Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эффективное природопользование моделирование, экономика, управление. Монография
.pdf
111
rt
k
— вектор-строка приведенных затрат на прирост добычи сырья в зоне r
в году t по месторождениям;
rt
k
1
— вектор-строка приведенных затрат на охрану отдельных подсистем
окружающей среды на единицу соответствующей мощности в зоне r в году t;
rt
k
1
— вектор-строка приведенных затрат на прирост мощностей по
охране отдельных подсистем окружающей среды в зоне r в году t;
β
rt
— вектор-строка платежей за использование единицы природных ре-
сурсов в зоне r в году t (в пределах установленного норматива);
rt
1
β
— вектор-строка нормативов платы за загрязнение отдельных подси-
стем окружающей среды (загрязнение в пределах установленного норматива
объема загрязнения) в зоне r в году t;
rt
2
β
— вектор-строка нормативов платы за загрязнение отдельных подси-
стем окружающей среды (загрязнение сверх установленного нормативного объ-
ема загрязнения) в зоне r в году t;
rt
3
β
— вектор-строка штрафных платежей за сверхнормативное потребле-
ние единицы природных ресурсов в зоне r в году t;
е — единичный вектор-строка.
Искомые величины:
xrt — вектор-столбец объемов сырья по месторождениям в зоне r в году t;
r
x
0
— вектор-столбец объемов добычи сырья в зоне r на начало планового
периода по месторождениям;
Δxrt — вектор-столбец приростов добычи сырья по месторождениям
в зоне r в году t;
γ
rt
— вектор-столбец объемов сверхнормативного потребления регио-
нальных ресурсов по месторождениям в зоне r в году t;
y1rt — вектор-столбец объемов ликвидированного (предотвращенного)
загрязнения (нарушения) отдельных подсистем окружающей среды в зоне r
в году t;
y2rt — вектор-столбец объемов загрязнения (нарушения) отдельных подсистем окружающей среды в пределах установленного норматива в зоне r в году t;
у3rt — вектор-столбец объемов загрязнения (нарушения) отельных подси-
стем окружающей среды (загрязнение сверх установленного норматива) в зоне
r в году t;
zrt — вектор-столбец мощностей по охране отдельных подсистем окру-
жающей среды в зоне r в году t;
Δz
rt
— вектор-столбец приростов мощностей по охране отдельных подси-
стем окружающей среды в зоне r в году t.
112
В принятых обозначениях отраслевая модель может быть записана в виде
следующей задачи линейного программирования.
При любом варианте разработки месторождений задание на добычу
должно быть выполнено в каждом году планового периода:
eхrt ≥ Пrt, (4.27)
при этом
xrt = prtx
rt – 1
+ Δxrt. (4.28)
Уравнение (4.28) определяет траекторию добычи по каждому месторож-
дению с учетом выбытия действующих и прироста новых мощностей. При этом
задаются ограничения на объем добычи сырья с мощностей, созданных к нача-
лу планового периода по каждому месторождению:
.
00
rr
Hx
(4.29)
Условия, ограничивающие использование региональных служб для нужд
добывающей отрасли, могут быть записаны в следующем виде:
.
1
rtrtrtrtrtrt
YBxAxA ++
(4.30)
Следующая группа ограничений характеризует условия образования загрязнения (нарушения) окружающей среды в результате деятельности моделируемой
отрасли и условия проведения необходимых природоохранных мероприятий. Баланс образования, ликвидации загрязнения (нарушения) отдельных подсистем
окружающей среды в процессе добычи сырья запишется в следующем виде:
αrtxrt = y1rt + y2rt + y3rt. (4.31)
При этом должны выполняться ограничения на максимально возможный
объем мероприятий по охране окружающей среды, определяемый соответству-
ющими мощностями:
у1rt ≤ Сrt ∙ zrt. (4.32)
113
Условия формирования мощностей по охране отдельных подсистем
окружающей среды определяются следующими соотношениями:
.
1* rtrtrtrt
zzpz +=
+−
(4.33)
При этом задаются ограничения на объем проведения мероприятий по
охране окружающей среды с использованием мощностей, созданных к началу
планового периода:
.
00
rr
Hz
(4.34)
Следующее уравнение определяет допустимый объем загрязнения (нарушения) отдельных подсистем окружающей среды, установленный в пределах
норматива:
у2rt ≤ Nrt. (4.35)
Суммарные объемы добычи ресурса на протяжении рассматриваемого
планового периода по каждому источнику должны быть ограничены запасами
последнего:
.
r
t
rt
Qx
(4.36)
Задача заключается в нахождении плана разработки месторождений, ко-
торый удовлетворял бы условиям (4.27) — (4.36) и максимизировал образую-
щийся в отрасли доход, полученный в результате реализации продукции за вычетом приведенных затрат, платежей за использование природных ресурсов,
платы за загрязнение окружающей среды и штрафных платежей за сверхнорма-
тивное потребление ресурсов и сверхнормативное загрязнение:
( ) ( )
.maxβ3β2ββ
32111
→+++−+++−
t
rtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtt
YyyxAzkzkxkxkxw
Приведенные постановки задач отраслевой оптимизации с учетом экологических факторов не исчерпывают всей совокупности приемов моделирования процессов использования природных ресурсов и охраны окружающей среды в отрас-
левых экономико-математических моделях. Отдельные блоки модели могут быть
114
представлены более подробно. Степень детализации отражения экологических
факторов во многом обусловливается задачами исследования, а также возможностями информационного обеспечения моделей. Однако несомненно то, что
учет экологических факторов в моделях отраслевой оптимизации позволит
улучшить качество проводимых предплановых расчетов и, следовательно, по-
высить обоснованность принимаемых решений.
4.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ
МНОГООТРАСЛЕВОГО КОМПЛЕКСА В РЕГИОНЕ
Развитие эффективной системы рационального природопользования связано с совершенствованием управления производством. Особое значение приобретает региональный аспект. Каждый регион характеризуется определенным сочетанием природных ресурсов, которые используются или могут быть использованы
в хозяйственной практике. Природные ресурсы и в особенности их территориальные сочетания отличаются большим разнообразием количественных и качествен-
ных характеристик, что обусловливает специализацию хозяйства региона.
В результате совместного функционирования отраслей специализации в регионе и обслуживающих производств формируется качество окружающей среды
региона. При этом отраслевая структура региона, особенности природных процессов обусловливают специфику проблемы охраны окружающей среды и, следовательно, предопределяют необходимость дифференцированного подхода к оценке
результатов и перспектив взаимодействия производства и окружающей среды на
определенной территории. Например, природные условия Сибири и Севера отли-
чаются гораздо меньшей способностью к самовосстановлению по сравнению
с районами европейской части страны. Поэтому одни и те же виды производ-
ственной деятельности в разных регионах будут иметь различные экологические
последствия. Следовательно, потребуются различные совокупность и интенсив-
ность мероприятий, т. е. экономические результаты и последствия.
Негативное воздействие на природную среду производственной деятельности предприятий той или иной отрасли в основном ограничено рамками региона, внутри которого находятся предприятия (при этом не исключается воз-
можность и более глобальных последствий).
Вопросы, касающиеся рационального использования природных ресурсов, не могут быть эффективно решены без территориального подхода. В процессе производственной деятельности нередко возникают противоречия между
отраслями специализации, связанными с использованием природных ресурсов.
115
Серьезной проблемой является несбалансированность развития отдельных отраслей, что отрицательно сказывается на решении проблем природопользования.
Например, несбалансированность потребностей отраслей в услугах строительной
индустрии с возможностями территориальных строительных организаций приводит к невыполнению планов по вводу в действие природоохранных объектов.
Кроме того, строительство новых и увеличение мощностей действующих предприятий на территории региона требуют дополнительных трудовых ресурсов, ро-
ста социально-бытовой инфраструктуры, что приводит в свою очередь к увеличе-
нию степени влияния производственной и бытовой деятельности на окружающую
природную среду. Таким образом, требуется органическая увязка мероприятий по
охране окружающей среды с другими аспектами территориального развития.
Системное моделирование развития отраслей в регионе с учетом экологических факторов предполагает прежде всего выделение факторов, оказывающих
наиболее сильное влияние на организацию рационального природопользования.
Экономика региона характеризуется наличием устойчивых технологических, про-
изводственных, экономических внутренних и внешних связей. Внутренние связи
обусловлены использованием региональных ресурсов многоцелевого назначения
и взаимодействием отраслей специализации с формированием инфраструктурных
объектов. Сложный характер объекта исследования предопределяет необходимость его расчленения на относительно автономные звенья и определения их
внутренних и внешних связей. В качестве таких звеньев выделяются прежде всего
отраслевые системы, определяющие специфику хозяйства региона и место в тер-
риториальном разделении труда. Развитие отраслей специализации связано
с наличием природных, материальных и трудовых ресурсов, а также географиче-
скими и природно-климатическими условиями региона. Отрасли специализации,
в свою очередь, предъявляют определенные требования к формированию и разви-
тию отраслей производственной социально-бытовой инфраструктуры. Эффектив-
ное развитие регионального хозяйства в целом как совокупности отраслей специ-
ализации, производственной и социально-бытовой инфраструктуры требует взаимосвязанного пропорционального развития всех его основных звеньев.
В процессе функционирования хозяйства региона большая роль принадлежит не только межотраслевым связям, но также связям, обусловленным использованием ресурсов многоцелевого назначения. Вода, земля, воздушный бассейн
необходимы для создания и развития как объектов отраслей специализации, так
и объектов производственной и социально-бытовой инфраструктуры. Эти ресурсы
связывают производства, не имеющие непосредственных технологических зави-
симостей и к трудовым ресурсам, во многом определяющим развитие региона.
116
На условия создания и функционирования производственных объектов
непосредственно влияет природная среда региона. В то же время окружающая
природная среда сама находится под воздействием всех элементов регионального хозяйства. Состояние окружающей среды в значительной степени обусловливается структурой отраслей специализации. Функционирование отраслей
добывающей промышленности обычно связано с нарушением поверхностного
слоя почвы и с необходимостью проведения в связи с этим рекультивационных
работ. Развитие ряда отраслей обрабатывающей промышленности нередко вызывает загрязнение воздушного и водного бассейнов. Помимо отраслей специализации на окружающую среду региона влияет развитие объектов производственной
и социально-бытовой инфраструктуры. В системе «хозяйство региона — природная среда региона» необходим учет как прямых, так и обратных связей.
Наряду с отраслевой структурой производства в регионе большое значение имеет территориальная структура. Внутри региона могут быть выделены
отдельные зоны, различающиеся условиями развития производства и, следовательно, составом и уровнем развития отраслей специализации, производствен-
ной и социально-бытовой инфраструктуры. Различия в отраслевой структуре
хозяйства и в природно-климатических условиях в свою очередь определяют
дифференциацию зон по уровню загрязнения окружающей среды. Это обуслов-
ливает необходимость учета данных различий при эколого-экономическом
обосновании перспективного развития хозяйства региона.
Эффективность всего хозяйственного комплекса региона в значительной
степени определяется рациональным сочетанием отдельных производств. Для
обеспечения интересов региона необходимы эффективная структура отраслей
специализации, рациональное использование местных сырьевых, топливных,
водных, лесных, земельных ресурсов, эффективное развитие производственной
и социально-бытовой инфраструктуры, рациональная структура мероприятий
по охране окружающей среды.
Приведем формальную запись модели развития многоотраслевого ком-
плекса в регионе. В предлагаемой модели территория региона разбивается на n
зон, производство представлено отраслями специализации, а также отраслями
производственной и социально-бытовой инфраструктуры. В модели описыва-
ются условия развития многоотраслевого комплекса в регионе с расширенным
представлением блока природопользования.
Производственно-ресурсный блок
r — индекс зоны региона;
t — индекс года планового периода.
117
В предлагаемой модели выделены отдельно нормативы затрат ресурсов,
связанные с показателями выпуска продукции и с показателями прироста про-
изводства той же продукции. В связи с этим введем следующие обозначения:
Art — матрица нормативов затрат ресурсов на выпуск единицы продукции
отраслями специализации;
rt
A
1
— матрица нормативов затрат ресурсов на прирост продукции отрас-
лями специализации;
rt
A
2
— матрица нормативов затрат ресурсов, необходимых для функцио-
нирования мощностей инфраструктурных отраслей и других видов региональ-
ных ресурсов (коэффициент затрат «ресурса на ресурс»);
rt
A
3
— матрица нормативов затрат ресурсов для прироста региональных
ресурсов;
rt
A
4
— матрица нормативов затрат ресурсов на перевод земель из одной
категории в другую;
rt
i
A
5
— матрица нормативов затрат ресурсов на осуществление природо-
охранных мероприятий (i-1 — охрана воздушного бассейна; i-2 — охрана водных ресурсов);
rt
i
A
6
— матрица нормативов затрат ресурсов на прирост объемов природо-
охранных мероприятий;
prt — вектор-столбец коэффициентов использования старых мощностей
отраслей специализации в зоне r в году t;
rt
p
— вектор-столбец коэффициентов возможного использования регио-
нальных ресурсов года (t-1) в зоне r в году t;
П
t
— вектор-столбец плановых заданий по производству продукции от-
раслей специализации в регионе;
Grt — вектор-столбец верхних границ объемов выпуска продукции отраслей специализации в регионе;
Mrt — вектор-столбец максимально возможных объемов воспроизводства
региональных ресурсов в регионе;
Drt – вектор-столбец верхних границ на объем ввоза региональных ресурсов в зону r в году t.
Переменные:
х
rt
– вектор-столбец выпуска продукции отраслями специализации по го-
дам планового периода в территориальном разрезе;
Δх
rt
— вектор-столбец приростов продукции отраслей специализации;
zrt — вектор-столбец затрат ресурсов на развитие многоотраслевого комплекса в регионе;
118
Δzrt — вектор-столбец приростов затрат ресурсов;
)(
rtrt
YY
— вектор-столбец объемов ввоза (вывоза) региональных ресурсов
в (из) зону(ы) r в году t.
Компоненты векторов z и Δz наряду с прочими необходимыми ресурсами
содержат показатели наличия и прироста мощностей социально-бытовой и про-
изводственной инфраструктуры, а также показатели наличия и привлечения до-
полнительных трудовых ресурсов.
Для удобства записи модели обозначим множества элементов векторов z
и Δz, относящихся к развитию инфраструктурных отраслей, как z и
.z
Необходимо обеспечить выполнение заданных объемов производства
продукции отраслей специализации в регионе:
.
r
trt
Πx
(4.37)
Переменные zrt и Δzrt связаны следующим соотношением:
z
rt + 1
= p
rt + 1zrt
+ Δz
rt + 1
. (4.38)
Условие по использованию и воспроизводству региональных ресурсов:
.0)(
614321
+−++++−++
i i
rtrt
i
rt
ii
rt
si
rtrtrtrtrtrtrtrtrtrt
YYvAvAsAzAzEAxAxA
(4.39)
Векторы х
r
и Δхrt связаны следующим соотношением:
x
rt + 1
= p
rt + 1xrt
+ Δx
rt + 1
. (4.40)
При этом должны выполняться ограничения на:
– объемы производства продукции отраслей специализации:
xrt ≤ Grt; (4.41)
– объемы воспроизводства региональных ресурсов:
Δzrt ≤ Mrt; (4.42)
– объемы транспортных перевозок региональных ресурсов:
Yrt ≤ Drt. (4.43)
119
Блок землепользования
В блоке землепользования используются следующие матрицы нормативов затрат земельных ресурсов:
В
rt
— на объем выпуска продукции отраслями специализации;
rt
B
1
— на прирост выпуска продукции отраслей специализации;
rt
B
2
— необходимых для функционирования инфраструктурных отраслей
и других видов региональных ресурсов;
rt
B
3
— на прирост (воспроизводство) региональных ресурсов;
rt
B
4
— на функционирование мощностей по очистке сточных вод;
rt
B
5
— на прирост мощностей по очистке сточных вод;
srt — вектор-столбец объемов земельных ресурсов всех видов в зоне r
в году t;
rtrt
ss
21
,
— матрицы перевода земель из одной категории в другую;
rtrt
ss
21
,
— матрицы верхних и нижних границ соответственно на объемы
перевода земель.
Запишем ограничение на использование земельных ресурсов:
.
2524321
rtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrtrt
svBvBzBzBxBxB +++++
(4.44)
Левая часть представленного уравнения отражает потребность в земель-
ных ресурсах по всем видам пользователей в зоне r в году t. Эти потребности не
должны превышать объем всех видов земельных ресурсов, локализованных в r-й
зоне. При этом объем земельных ресурсов в каждом году планового периода
определяется как сумма объема этого ресурса в предыдущем году (srt
- 1
) и пере-
вода земель из других категорий в данную категорию
)(
1
rt
s
за вычетом перево-
да земель из данной категории в другую
)(
2
rt
s
:
.
21
1
esesss
rtrtrtrt
−+=
−
(4.45)
Матрицы перевода земельных ресурсов связаны соотношением
,
12
rtrt
ss
=
где
rt
s1
— транспонированная матрица.
120
Объем перевода земель в каждом году планового периода и в каждой зоне
ограничен:
.
111
rtrtrt
ssz
(4.46)
Блок охраны воздушного бассейна
)(
11
rtrt
DD
— матрица выхода загрязняющих веществ на единицу продукции
отраслей специализации (инфраструктуры);
)ξ(ξ
1
rt1rt
— вектор-столбец объема улавливания загрязняющих веществ на
единицу мощности очистных сооружений в отраслях специализации (инфра-
структуры);
)θ(θ
11
rtrt
— вектop-столбец максимально возможного устранения загрязне-
ний на единицу выбросов в отраслях специализации (инфраструктуры);
rt
C
1
— вектор-столбец предельно допустимых выбросов загрязняющих
веществ в воздушный бассейн в зоне r в году t.
Переменные:
)(
11
rtrt
vv
— векторы-столбцы мощностей по очистке воздуха в отраслях
специализации (инфраструктуры);
)(
11
rtrt
vv
— векторы-столбцы приростов объемов мощностей по очистке
воздуха в отраслях специализации (инфраструктуры).
Ограничение по выбросам загрязняющих веществ в воздушный бассейн
запишется следующим образом:
.ξξ
1111111
rtrtrtrtrtrtrtrtrt
CvvzDxD −−+
(4.47)
При этом должно выполняться следующее: на очистных сооружениях
каждой отрасли не может быть уловлено загрязняющих веществ больше, чем
образуется в данной отрасли и определяется технологическими возможностями
очистки в отрасли. Запишем данное условие для отраслей специализации:
;θ)(ξ
1111
rtrtrtrtrt
xeDv
(4.48)
для отраслей инфраструктуры
;θ)(ξ
1111
rtrtrtrtrt
zeDv
. (4.49)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]