Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эффективное природопользование моделирование, экономика, управление. Монография
.pdf
31
Очевидно, что одних гидротермических факторов далеко недостаточно
для построения моделей, способных оценить, к примеру, влияние минеральных
удобрений или воздействие атмосферного загрязнения на состояние экономики
и здоровья населения. Эти модели могут служить лишь цели выявления свойств
динамики абиотической составляющей экосистемы с последующим использо-
ванием в экономических моделях.
Наиболее часто применяемый экономико-математический аппарат в исследованиях экологических факторов на различных уровнях планирования
и управления — собственно экономические (или эколого-экономические) мо-
дели. При их разработке используются конструктивные идеи как глобальных
эколого-экономических моделей, так и естественнонаучные. Причем если на более ранних этапах развития эколого-экономической моделирования предлагались
отдельные модели, нацеленные на решение локальных проблем, то к началу 80-х
годов выдвигаются целые комплексы или системы моделей (обзор см. в [Мкртчян
и др., 1991]).
Например, предложена идея создания трехуровневой системы моделей по
согласованию развития народного хозяйства и охраны атмосферы с учетом
особенностей стадий и этапов такого согласования [Гофман, Гусев, 1977], которая иллюстрирует схему планирования чистоты атмосферной среды и его сту-
пенчатой стандартизации с получением частных и агрегированных показателей
качества атмосферы.
На нижнем уровне системы представлена отраслевая модель производ-
ственно-транспортного типа. Особенностью этой конструкции является отсут-
ствие фиксации на всех итерациях согласования потребности в данном продук-
те любого r-го потребителя. Задается лишь его доля в общем производстве.
В результате решения n (по количеству продуктов) таких задач на региональ-
ной уровень поступают сведения об оптимальных вариантах возможностей вы-
пуска любого продукта в r-х регионах.
Центральное звено системы — региональная модель, которая, исходя из
поступившей информации с нижнего и верхнего уровней, формирует возмож-
ные варианты совокупных производственных и природоохранных технологий.
Под такой технологией понимается совокупность производственных и природоохранных параметров, обеспечивающих мощность выпуска продукции
(например, к параметрам можно отнести систему выбросов примесей). Изменение хотя бы одного из них характеризует уже другой вариант технологии. Поскольку региональные задачи рассматриваются как «технологические», то они
32
могут охватывать сравнительно небольшие территории (например, отдельные
промышленно развитые города).
То, что региональная задача состоит из двух частей — метеорологической
и экономической, — и является отличительной чертой данного модельного ком-
плекса. Информация по метеорологической части служит в качестве исходной
при формировании ряда параметров региональных экономико-математических
задач. Решение таких специфических задач необходимо для определения экономического ущерба вследствие выбросов по заданной технологии отдельных ингредиентов загрязнения. Оно также дает возможность путем поэтапного решения
каждой из частей региональной задачи ликвидировать те существенные трудности, которые связаны с нелинейностью.
Благодаря введению экологического фактора некоторые параметры модели потребовали дополнительного анализа и обсуждения. Дискутируемый в ли-
тературе вопрос об уровнях предельно допустимых концентраций, их норме
в данном случае решается путем установления соотношения между концентра-
циями при различном временнόм осреднении. Такие среднегодовые концентрации по различным видам загрязнителей с достаточной степенью условности
принимают за среднегодовые предельно допустимые концентрации, что позволяет использовать их в качестве базы при определении запретительных уровней
загрязнения и фонового загрязнения атмосферы от автотранспорта, непроизводственных, внешних и естественных источников. Исходя из принципа неухудшения экологической обстановки в регионе в задачах этого уровня определяют экономически обоснованные стандарты загрязнения атмосферы в каждом
заданном регионе.
На макроуровне в трехуровневой системе моделей выступает модель статического межотраслевого баланса, учитывающая защиту атмосферы от загрязнения. Формирование экологических параметров этой модели осуществляется
на основе решенных задач регионального и отраслевого уровней. Однако данная система еще не рассматривает вопросы накопления вредных веществ во
времени, дифференциацию уровней допустимых загрязнений атмосферы по регионам и, следовательно, естественного восстановления качества. Вероятно, это
требует более полного учета фактора динамики в разрабатываемых моделях.
В этой модели определяется оптимальная отраслевая структура водо-
охраной деятельности при ограниченных целевых капитальных вложениях
с учетом региональных требований к качеству водных ресурсов. Балансовая
модель позволяет сделать выбор варианта (масштаб, структуру, затраты) долго-
срочной водоохраной деятельности на макроуровне и оценить ее влияние
33
на структурные пропорции и на показатели развития экономики в целом. Рекомендации по долгосрочному развитию водоохраны, подготовка информации
к расчетам и сами расчеты дали возможность сформулировать некоторые важные методические положения. В частности, разработан подход к стоимостной
оценке водоохраной деятельности в межотраслевом балансе и к оценке доли
природоохраны в цене производимой продукции. Поскольку водные ресурсы
в общественном производстве рассматриваются как «коллективный производственный ресурс», то детальное изучение водоохраной деятельности целесообразно осуществлять на региональном уровне (в этом случае достижение ло-
кального экономического оптимума невозможно)
Интерес в теоретико-методологическом плане представляют работы по
проблемам развития Байкальского региона (описание см. [Мкртчян и др., 1991]).
Авторским коллективом предпринята попытка на базе использования принци-
пов системного анализа и методов экономико-математического моделирования
определить стратегию долговременного социально-экономического развития ре-
гиона с обеспечением оптимального решения экономических, экологических, социальных и организационных вопросов. Исходя из уникальности оз. Байкал как
природного объекта целью социально-экономического развития региона рассмат-
ривается гарантированное сохранение экосистемы объекта и его природных ком-
плексов. В связи с этим авторами разработана система эколого-экономических
расчетов в виде четырех групп моделей. К первой группе относятся агрегированные модели для анализа и принятия решений на уровне укрупненных региональ-
ных схем (природно-экономическая и ресурсно-экономическая модели). На сле-
дующем уровне моделирования производится дезагрегация показателей по отдельным компонентам природной среды (вода, воздух, лес, почва, биоресурсы,
минеральные ресурсы). Примером моделей третьей группы служат эколого-
технологическая модель камерного типа для планирования производства отдельного предприятия с учетом ограничений на выбросы в атмосферу, модель распре-
деления примесей в бассейне реки от дискретно расположенных источников и др.
Из четвертой группы моделей следует выделить модель возмущений водной
экосистемы. При этом авторы считают необходимым использование многообразных процедур по идентификации агрегированных моделей с помощью част-
ных — проверка их на реализуемость и адекватность реально протекающим
процессам.
Дальнейшее развитие динамического межотраслевого баланса путем формулирования модели динамики природной среды в терминах первого и представляет
собой природно-экономическую модель. При ее построении регион подразделяется
34
на отдельные районы (их четыре), каждый из которых описывается набором
показателей состояния экономики и природной среды. Связь этих подсистем
обеспечивается через потоки продуктов и ресурсов, а также транспортную сеть
региона. Особую сложность и интерес в формировании и числовом наполнении
представляют показатели состояния природной среды (количество их равно 10
по шести природным ресурсам), поскольку данный набор показателей практически отсутствует в действующей системе статистической информации. Смысл
определения этих параметров состоит в том, чтобы в дальнейшем найти кон-
кретные нормативы измерения среды под влиянием вмешательства человека.
Авторы предложили подход к оценке параметров. Было решено четыре
компонента (вода, земля, воздух, лес) характеризовать двумя показателями,
остальные — одним. Так, наиболее существенными для рассматриваемого ре-
гиона факторами, относящимися к воздуху и воде, являются факторы загрязнения (а не ограничения, скажем, по количеству). Поэтому выделенные показатели по каждой из этих компонент были скомбинированы из многочисленных показателей загрязнения, известных по литературным источникам и данным
соответствующих служб наблюдения. В итоге появились такие показатели, как
приведенное загрязнений — суммарное загрязнение по видам загрязнителей по
отношению к предельно допустимой концентрации того же вида — и «характерное загрязнение» — концентрации наиболее типичного вида загрязнения
тоже по отношению к предельно допустимой концентрации. После проведения
так называемой идентификации параметров разрабатывается ряд сценариев
развития региона на перспективу и производится численная реализация модели.
Возникающие новые аспекты проблемы дают некоторый импульс для ее
усовершенствования — детализации отдельных блоков и компонент, чему слу-
жат специализированные модельные комплексы (модель возмущений экоси-
стемы оз. Байкал, модель распределения примесей в бассейне реки, экологотехнологическая модель камерного типа и др.).
Тем не менее, в работе слабо изучено влияние транзитных загрязнителей,
поступающих, например, через воздушные массы и систему водосбора, на экологическое состояние региона. Несмотря па высокую степень комплексности
проведенных исследований, вызывают сомнение используемые принципы выбора сценариев развития производительных сил региона. Такой подход сужает
круг рассматриваемых сценариев, что неприемлемо при решении проблемы
эколого-экономического обоснования развития природохозяйственных систем
районов с режимом особого природопользования.
35
Региональный уровень планирования экономических вопросов охраны
природы исследовался в рамках теоретического подхода, выдвинутого в [Шалабин, 1983]. Автор исходит из положения о том, что район не представляет со-
бой некую единую совокупность экономически однородных объектов, функционирование которых можно описать в рамках оптимизационной задачи. Его це-
лесообразно моделировать лишь с помощью системы различных моделей.
В центре всей системы находится региональная межотраслевая модель по типу
динамического межотраслевого баланса, одним из условий которой является
баланс загрязняющих веществ с учетом накопления загрязнителей и способности среды к самовосстановлению. Модель в этом случае рассматривается как
инструмент для определения «вклада» отраслей в общее загрязнение, а также
для обоснования темпов и пропорций развития хозяйства района.
Однако, в этой модели экономическая деятельность региона представлена
лишь промышленным производством, другие виды деятельности, например,
развитие сельского хозяйства, производственной и социально-бытовой инфра-
структуры, в явном виде в ней не отражены. Влияние фактора трудовых ресурсов
на загрязнение среды региона и в целом на развитие и размещение производства
задано экзогенно. Все это не позволяет с достаточной степенью обоснованности
описать картину поступления загрязнителей, определить потребность в трудовых
ресурсах и направления природоохранных затрат. В дополнение к этой предлагаются пространственные модели ТПК. Не останавливаясь на их достоинствах, заметим, что в них отсутствуют такие, на наш взгляд, важные элементы, как ограничения на использование ресурсов многоцелевого назначения, эффект от совместного использования инфраструктурных объектов, пространственное распространение
загрязнителей.
Более комплексный и системный подход к моделированию и анализу тес-
ных взаимосвязей единой территориальной социально-экономической системы
изложен в работе [Бурматова, 1983]. Для решения целого ряда вопросов по охране
окружающей среды и воспроизводству природных ресурсов разработан специаль-
ный блок оптимизационной модели пространственной структуры ТПК.
Экологический блок составляют два подблока, в первом из которых от-
ражены условия воспроизводства водных и земельных ресурсов, во втором —
условия по борьбе с загрязнением. Следовательно, вопросы экономического
расхода земельных и водных ресурсов, снижения отходов производства рассматриваются в увязке с вопросами обеспечения необходимых объемов добычи
сырья, топлива, потребности населения и хозяйства в разных видах природных
ресурсов и условий, наличных трудовых ресурсов, допустимых материальных
36
затрат. Здесь нашли отражение не только условия образования и обезврежива-
ния отходов от всех видов деятельности (производственной и хозяйственнобытовой) до уровня, установленного нормами, но и экологическая обстановка
в выделенной зоне по конкретным видам загрязнителей. Борьба с загрязнением
(по видам) в модели пространственной структуры ТПК предусматривается
тремя способами:
1) на базе совершенствования технологических процессов производства;
2) с помощью специальных устройств и объектов природоохранного
назначения;
3) путем запрета размещения объектов-загрязнителей в критических по
качеству окружающей среды ареалах, с использованием которых в конечном
итоге формируется выбор варианта пространственной структуры ТПК.
Разработанная автором экономико-математическая модель реализована
на конкретном материале двух ТПК, расположенных в разных природных и хо-
зяйственных условиях.
Проблемы рационального природопользования и охраны окружающей
среды возникают на различных уровнях планирования и управления, каждому
из которых свойственны свои достаточно фиксированные задачи. Так, на
уровне экономики страны в целом решается задача сбалансированного развития
экономики при максимизации социально-экономического результата, что подразумевает выбор рациональной структуры производства при минимуме всех
производственных затрат и ущерба от воздействия на среду. На региональном
уровне за счет меньшей степени агрегированности показателей возможен учет
вопросов воспроизводства локальных природных ресурсов и качества окружающей среды, а также выбор соответствующих природоохранных мероприятий.
Значительная роль с позиций качественного учета экологических факторов от-
водится отраслевому уровню планирования [Кулешов и др., 1986].
Особо следует отметить вклад сотрудников ИЭпОПП СО РАН в разработки модельных комплексов освоения и использования ресурсов углеводородного сырья, где представлены модели различных уровней и ориентаций (см.,
например, [Агангебян и др., 1983; Кулешов и др., 1986; Мкртчян и др., 1991]).
Проблема оптимизации природопользования в детализированном виде изучается на региональном и отраслевом уровнях. Оптимизационная динамическая мо-
дель развития многоотраслевого комплекса в экономическом районе предусматривает сочетание различных условий взаимодействия производства и окружаю-
щей среды, в частности условий комплексного использования в производстве
локальных воспроизводимых и невоспроизводимых природных ресурсов,
37
и сохранения уровня чистоты природной среды. Основное внимание направле-
но на выявление оптимальных пропорций в использовании отраслями специа-
лизации продукции и услуг производственной и социально-бытовой инфраструктуры, трудовых и природных (вода, земля) ресурсов территории.
Воздействие на окружающую среду конкретных производственных объектов специфично, а возможности (технические, технологические, экономические) исключения антропогенного загрязнения неодинаковы. Следовательно,
необходимо продолжить конструирование и внедрение в экономическую практику специализированных моделей отраслевого уровня. Рассмотрение экологи-
ческого фактора в отраслевых экономико-математических моделях в принципе
возможно двумя способами: на базе построения единой модели с полным отражением всех внутрирегиональных связей и на основе использования тех моделей, которые настроены на описание определенного элемента хозяйства региона. Первый способ позволяет получить картину всех внутрирегиональных связей, оценить их влияние на развитие отраслевой системы. Однако достаточно
высокая степень агрегированности получаемых экологических показателей по-
казывает, что во втором случае отражение факторов природопользования
и охраны среды много шире, что связано с возможностью более детального
учета этих аспектов в конкретном производственном процессе.
Второй способ моделирования отраслевой системы в регионе предполагает также две возможности установления связей изучаемой системы с другими
звеньями хозяйства. Одна — на базе системы моделей отраслевого планирования с проблемой получения согласованного решения, другая — в виде моделисвязки «отрасль в регионе». Эта модель-связка конструируется при помощи та-
кого методического приема: «достаточно детальное описание условий и особенностей развития и размещения исследуемой отраслевой системы дополняется агрегированным описанием остальных элементов хозяйства региона». В силу
автономности реализации моделей «отрасль в регионе» принятие решений для
данной отраслевой системы не зависит от сроков получения «оптимальных»
планов для других отраслей. Тогда лишь специфика технических и технологических решений в отрасли, вид и качество (состав компонентов) добываемого
сырья определяют характер воздействия па среду.
Эколого-экономическое моделирование — сложная междисциплинарная
проблема. Поэтому возникает необходимость отыскания такой формы взаимо-
действия естествоиспытателей и экономистов, которая обеспечивала бы их
взаимопонимание и соподчинение единой цели. Одним из возможных направ-
лений решения этой проблемы является создание единого банка моделей,
38
интегрирующего в себе как модели биосферных процессов и явлений, так и модели экономической активности. На наш взгляд, важнее всего создание моделей, которые легко (с точки зрения информационного обеспечения) могли бы
применяться на практике. Классификация эколого-экономических моделей
с точки зрения практического использования их на различных уровнях планирования и управления приведена в [Мкртчян и др., 1991]. При накоплении достаточного опыта моделирования и реализации междисциплинарных задач, от-
носящихся к отдельным объектам природной среды, появляется возможность
построения такой системы моделей, которая отражала бы взаимосвязанный
комплекс проблем взаимоотношений человека и окружающей природной среды
в целом.
39
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСВОЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ
ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И АНАЛИЗ СВОЙСТВ ИХ ОЦЕНОК
2.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСВОЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
И ИХ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
В настоящее время накоплен значительный опыт построения и анализа
отраслевых оптимизационных моделей, достаточно детально отражающих специфику моделируемых систем, в том числе добывающих отраслей промышленности. Однако следует заметить, что анализ оптимальных опенок источников
природных ресурсов в таких моделях нельзя считать исчерпывающим. В одних
работах такой анализ не является целью исследования, в других он основывается на традиционном понимании оценок как предельных приращений критерия
по соответствующему ограничению. Определенные трудности в изучении оценок природных ресурсов вызваны как слабо представленным «ресурсным блоком», так и самой постановкой задач. Например, в вариантных постановках задач территориального и отраслевого планирования качественный анализ таких
оценок принципиально отличен от общей методологии исследования оценок в ли-
нейно-программных задачах. В то же время тщательное исследование оценок
природных ресурсов является, несомненно, полезным при решении вопросов информационного обмена и согласования моделей разного уровня, построения ло-
кальных показателей экономической значимости источников минерального сырья.
Рассмотрим модель оптимизации режима разработки совокупности месторождений однородного минерального сырья, в которой отражены лишь
наиболее существенные условия для понимания структуры таких оценок: ограниченность запасов сырья на каждом месторождении; условие выполнения задания по добыче ресурса в целом на программу; затратные показатели, которые
представлены двумя обобщенными компонентами — затратами эксплуатации
и капитальными расходами на обустройство источника.
Пусть n — количество источников; Т — длительность планового периода;
Qi — объем запаса ресурса на i-ом источнике; П — плановое задание по добыче
сырья на весь период [0, Т]; сi — себестоимость добычи единицы (например,
1 т) ресурса на i-ом месторождении.
Относительно показателя сi следует отметить, что подавляющую часть
текущих расходов составляют затраты труда, но вещественным элементом текущих затрат в добывающих отраслях является «сама природа», а также мероприятия технологического характера и компоненты амортизации.
40
Кроме перечисленных показателей считаются заданными: ki — удельная
капиталоемкость добычи единицы ресурса на i-м месторождении;
t
i
x
— объем
добычи ресурса на i-м месторождении в году t;
t
i
y
— объем капиталовложений
на i-м месторождении в году t.
Предполагается, что плановое задание П полностью обеспечено запасами
ресурса рассматриваемой группы месторождений, т. е.
П.
1
=ni
i
Q
В силу долго-
временности процесса их освоения необходим учет разновременности осуществляемых затрат к одному моменту времени посредством дисконтирующего
множителя
( )
,
1
1
t
t
Eq+
=
где Е — норматив дисконтирования.
Таким образом, задача заключается в нахождении такого плана разработки месторождений и, следовательно, такой политики освоения капиталовложений, при которых ограничивающиеся условия по запасам и добыче ресурса вы-
полнялись бы при минимальных строительно-эксплуатационных затратах.
Первое ограничивающее условие состоит в том, что объемы добычи ре-
сурса по каждому источнику не могут превышать запасов последнего, т. е.
.
1
i
T
t
t
i
Qx
=
(2.1)
Второе условие заключается в том, что уровень годовой добычи ресурса
на каждом i-м месторождении должен быть обеспечен соответствующими капиталовложениями, освоенные к любому году t на данном месторождении. Ве-
личина освоенных капиталовложений определяется как сумма их прироста за
весь период, предшествующий любому году t, т. е. как
=
t
i
y
1
. Потребность в ка-
питаловложениях для добычи
t
i
x
единиц сырья при коэффициенте капиталоем-
кости ki равна
t
ii
xk
. Отсюда второе условие:
.01−
=
t
ii
t
i
xky
(2.2)
При любом плане разработки задание по добыче должно быть выполнено
в течение планового периода, т. е.
П.
1 1
= =
Ttn
i
t
i
x
(2.3)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]