Социально-экономическое обоснование водной безопасности в условиях повышенной антропогенной нагрузки тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Социально-экономическое обоснование водной безопасности в условиях повышенной антропогенной нагрузки"

Скалин Владислав Анатольевич

СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

Специальность 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (экономика природопользования)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата экономических наук

Екатеринбург - 2005

Работа выполнена на кафедре экономики природопользования ГОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет»

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Яндыганов Яков Яныбаевич

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор

Прохорова Надежда Борисовна

кандидат экономических наук Мочалова Людмила Анатольевна

Ведущая организация: Уральский научно-исследовательский

институт Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова

Защита диссертации состоится 6 апреля 2005 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.287.03 при ГОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет» по адресу: 620219, г. Екатеринбург, ул.8 Марта, 62, ауд. 357 (зал ученого совета).

Отзыв на автореферат просим присылать по адресу: 620219, г. Екатеринбург, ул.8 Марта, 62.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет».

Автореферат разослан марта 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета УрГЭУ, доктор экономических наук, профессор

Л.М. Капустина

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В крупных городах, промышленных центрах Урала в настоящее время сложилась напряженная экологическая обстановка по водообеспечению населения.

Это в основном вызвано тем, что они расположены в верховьях рек, бассейны водосбора которых ограничены и находятся в условиях интенсивного антропогенного воздействия. Вследствие этого имеет место дисбаланс в количественном отношении, ухудшаются качественные параметры водохранилищ из-за загрязнения водосборов сосредоточенным, рассредоточенным поступлением загрязнений, их трансграничного переноса.

Преимущественное использование поверхностных водных объектов для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения на основе высокозатратной физико-химической технологии водоподготовки, составляют техническую основу монопольности процесса водообеспечения.

В результате этого имеет место значительный экологический, социальный, экономический ущерб, низкие эффективность водообеспечения населения и гарантии водной безопасности.

В этих условиях приобретают особую актуальность исследования по созданию и поддержанию систем водообеспечения на основе привлечения местных водных ресурсов, путем сооружения инфильтрационных водозаборов питьевых подземных вод.

Степень разработанности исследуемой проблемы. Теоретико-методологические основы рационального использования водных ресурсов, создания гарантированных и эффективных систем водообеспечения изучались в трудах отечественных ученых: Бабкина В.И., Вендрова С.Л., Зарубаева Н.В., Колоколова А.Г., Коронкевича Н.И., Крицкого С.Н., Лебединского Ю.П., Минкина Е.Л., Менкеля М.Ф., Нежиховского РА, Шикломанова И.А.

Возможность и эффективность использования местных водных ресурсов, в том числе подземных для организации водообеспечения городов освещены в трудах Гаева А.Я., Попова А.Н., Прохоровой Н.Б., Тюткова О.В., Черняева A.M., Шахова И.С., Шаманаева Ш.Ш.

Проблемы эффективности водообеспечения в регионе, изыскания резервов и их реализации посвящены работы Дистергефт Л.В., Леонтьевой Ю.В., Морокова А.В., Скалина А.В., Яндыганова Я.Я., Яндыганова П.Я.

В последние годы в России проводятся исследования по социально-эколого-экономическому обоснованию рационального использования водных ресурсов в процессе разработки стратегических планов развития городов.

Анализ современного состояния проблем повышения эффективности водообеспечения населения городов показал их недостаточную разработанность как в целом (в теории и методологии), так и по отдельным аспектам (оценке экологической, социальной, экономической эффективности), удовлетворение потребностей населения при

одновременном сохранении и поддержании водно-ресурсного потенциала и устойчивости экосистем водных бассейнов. Это и обусловило выбор темы диссертационного исследования, ее цели, задачи, структуру, содержание.

Целью исследования является развитие теоретико-методологических основ анализа и оценки социально-эколого-экономической эффективности использования подземных вод на основе организации инфильтрационных водозаборов для водообеспечения населения, городов.

Цель исследования определила постановку и решение следующих

задач:

- исследование методологической сущности (цели, принципов, закономерностей и их теоретическое обоснование) эффективности использования местных водных ресурсов на примере инфильтрационных водозаборов;

- анализ современных особенностей и оценка сравнительной эффективности использования поверхностных и подземных водных ресурсов для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения населения городов региона;

- обоснование методических подходов (совокупность способов воздействий) к выявлению, оценке, реализации использования потенциала инфильтрационных водозаборов в городах с целью повышения гарантированности водообеспечения населения;

- разработка методики оценки социально-эколого-экономической эффективности использования инфильтрационных водозаборов.

Объектом исследования является водообеспечение населения в условиях повышенной антропогенной нагрузки.

Предметом исследования выступает водная безопасность населения города на основе управления качеством воды в пласте инфильтрационных водозаборов.

Теоретико-методологической основой исследования послужили труды ведущих ученых и специалистов-практиков России, Урала и зарубежных стран в области экономики, экологии, теоретического обоснования рационального водопользования, а также в сфере практического применения и оценки эффективности водообеспечения населения.

Информационную основу исследования составили нормативно-правовые, законодательные документы РФ; инструктивно-методические материалы; отчетность Министерства природных ресурсов РФ и его подразделений в регионе, органов управления субъекта Федерации и Муниципальных Образований; материалы профильных НИИ и специализированных организаций; ресурсы всемирной информационной сети Интернет.

В исследовании использовались следующие методы познания: экспериментальный, индуктивный, графический, эмпирический (наблюдение, описание, измерение), системный, аналитический.

В ходе исследований лично автором получены следующие результаты:

проведен анализ теоретико-методической базы оценки эффективности водообеспечения на основе использования поверхностных и подземных водных ресурсов;

- изучено и представлено авторское толкование категории водной безопасности как элемента эколого-экономической и социальной безопасности;

- произведена социально-эколого-экономическая оценка создания и использования инфильтрационных водозаборов в условиях интенсивной антропогенной нагрузки;

- обоснована возможность управления качеством подземных вод в пласте при организации инфильтрационных водозаборов с помощью гидрогеодинамических и гидрогеохимических барьеров;

- обоснована эффективность создания и использования водозаборов подземных вод для водообеспечения населения города Екатеринбурга питьевой водой высшего качества «Гамаюн», и как резервного источника водоснабжения в особый период.

Научная новизна и основные защищаемые положения:

Научная новизна диссертационного исследования соответствует пунктам 12.3 и 12.17 Паспорта специальностей ВАК РФ (экономические науки), 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством (экономика природопользования).

1. Впервые обоснован методологический подход к оптимизации взаимодействия естественного и антропогенного факторов в процессе создания специфической потребительной стоимости - питьевой воды на основе использования очищающей способности вмещающих пород при создании и эксплуатации инфильтрационных водозаборов.

2. Уточнена и конкретизирована социально-эколого-экономическая сущность, содержание понятия водная безопасность, разработана классификация факторов водной безопасности в системе водообеспечения населения.

3. Предложены способы управления качеством подземных вод в водоносном пласте инфильтрационных водозаборов на основе использования естественных и искусственно создаваемых гидрогеодинамических, гидрогеохимических барьеров, «магазинирования» воды.

4. Разработана авторская методика сравнительной социально-эколого-экономической эффективности инфильтрационных водозаборов для водообеспечения населения в условиях повышенной антропогенной нагрузки.

Практическая значимость проведенного исследования:

- использование выявленных физических и физико-химических закономерностей миграции органических и неорганических загрязняющих веществ позволяет применять экономичные малоотходные способы

водоподготовки непосредственно в водоносном пласте, при одновременном повышении гарантий водной безопасности;

- установлено влияние газогеохимических аномалий углекислого и углеводородных газов, паров нефтепродуктов на сокращение сроков выживания патогенных бактерий и вирусов в геологической среде. Это позволяет обосновать сокращение второго пояса зон санитарной охраны подземных вод питьевых водозаборов против нормативных, что имеет экономическое значение за счет уменьшения площади горного отвода при недропользовании;

- предложенные методы водоочистки в пласте от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов позволяют повысить рентабельность эксплуатации инфильтрационных водозаборов питьевых подземных вод на водосборе с повышенным техногенным загрязнением поверхностного стока.

Отдельные элементы диссертационной работы вошли в исследование, проведенное в соответствии с планом научно-исследовательских работ Уральского государственного экономического университета и Центра социально-эколого-экономических исследований Европейско-Азиатского института управления и предпринимательства на 2000-2004 г.г. по теме «Организационно-экономический механизм рационального использования природных ресурсов в регионе».

Апробация результатов. Основные положения и выводы диссертационного исследования, были обсуждены и получили положительную оценку на ряде конференций, семинаров, форумов, симпозиумов, конгрессов, в том числе на Международных научно-практических конференциях в г. Екатеринбурге (2001, 2002, 2003 г.г.), г. Пенза (2002 г.), Международных симпозиумах «Чистая вода России» (г. Екатеринбург, 2001, 2003 г.г.), Международной выставки - конгресса «Экватек - 2004. Вода: Экология и технология» (г. Москва 2004 г.), в статье в журнале РАН «Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология», 2004, №5 (1,5 п.л.).

Результаты исследования использованы в деятельности НПО «Уралгеоэкология» по оценке и организации инфильтрационных водозаборов, при проведении экспериментальных работ по очистке подземных вод в пласте от техногенного загрязнения в муниципальных образованиях «г. Екатеринбург», «г. Каменск-Уральский»; при подготовке проекта развития систем водоснабжения в составе стратегического плана развития г. Екатеринбурга до 2015 года; в учебном процессе при подготовке экономистов-экологов в УрГЭУ, что подтверждено соответствующими документами.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 14 публикациях общим объемом 3,25 п.л. (авторских 2,21 п.л.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, изложенных на 188 страницах текста, содержит 22 рисунка, 11 таблиц, список литературы из 195 наименований и 1 приложение.

2. ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Впервые обоснован методологический подход к оптимизации взаимодействия естественного и антропогенного факторов в процессе создания специфической потребительной стоимости — питьевой воды на основе использования очищающей способности вмещающих пород при создании и эксплуатации инфильтрационных водозаборов.

Методологическую основу оптимизации взаимодействия естественного и антропогенного факторов получения питьевой воды в водном бассейне в условиях повышенной антропогенной нагрузки, в работе составляет принцип рационального природопользования - удовлетворение потребностей в природных ресурсах, свойствах объектов природы при одновременном поддержании и сохранении природно-ресурсного потенциала на перспективу.

В методологическую основу исследования и реализации этого подхода заложен принцип взаимовлияния и взаимозависимости показателей экологического, экономического, социального эффектов. Проявление экологического эффекта объективно трансформируется в форму экономического, социального эффектов. Экологический эффект в виде поддержания саморегулирующей, самовосстанавливающей, самоочищающей способности природных ресурсов, объектов природы, экосистемы в целом создает условия для удовлетворения экономических (в ресурсах, условиях экономического воспроизводства), социальных (в условиях воспроизводства главной производительной силы, населения, человека) потребностей.

Такая взаимосвязь базируется на процессе трансформации категории «потребительские свойства» природных ресурсов, в категорию «потребительная стоимость», затем в результате целенаправленной трудовой - в категорию «стоимость» по схеме, представленной на рисунке 1.

Авторский теоретико-методологический подход к исследованию проблемы получения питьевой воды на основе открытия новых способов очистки вод в пласте, создания и эксплуатации инфильтрационных водозаборов в водном бассейне с повышенной антропогенной нагрузкой обеспечивает:

1. Обоснование возможности получения гарантированного объема и качества питьевой воды с использованием очищающей способности вмещающих пород и обеспечения водной безопасности (социальный эффект).

2. Достижение экологического эффекта в виде очистки от техногенного загрязнения (добыча разлитых на водосборе нефтепродуктов), отказа от складирования отработанного реагента, сохранение малых рек, поддержания ландшафта, биоразнообразия в экосистеме водного бассейна за счет рационального воздействия на элементы природного комплекса.

3. Получение экономического эффекта в виде:

- снижения затрат на гарантированное водообеспечения населения города по сравнению с традиционной схемой водоснабжения из поверхностных источников;

- получения дохода от нового способа поисков месторождений питьевых подземных вод высшего качества (минеральных столовых вод), являющихся социально значимым продуктом, идущих на бутилирование;

- получения дополнительного эффекта за счет использования попутной стоимости, например, добычи и реализации разлитых нефтепродуктов.

Природ** ресурсы, обметы Труд (нсгюлыомнме. лмьимние, юыусияоастю. Сырье. голуфабрюшт, пролукшоц откаял Труд Томр

Гкпребипелыжне СЮЙС1М Потребители** СТОИМОСТЬ Стоимость

-^

Роулют Эффсет

Рисунок 1. Схема алгоритма формирования результата и эффекта природопользования

2. Уточнена и конкретизирована социально-эколого-экономическая сущность, содержание понятия водная безопасность, разработана классификация факторов водной безопасности в системе водообеспечения населения.

На основе теоретического обобщения результатов предшествующих исследований, анализа продолжающейся преимущественной практики использования поверхностных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, автором сформулированы следующие основные принципы оценки эколого-экономической эффективности использования местных водных ресурсов и обеспечения водной безопасности на основе организации инфильтрационных водозаборов.

1. Применительно к использованию водных ресурсов и объектов природы, категория рационального использования водных ресурсов (РИВР) представлена как: «оптимальное сочетание процессов использования, охраны, воспроизводства водных ресурсов, пользования свойствами водных объектов с целью удовлетворения потребностей в них и сохранения водно-ресурсного потенциала (ВРП) и природно-ресурсного потенциала (ПРП) в целом». Причем, принципы РИВР могут быть реализованы только при учете условий, факторов оптимизации элементов его экосистемы во времени и пространстве. В работе это подтверждено исследованиями на практике водопользования на Среднем Урале, где формируется сток. Последствия водопользования на территории занимающей верховья рек, весьма ощутимо

проявились в условиях водопользования (природопользования в целом) на территориях расположенных ниже по течению рек в хозяйственной деятельности, в условиях жизнеобеспечения.

2. Темпы ухудшения качества воды в водохранилищах опережают, за редким исключением, темпы внедрения передовых технологий водоподготовки. Этот вывод в полной мере относится и к питьевым водоемам Свердловской области. В настоящее время требуются все более дорогостоящие технологии и реагенты, но даже в этом случае не достигается биологически полноценное качество воды, в результате чего более половины населения вынуждено употреблять воду, не соответствующую по качеству гигиеническим нормативам, поэтому поверхностные водные источники в значительной степени можно рассматривать как источник угроз в социальном, экологическом и экономическом аспекте, более того, эта угроза имеет тенденции к возрастанию. На основе проведенного исследования по оценке факторов водной безопасности в работе конкретизировано понятие «водная безопасность» применительно к вовлечению в процесс водообеспечения населения местных подземных вод следующим образом. Водная безопасность - снижение рисков водообеспечения за счет реализации потенциала экосистемы водного бассейна и оптимизации антропогенной деятельности, прежде всего в направлении поддержания самоочищающей способности экосистемы. Такое толкование категории не противоречит общей ее трактовки, предложенной крупнейшими учеными в этой сфере деятельности, в то же время, оно конкретизирует его в аспекте принятия практических мер.

Необходимость акцентировать внимание на использование местных водных ресурсов вызвана, по мнению автора, следующими обстоятельствами:

1. Гарантированное водообеспечение, рациональное использование водных ресурсов, поддержание устойчивости экосистемы на основе привлечения водных ресурсов других водных бассейнов (в глобальном масштабе) в настоящее время малоэффективно с точки зрения экономической, социальной и экологической.

2. Исследование результатов водохозяйственной деятельности на практике реализации инфильтрационных водозаборов позволило дополнить и обосновать принципы водной безопасности предложенные в работах предыдущих исследователей на основе учета прямых и косвенных факторов, способствующих достижению, поддержанию водной, экологической, социальной, в том числе микробиологической безопасности населения городов и защиты от техногенного загрязнения.

Кроме того, одним из важнейших факторов обеспечения экологической, социальной безопасности водообеспечения в данной работе, учитывается фактор управления качеством воды в пластах при организации инфильтрационных водозаборов. На этой основе предлагается следующая классификация факторов водной безопасности (таблица 1).

Реализация названного методологического подхода в исследовании представлена в форме регулирования и управления балансами подземных вод при организации инфильтрационных водозаборов в водном бассейне с повышенной антропогенной нагрузкой:

- получение воды питьевого качества за счет инфильтрации поверхностных вод;

- получение воды питьевого качества за счет ее очистки в пластах по принципу гидрогеодинамических и гидрогеохимических барьеров.

Таблица 1

Классификация факторов водной безопасности_

Естественные факторы Антропогенные факторы

- корреляционные связи в балансах экосистем и между их элементами; • взаимосвязь поверхностных и подземных вод; -саморегулирующая, самовосстанавливающая способность экосистем водных бассейнов; - водно-ресурсный потенциал (ВРП) с учетом сопредельных территорий и водных бассейнов; - потенциал очищения вмещающих пород (пластов) при организации инфильтрационных водозаборов - характер хозяйственной деятельности на водосборе, сохранение баланса в экосистеме водного бассейна; мероприятия по рациональному использованию природных ресурсов (РИПР), и водных ресурсов (РИВР); мероприятия по снижению (предотвращению) трансграничного переноса и выпадения на водосборе загрязняющих веществ; мероприятия по максимальному предупреждению аварий, катастроф; резервирование водных ресурсов, источников, в том числе бутилирование и реализация; - совершенствование нормативной базы.

3. Предложены способы управления качеством подземных вод в водоносном пласте инфильтрационных водозаборов на основе использования естественных и искусственно создаваемых гидрогеодинамических, гидрогеохимических барьеров,

«магазинирования» воды.

В работе изучена очищающая способность вмещающих пород (пластов) в зоне организации инфильтрационных водозаборов, с точки зрения естественных, физико-химических, биологических, геологических процессов, происходящих в пластах и возможность регулирования количественного и качественного баланса подземных вод в водоносных пластах инфильтрационных водозаборов с учетом реакции природных водоносных систем на антропогенное воздействие по следующим направлениям:

- сокращение массы воды в эксплуатируемом водоносном пласте (образование депрессионной воронки) вследствие расходования части его емкостных запасов;

- использования естественных ресурсов подземного стока трещинно-карстовых подземных вод в водоносных зонах мраморизованных известняков;

- увеличение расхода питания водоносного пласта как за счет интенсификации существующих процессов питания, так и за счет возникновения новых - привлекаемые ресурсы;

пополнению количества подземных вод при проведении специальных гидротехнических мероприятий или вследствие изменений водохозяйственной обстановки, что составляет искусственные ресурсы;

- формирование искусственных ресурсов в водоносных зонах трещинно-карстовых подземных вод линз известняков или мраморов, пересекаемых малыми реками, за счет магазинирования паводкового стока - с последующей его сработкой в межень.

В работе изучены закономерности метаморфизации химического состава подземных вод в зонах карбонатных барьеров при целенаправленном гидрогеодинамическом воздействии сульфатными железосодержащими водами, рассмотрены газогеохимические аномалии углекислого газа, выделяющегося при коагулировании.

При этом выявлена возможность снижения эксплуатационных затрат на водоподготовку подземных вод инфильтрационных водосборов, по сравнению со схемой использования поверхностных вод, которые загрязнены солями тяжелых металлов и нефтепродуктами.

В работе установлена физико-химическая аналогия между управляемой техногенной миграцией подземных вод в зоне гидрогеохимического щелочного карбонатного барьера и технологическим процессом искусственной водоочистки с применением в качестве коагулянта железного купороса и подщелачиванием известью. Как известно, железный купорос Fe2SO4 в результате реакции нейтрализации преобразуется с выделением углекислого газа СО2 в гидроксид железа (II) Fe(OH)2, который в присутствии растворенного кислорода в воде очень быстро переходит в гидроокись железа (Ш)Fe(OH)3 . Гидроокись железа образует в воде соли с положительным зарядом в грануле. Для связывания в зоне реакции образующихся при гидролизе ионов водорода и углекислоты добавляют известь, которая кроме прямого назначения, в свою очередь, являясь электролитом, оказывает коагулирующее действие, а ее нерастворимая часть действует как механический сорбент. Гидроксиды железа флокулируют и осаждаются с частицами взвеси, а также сорбируют на поверхности своих частиц бактерии, гуминовые вещества и некоторые соединения, например, ионы металлов.

В работе в естественных и техногенных условиях изучены плановая и вертикальная фильтрация сульфатных железосодержащих вод из слабоводоносных зон в пиритизированных породах к водоносным зонам в закарстованных известняках. Изучение газогеохимических аномалий углекислого газа произведено на примере свалки сульфатосодержащих промышленных отходов гальванического производства, складированных в карьер по добыче мрамора, на площадке детского больничного комплекса.

Результатом исследования явилось развитие идеи геохимических барьеров, способствующих формированию водных запасов с повышенными качественными показателями, защищенных от загрязнения.

Исследования, проведенные на действующих водозаборах позволили выявить закономерности инфильтрации воды в направленном режиме внутри проницаемых пород. На рисунке 2 представлена схема организации, устройства направленного принудительного питания водозаборных скважин за счет береговой инфильтрации.

ЕШЗ* ЕЗ-* ЕЗ* ЕЗ' Г^П/ (71« О»

а - разрез; б — план. 1 — почвенный слои; 2 — водоносные пески; 3 — уровень грунтовых вод до эксплуатации; 4 — депрессионная воронка; 5 — водонепроницаемые породы; 6 — буровые скважины инфильтрационного водозабора; 7 — направление береговой инфильтрации; 8 — фильтр водозаборной скважины; 9 — контур речной долины

Рисунок 2. Схема направленного усиленного питания водозаборных скважин за счет береговой инфильтрации речных вод (по Н.И. Плотникову)

Управление качеством подземных вод при организации инфильтрационных водозаборов в работе исследовано на основе достижения гидрогеодинамических воздействий сульфатными железосодержащими водами. Рациональное использование очищающего потенциала зон щелочных геохимических барьеров возможно при контроле за расходом, скоростью и направлением миграционных потоков сульфатных железосодержащих вод. В этом случае контролирование гидрогеохимических процессов позволили рассматривать такую природную систему как водоочистную, физико-химической основой функционирования которой является коагулирование и выделение «примесей» воды.

Выявлено также, что очищающий тип реакции в зоне карбонатного геохимического барьера, куда поступает природный раствор железного купороса, особенно прогнозируем при водоотборе с частичной инверсией

естественных ресурсов подземных вод, при которой сохраняется гидрогеохимический баланс. Такие контролируемые гидрогеохимические условия автор рассматривает в качестве поискового критерия месторождений минеральных столовых вод, что имеет большое экономическое значение из-за

уменьшения (рисунок 3).

предпринимательского риска поисково-разведочных работ

1 - водоносный горизонт в четвертичных аллювиальных отложениях долины р.Исеть; 2 - лимонтизированные глины с обломками мраморов и конкрециями бурого железняка мезо-кайнозоя; 3 - водоносная зона трещинно-

карстовых подземных вод в мраморах девона; 4 - слабоводоносная зона региональной трещиноватости зеленокаменных пиритизированных пород силура; 5 - начальный уровень подземных вод; 6 - проектируемый

динамический уровень подземных вод инфильтрационного водозабора; 7 - линия тока подземных вод; 8 -ствол поисковой скважины, цифры сверху - номер по документации; снизу - глубина, м; слева псевдодробь: в

числителе - дебит, дм3/с, в знаменателе - понижение при откачке, м; справа псевдодробь: в числителе начальный уровень подземных вод, м; в знаменателе - содержание железа в воде, мг/дм3; 9 - проектируемые спаренные скважины инфильтрационного водозабора: 9а - водопонизительная, 9б - поглощающая для периодических наливов растворов коагулянтов (железного купороса и др.) в трещинно-карстовые коллекторы в мраморах; штриховка стволов скважин соответствует интервалам установки фильтров или без обсадки

«глухими трубами».

Рисунок 3. Типичная схема щелочного карбонатного гидрогеохимического барьера в водоносной зоне трещинно-карстовых подземных вод мраморов девона Оброшинского берегового водозабора в 4 км северо-западнее г. Екатеринбурга

Как показывают результаты проведения гидрогеоэкологических работ в зонах карбонатных геохимических барьеров, выполненных с участием автора в фирме «Уралгеоэкология», прогнозируемые социально-эколого-экономические эффекты можно получить только при осуществлении контроля за гидравлическими уклонами, скоростью и расходами

миграционных потоков сульфатных железосодержащих вод. В противном случае можно получить «убыточный эффект загрязнения» (в смысле дополнительных затрат на водоподготовку).

Пресные питьевые подземные воды, загрязняемые солями металлов или нефтепродуктами, возможно, защищать с помощью ярусных откачек, формирующих гидрогеодинамический барьер.

При локальном загрязнении пресных подземных вод нефтепродуктами может быть обеспечена их защита благодаря использованию спаренных скважин, как это делается на линзах пресных вод. Отличие заключается в следующем: на линзах соленые воды поступают в пресные снизу, а нефтепродукты инфильтруются обычно через зону аэрации сверху. При откачке пресных вод из нижнего фильтра и загрязненных нефтепродуктами вод из верхнего фильтра между чистыми пресными и загрязненными водами формируется граница раздела потоков (рисунок 4).

1 - водоносный горизонт четвертичных песчаных отложений прадолины р. Исток и песчано-дресвянистых образований мезозойской коры выветривания гранитов; 2 - водоносная зона трешиноватости в жильных гранитах верхнего карбона; 3 - слабоводоносная зона региональной трешиноватости гранодиоритов нижнего карбона; 4 - «линза керосина» формирующаяся в воронке депрессии подземных вод гидрогеодинамического

барьера; 5 - литологическая граница; 6 - начальный уровень подземных вод; 7 - динамический уровень подземных вод; 8 - динамический уровень подземной «линзы керосина»; 9 - линия тока подземных вод; 10-линия тока «керосина»; 11 - стволы скважин (дренажные, поглотительные - для обратной закачки дренажных вод, наблюдательные), буквы и цифры сверху - нумерация по первичной документации, штриховка в стволах скважин указывает на интервалы, оборудованные фильтрами или без обсадки «глухими» трубами.

Рисунок 4. Типичная схема гидрогеодинамического барьера для очистки от нефтепродуктов

подземных вод водоносной зоны жильных гранитов на участке левобережья р. Исток в юго-

западной части п. Кольцово

При плановой и особенно при вертикальной миграции сульфатных железосодержащих вод в зонах карбонатных геохимических барьеров всегда возникают газогеохимические аномалии углекислого газа (не только над «свалками промотходов в мраморных карьерах»). В работе установлено, что земельные участки над экологически опасными газогеохимическими зонами (при СО2 > 10%) неблагоприятны для застройки объектами жилья и соцкультбыта. Как известно, в экологически опасных газогеохимических зонах требуются дополнительные затраты на обустройство зданий и инженерных сетей газодренажными трубами или газонепроницаемыми экранами.

При постановке задач последующих исследований формирования гидрогеодинамических и гидрогеохимических барьеров для защиты от загрязнения подземных вод в качестве первоочередных задач рекомендовано в работе выделить следующие:

- создание искусственных гидрогеохимических барьеров, путём «инъекций» раствора железного купороса в поглощающие скважины на водоносную зону в известняках;

- определение «обеззараживающего» влияния углекислого газа и нефтепродуктов в зонах барьеров на жизнедеятельность патогенных микроорганизмов, что имеет экологическое значение при добыче питьевых подземных вод.

- при техногенной миграции сульфатных железосодержащих вод в зоне карбонатного геохимического барьера происходит выделение углекислого газа, что позволяет в составе инженерно-экологических изысканий проводить газогеохимическое обоснование оконтуривания экологически опасных зон.

Резервным источником водоснабжения г. Екатеринбурга в особый период можно рассматривать Оброшинское склоновое и Оброшинское береговое месторождения питьевых подземных вод (рисунок 3)(поисково-разведочные работы выполнялись НПО «Уралгеоэкология»). Оброшинское склоновое месторождение минеральных столовых вод высшего качества «Гамаюн» имеет эксплуатационные запасы 420 м3/сут, утверждённые ГКЗ (протокол № 454 от 10.12.97 г.), которые формируются за счёт частичной инверсии естественных ресурсов. Данный водозабор, при эффективном использовании, высоко рентабелен, затраты на проектирование и строительство окупятся за непродолжительный срок, что подтверждают полученные научные результаты.

Экспериментальные работы по изучению условий формирования гидрогеодинамического барьера для очистки подземных вод от техногенного загрязнения керосином, выполненные в юго-западной части пос. Кольцово, также показали, что сооружение инфильтрационных водозаборов подземных вод в долине р. Исток имеет в настоящее время более высокую инвестиционную привлекательность.

w

о Ja

Питьевые подземные воды, как и все другие полезные ископаемые, имеют стоимость, одной из важнейших составляющих которой является плата за землю при горном отводе. В этой связи особую инвестиционную привлекательность имеют инфильтрационные водозаборы питьевых подземных вод, сооружение которых не требует больших площадей при горном отводе. Разработка и внедрение новых экономичных технологий очистки подземных вод в пласте от прогрессирующего техногенного загрязнения, предлагаемых автором, позволяют сделать выгодным и бизнес по добыче питьевых подземных вод инфильтрационными водозаборами, и добычу загрязняющих компонентов при этом - нефтепродуктов, представляющих собой значительную стоимость. Продукты коагуляции сульфата железа на щелочном гидрогеохимическом барьере также представляют экономический интерес. «Цепочка» месторождений бурого кремнистого железняка над мраморами в пределах МО «г. Екатеринбург» в XX веке называлась Исетской рудной полосой, которая отрабатывалась железными рудниками «Исетским», «Четыре брата», «Клоповским», «Решетским», «Оброшинским» (с севера на юг).

4. Разработана авторская методика сравнительной социально-эколого-экономической эффективности инфильтрационных водозаборов для водообеспечения населения в зоне с повышенной антропогенной нагрузкой.

Обоснование методического подхода к оценке социально-эколого-экономической эффективности создания и использования инфильтрационных водозаборов произведено по принципу сравнения альтернативных вариантов.

Базой сопоставления в работе, принята схема организации хозяйственно-питьевого водоснабжения за счет регулирования поверхностного стока. Принцип альтернативности автору представляется как удовлетворение потребностей в воде питьевого качества по вариантам (за счет поверхностного водозабора и инфильтрационного), с обязательным соблюдением качественных показателей для потребителя. Поэтому, экономической сущностью предложенного автором метода сравнительной эффективности альтернативных вариантов, является оценка (в методическом подходе) и минимизация затрат (в практических решениях по осуществлению схем водообеспечения).

Экономическую сущность, базу эффекта реализации потенциала очищения при организации и использовании инфильтрационных водозаборов с очисткой подземных вод в водоносном пласте, составляет возможная экономия денежных средств, труда , инвестиционная привлекательность, по сравнению с традиционной схемой организации водозабора из поверхностных водных источников. При этом в составе ат необходимо учитывать косвенную экономию денежных средств, труда которые объективно необходимы для поддержания экологического равновесия в экосистеме водного бассейна и учитывается при использовании

поверхностных источников. Не менее важной составляющей эффекта является - экологический эффект (условно равный дополнительной экономии денежных средств, труда ат") в виде очистки от техногенного загрязнения, отказа от складирования отработанного реагента, сохранение малых рек, поддержания ландшафта, за счет рационального воздействия на элементы природного комплекса, как следствие - сохранение высокой потребительной стоимости при использовании.

Экономическим выражением эффекта выступает разница в затратах при организации инфильтрационных водозаборов с очисткой в водоносном пласте Зинф и затрат при организации водообеспечения (по альтернативному варианту) за счет регулирования поверхностного стока Зт:

Составляющими в структуре затрат по оцениваемым альтернативным вариантам являются:

1. При организации и использовании ин фильтрационных

ипттп^я^ппптг

^Зинф=31+32+3,+3,+..., (4.2)

где 31 - на изучение геологического строения, выявление минералогической структуры пород;

32 - на исследование потенциала очищающей способности вмещающих пород;

33 - изучение, оценка отдачи обеспеченности дебита;

34 - снижение, экономия затрат на дебактеризацию на этапах добычи, транспортировки воды до населения.

2. При организации водообеспечения населения питьевой водой за счет регулирования поверхностного стока:

¿Гзпов=з'1+з'2+з'3+з,+..., (4.з)

где 3'1 - затраты на изучение водных источников (обеспеченность факторов, влияющих на формирование количественных и качественных балансов);

3'2 - затраты на обеспечение, поддержание количественных и качественных параметров водного объекта - источника водоснабжения.

В свою очередь, 3'2 включает такие важные составляющие, как:

затраты на регулирование стока Зр, поддержание водорегулирующих устройств в безаварийном состоянии Зб и обеспечение гарантий их надежности;

- затраты на предупреждение (предотвращение) отрицательной динамики в изменении баланса водности З, качественных показателей при использовании территории водного (речного) бассейна в других

хозяйственных целях Зк: сельскохозяйственных, рекреационных, промышленных;

- затраты на межбассейновое регулирование и перераспределение стока поверхностных вод 3п;

- затраты на поддержание параметров других элементов экосистемы речного бассейна и его ландшафта, с целью обеспечения количественного и качественного показателей параметров баланса воды при поверхностном водозаборе (З):

32 =3+3, +ЗЯ +З+З+З +..., (4.4)

2 р б о к п э 5

3'3 - затраты на дебактеризацию воды при заборе из поверхностных источников;

34 - затраты на дополнительную обработку воды, осуществляемую, в основном, реагентным способом (дорогостоящим, как по потреблению реагента, так и в аспекте последующей утилизации отходов их использования). Необходимо при этом отметить, что существующая практика водоподготовки реагентным способом, в основном, сопровождается фактом их складирования на территории водного бассейна или в замкнутых водных объектах (озера, впадины), приводящих к экологическому, социальному

ущербу и дополнительным экономическим затратам на

предупреждение распространения таких загрязняющих веществ. Очевидно, что необходимо учитывать ряд таких элементов, составляющих суммарных затрат по схеме:

34=314+324+334+..., (4.5)

где 3'4 - затраты на приобретение, транспортировку, хранение реагента;

324 - затраты на приготовление и внесение реагента в технологическую схему водоподготовки, состоящие в свою очередь, из

т2 К ¿2Э

значительных капитальных затрат 34 и эксплуатационных затрат 34 ,то есть:

324=32;+32Э, (4.6)

334 - дополнительные затраты (в основном компенсируемые за счет роста тарифов) водоподающей и водоотводящей организаций при огромных потерях в сети.

Для экономического обоснования решения на основе сравнения вариантов в работе предложен алгоритм количественных расчетов, по принципу: результат —* эффект —► эффективность (рисунок 6), где:

- затраты труда на организацию водообеспечения, изыскания; - затраты на освоение месторождений подземных вод, регулирование стока;

АТ} - затраты на подготовку воды, её транспортировку, распределение (в том числе обеспечение качества, его гарантированности).

Рисунок 6. Алгоритм расчета и оценки затрат на организацию водообеспечения населения

В отличие от ранее применяемой в практике оценки эффективности мероприятий по рациональному природопользованию в работе при сравнении вариантов учитывается принцип альтернативности водообеспечения населения и обеспечение экологической, социальной водной безопасности.

Суть предшествующего подхода заключалась в оценке только экономической альтернативы по минимуму приведенных затрат

П

по

схеме:

П„=С+К*Е„

- текущие (эксплуатационные) затраты по

(4.7)

сравниваемым

где С вариантам;

К - капитальные затраты;

Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Предлагаемая схема оценки эффективности водообеспечения, предполагает учет дополнительных, к экономическому эффекту Ээкоы факторов (эффектов) в виде социального Эсоц и экологического Эзкол. При этом, на основе алгоритма расчета предложенного в работе, сравнение альтернативных вариантов осуществляется как разница суммарных эффектов

водообеспечения по варианту инфильтрационного водозабора и

водозабора за счет поверхностных водных объектов :

ДЭ = аээкои + аэсоч + ДЭэк0Л =£эи -£э„ ,

(4.8)

Экономия затрат при создании и использовании инфильтрационных водозаборов достигается за счет следующих составляющих (элементов):

1. Снижение капитальных затрат по сравнению с вариантом организации водозабора из поверхностного источника , достигаемое за счет отказа от следующих основных работ:

- от регулирования стока создания гидротехнических сооружений, систем переброски стока, поддержания их функционирования ак,;

- создания крупных систем водоподготовки на реагентной основе

&к2>

- от затрат на сооружения по утилизации отработанного реагента

АК3>

- создания значительных по масштабам и затратам зон санитарной охраны открытых водных источников (учет «обеззараживающего» влияния углекислого газа и нефтепродуктов в зонах барьеров на жизнедеятельность патогенных микроорганизмов) ;

- от крупных капитальных затрат на предотвращение загрязнения поверхностных водоемов за счет смыва загрязнений с территории водного

бассейна, в том числе за счет трансграничного переноса ак5 , то есть:

2. Снижение эксплуатационный затрат Д3ЭкСп по направлениям и функциям (рисунки 7, 8):

- предотвращение (отказ) от затрат по постоянному поддержанию водорегулирующих сооружений, систем переброски стока ;

- отказ от затрат на поддержание систем водоподготовки ;

- отказ от крупных затрат на реагентную подготовку воды ;

- отказ от эксплуатационных затрат на содержание системы водоподготовки из открытых источников Д34 ;

- отказ от затрат на компенсации негативного воздействия водохранилищ на водопотребителей и водопользователей, в том числе

расположенных ниже по течению ;

- снижение затрат на электроэнергию при значительных объемах переброски стока

1 - Материалы, 2 - Электроэнергия, 3 - ФОТ рабочих, 4 - Отчисления на соц нужды рабочих, 5 - ФОТ специалистов, б -Отчисления на сои нужды специалистов, 7 - Амортизационные отчисления, 8 - Ремотный фонд, 9 • Капитальный ремонт, 10 -Текущий ремонт, 11 - Содержание зданий и сооружений, 12 - Плата за пользование водньют объектами, 13 - Плата за землю, 14 -Плата за загрязнение окружающей среды, 15- Прочие прямые расходы, 16 - Прочие расходы,

Рисунок 7 Распределение эксплуатационных затрат на водоподготовку при использовании поверхностных источников (МУП «Водоканал» г Екатеринбург в 2004г )(в %)

1 - Материалы, 2 - Электроэнергия, 3 - Топливо, 4 - Фонд оплаты труда, 5 - Амортизация, 6 - Налоги, 7 - Прочие расходы

Рисунок 8 Доля основных элементов эксплуатационных затрат при организации производства воды на основе инфильтрационного водозабора с очисткой в пласте (в %)

Рентабельность МУП «Водоканал» г. Екатеринбург в 2004 г.: -12,8%. Прогнозируемая рентабельность Оброшинского берегового инфильтрационного водозабора почти в полтора раза выше.

Специфическим и значительным экономическим и социальным эффектом создания и эксплуатации инфильтрационных водозаборов с

очисткой в пласте является возможность использования самой технологии добычи воды в следующих целях:

- возможность увеличения объемов очищенной воды в пласте при использовании спаренной скважины (инъекционной);

- извлечение нефтепродуктов при использовании ярусных откачек из спаренных скважин;

- добыча воды хорошего качества в зоне с повышенной антропогенной нагрузкой, что высокозатратно при использовании поверхностных водоемов.

3. Учет положительных эффектов от создания водохранилищ при «магазинировании» ДЭех :

- экологический эффект создания водохранилищ за счет улучшения микроклимата, повышения рекреационных свойств в зонах влияния водохранилища;

- экономический эффект в виде возможности организации хозяйственной деятельности с их эксплуатацией (рыбное хозяйство, разведение водоплавающей дичи, новой популяции ценных животных, использование для орошения сельскохозяйственных угодий, использование водохранилищ в рекреационных, туристических, спортивных целях);

- социальный эффект в виде удовлетворения потребностей населения в благоприятных условиях проживания и жизнедеятельности.

Общий сравнительный эффект от создания и использования инфильтрационных водозаборов оценивается сопоставлением сравниваемых вариантов с учетом их альтернативности:

Практические исследования по организации и использованию водозаборов питьевых подземных вод высшего качества в зонах щелочных карбонатных гидрогеохимических барьеров, а также организации производства по их бутилированию (вода «Гамаюн») для водоснабжения населения г. Екатеринбурга и других городов Уральского региона, подтверждают обоснованность принятого методического подхода. Целесообразность использования инфильтрационных водозаборов как резервных источников водоснабжения на случай возникновения чрезвычайных ситуаций при техногенном загрязнении, что повышает уровень социально-эколого-экономической безопасности. В работе показана возможность дополнительного экономического результата при организации инфильтрационных водозаборов в виде извлечения нефтепродуктов, при организации ярусной откачки и в конечном итоге - экономического эффекта от удовлетворения потребителей топлива.

Критериями эффективности организации и использования инфильтрационных водозаборов являются:

- снижение затрат на водообеспечение, в части обеспечения качества воды ;

достижение повышенного суммарного экономического, экологического, социального эффектов , или:

где

- суммарные затраты, их снижение обеспечивается за счет:

- минимизации на очистке от загрязнений, примесей (достижение качественного уровня водной безопасности), характерных при организации хозяйственно-питьевого водоснабжения из источников поверхностных вод: загрязнение за счет смыва с сельскохозяйственных угодий, трансграничного переноса, сосредоточенных сбросов стоков промышленности и населения.

- суммарный эффект, достигаемый за счет:

- обеспечения социальной безопасности населения, гарантии повышенной микробиологической безопасности при отборе воды инфильтрационными водозаборами с очисткой вод в водоносном пласте и снижение затрат на её достижение (социальный и экономический эффекты);

- предотвращения в значительных масштабах ущерба экосистеме и тем самым минимизация затрат на обеспечение экологической безопасности, максимальное сохранение безопасных условий жизнедеятельности за счет поддержания параметров экосистем и биоразнообразия, удовлетворения потребностей в благоприятной среде обитания человека (экологический, экономический и социальный эффекты);

- высвобождение поверхностных водных объектов для других видов водопользования (рекреационного, рыбохозяйственного, для получения продукции в отраслях сельского хозяйства, т.е. экономический эффект);

- достижение косвенного эффекта (для других территорий, других водопользователей и водопотребителей, от использования потенциала других элементов экосистемы водного бассейна, т.е. экологический и экономический эффекты).

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Скалин В.А, Скалин А.В. К обоснованию инвестиций в сооружение Оброшинского инфильтрационного водозабора подземных вод в Екатеринбурге // Предприятие - окружающая среда - культура: Тезисы Международной научно - практической конференции Екатеринбург: Изд-во УрГЭУ, 2001. - 127с. - 0,1 п.л.

2. Скалин В А. Маркетинг по обоснованию инвестиций в производство питьевой воды высшего качества «Гамаюн» в Екатеринбурге // Экономика России и экономические знания на рубеже

веков. Тезисы форума молодых ученых и студентов. Екатеринбург: Изд-во УрГЭУ, 2001. Ч.1.-152с.-0,1 п.л.

3. Скалин В.А. О рациональном использовании водных ресурсов Екатеринбурга // Экономика . России и экономические знания на рубеже веков. Тезисы форума молодых ученых и студентов.

Екатеринбург: Изд-во УрГЭУ, 2001. Ч.1.- 152с. -0,1 п.л.

4. Скалин В.А., Скалин А.В. Об источниках водоснабжения г. Екатеринбурга в чрезвычайных ситуациях // Чистая вода России - 2001. Тезисы докл. VI междунар. Симпозиума 17-21 апреля 2001. - Екатеринбург: УРО РАН, 2001. - 243с. - 0,1 п.л.

5. Скалин В.А. О создании защищенных от загрязнения источников питьевого водоснабжения как средства повышения экологической безопасности городов // Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов. Сборник материалов IV Международной научно-практической конференции 26-27 ноября 2002 г. - Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2002. -259с. - 0,1 п.л.

6. Сколии В.А. Подземные источники питьевого водоснабжения - как факторы экологической безопасности и конкурентных преимуществ городов // Конкурентоспособность предприятий и территорий в меняющемся мире. Тезисы международной научно-практической конференции. -Екатеринбург: УрГЭУ, 2002.-224с. -0,1 п.л.

7. Скалин В.А., Скалин А.В. К вопросу типизации щелочных гидрогеохимических барьеров на Урале // Вопросы инженерно-геодезических, инженерно-экологических и инженерно-экологических изысканий. Матер, науч.-технич. семинара 23 апреля 2002г. - Екатеринбург: Изд-во «АКВА-ПРЕСС», 2002. - 62с. - 0,3 п.л.

8. Скалин В.А., Скалин А.В. О способе очистки подземных вод от загрязнения пленочными нефтепродуктами в коре выветривания гранитных массивов // Урала Техногенная трансформация геологической среды. Материалы Международной научно-практической конференции (Екатеринбург, УПТА, 17-19 декабря 2002 г.) - Екатеринбург: Изд-во УПТА; Изд-во АМБ, 2002 г.-226с.-0,1 п.л.

9. Скалин В.А. О подземном, защищенном от загрязнения источнике питьевого водоснабжения Екатеринбурга // Инновационность хозяйственных систем. Тезисы VI Всероссийского форума молодых ученых и студентов. - Екатеринбург: УрГЭУ, 2003. 4.1. - 194с. - 0,1 п.л.

10. Скалин В.А., Скалин А.В. Исследование барражного эффекта глинистой коры выветривания при миграции подземных вод и нефтепродуктов на Урале // Проблемы инженерных изысканий для строительства в Уральском регионе. Научно-практическая конференция 3 июня 2003г. -Екатеринбург: Изд-во «АКВА-ПРЕСС», 2003. - 84с. - ОД п.л.

11. Скалин В.А., Скалин А.В. О технологии использования самоочищающего потенциала гидрогеохимического щелочного карбонатного барьера // Чистая вода России - 2003. Тез. докл. VII междунар. симпозиума 15-19 апреля 2003 г. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - 227с. - 0,15 п.л.

12. Скалин В.А. К вопросу о состоянии источников питьевого водоснабжения (на примере г. Екатеринбурга) // Экологические проблемы промышленных регионов. Материалы всероссийской конференции. - Екатеринбург: Изд-во Екатеринбургской епархии, 2004. - 429с. - 0,1 п.л.

13. Скалин В.А., Скалин А.В. О формировании минеральных природных столовых вод в зонах щелочных геохимических барьеров // Материалы Международной выставки - конгресса «Экватек - 2004. Вода: Экология и технология». М.: 2004.4.1. - 1195с. - 0,2 п.л.

14. Скалин В.А., Скалин А.В. Исследование карбонатных барьеров гидрогеодинамическими воздействиями сульфатных железосодержащих вод // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. М.: РАН, Изд-во «Наука», 2004, №5, с.396. - 1,5 п.л.

Подписано в печать 4.оз 2003 Формат бумаги 60x84. Бумага для множительных аппаратов. Печать плоская Усл. Печ. л. 12

Заказ зо Тираж 100 экз.

Издательство

Уральского государственного экономического университета Екатеринбург, ул. 8 Марта, 62 ПОП УрГЭУ Уральский государственный

экономический университет

í'-í

n M;p

4. 71 fi

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Скалин, Владислав Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

1.1. Методологические подходы к оценке использования водных ресурсов, объектов

1.2. Эффективность использования водных ресурсов

1.2.1.Использование водных ресурсов, обеспечение водной и экологической безопасности

1.2.2. Особенности организации водообеспечения городов, населенных пунктов на основе использовании местных водных ресурсов

1.3. Организация водообеспечения на основе создания и использования инфильтрационных водозаборов, и поверхностных источников

1.4. Методические основы сравнительной эффективности организации использования инфильтрационных водозаборов с очисткой вод в водоносном пласте и поверхностных водозаборов

2. СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА (на примере г. Екатеринбурга)

2.1. Исследование распределения ресурсного потенциала питьевых подземных вод

2.2. Исследование условий рационального использования ресурсного потенциала питьевых подземных вод

2.3. Эколого-экономическое обоснование очистки подземных вод в пласте способами кондиционирования на гидрогеодинамических и гидрогеохимических барьерах

2.4. Управление качеством подземных вод в водоносном пласте

3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕСТНЫХ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ (НА ПРИМЕРЕ

ИНФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОДОЗАБОРОВ)

3.1. Сравнительная эффективность использования поверхностных и подземных вод для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения

3.1.1. Использование поверхностных вод

3.1.2. Использование подземных вод

3.2. Перспективы использования инфильтрационных с* водозаборов в промышленных центрах, промузлах, системах расселения (на примере МО «г. Екатеринбург»)

3.3. Методика сравнительной социально-эколого-экономической эффективности использования инфильтрационных водозаборов

3.3.1. Общие положения

3.3.2. Оценка социально-экологического эффекта

3.3.3. Оценка эффективности использования инфильтрационных водозаборов

Диссертация: введение по экономике, на тему "Социально-экономическое обоснование водной безопасности в условиях повышенной антропогенной нагрузки"

Актуальность темы исследования. В крупных городах, промышленных центрах Урала в настоящее время сложилась напряженная экологическая обстановка по водообеспечению населения.

Это в основном вызвано тем, что они расположены в верховьях рек, бассейны водосбора которых ограничены и находятся в условиях интенсивного антропогенного воздействия. Вследствие этого имеет место дисбаланс в количественном отношении, ухудшаются качественные параметры водохранилищ из-за загрязнения водосборов сосредоточенным, рассредоточенным поступлением загрязнений, их трансграничного переноса.

Преимущественное использование поверхностных водных объектов для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения на основе высокозатратной физико-химической технологии водоподготовки, составляют техническую основу монопольности процесса водообеспечения.

В результате этого имеет место значительный экологический, социальный, экономический ущерб, низкие эффективность водообеспечения населения и гарантии водной безопасности.

В этих условиях приобретают особую актуальность исследования по созданию и поддержанию систем водообеспечения на основе привлечения местных водных ресурсов, путем сооружения инфильтрационных водозаборов питьевых подземных вод.

Степень разработанности исследуемой проблемы. Теоретико-методологические основы рационального использования водных ресурсов, создания гарантированных и эффективных систем водообеспечения изучались в трудах отечественных ученых: Бабкина В.И., Вендрова C.JL, Зарубаева Н.В., Колоколова А .Г., Коронкевича Н.И., Крицкого С.Н., Лебединского Ю.П., Минкина Е.Л., Менкеля М.Ф., Нежиховского P.A., Шикломанова И.А.

Возможность и эффективность использования местных водных ресурсов, в том числе подземных для организации водообеспечения городов освещены в трудах Гаева А.Я., Попова А.Н., Прохоровой Н.Б., Тюткова О.В., Черняева A.M., Шахова И.С., Шаманаева Ш.Ш.

Проблемы эффективности водообеспечения в регионе, изыскания резервов и их реализации посвящены работы Дистергефт Л.В., Леонтьевой Ю.В., Морокова A.B., Скалина A.B., Яндыганова Я.Я., Яндыганова П.Я.

В последние годы в России проводятся исследования по социально-эколого-экономическому обоснованию рационального использования водных ресурсов в процессе разработки стратегических планов развития городов.

Анализ современного состояния проблем повышения эффективности водообеспечения населения городов показал их недостаточную разработанность как в целом (в теории и методологии), так и по отдельным аспектам (оценке экологической, социальной, экономической эффективности), удовлетворение потребностей населения при одновременном сохранении и поддержании водно-ресурсного потенциала и устойчивости экосистем водных бассейнов. Это и обусловило выбор темы диссертационного исследования, ее цели, задачи, структуру, содержание.

Целью исследования является развитие теоретико-методологических основ анализа и оценки социально-эколого-экономической эффективности использования подземных вод на основе организации инфильтрационных водозаборов для водообеспечения населения, городов.

Цель исследования определила постановку и решение следующих задач: исследование методологической сущности (цели, принципов, закономерностей и их теоретическое обоснование) эффективности использования местных водных ресурсов на примере инфильтрационных водозаборов;

- анализ современных особенностей и оценка сравнительной эффективности использования поверхностных и подземных водных ресурсов для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения населения городов региона;

- обоснование методических подходов (совокупность способов воздействий) к выявлению, оценке, реализации использования потенциала инфильтрационных водозаборов в городах с целью повышения гарантированности водообеспечения населения;

- разработка методики оценки социально-эколого-экономической эффективности использования инфильтрационных водозаборов.

Объектом исследования является водообеспечение населения в условиях повышенной антропогенной нагрузки.

Предметом исследования выступает водная безопасность населения города на основе управления качеством воды в пласте инфильтрационных водозаборов.

Теоретико-методологической основой исследования послужили труды ведущих ученых и специалистов-практиков России, Урала и зарубежных стран в области экономики, экологии, теоретического обоснования рационального водопользования, а также в сфере практического применения и оценки эффективности водообеспечения населения.

Информационную основу исследования составили нормативно-правовые, законодательные документы РФ; инструктивно-методические материалы; отчетность Министерства природных ресурсов РФ и его подразделений в регионе, органов управления субъекта Федерации и Муниципальных Образований; материалы профильных НИИ и специализированных организаций; ресурсы всемирной информационной сети Интернет.

В исследовании использовались следующие методы познания: экспериментальный, индуктивный, графический, эмпирический (наблюдение, описание, измерение), системный, аналитический.

В ходе исследований лично автором получены следующие результаты:

- проведен анализ теоретико-методической базы оценки эффективности водообеспечения на основе использования поверхностных и подземных водных ресурсов;

- изучено и представлено авторское толкование категории водной безопасности как элемента эколого-экономической и социальной безопасности;

- произведена социально-эколого-экономическая оценка создания и использования инфильтрационных водозаборов в условиях интенсивной антропогенной нагрузки;

- обоснована возможность управления качеством подземных вод в пласте при организации инфильтрационных водозаборов с помощью гидрогеодинамических и гидрогеохимических барьеров;

- обоснована эффективность создания и использования водозаборов подземных вод для водообеспечения населения города Екатеринбурга питьевой водой высшего качества «Гамаюн», и как резервного источника водоснабжения в особый период.

Научная новизна и основные защищаемые положения:

Научная новизна диссертационного исследования соответствует пунктам 12.3 и 12.17 Паспорта специальностей ВАК РФ (экономические науки), 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством (экономика природопользования).

1. Впервые обоснован методологический подход к оптимизации взаимодействия естественного и антропогенного факторов в процессе создания специфической потребительной стоимости — питьевой воды на основе использования очищающей способности вмещающих пород при создании и эксплуатации инфильтрационных водозаборов.

2. Уточнена и конкретизирована социально-эколого-экономическая сущность, содержание понятия водная безопасность, разработана классификация факторов водной безопасности в системе водообеспечения населения.

3. Предложены способы управления качеством подземных вод в водоносном пласте инфильтрационных водозаборов на основе использования естественных и искусственно создаваемых гидрогеодинамических, гидрогеохимических барьеров, «магазинирования» воды.

4. Разработана авторская методика сравнительной социально-эколого-экономической эффективности инфильтрационных водозаборов для водообеспечения населения в условиях повышенной антропогенной нагрузки.

Практическая значимость проведенного исследования:

- использование выявленных физических и физико-химических закономерностей миграции органических и неорганических загрязняющих веществ позволяет применять экономичные малоотходные способы водоподготовки непосредственно в водоносном пласте, при одновременном повышении гарантий водной безопасности;

- установлено влияние газогеохимических аномалий углекислого и углеводородных газов, паров нефтепродуктов на сокращение сроков выживания патогенных бактерий и вирусов в геологической среде. Это позволяет обосновать сокращение второго пояса зон санитарной охраны подземных вод питьевых водозаборов против нормативных, что имеет экономическое значение за счет уменьшения площади горного отвода при недропользовании;

- предложенные методы водоочистки в пласте от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов позволяют повысить рентабельность эксплуатации инфильтрационных водозаборов питьевых подземных вод на водосборе с повышенным техногенным загрязнением поверхностного стока.

Отдельные элементы диссертационной работы вошли в исследование, проведенное в соответствии с планом научно-исследовательских работ Уральского государственного экономического университета и Центра социально-эколого-экономических исследований Европейско-Азиатского института управления и предпринимательства на 2000-2004 г.г. по теме «Организационно-экономический механизм рационального использования природных ресурсов в регионе».

Апробация результатов. Основные положения и выводы диссертационного исследования, были обсуждены и получили положительную оценку на ряде конференций, семинаров, форумов, симпозиумов, конгрессов, в том числе на Международных научно-практических конференциях в г. Екатеринбурге (2001, 2002, 2003 г.г.), г. Пенза (2002 г.), Международных симпозиумах «Чистая вода России» (г. Екатеринбург, 2001, 2003 г.г.), Международной выставки - конгресса «Экватек - 2004. Вода: Экология и технология» (г. Москва 2004 г.), в статье в журнале РАН «Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология», 2004, №5 (1,5 п.л.).

Результаты исследования использованы в деятельности НПО «Уралгеоэкология» по оценке и организации инфильтрационных водозаборов, при проведении экспериментальных работ по очистке подземных вод в пласте от техногенного загрязнения в муниципальных образованиях «г. Екатеринбург», «г. Каменск-Уральский»; при подготовке проекта развития систем водоснабжения в составе стратегического плана развития г. Екатеринбурга до 2015 года; в учебном процессе при подготовке экономистов-экологов в УрГЭУ, что подтверждено соответствующими документами.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 14 публикациях общим объемом 3,25 п.л. (авторских 2,21 пл.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, изложенных на 188 страницах текста, содержит 22 рисунка, 11 таблиц, список литературы из 195 наименований и 1 приложение.

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования показывают, что при решении проблем водообеспечения населения качественной питьевой водой, защищенности источника воды от загрязнения, использование инфильтрационных водозаборов с высокой степенью очистки в водоносном пласте перспективно и обоснованно с экологической, социальной и экономической точек зрения. Использование физических и физико-химических закономерностей миграции органических и неорганических загрязняющих веществ позволяет применять экономичные малоотходные способы водоподготовки непосредственно в водоносном пласте.

Основные научные и практические результаты, полученные в работе, можно сформулировать следующим образом:

1. Использование инфильтрационного водозабора с очисткой в пласте даже в условиях наличия традиционных, функционирующих продолжительный период систем водообеспечения за счет ресурсов поверхностных вод в крупных городах, промцентрах и узлах высокоурбанизированных регионов, является гарантированным источником водоснабжения по качественным и объемным показателям.

2. Управление и рациональное использование самоочищающего потенциала карбонатного геохимического барьера при целенаправленном гидрогеодинамическом воздействии на него сульфатными железосодержащими водами во многом аналогичны технологии водоподготовки коагулированием примесей, физико-химические основы которой хорошо разработаны.

3. Развитием инфильтрационных методов водозабора является «магазинирование» воды с улучшением её (воды) качества, за счет использования очищающей способности вмещающих пород.

4. При использовании инфильтрационного водозабора с очисткой в пласте отсутствует высокозатратное реагентное хозяйство, отходы которого оказывают негативное воздействие на экосистему.

5. Исходя из экологической безопасности, город должен иметь резервный источник водоснабжения на случай возникновения техногенного загрязнения, терактов. Инфильтрационный водозабор более защищен от загрязнения, по сравнению с водозабором с поверхности водоема.

6. При техногенной миграции сульфатных железосодержащих вод в зоне карбонатного геохимического барьера происходит выделение углекислого газа, поэтому здесь в составе инженерно-экологических изысканий следует проводить газогеохимические исследования для оконтуривания экологически опасных зон, а также нужно это учитывать при создании зон санитарной охраны (определение «обеззараживающего» влияния углекислого газа и нефтепродуктов в зонах барьеров на жизнедеятельность патогенных микроорганизмов).

7. Пресные питьевые подземные воды, загрязняемые солями тяжелых металлов или органическими веществами, возможно, защищать с помощью ярусных откачек, формирующих гидрогеодинамический барьер. При этом, смеси нефтепродуктов (керосина, дизельного топлива и бензина), добытые при очистке подземных вод, представляют собой товар, пользующийся спросом на рынке (в отличие от использованных сорбентов на станциях водоподготовки поверхностных водозаборов, за утилизация которых требует дополнительных затрат).

Построенный, спроектированный НПО «Уралгеоэкология» инфильтрационный водозабор в зонах карбонатного геохимического барьера в четырех км западнее г. Екатеринбурга на мысе «Гамаюн» в Оброшинском лесопарке, при непосредственном участии автора подтверждает вышеприведенные выводы. Данный водозабор, при эффективном использовании, высоко рентабелен, затраты на проектирование и строительство окупятся за непродолжительный срок, что подтверждает свою экономическую, экологическую и социальную целесообразность и эффективность.

Экспериментальные работы по изучению условий формирования гидрогеодинамического барьера для очистки подземных вод от техногенного загрязнения керосином, выполненные в юго-западной части пос. Кольцово, также показали, что сооружение инфильтрационных водозаборов подземных вод в долине р. Исток имеет в настоящее время более высокую инвестиционную привлекательность.

Инфильтрационные водозаборы питьевых подземных вод на берегах рек, загрязненных нефтепродуктами, должны функционировать на основе спаренных скважин, из которых производятся ярусные откачки, что позволяет производить очистку от нефтепродуктов в водоносном пласте.

В предшествующей экономике страны с централизованным планированием, вопросам геолого-экономической оценки питьевых подземных вод не уделялось достаточного внимания.

В условиях рыночной экономики это положение коренным образом изменяется. Питьевые подземные воды, как и все другие полезные ископаемые, имеют стоимость, одной из важнейших составляющих которой является плата за землю при горном отводе. В этой связи особую инвестиционную привлекательность имеют инфильтрационные водозаборы питьевых подземных вод, сооружение которых не требует больших площадей при горном отводе. Разработка и внедрение новых экономичных технологий очистки подземных вод в пласте от прогрессирующего техногенного загрязнения, предлагаемых автором, позволяют сделать выгодным и бизнес по добыче питьевых подземных вод инфильтрационными водозаборами, и добычу загрязняющих компонентов при этом — нефтепродуктов, представляющих собой значительную стоимость.