Петербурга). Из них не оснащены - 2182, не исправны или работают не эффективно - 1535 источников. В результате во многих городах концентрации отдельных ингредиентов превышают санитарно-гигиенические нормативы и уровень загрязнения не уменьшается, а в ряде городов имеет тенденцию к увеличению. „

В заключении диссертации сформулированы основные результаты проведенного исследования И обоснована необходимость применения программно-целевого подхода к решению проблем охраны атмосферного воздуха промышленных центров.

Таблица, 1. Превышение концентраций вредных выбросов в атмосферу (в долях ПДК).

пыль I сернистый ангидрид окислы азота окись углерода

1. С.-Петербург 4,0 1,8 1,25 3.0

2. Сланцы 6,0 0,8 0,8 1.0

3. Светлогорск 4,0 3,2 0,25 0.7

4. Гатчина 10,0 1,0 1,25 1.3

5. Tocho 8,0 1,4 0,5 3.7

6. Кировск 2,0 10,4 0,0 0.0"

7. Тихвин 8,0 0,8 0,5 0.0

8. Кириши 0,0 1,8 0,5 2.7

9. Волхов 2,0 0,4 0,0 0.0

Ю.Кингисепп 4,0 1.2 0,5 0.0

П.Лодейное поле 2,0 1,6 1,8 0.0

12.Сясьстрой 2,0 2,6 0,25 0.0

13.Выборг 2,0 4,8 0,5 0.3

14.п.Никольское 4,0 1,2 0,25 2.7

15.Приозерск 2,0 0,8 0,25 0.3

16.Пикалево 2,0 0,0 0,0 0.0

17.Бокситогорск 2,0 0,0 0,0 0.0

18. Луга 0,0 4,0 1,8 0.0

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ.

1. Оценка отклонения локального экстремума от глобального в задачах теории расписаний. - В кн.: Анализ и моделирование экономических процессов: Межвузовский сборник. - Горький: иод.

ГГУ, 1975, с.70-76.

2. Распределение средств на природоохранные мероприятия по районам области. В хн.: Анализ и моделирование экономических процессов: Межвузовский сборник. - Горький: иод. ГГУ, 1981, с.62-66.

3. Статическая задача планирования охраны атмосферного воздуха города. - В сб.: Информационные модели и алгоритмы обработки экономической информация. - Горький: ГГУ, 1983, с. 181-183, Деп. в ЦНИИИТЭИ приборостроения, №>ДР 5221пр-84 Деп.

4. Экономико-математические модели охраны воздушного бассейна города от загрязнения. В кн.: Тезисы докладов научной конференции молодых ученых Волго-Вятского региона, посвяшенной 60-летию образования СССР. - Горький: Изд. ГИСИ им. В.П. Чкалова, 1983, с. 86-87.

5. Динамическая модель перспективного планирования охраны воздушного бассейна города от загрязнения. - В кн.: Анализ и моделирование экономических процессов:' Межвузовский сборник;. - Горький: изд. ГГУ, 1984, с.63-67.

" 6. Об оптимизации .планов охраны воздушного бассейна города. // Труды ГГО им. Воейкова А.И., 1985, с.51-59 (в соавторстве).

7. Некоторые вопросы эколог о - экономического планирования охраны воздушного бассейна города от загрязнения. - В кн.: Использование вычислительных средств в экологии, экономике, медицине. Тезисы докладов научного совещания - семинара молодых ученых. - Горький: изд. ГГУ, 1986, с,25-26, (в соавторстве).

Подписано в печать 20.09.95 г. Формат 60X84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл.-печ. 1, 2 л. Заказ 1134. Тираж 100 экз.

Типография ННГУ, Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37.