Прогноз змін техногенного навантаження на навколишнє природне середовище в процесі структурної перебудови господарського комплексу регіону

Размещено на http://www.allbest.ru/

Прогноз змін техногенного навантаження на навколишнє природне середовище в процесі структурної перебудови господарського комплексу регіону

1. Мета та завдання реалізації елементу стратегії

Мета реалізації елементу стратегії: дати прогноз можливих змін якісного стану навколишнього середовища, обумовленого структурною перебудовою господарського комплексу регіону, для остаточного визначення регіональних пріоритетів сталого розвитку.

Для досягнення поставленої мети необхідно реалізувати наступні основні складові елементи стратегії:

моделювання прогнозних інтегральних показників якості навколишнього середовища в часі в залежності від змін у господарському комплексі;

розробка поетапних екологічних карт регіону;

оптимізація структури комплексного використання природних ресурсів і можливості їх відтворення;

випереджаючий прогноз змін якості природних ресурсів і розробки компенсуючих заходів на споживчому та технологічному рівнях.

2. Mоделювання прогнозних інтегральних показників якості навколишнього середовища в часі в залежності від змін у господарському комплексі

Найбільш адекватною методологією рішення подібних задач є системний підхід і системний аналіз великих систем із різнорідними блоками [1,2,31].

Рішення задачі моделювання прогнозних інтегральних показників якості навколишнього середовища в часі в залежності від змін у господарському комплексі повинно включати дослідження в наступних напрямах:

розробка моделей верхнього і середнього рівнів із різним рівнем деталізування та комплексності;

розробка моделей фізичних процесів нижнього рівня для моделювання процесів у реальному часі з використанням датчиків і систем, що стежать;

розробка оптимізаційних моделей у різних постановках з урахуванням різного рівня деталізування та комплексності;

проведення аналізу різних програмно-апаратних засобів (включаючи серверні системи, операційні системи, програмні пакети різних областей додатку) з точки зору створення ефективних швидкодіючих алгоритмів з низькою машинною ресурсною місткістю.

У рамках методології системного аналізу основною і найбільш ефективною є методологія імітаційного моделювання регіональних соціо-еколого-економічних систем різного рівня деталізування.

Побудова математичних моделей і комп'ютерних моделюючих комплексів на основі інформаційно-математичних моделей розробляється для створення інструмента прийняття рішень в системах визначення показників якості життя і навколишнього природного середовища з метою взаємного підпорядкування всіх видів діяльності на території цілям досягнення нормативних значень цих показників.

Використання імітаційних сценаріїв розвитку соціо-еколого-економічної системи регіону дозволяє дати прогноз можливих змін якісного стану навколишнього середовища, зумовленого структурною перебудовою господарського комплексу регіону, для остаточного визначення регіональних пріоритетів сталого розвитку. В основу методології реалізації елементу стратегії покладено моделювання прогнозних інтегральних показників якості навколишнього середовища у часі в залежності від змін в господарському комплексі.

Шлях вирішення задачі переходу до сталого розвитку, що пропонується, передбачає етапність, багаторівневість, ієрархічність, комплексність, оптимізацію при побудові і реалізації моделі.

Відповідно до перелічених характеристик виділяються моделі різних рівнів і типів.

Моделі верхнього рівня є початковим етапом у досягненні поставлених цілей [31, 32]. Вони є малопараметризованими (число параметрів не більше за 10), відповідно, низько деталізованими, з невисокою мірою комплексності та простою ієрархією (не більше 2-х рівнів). У разі моделювання соціо-еколого-економічних систем такими параметрами доцільно вибрати показники якості природної, економічної і соціальної сфер. Дані моделі створюються без урахування ускладнених і уточнених моделей базових фізичних процесів поширення забруднення в навколишньому природному середовищі, низькорівневого агрегування показників в економічному і соціальному блоках.

Моделі середнього рівня [33], з числом параметрів у десятки одиниць, є наступним етапом наближення до визначення стратегії сталого розвитку з відповідним розширенням основних характеристик. При цьому можлива побудова нової залежності процесів різного рівня, що і буде характеризувати перехід до наступного рівня. Прийняття рішень для вироблення керуючих впливів можливе із залученням невеликих експертних груп і, в тому числі, окремими особами, що приймають рішення із застосуванням агрегування деяких груп показників. Реалізація моделей середнього рівня, з урахуванням можливостей сучасної комп'ютерної техніки і тенденцій її розвитку не вимагає потужної обчислювальної бази. Достатньою буде наявність простих двох-трьох процесорних серверних систем. Як основні показники для вибору стратегії сталого розвитку можна, в доповнення до показників моделей верхнього рівня, прийняти також показники випуску продукції, регіонального прибутку, захищеності різних природних середовищ, показники рівня життя або інші комбінації параметрів. Даний підхід дозволяє залучити більш ускладнені моделі базових фізичних процесів.

Реалізація задачі на третьому рівні здійснюється за допомогою моделей з великою мірою деталізування (число параметрів більше, ніж 100) [31,34,35]. Однією з цілей створення деталізованої математичної моделі є прагнення до максимально можливої точності в оцінці і прогнозі сталого розвитку, що зумовлює її специфічні межі і, передусім, велику ресурсоємкість. Комп'ютерна реалізація цих моделей буде вимагати потужних обчислювальних багатопроцесорних серверних комплексів, у граничному випадку, реального режиму часу для фізичних параметрів моделей. Для отримання початкового набору даних у сильнопараметризованих моделях, а також аналізу отриманої інформації може бути потрібне залучення системи комплексного соціо-природно-техногенного моніторингу, створення спеціалізованих і комплексних експертних груп міждисциплінарного характеру. Як основні параметри, що характеризують пріоритети і стратегію сталого розвитку регіону, вибираються показники моделей попередніх рівнів із можливим доданням базових і близьких до них показників. У їх числі можуть бути концентрації забруднюючих речовин в ґрунтах, гідросфері, атмосфері, коефіцієнти прямих витрат на виробництво продукції по галузях, рівень заробітної плати в галузях регіону та ін.

Оцінка природно-ресурсного потенціалу і створення системи показників соціального розвитку регіону буде неповна без використання оптимізаційних прогнозних математичних моделей різних рівнів [36]. Оскільки вони дозволять виробити стратегії підтримки або досягнення різними показниками нормативних значень.

Методологія розв'язання такої задачі повинна, передусім, засновуватися на комплексному підході, багатоетапності і ієрархічності модельних технологій, що застосовуються, які зможуть відобразити весь комплекс процесів, починаючи з базових фізичних і закінчуючи формуванням соціо-економічної залежності.

Комплексна соціо-еколого-економічна модель може складатися з наступних основних блоків: «Індекс соціального розвитку», «Якість навколишнього середовища», «Економіка» [31].

Сталий розвиток повинен характеризуватися ієрархічною системою показників [2]. На нижньому рівні цієї системи знаходяться базові показники, що характеризують економіку, соціальну і природну сфери і визначальні два основних показники верхнього рівня: якість життя і якість природного середовища. При формалізації задачі розвиток вважається сталим, якщо значення цих показників будуть досягнуті і будуть підтримуватися на певному рівні, відповідному нормативам, отриманим з урахуванням міжнародних вимог до показників сталого розвитку і особливостей розвитку території, що розглядається.

Економічний блок може мати декілька рівнів ієрархії і включати підсистеми на базовому рівні. Базові підсистеми формують дві підсистеми другого рівня: “Математична модель виробництва і розподілу продукції” і “Математична модель формування і розподілу прибутків”[31]. Вони також містять змінні, характеризуючи сценарій розвитку території.

Основними показниками господарської діяльності є обсяги випуску продукції. Технології виробництва продукції визначають викиди і скиди в довкілля і, тим самим, вплив на природне середовище. З іншого боку, виробнича продукція утворює блага життя і, тим самим, впливає на соціальний розвиток.

У соціальному блоці можна виділити три основних рівні ієрархії: перший рівень характеризує показник якості життя, другий - чотири показники (підблоки): показник життєвого рівня населення; показник забезпеченості людськими ресурсами; показник забезпеченості інтелектуальними ресурсами і показник захищеності життєдіяльності населення; третій - базові показники.

Базові показники функціонально пов'язані з характеристиками економічного блоку і відображають відгук соціальної середи на господарську діяльність. Для встановлення зв'язків між третім рівнем і другим, другим і першим використовується функціональна залежність із використанням даних експертних оцінок.

Блок «Якість навколишнього середовища» може мати чотири рівні ієрархії.

Якість навколишнього середовища може визначатися на основі наступних показників: якість атмосферного повітря; якість ґрунтів; якість поверхневих вод; якість біоти [31].

З використанням розробленої математичної моделі можна розглядати ряд оптимізаційних задач, таких як:

мінімізувати час переходу до сталого розвитку при досягненні заданих значень показників якості життя і якості природного середовища;

при заданому часі переходу і заданій якості природного середовища максимізувати якість життя;

при заданому часі переходу і заданій якості життя максимізувати якість природного середовища.

Необхідність створення оптимізаційних систем моделей зумовлена тим, що досягнення нормативних показників сталого розвитку буде отримане за допомогою вироблених в процесі рішення оптимізаційних задач стратегій. Графічне представлення отриманих стратегій розвитку у вигляді графіків наочно надасть можливість виробити рішення і визначити рівень і напрям керуючих впливів для досягнення системою нормативних показників, відповідних світовим стандартам.

До керуючих параметрів, які характеризують сценарій господарської переструктуризації розвитку регіону, слід віднести: питому вагу витрат на розвиток виробництва (потужностей), питому вагу витрат на розвиток потужностей виробництва по відновленню природних ресурсів, питому вагу витрат на соціальний розвиток, вектор коефіцієнтів галузевої структури капітальних вкладень в розвиток виробництва, вектор коефіцієнтів структури капітальних вкладень в розвиток потужностей відновлення природних ресурсів.

До множини керуючих параметрів соціальної сфери, крім тих, що визначають в економічному блоці сценарій розвитку, можуть бути прийняті залежності відрахувань від суми податків з підприємств, коефіцієнт відрахувань від об'єму місцевого бюджету в районі, коефіцієнт (питома вага) розподілу місцевого бюджету в районі на соціальний розвиток у регіоні, коефіцієнт відрахувань на науку, коефіцієнт відрахувань на науку від об'єму місцевого бюджету в районі, коефіцієнт відрахувань на культуру від суми податків з підприємств, коефіцієнт відрахувань на культуру від суми місцевого регіонального бюджету тощо.

Змінюючи функції цих параметрів, можна змінювати як господарські, так екологічні і соціальні показники розвитку регіону, а також розвиток галузей виробництва й відновлення природних ресурсів.

Інформація про стан соціо-природно-техногенної системи повинна направлятися органам управління та особам, що приймають рішення, широко розгалуженою системою соціо-еколого-економічного моніторингу у режимі реального часу при умові високої міри надійності передачі інформації й відсутності перешкод і спотворень, які призводять до невірогідності інформації. Вся система загалом в даному вигляді буде представляти систему управління регіоном.

Вхідні дані для блоків моделі повинні надаватися регіональними економічними і статистичними управліннями, регіональними представництвами Міністерства екології і природних ресурсів, органами санітарно-епідеміологічної служби, експертними групами, що складаються з фахівців в галузях економіки, соціальної політики, медицини, біології, екологічної безпеки, інститутами системних стратегічних досліджень, групами інформаційного пошуку, які використовують матеріали вітчизняних і зарубіжних наукових досліджень і симпозіумів з питань сталого розвитку регіонів світу, а також глобальної комп'ютерної мережі Internet.

Вихідні дані блоків дозволяють представити показники, що характеризують якість навколишнього середовища регіону і його компонентів, а також господарчої діяльності, які повинні використовуватись при реалізації засад, обґрунтованих у розділах 2-5,7.

Подання вхідних та вихідних даних для прийняття рішень і вироблення стратегії сталого розвитку повинно готуватись в електронному вигляді.

Розробка комп'ютерних програмних моделюючих комплексів на основі наступної системи моделей визначення показників якості соціо-природно-техногенної системи є завершальним етапом.

Таким чином, при розробці регіональної стратегії основні результати її повинні бути підтверджені адекватною системою математичних моделей. При випробуванні стратегії і, надалі, при впровадженні її в державному масштабі, розробляється дослідна, а потім діюча система автоматизованого управління процесом сталого розвитку, що дозволяє коректувати стратегію при непередбачених (випадкових) відхиленнях реальних показників розвитку від показників, відповідних сталому розвитку.

Працездатність системи повинна бути підтверджена на модельних експериментах в широкому (можливому) діапазоні зміни показників сталого розвитку, зумовлених дією збурюючих чинників.

Створення прогнозних комплексних соціо-еколого-економічних моделей необхідне при розробці, впровадженні і експлуатації системи регіонального комплексного екологічного моніторингу навколишнього природного середовища (розділи 9,10). Це дозволить дослідити реальні зміни якісного стану навколишнього середовища для коректування управлінських рішень відносно забезпечення переходу регіону до сталого розвитку з використанням наземного і космічного моніторингу джерел антропогенного впливу на навколишнє середовище, моніторингу забруднення абіотичної та біотичної компонент навколишнього середовища, соціально-гігієнічного моніторингу. Вироблення оптимальних управлінських впливів, які будуть направлені на поліпшення стану навколишнього середовища, з використанням побудованих моделей дозволить здійснювати оперативний контроль за станом середовища і прогнозування його змін, оцінку можливого екологічного ризику.

Створення комплексів прогнозування процесів у соціо-природно-економічних системах повинно здійснюватись колективами та організаціями, що складаються з фахівців у різних галузях науки, комп'ютерних фахівців, під керівництвом системних аналітиків та фахівців у галузі міждисциплінарних досліджень.

Побудовані математичні моделі та комп'ютерні моделюючі комплекси можуть бути використані в системі прийняття рішень державними владними структурами при формуванні стратегії розвитку соціо-еколого-економічної системи регіону, в науково-дослідній та освітній сферах.

прогнозний інтегральний якість екологічний

3 Розробка поетапних екологічних карт регіону

При стратегічному прогнозуванні змін техногенного навантаження на навколишнє природне середовище в процесі структурної перебудови господарського комплексу регіону є доцільним створення поетапних прогнозних карт регіону.

Метою розробки поетапних екологічних карт регіону є відображення техногенних впливів на навколишнє природне середовище регіону з урахуванням часової динаміки. При цьому, у якості вхідних потрібно використовувати бази даних результатів, отриманих при виконанні прогнозних модельних досліджень, вказаних у розділі 6.2.

Методологічно процес розробки поетапних екологічних карт не відрізняється від принципів створення екологічної карти регіону, викладених у розділі 3.3.

4. Оптимізація структури комплексного використання природних ресурсів

Прогнозне моделювання змін компонент соціо-еколого-економічної системи регіону (розділ 6.2) є передумовою вирішення проблеми оптимізації структури використання природних ресурсів.

Оптимізацію структури комплексного використання природних ресурсів необхідно здійснювати у взаємозвязку з головними техногенними компонентами територіальної організації їх використання, умовами життя населення та станом навколишнього середовища.

Дослідження та виявлення закономірностей, які обумовлюють взаємозвязки між вказаними трьома компонентами територіального природокористування, створюють передумови для розробки основних методів та інструментарію процесу оптимізації.

Один із можливих варіантів алгоритму оптимізації приведено нижче.

1. В підрозділах 5.1-5.2 обґрунтовано, відповідно до регіональних пріоритетів, конкретні управлінські заходи щодо формування ефективної структури регіонального природокористування.

2. Цим заходам відповідає деяка зміна промислового виробництва - зменшення чи збільшення обсягу використання природних ресурсів (дані підрозділу 5.6).

3. Зміна обсягу використання природних ресурсів обумовлює відповідну зміну в техногенному навантаженні на навколишнє середовище (підрозділ 6.1).

4. Зміна в техногенному навантаженні на природне середовище порівнюється з визначеними в підрозділі 3.4. резервами по нарощуванню техногенної діяльності.

5. Доцільність зміни обсягу використання природного ресурсу оцінюється через аналіз його наявних обсягів, рівня забезпеченості цим ресурсом суспільства.

6. Рівень забезпечення ресурсом установлюється з врахуванням можливості відтворення природного ресурсу (розвідка корисних копалин, створення техногенних родовищ, перспектива використання альтернативного ресурсу).

7. Зміні в обсягах використання природного ресурсу відповідає деякий соціальний ефект, який може бути виражений, наприклад, через балансове рівняння цінностей (технологічних, екологічних та економічних) [37].

8. Оптимальною структурою використання природних ресурсів буде таке їх кількісне і видове використання, при якому буде мати місце (при умові дотримання вимог підпунктів 4 і 5) максимальний соціальний ефект (підпункт 7).

5. Випереджаючий прогноз змін якості природних ресурсів і розробка компенсуючих заходів на споживчому та технологічному рівнях

Визначення пріоритетів сталого розвитку та підтримка його якісних показників у нормативних межах зумовлює необхідність випереджаючого прогнозу змін якості природних ресурсів та розробки компенсуючих заходів на споживчому та технологічному рівнях в процесі взаємодії довкілля та чинників структурної перебудови господарського комплексу регіону.

При вирішенні цієї проблеми повинні використовуватись результати, отримані при виконанні прогнозних досліджень, проведених за розділами 6.2-6.4.

Якість природного ресурсу характеризує сукупні його властивості, які визначають ступінь його придатності для використання за призначенням. Поняття якості природного ресурсу має два аспекти: виробнича якість (якість освоювання) та споживча якість.

Якість природного ресурсу доцільно характеризувати комплексними показниками, які мають кількісний вимір.

Прогноз змін якості природних ресурсів повинен базуватися на наступних положеннях.

1. В першу чергу використовується найбільш якісна частина природних ресурсів.

2. Неякісні природні ресурси плануються до використання на наступні періоди з розрахунком на технологічний прогрес в їх освоєнні.

3. Для засвоєння неякісних природних ресурсів потрібно витратити значно більше сировинно-енергетичних матеріалів та трудових ресурсів.

4. Якість природних ресурсів (споживчий аспект) залежить від досконалості технологій їх освоєння.

5. Прогноз змін якості природних ресурсів базується на прогнозі змін фізичного стану ресурсів та прогнозу темпу підвищення технологій їх освоєння.

Випереджаючий прогноз змін якості природних ресурсів необхідний для розробки компенсуючих заходів, які включають:

пошук додаткових джерел якісних природних ресурсів;

розробку технологій, які приводили б неякісні природні ресурси до необхідного рівня споживчої якості;

пошук альтернативного замінника неякісному природному ресурсу.

Виконання робіт по випереджаючому прогнозу змін якості природних ресурсів і розробці компенсуючих заходів дозволить попередити виникнення негативних економічних та соціальних ситуацій в суспільстві за рахунок своєчасного прийняття відповідних управлінських рішень.

Размещено на Allbest.ru