CC BY
72
Маликов Андрей Андреевич, д-р техн. наук, проф., galina_stas@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хмелевский Максим Викторович, аспирант, ecology@tsu. tula. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPLEX ENVIRONMENTAL EVALUATING CONSTRUCTION MATERIALS AND PRODUCT OF MINING WASTES
G.G. Riybov, V.I. Sarichev, A.A. Malikov, M.V. Hmelevskiy
Theoretical principals of environmental evaluating construction materials and product of mining wastes with using nonutilizable wastes other industrial enterprises were substantiated. Problems of practical using construction materials and product of mining wastes were considered. Practical measures by providing necessity quantity of air for rooms decorating construction materials of wastes were given.
Key words: environmental evaluating, wastes, mining industry, construction materials, gas-changing, air-changing.
Riybov Gennadiy Gavrilovich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, galina_stas@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sarichev Vladimir Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, ecolo-gy@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University,
Malikov Andrei Andreevich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, Chief of a Department, ecology@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University,
Hmelevskiy Maxim Victorovich, Post Graduate Student, ecology@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 502.131
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИТОРИИ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО
РЕГИОНА
Э.М. Соколов, А.А. Маликов, Л.Л. Рыбак, С.М. Богданов
Рост производства и повышение материального уровня жизни уже нельзя рассматривать без учета того воздействия, какое оказывают эти процессы на окружающую среду. Появилось важное понятие эколого-экономической системы, представляющей собой совокупность взаимосвязанных экономических, технических, социальных и природных факторов в окружающем человека мире. Возрастающие масштабы антропогенного воздействия на природу требуют глубокого изучения.
Ключевые слова: горнопромышленный регион, эколого-экономическая система, окружающая среда, экологическая оценка, устойчивое развитие.
Воздействие человека на природную среду в процессе хозяйственной деятельности приобретает глобальный характер. По масштабам извле-
каемых и перемещаемых пород, преобразования рельефа, воздействия на перераспределение и динамику поверхностных и подземных вод, активизации геохимического переноса и т.д. эта деятельность сопоставима с геологическими процессами. Анализ экологической ситуации, сложившейся в промышленно развитых регионах, показывает, что основной причиной надвигающегося кризиса является технократическая концепция, господствующая в отношениях между обществом и природой. Эта концепция основывается на гипотезе о том, что природа является неограниченным источником физических ресурсов (воздуха, воды, почв, минерального сырья, энергетических источников), используемых для нужд человека. В результате такого развития может возникнуть парадоксальная ситуация, когда национальный доход будет возрастать, а национальное богатство уменьшаться. В этих условиях особую актуальность приобретает проблема экологически рационального использования природных ресурсов.
Другой актуальной задачей, стоящей перед обществом на современном этапе, является совершенствование управления и повышение эффективности производства. В настоящее время рост производства и повышение материального уровня жизни уже нельзя рассматривать без учета того воздействия, какое оказывают эти процессы на окружающую среду. Появилось важное понятие эколого-экономической системы, представляющей собой совокупность взаимосвязанных экономических, технических, социальных и природных факторов в окружающем человека мире. Возрастающие масштабы антропогенного воздействия на природу в условиях научно-технической революции, ее положительные и отрицательные последствия, возможности оптимизации этого воздействия требуют глубокого изучения. При этом особое значение приобретает поиск научно обоснованных форм и масштабов производственной деятельности человека, обеспечивающих рациональное использование природных ресурсов и получение необходимой полезной продукции без пагубного влияния на природную среду [1].
Как показывают предварительные оценки, в настоящее время долгосрочное планирование без учета экологических эффектов невозможно. С другой стороны, имеющиеся экологические модели носят частный характер и не способны отразить в комплексе и в то же время достаточно обозримо разнообразные антропогенные воздействия. Для разработки крупномасштабных проектов и принятия ответственных решений по управлению природной средой нужен комплексный многоуровневый анализ множества различных по своей природе факторов, среди которых особое место занимают социально-политические, экономические, технологические, эко-лого-географические и другие факторы, характеризующие процессы развития современного общества.
Понимание если не надвигающейся катастрофы, то стремительно растущих трудностей, начало возникать повсеместно. Но оно еще не во-
шло в сознание людей, в их чувственную сферу. Наиболее дальновидные люди пытаются что-то изменить. Так возникла концепция «Sustainble Development». Получило широкую известность общественное движение Greenpeace и др. Следовательно, фундамент знаний, на котором будет строиться вся остальная пирамида наук должна стать наука о взаимоотношениях людей между собой и средой их обитания. Проблема «человек и среда», пожалуй, одна из наиболее древних в науке, однако она никогда не стояла так остро перед человечеством, как в настоящее время. Человек -единственный вид в биосфере, определяющий ее судьбу в исторически малом отрезке времени. Деятельность человека вносит все более глубокие изменения в окружающий мир. Отрицательные факторы антропогенного воздействия могут быть губительны для экосистемы и всех живых обитателей Земли, включая человека. Промышленно развитые страны используют природные ресурсы со скоростью, не имеющей прецедента в истории. Большая часть земных ресурсов это не рента, не процент на основной капитал, а сам капитал, накопленный за миллионы лет до появления человека.
Применительно к условиям горнопромышленных регионов России эта проблема весьма актуальна. Этот вывод подтверждается, например, экологическим состоянием Подмосковного угольного бассейна, горнодобывающие предприятия которого расположены в Тульской области. Тульская область сегодня - одна из самых высокоразвитых в промышленном и сельскохозяйственном отношении среди субъектов Российской Федерации Центрального региона.
В результате деятельности предприятий промышленных комплексов (химического, машиностроительного, металлургического, энергетического, горнодобывающего, дорожно-транспортного, аграрного, жилищно-коммунального и др.), а также в связи с аварией на Чернобыльской АЭС, общим нарушением природного равновесия геологической среды и общим низким уровнем экологической культуры населения в Тульской области создалась крайне напряженная экологическая обстановка. В соответствии с результатами ранжирования территорий России по степени изменения природной среды, проведенного институтом географии Российской академии наук, Среднерусскому району, в который входит и Тульская область, присвоен седьмой - наивысший ранг экологической напряженности, как территории, где абсолютно преобладают площади с острыми и очень острыми ситуациями. Поэтому тема диссертационной работы является актуальной.
Природопользование представляет собой совокупность антропогенных воздействий на окружающую среду с целью получения энергии и вещества, необходимых для жизнедеятельности людей.
Рациональное природопользование обеспечивает условия существования людей на конкретных административно-территориальных про-
странствах с оптимальным использованием каждого природно-территориального комплекса. Очевидно, что в задачах рационального природопользования оптимизация, как правило, является многокритериальной, а ограничения должны иметь эколого-экономический характер [2]. Структура рационального природопользования представлена на рис. 1.
Стратегия социально-экономического управления в целом и использования природных ресурсов в частности предполагает практическую реализацию следующих мероприятий:
• создание и развитие территориальной системы сбора, анализа и обобщения информации о природных ресурсах;
• разработка и совершенствование территориальной системы ситуационного моделирования;
• обеспечение функционирования комплексного территориального кадастра природных ресурсов;
• разработка комплексного территориального кадастра загрязнения окружающей среды;
• развитие локального экологического законодательства, обеспечивающего функционирование нормативно-правовых механизмов, способствующих экологически рациональному природопользованию;
• разработка и развитие базы данных по технологиям добычи и переработки полезных ископаемых, а также утилизации отходов горного производства;
• создание территориальной системы маркетинга природных ресурсов.
Для реализации принципа «Sustainable Development» в задачах комплексной оценки природных ресурсов территории субъекта Российской Федерации для экологически рационального использования целесообразно использовать следующий алгоритм:
• разработка модели территориальной структуры региона, как конечного множества территориальных подразделений, слагающих регион, в пределах которых экологические критерии и демографические показатели можно считать равномерно распределенными и зависящими только от времени;
• разработка компартментных математических моделей, описывающих динамику численности населения, его возрастной и половой структуры и продолжительности жизни с учетом показателей состояния здоровья населения и экологических критериев, отражающих уровень антропогенной нагрузки на каждое территориальное подразделение;
• вычислительные эксперименты использованием данных государственной статистической отчетности;
• разработка законодательных актов, регламентирующих уровень антропогенной нагрузки с использованием методики оценки экологическо-
го состояния региона по демографическим показателям, и их практическая апробация на территории рассматриваемого региона.
Рис. 1. Структура рационального природопользования
Содержательная часть существующей базы данных Тульской области о состоянии природных ресурсов естественного и техногенного происхождения включает природно-географическую характеристику, гидрогеологические и инженерно-геологические условия, характеристику экзогенных геологических процессов и явлений, ландшафтно-геохимическую характеристику, данные о техногенных объектах и комплексах, информацию о вещественном составе отходов производства. На стадиях получения, обработки и хранения информации важнейшим элементом системы модели-
рования выбросов загрязнителей предприятиями в окружающую среду является блок оценки количества и качества информации, который представляет собой информацию, отражающую фактическую деятельность предприятий на загрязненных территориях.
В настоящее время первичная информация представляет собой, главным образом, разрозненные массивы данных, которые могут использоваться для определения интенсивности выбросов загрязнителей расчетным способом, по утвержденным методикам. Эти данные, как правило, сосредоточены в официальной отчетной документации на бумаге.
Топографическая информация представлена наиболее полно. Это топографические карты и геологические разрезы различного масштаба на твердых носителях, а также частично оцифрованные карты, которые могут использоваться как справочные подсистемы. Структура и содержание существующей базы данных Тульского региона о состоянии минерально-сырьевых ресурсов природного и техногенного происхождения может быть формально представлена в виде инфологической модели предметной области.
Инфологическая модель предметной области существующей базы данных Тульского региона о состоянии минерально-сырьевых ресурсов природного и техногенного происхождения совместно с массивами хранимых данных и алгоритмами обработки информации позволяет построить каноническую схему информационной базы, от которой можно перейти к логической схеме, а от нее - к физическому уровню реализации информационного обеспечения.
Результаты анализа структуры и качества информации по экологической обстановке в Тульской области, а также анализ действующих нормативных методик расчета выбросов загрязнителей в окружающую среду, свидетельствуют о необходимости такой логической организации исходных данных, при которой возможны развитие и реорганизация информационной базы. Практические задачи социально-экономического управления территориями связаны с поиском оптимальных условий эксплуатации природных ресурсов. Поэтому в этих задачах целесообразно использовать модель оптимизации режима эксплуатации этих ресурсов, сосредоточенных в некотором пространстве. Эколого-математический анализ информации основывается на базовых принципах моделирования физических процессов.
Процесс получения и использования знаний при оценке природных ресурсов той или иной территории можно разделить на три этапа. Первый -это наблюдение и опыт, в результате которых в распоряжении исследователя оказывается информация, необходимая для последующего анализа. Второй - некоторая ступень абстракции от первого, выделение в нем существенного (обобщение и выводы). Третий - проверка выводов, полученных на основе абстракции, в процессе практической деятельности.
Социально-экономические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность населения административно-территориальных подразделений, реализуются в виде достаточно сложных технологических схем. Следует отметить, что эффективность этих процессов во многом зависит от большого числа разнообразных факторов, из которых необходимо выделить группу экологических и природно-ресурсных показателей. Выработка управляющих воздействий при реализации различных технологий техногенной деятельности или принятие решений об использовании тех или иных природных ресурсов должны осуществляться с учетом реальных связей между всеми контролируемыми факторами [3]. Это, в свою очередь, приводит к необходимости решения математической задачи большой размерности. Более того, в связи с огромным разбросом в физико-химических свойствах природных ресурсов, что приводит к увеличению размерности оптимизационных задач. На практике поиск оптимальных технологических решений сводится к решению задачи математического программирования. В общем виде задачу математического программирования можно представить в следующем виде:
F ( x min; (1)
g (x )< 0, i = 1,m; (2)
gj ( x ) = 0, j = m + 1,m + n, (3)
где F(x), gi(x), gj(x) - функции составляющих вектора x=(xb x2, x3, ... , xn); m - число ограничений - неравенств; n - число уравнений.
Если множество элементов вектора x разбивается на непересекающиеся подмножества для любых v=v', при которых целевая функция может быть представлена как монотонная функция аргументов fv(x(v)), то за-
дача (1) - (3) сводится к следующей форме:
F ( f ( x!1)), f2 ( x22)), /3 (x33)), ... / ( xN min; (4)
gm( x( u) )< o, o=1N i=1m;; (5)
gjv(x(u) ) = 0, ü = 1N j = mü+ 1,mü+ nu , (6)
где ту, пу - число ограничивающих неравенств и уравнений, содержащих подмножество переменных x(v).
Условие неубывания функции F свидетельствует о том, что ее минимум может быть обеспечен только при минимуме всех функций fv(x(v)). Разумеется, что при такой постановке задачи математического программирования весьма важным этапом является идентификация компонент вектора х(Ч Рассматривая произвольную технологическую операцию можно утверждать, что в первом приближении скорость изменения энергии пропорциональна разности средних скоростей потребления и поступления энергии из внешних источников, следовательно, справедливо следующее уравнение:
(7)
где Б! - общее количество энергии, затраченное на выполнение ьй технологической операции к моменту времени V, К! - константа скорости потребления энергии при выполнении ьй технологической операции; -предельное значение энергоемкости ьй технологической операции.
Физическому смыслу рассматриваемой задачи вполне соответствует нулевое начальное условие для уравнения (7), тогда в результате интегрирования получим,
Решая уравнение (8) относительно Е! можно определить динамику энергоемкости ьй технологической операции в следующем виде:
Результаты вычислений с использованием данных зависимостей представлены на рис. 2. При этом легко заметить, что вектор параметров х целевой функции (4) можно выразить как логарифм отношения энергий, заданных выражением (8). Таким образом, целевая функция будет представлять собой линейные комбинации произведений констант К! на длительности технологических операций Разумеется, что специальные и общие ограничения будут связаны с длительностью
Математические средств анализа геоэкологической информации должны обеспечивать имитирование поведения горнодобывающего предприятия в различных экологических условиях. Возможность имитации достигается тем, что с помощью ЭВМ можно предсказать изменение поведения объекта в зависимости от тех или иных условий, которые характеризуются параметрами модели. Поэтому, меняя параметры модели, можно проводить разнообразные вычислительные эксперименты и изучать, как при этом изменяются свойства моделируемого объекта. Обрабатывая информацию, полученную в результате вычислительного эксперимента, целесообразно упрощать математические модели путем построения приближенных, так называемых «инженерных формул», основывающихся на сложной исходной модели и значительном объеме расчетных данных.
Энергоемкость производства является эмерджентным показателем воздействия на окружающую среду, так как этот показатель, характеризует системные свойства, которые являются признаком внутренней целостности системы «ПР - социально-экономическая деятельность - окружающая среда». Реализация общей концепции автоматизированной системы контроля и прогнозных оценок воздействия на окружающую среду по укрупненным показателям, среди которых наиболее удобным является показатель энергопотребления, является физически обоснованной. Выработка
Е
1п -^ = к/
(8)
(9)
управляющих воздействий при реализации различных технологий освоения природных ресурсов или принятие решений о строительстве тех или иных технологических комплексов должны осуществляться с учетом реальных связей между всеми контролируемыми факторами. Практический поиск экологически рациональных технологических решений можно свести к решению задачи линейного математического программирования. Основные результаты оптимизации технологических процессов могут быть получены в виде оптимальных длительностей операций каждого технологического цикла.
Рис. 2. Графики зависимости Е/Е^ от времени V.
1 - К==10Г51/с; 2 - К==310Г51/с; 3 - К==6 10-51/с; 4 - К==9 10-51/с;
5 - К1=1,210Т41/с; 6 - К==1,5 10Т41/с; 7 - К=1,8-1041/с;
8 - К=2,510-41/с; 9 - К=5 10Т41/с
Управление как целенаправленное воздействие на параметры технологического процесса природопользования с целью обеспечения заданных свойств конечного продукта при безусловном соблюдении ограничений уровней воздействий на окружающую среду, установленных действующим федеральными и локальными природоохранительными нормативами, и является стратегической целью информационной технологии обмена информацией по рациональному природопользованию в пределах территории любого субъекта федерации. Из этого следует, что информационная технология обмена информацией по рациональному природопользованию (ИТРПР) неразрывно связана с конкретными технологиями управления контролируемыми промышленными объектами, функционирующими в системе природопользования. Таким образом, ИТРПР должна находиться в надсистемном уровне по отношению к технологиям управления контроли-
руемыми объектами и в тоже время должна быть адаптирована к частным технологиям управления, сложившимся на контролируемых предприятиях.
Целью ИТРПР является качественное формирование и использование информационной базы по уровням воздействия предприятий природо-пользователей на окружающую природную среду в соответствии с Федеральным Законодательством и локальным Законом об охране окружающей среды территории субъекта федерации и экологически рациональном природопользовании. ИТРПР должна обеспечивать периодическую региональную инвентаризацию расчетным способом всех учтенных источников выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду в процессе использования природных ресурсов и мониторинг социально-экономического состояния территории [4].
Методами ИТРПР являются методы обработки фактических данных о технологических процессах на основе комплекса расчетных методик, согласованных и закрепленных решениями органов территориальной государственной власти в качестве нормативно-технической базы прямого действия. Средствами ИТРПР выступают математические, технические, программные, информационные и нормативно-правовые средства. Следовательно, ИТРПР субъекта федерации реализуется как совокупность внедряемых в системы административного управления охраной окружающей и использованием природных ресурсов принципиально новых средств и методов обработки данных. Они представляют собой целостные технологические подсистемы и обеспечивают целенаправленное создание, передачу, хранение и отображение информации о воздействии на окружающую среду по каждому хозяйствующему субъекту с наименьшими капитальными и эксплуатационными затратами, и в соответствии с динамикой социально-экономического фона.
В основу разработки и использования информационной технологии рационально использования природных ресурсов Тульской области положен системный подход, позволяющий комплексно охватить проблему нормативно-правового управления состоянием окружающей среды. Этот подход позволяет рассматривать ИТРПР как систему. При этом под «системой» понимается упорядоченная законодательным путем совокупность функциональных элементов и отношений между ними, выделяемая из внешней среды в соответствии с требуемой целью на определенном временном интервале. Такой подход позволяет сделать ряд конструктивных выводов. Видно, что в зависимости от поставленной цели будет меняться множество функциональных элементов и отношений между ними. Это означает, что можно выделить ряд конкретных информационных технологий в зависимости от цели их применения. Учитывая, что состав элементов и отношение между ними будут видоизменяться в зависимости от времени, можно предположить, что и подход к реализации информационной технологии не будет установившимся.
Таким образом, в конструктивном смысле ИТРПР как система есть средство построения подсистемы общей информационно-вычислительной системы, моделирующей социально-экологическое состояние территории. ИТРПР как системе присущи следующие основные признаки больших систем: наличие структуры; наличие единой цели функционирования; устойчивость к внешним и внутренним возмущениям; комплексный состав системы; способность к развитию.
На тактическом уровне управления схема организации информационных процессов имеет вид, представленный на рис. 3. Задачей руководителя (Р) аппарата тактического руководства является принятие управленческого решения по функциональной задаче (ФЗь..ФЗп). От исполнительского уровня путем реализации информационного обмена (О) поступают данные, заполняющие локальные информационные базы. Одновременно предусмотрены коммуникации (К) руководителей с пользователями других уровней управления.
овп
"Ж1 ~ "
фз1
1 г
пз
1 г
р
к СУ
фзп
пз
ц овп
вр
от ИУ
вр
од
Г. ..ТЕ
олбз
олбз i
1 Л
од
нд
олиб i | олиб
ГЛ7.
i _
к СУ
нд
к
р
рз
фз
фз
рз
рз
11
п1
о
Рис. 3. Взаимодействие информационных процессов на тактическом уровне организационного управления
Информация, подготовленная исполнителями и проанализированная руководителем, позволяет ему осуществить постановку задачи (ПЗ), на основе которой планируются и распределяются информационно-вычислительные работы по решению задачи, т.е. осуществляется организация вычислительного процесса (ОВП), в ходе чего реализуется обработка
данных (ОД) с целью получения альтернативных вариантов решений задачи РЗ„...РЗ1т, РЗп1...РЗпт.
В условиях информационной технологии формирование ряда альтернатив возможно за приемлемые интервалы времени, т.е. при сохранении достоверности исходных данных и актуальности формируемого решения. На основе реализации информационного процесса накопления данных (НД) из отдельных фрагментов формируется модель предметной области и осуществляется организация локальной информационной базы (ОЛИБ). Целью базовой информационной технологии в организационном управлении является интеграция процедур подготовки информации и принятия решения на основе формирования информационного ресурса. Этому подчинен информационный процесс формализации знаний (ФЗ).
На основе существующих и перспективных моделей представления знаний возможна организация локальных баз знаний (ОЛБЗ), которые являются ядром экспертной системы, позволяющей руководителю принимать обоснованные управленческие решения. Особое значение при этом имеет коммуникация (К), под которой обычно понимают процесс обмена информацией между пользователями. На физическом уровне модель коммуникации может быть сведена к процессу передачи сообщений от источника к получателю с использованием либо без использования обратной связи. Информацию при управлении нельзя использовать как ресурс, если она не объединена в единое целое. Ввиду разбросанности хранимой информации принятие качественного управленческого решения возможно лишь в результате организационного диалога, который при отсутствии средств автоматизации занимает у аппарата тактического и стратегического руководства большую часть рабочего времени.
Идеология построения ИТРПР как системы должна предусматривать соблюдение следующих принципов:
• доступность системы для пользователя-непрограммиста с возможностью получения от нее информации в соответствии с рангом пользователя;
• реализацию коммуникаций как в синхронном, так и в асинхронном режимах;
• гибкость по отношению к задачам, решаемым пользователем;
• сопрягаемость с другими автоматизированными системами;
• комплексную автоматизацию всех видов коммуникаций;
• модульность построения, позволяющую развивать систему как по вертикали, так и по горизонтали в соответствии с потребностями пользователей.
Общепризнанно, что география доминирует в 50 % объема над всей циркулирующей информацией при анализе и прогнозной оценке состояния минерально-сырьевой базы любого административно территориального подразделения. В этом случае географическая информационная система
(ГИС) действительно важна для организаций, независимо от ее размеров, поскольку позволяет принимать решения на основе географической информации. В отличие от других типов инструментов обработки информации, ГИС понимает концепцию местоположения, так как базируется на информации, привязанной к координатам на карте, и позволяет представить ее в графическом виде для интерпретации и принятия решений по управлению
[5].
Во многих случаях наиболее сложной частью постановки данных в ГИС является их соотнесение с местом, этот процесс известен как геокодирование. В определенном наборе данных должен существовать элемент, определяющий его положение. В идеальном случае — это могут быть координаты на карте, но это может быть как почтовый код, так и адрес. Этот элемент, определяющий место, известен как его геокод.
Сбор и анализ информации об окружающей среде был одной из движущих сил развития ГИС и продолжает оставаться важной областью применения. Данные об окружающей среде часто имеют тенденцию к наращиванию и требуют соответствующего управления. Источниками данных об окружающей среде, как правило, служат существующие топографические и тематические карты (геологические, почвенные и т.п.), а также данные дистанционного зондирования Земли. Данные об окружающей среде часто включают границы, например, между типами вегетации, которые весьма неопределенны и не могут быть обозначены простой линией. В противоположность им, социально - экономическим данным соответ-
Рис. 4. фрагмент карты-схемы г. Тулы
Таким образом, в результате обобщения теоретических исследований и экспериментальных материалов выполнен системный анализ эколо-го-экономического состояния Тульской области и разработаны мероприятия по рациональному природопользованию, основывающиеся на инфор-
мационной технологии и обеспечивающие эффективный мониторинг социально-экономического состояния территории для стабильного управления в условиях переходной экономики.
Основные результаты, выводы и практические рекомендации, полученные при исследованиях, решениях организационных задач и практических разработках, заключаются в следующем.
1. Сформулированы основные системные принципы, позволяющие реализовать информационную технологию анализа и прогнозной оценки социально-экономического состояния территории субъекта федерации по фактору рационального природопользования. Структура и функциональные возможности такой технологии обеспечивают доступность системы для пользователя-непрограммиста, реализацию коммуникаций, как в синхронном режиме, так и в асинхронном режимах, гибкость по отношению к задачам, решаемым пользователем, сопрягаемость с другими автоматизированными системами, комплексную автоматизацию всех видов коммуникаций и модульность построения.
2. Процесс природопользования является системным процессом, что подтверждается наличием системных признаков этого вида деятельности. К таким очевидным признакам следует, в первую очередь, отнести структурированность систем природопользования, взаимосвязанность частей любой системы природопользования, подчиненность процесса использования природных ресурсов определенной цели, алгоритмичность деятельности.
3. Информационная технология анализа и прогнозной эколого-экономической оценки социально-экономического состояния административно территориального подразделения неразрывно связана с конкретными технологиями управления процессами природопользования на контролируемых промышленных объектах и должна находиться в надсистемном уровне по отношению к технологиям управления контролируемыми объектами и в тоже время должна быть адаптирована к частным технологиям управления, сложившимся на контролируемых предприятиях.
4. На территории Тульской области (как и на территории любого другого субъекта Российской Федерации) промышленный комплекс состоит из предприятий, на которых используются различные технологии управления процессами природопользования, поэтому информационная технология обмена информацией по рациональному природопользованию должна обеспечивать связь с предприятиями, работающих по любой из этих технологий управления.
5. Информационная технология обмена информацией по рациональному природопользованию как система отличается целостностью и целесообразностью поведения, а взаимодействие информационных процессов в составе этой технологии базируется на взаимоувязанных целях, подчиненных глобальной цели информационной технологии - формирова-
нию информационного ресурса о состоянии окружающей среды и природных ресурсов конкретного субъекта федерации.
6. Комплексный территориальный кадастр природных ресурсов является постоянно дополняемой базой данных, которая используется для прогнозных оценок, и в соответствии с периодичностью обновления информации позволяет получать конкретные временные информационные слои, а та или иная модели экстраполяции позволяют прогнозировать интервалы возможных состояний системы.
7. Внедрение информационной технологии обмена информацией по рациональному природопользованию в организационное управление необходимо развивать как систему, позволяющую не только собирать и анализировать информацию, но и включать в нее решение задач по выбору альтернатив принимаемых решений, то есть реализовать систему поддержки принятия решения. Такая схема внедрения ИТРПР позволит поднять качество и производительность труда административно-управленческого персонала, повысить его компетентность, внедрить новые формы и методы работы, отвечающие требованиям современной информационной технологии, снизить долю административных расходов в капиталовложениях на средства производства.
8. Стратегия природопользования определяет политику планирования и использования природных ресурсов, поиска и освоения их источников. Стратегия природопользования является одной из основных частей стратегического планирования в процессе управления любым административно-территориальным подразделением, так как каждая территория все чаще сталкивается с проблемой неопределенности ее будущего.
9. В современных условиях использование природных ресурсов должно осуществляться с учетом условий внешнего и внутреннего рынков и ограничений, обусловленных требованиями экологической безопасности производственной деятельности.
10. Обеспечение устойчивого развития является, в первую очередь, обязанностью органов государственной власти на территориях субъектов федерации и требует разработки территориальных программ, планов и политики использования природных ресурсов. Органы государственной власти на территориях субъектов федерации должны содействовать разработке локального законодательства по устойчивому развитию основанного на разумных экономических, социальных и природоохранных принципах, а также соответствующей оценке рисков.
11. Субъекты федерации обязаны внедрять эффективные локальные законы по окружающей среде, конкретизирующие механизмы реализации федерального природоохранительного и природно-ресурсного законодательства, участвовать в разработке национальных законов, касающихся ответственности и компенсации жертвам загрязнения и другого экологического ущерба. В пределах своей юрисдикции субъекты федерации должны
оценивать экологические последствия предполагаемых действий, которые могут иметь значительные отрицательные последствия.
12. Основными трудностями в реализации принципа "Sustainable Development" являются получение адекватных экологических критериев, представляющих собой функционального связанные экологические факторы и уровни воздействия на окружающую среду, и адаптация информационной базы учреждений государственной статистики Российской Федерации к алгоритмам поиска базовых феноменологических закономерностей динамики характеристик состояния здоровья населения и демографических показателей.
13. Содержательная часть существующей базы данных субъекта Российской Федерации о состоянии природных ресурсов естественного и техногенного происхождения включает природно-географическую характеристику, гидрогеологические и инженерно-геологические условия, характеристику экзогенных геологических процессов и явлений, ландшафт-но-геохимическую характеристику, данные о техногенных объектах и комплексах, информацию о вещественном составе отходов производства.
14. Результаты анализа структуры и качества информации по экологической обстановке в Тульской области, а также анализ действующих нормативных методик расчета выбросов загрязнителей в окружающую среду, свидетельствуют о необходимости такой логической организации исходных данных, при которой возможны развитие и реорганизация информационной базы.
15. Энергоемкость производства является эмерджентным показателем воздействия на окружающую среду, так как этот показатель, характеризует системные свойства, которые являются признаком внутренней целостности системы «природные ресурсы - социально-экономическая деятельность - окружающая среда». Реализация общей концепции автоматизированной системы контроля и прогнозных оценок воздействия на окружающую среду по укрупненным показателям, среди которых наиболее удобным является показатель энергопотребления, является физически обоснованной.
16. Выработка управляющих воздействий при реализации различных технологий освоения природных ресурсов или принятие решений о строительстве тех или иных технологических комплексов должны осуществляться с учетом реальных связей между всеми контролируемыми факторами. Практический поиск экологически рациональных технологических решений можно свести к решению задачи линейного математического программирования. Основные результаты оптимизации технологических процессов могут быть получены в виде оптимальных длительностей операций каждого технологического цикла.
Список литературы
1. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Рябов Г.Г. Геоэкологические принципы использования вторичных ресурсов. М.; Тула: Изда-во «Гриф и К0». 2000. 360 с.
2. Геоэкологические принципы технологической реструктуризации Подмосковного угольного бассейна / Н.М. Качурин [и др. ]. М.; Тула: Изд-во "Гриф и К0». 2004. 365 с.
3., Сафронов В.П., Копылов А.Б., Машинцев Е.А. Эколого-экономическая оценка эффективности подземной геотехнологии добычи угля / Н.М. Качурин [и др. ]// Известия ТулГУ. Науки о Земле. Вып. 2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. С. 14-20.
4. Качурин Н.М., Ефимов В.И., Воробьев С.А. Методика прогнозирования экологических последствий подземной добычи угля в России// Горный журнал. 2014. №9. С. 138-142.
5. Качурин Н.М., Воробьев С.А., Факторович В.В. Теоретические положения и модели воздействия на окружающую среду подземной добычи полезных ископаемых//Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып.3. С.126-134.
Соколов Эдуард Михайлович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ecolo-gy@tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Маликов Андрей Андреевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ecolo-gy@tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Рыбак Леонид Львович, аспирант, ecology@tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сергей Михайлович Богданов, аспирант, ecology@tsu. tula. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
METHODICAL PRINCIPALS OF EVALUATING ENVIRONMENTAL CONDITION OF MINING-INDUSTRIAL REGION TERRITORY
E.M. Socolov, A.A. Malikov, L.L. Ribak, S.M. Bogdanov
Increasing industry and rising pecuniary level of life can't be possible considering without influencing these processes upon environment. Important notion of environmental-economical system appeared last time. This system is the aggregate of interconnected economical, technical, social and natural factors at visual environment of Human. Increasing landscapes of anthropogenic influence upon environment must be in-depth studied.
Key words: mining-industrial region, environmental-economical system, environment, environmental evaluation, Sustainable Development.
Socolov Edward Mihailovich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, Chief of a Department, ecology@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University,
Malikov Andrei Andreevich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, Chief of a Department, ecology@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University,
Ribak Leonid Livovich, Post Graduate Student, ecology@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Bogdaniv Sergei Maratovich, Post Graduate Student, ecology@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 622.272
ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕДР ПОДМОСКОВНОГО
УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА
Э.М. Соколов, А.А. Маликов, Л.Л. Рыбак, С.М. Богданов
Рассмотрены геотехнологические принципы экологически рационального использования недр подмосковного угольного бассейна.
Ключевые слова: минерально-сырьевая база, угольный бассейн, твердые бытовые отходы, технологические схемы.
Особенностью российской минерально-сырьевой базы угольной промышленности является концентрация основной доли запасов в восточных регионах, а основные потребители угольной продукции расположены в европейской части России. Географическое положение Подмосковного бассейна уникально. Он расположен на территории Новгородской, Калининской, Смоленской, Калужской, Тульской и Рязанской областей. Общие геологические ресурсы угля составляют 11 млрд т. Балансовые запасы более 3,5 млрд т. В Тульской области главными полезными ископаемыми до недавнего времени являлись месторождения бурых углей Подмосковного бассейна, разработка которых началась более 150 лет назад, в 1853 году. За это время в Тульской области добыто более 1 млрд 200 млн т угля. Суммарная площадь, в той или иной мере подверженная техногенному воздействию, связанному с разработкой месторождений угля, составляет около 12 % от общей территории области. В пределах этой площади значительно активизировались экзогенные геологические процессы. Добыча углей привела к резкому нарушению природных ландшафтов и формированию новых техногенных ландшафтов. На данный момент балансовые запасы угля в Тульской области составляют 1 млрд 400 млн т [1].
