1vvedenie_v_ekologicheskoe_modelirovanie

ных средств, которыми располагает РЭФ, по сравнению со общей стоимостью мероприятий по "приоритетным" ингредиентам в бассе й- не. Поэтому необходимо ранжирование мероприятий по степени эффективности вложенных средств: влиянию их внедрения на содержание "приоритетных" ингредиентов в контрольных створах. При этом возможности ГИС "Гидроменеджер" позволяю т оценить варианты загрязнения речного бассейна при осуществлении каждого из наборов "приоритетных" мероприятий в отдельности. Сравнение по критерию (например, (21)) для отдельно взятых "приоритетных" ингредиентов укажет то т набор, ч то наиболее у ху дшает значение интегрального показателя качества во ды.

Следует о тметить, что на соответствующих э тапах исключаю тся пары ( , ), при которых возникают неплатежеспособные предприятия, помимо банкротов, или появляется перерасход средств РЭФ. После д- нее может быть из-за уменьшения платежей вследствие закрытия предприятий-банкро тов и/или целевой по ддержки «до лгосрочных» и «приоритетных» мероприятий, что приводит к изменению общего об ъ- ема средств РЭФ.

Каждый из оставшихся наборов управляющих параметров опр е- деляет конкретный вариант сбросов действующих предприятий, ч то позволяет моделировать пространственно-временные распределения загрязнений в бассейне и сравнивать последние по критерию (21).

Таким образом схема управления, поддерживаемая ГИС "Гидроменеджер" включает ряд процедур:

а) ЛПР устанавливает количество уровней и пределы изменения коэффициента экологической ситуации М1 ,а0 , а1 и доли возврата пла-

тежей М2 ,d0 , d1 предприятиям, для ко торых будет осуществляться

моделирование ситуации в бассейне. Cледует отметить, ч то в хо де уточняющих расчетов можно сужать области изменения управляю щих параметров и увеличивать количество уровней, добиваясь уменьшения загрязнения речного бассейна;

б) в хо де построения производственных функций для каждого из m предприятий речного бассейна, ЛПР определяет неплатежеспо-

собные предприятия для пар всех ( , ) из (М1 М2) возможных. Пусть их число составляет mn ;

в) для оценки последствий закрытия той или иной группы пре д- приятий ЛПР выбирает s -тый вариант набора действующих (m-ms )

предприятий, в том числе (mn-ms ) "условно закрытых" предприятий, а

319

ms предприятий-"экологических банкротов" считаю тся закрытыми и

далее в расчетах не учитываю тся; г) из (М1 М2) пар ( , ) исключаю тся те, в ко торых число не -

платежеспособных предприятий больше, чем (mn-ms ). Число оставшихся пар ( , ) обозначим через (М1 М2)*.

д) ЛПР выбирает для безусловного финансирования наборы м е- роприятий: "до лгосрочных"с общей стоимостью Y( d) и "приоритетных" мероприятий c общей стоимостью Y( p). Обозначим суммарные затраты

на осуществление мероприятий э тих наборов через Y(i). Индекс "s" здесь и далее из-за перегруженности символами опускается.

е) ЛПР реализует стратегию селективной поддержки выбранных на предыдущем этапе (д) мероприятий. Для э той цели в каждом узле ( , ) из (М1 М2)* оставшихся пар решаются переопределенные задачи

оптимизации для каждого из действующих ( m-ms ) предприятий;

В их оптимальных планах у* на месте "приоритетных" мероприятий обязательно стоит 1, остальные переменные варьируются. При проверке ограничения (17) в оптимизируемые затраты предпр и- ятия (у) "целевые" вложения РЭФ не вхо дят, о днако амортизационные отчисления на вновь введенные в эксплуатацию "приоритетные" сооружения могут быть испо льзованы предприятием для финансир о- вания своей природоо хранной деятельности;

ж) в результате выполнения э тапа (е) строятся дис кретные производственные функции действующих предприятий бассейна, ставящие в соответствие каждой паре ( , ) из (М1 М2)* рассматриваемых

оптимальный для предприятия план мероприятий, ко торый определяет соответствующий набор сбросов загрязнений, их состав и мощность;

з) рассчитывается объем средств РЭФ после о тчисления в Феде -

( r)

ральный фонд Y в каждом узле ( , ) из (М1 М2)* рассматриваемых,

предприятия при реализации оптимального для него наб ора мероприятий;

и) в каждом узле ( , ) из (М1 М2)* рассматриваемых проверяется выполнение условия финансовой состоятельности РЭ Ф

320

т.е. РЭФ не может возвращать предприятиям средств больше , чем у него остается в наличии после субсидирования "долгосрочных"

и "приоритетных" мероприятий. Узлы ( , ) из (М1 М2 )* рассматри-

ваемых, в которых нарушается условие (22) из дальнейшего рассмо т- рения исключаются. Оставшиеся (М1 М2 )** узлов считаются допус-

тимой областью определе ния решения; к) применяя прогнозирующий бло к ГИС "Гидроменеджер" для

речного бассейна, строятся, соответственно, (М1 М2 )** пространст-

венно-временных распределений химических загрязнений в во дной

среде региона, после чего по критерию (21) выбирается искомая пара

( , ).

В качестве выхо дной информации по расчетам выдаются

данные об оптимальных наборах мероприятий для действу ю- щих предприятий, экономических по казателях и сбр осах;

данные о РЭ Ф (объемы средств фонда, финансирования "пр и- оритетных" и "до лгосрочных" мероприятий;

величина остатка средств после инвестирования, описанного в приведенной схеме.

Таким образом, ЛПР имеет возможность сравнивать экологич е- ские последствия реализации своих управленческих решений (Цхай, 1995). При этом варьируемые параметры управления - это s, , , а также перечни "долгосрочных" и "приоритетных" мероприятий, фо р- мируемые ЛПР.

6 ПРИМ ЕР РЕЗУЛЬТАТОВ ОПТИМ ИЗАЦИОННЫХ РАСЧЕТОВ НА БА ССЕЙНОВОМ УРОВНЕ

За основу сценария природных условий взяты данные гидрологических наблю дений расходы и температура воды в контрольных пунктах) средневодного 1985 г., а также данные наблюдений 1993 г. за качеством воды в фоновых створах. Содержание химических соединений в боковых поступлениях оценено по данным наблю дений 1984-89 гг. В расчетах по лагалось, что сбросы сточных во д осуществляю т 15 крупнейших предприятий Алтайского края. Данные о мероприятиях, экономических показателях, нормативах и фактических сбросах пре д- приятий относятся к 1993 г. Рассмотрены случаи, когда а=1.02 и 1.06, а d=0.2 и 0.6 (Tskhai, 1998).

Первый вариант характеризуется жесткой линией ЛПР: в соо т- ветствии с требованиями закона прекращается деятельность пяти не-

321

платежеспособных предприятий из шести (шестое, Бийский во доканал, останавливать нельзя, иначе в реку попадет еще больше загрязнений с городскими сточными водами). Целевого выделения средств РЭФ на первоочередные и долгосрочные мероприятия в этом варианте не было. Наилучшим набором экономических параметров оказался следующий: а=1.02, d=0.2 при Cr= 27.188.

При наборе предприятий из первого варианта то же значение критерия может быть достигну то и при осуществлении долгосрочной (более одного года ) реконструкции очистных сооружений Барнаула, Заринска, Белокурихи и Рубцовска .

В одном из расчетных вариантов исследовался другой крайний подхо д: все неплатежеспособные предприятия продолжаю т работать. Наилучшим из рассмотренных оказался тот же набор а=1.02, d=0.2 при

Cr= 113,943.

Поиск промежуточных подхо дов приво дит к следующим вар и-

антам:

при закрытии лишь дву х предприятий (Рубцовского АЛТТРА К и Бийской ТЭЦ-2) по лучается то же значение критерия, ч то и в пер - вом случае Cr= 27.188 (при со хранении нескольких тысяч рабочих мест для работников трех предприятий, ко торые продолжают раб о- ту на временно согласованных условиях);

при безусловном финансировании из средств РЭФ первоочередных мероприятий, направленных на уменьшение характерных для А л- тайского края сбросов то ксичных веществ (нефтепро дуктов и ф е- нолов) при наборе предприятий из первого варианта и а =1.02, d=0.2 удается добиться некоторого улучшения качества во ды при Cr= 27.185.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Введение в постоянную практику предлагаемой схемы управления на основе использования геоинформационной технологии нагля д- но показывает предприятию выгодность поиска технологических но в- шеств, позво ляющих снизить сброс в природные во ды загрязнений. Пока же в России к составлению перечня во доо хранных мероприятий часто относятся формально, работает то лько м е ханизм прямой связи - сбор платежей за загрязнение, обратная связь - поддержка наиболее эффективных мер снижения сбросов токсикантов - на практике не ощущается. Да и не может ощущаться без внедрения целостной ко м- плексной схемы управления с эффективной системой информацио н- ной поддержки принимаемых решений.

322

Внедрение ГИС типа "Гидроменеджер" в водоо хранную пра к- тику регионов может создать условия для существенного улучшения экологического состояния речных бассейнов. Наличие по добной схемы управления качеством вод, разработанной с учетом особенностей региона, позволяет сделать работу местных органов власти целенаправленной и эффективной.

ЛИТЕРАТУРА

1.Водный кодекс РФ. // Российская газета, №277, 23.11.95; №229, 25.11.95.

2.Закон Российской Федерации "Об о хране окружающей

природной среды" от 19.12.91. М.:: Республика. 1992. 64 с .

3. Коэффициенты превращения (распада) загрязняющих веществ в во де. Обнинск. 1987. 42 с .-(Сер.87. Мониторинг состояния окружающей природной среды. Гидрометеорология: Обзорная инфо р- мация. Вып.1).

4.Никаноров А.М. (ред.) Справочник по гидро химии. Л.: Гидрометеоиздат.1989. 392 с.

5.Пряжинская В.Г. (ред.) Моделирование во до хозяйственных систем (эколого-экономические аспекты ). М.: ИВП РА Н. 1992.

350 с .

6. Рикун А.Д., Черняев А.М., Ширяк И.М. Методы матем а- тического моделирования в оптимизации во до хозяйственных систем промышленных регионов. М.: Нау ка. 1991. 160 с.

7.Спицын И.П., Соколова В.А. Общая и речная гидравлика. Л.: Гидрометеоиздат. 1990. -360 с.

8.Цхай А.А. Мониторинг и управление качеством во д речного бассейна: модели и информационные системы. Барнаул: Алта й- ское книжное издательство. 1995. 174 с.

9.Behrendt, H., Boh me, M. Point and diffuse loads of selected pollutants in the River Rhine and its main tributaries. La xenburg:IIASA. 1992. (Working Paper 92-15).

10.Schnoor J.L., Sato C., McKetchnie D., Sahoo D. Processes, Coefficients and Models for Simu lating To xic Organics and Hea vy Metals in Surface Waters. Athens: US EPA. 1987. 365 p.

11.Theil H. Applied Economic Forecasting. Amsterdam: North-Ho lland. 1971. 757 p.

12.Tskhai A. A.; Dorotshenkov O. P. 1995. Model Approach and

Application of Water Quality Management for Urban Areas. // Integrated Water Management in Urban Areas - searching for new, realistic approach-

323

es with respect to developing world (Proc. Int. Sy mp. Sweden, Lund). P. 203-213

13.Tskhai A. A.; Tskhai T. V.; Leites M. A. 1996. An optimiza - tion model of water protection activities of a business // Water Resources. 23(3):318-322

14.Tskhai A. A. 1996. MIS ―Hydro manager‖ for assessment and

control of pollution in river basin // Hydroinformatics`96 (Proc. of Int. Conf. Swit zerland). 1:93-100

15.Tskhai, A. A. 1997. A model of regional water quality management in a river basin // Water Resources. 24(5):572-578

16.Tskhai A. A. 1998. Management and decision support system for river basin // Advances in Hydro-Science and Engineering (Proc. 3-rd

Int. Conf. on Hydroscience and Eng. / Eds Holz, Bechteler, Wang, Kawahara)

17.Tskhai A. A., Nachtnebel H.-P., Algazin G. I., Baryshnikov G. Ya., Blem A. G., Gorbachev V. N., Oskorbin N. M., Pyatkovsky O. I., Rogovsky Y. I. 2000. Multi-criteria Decision Making in Natural Resources Use / Editors Tskhai A. A., Nachtnebel H.-P. – Barnaul: Altai State Tech-

nical University Publishing House

324

СВ ЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Бельдеева Любовь Николаевна – к.т.н., доцент кафедры химической техники инженерной экологии АлтГТУ.

Ганулис Жак (Jacques Ganoulis) – профессор, директор лаборатории гидроло гии и водного строительства Аристо телевского униве р- сите та (г. Са лоники, Греция).

Жерелина Ирина Владимировна – к.г.н., н.с. ИВЭП СО РАН Квон Виссарион Игнатьевич – д.ф.-м.н., зав. лабораторией ма-

тематического моделирования Института водных и экологических проблем СО РАН (ИВЭ П)

Кириллов Владимир Викторович – к.б.н., зав. лабораторией водной эко логии ИВЭП.

Ляхова Светлана Александровна – начальник отдела Вер хнеобского бассейнового водо хозяйственного управления

Нахтнебел Ханс-Петер (Hans-Peter Nachtnebel) – профессор, директор Институ та водно го хозяйства, гидрологии и во дного строительства (г. Вена, Австрия).

Нечай Нико лай Захарович – зам. начальника Вер хнеобского бассейнового водо хозяйственно го управления

Пулян Мишель (Michele Poulin) – департамент информационной геологии Высшей горной школы г. Парижа (Франция).

Цхай Але ксандр Андреевич – профессор, д.т.н., зав. кафедрой ЮНЕСКО «Эко логическое образование в Сибири» АлтГТУ.

325