CC BY
10
ПРОБЛЕМЫ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
УДК 631.6
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОЛУСТАЦИОНАРНОЙ СЕТИ ПОСТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
© 2006 г. С.М. Васильев
Многочисленными исследованиями установлено, что на орошаемых землях наблюдается развитие негативных процессов, приводящих к ухудшению природных условий, мелиоративного состояния и почвенного плодородия - как на орошаемом массиве, так и в зоне его влияния. Такая ситуация является закономерным следствием невыполнения инженерных
Использование загрязненных вод
Изменение количественных и качественных балансов в природной среде
Экологический
Нарушение взаимосвязи экологической системы
Повышенная концентрация загрязняющих веществ
Загрязнение водной и воздушной среды
Плата за сверхнормативное
загрязнение окружающей среды
Ущербы
г
Экономиче ский
* г
Потери в производстве растениеводческой продукции
1 г
Потери в производстве птицеводческой и животноводческой продукции
* г
Потери в получении рыбной продукции
* г
Недополучение части прибыли от хозяйственной деятельности
Социальный
Потери рекреационной зоны
Рис. 1. Последствия от загрязнения водных ресурсов
и почвенных мелиораций, не соблюдения агротехно-логий, нарушения режимов орошения и дозировки органических и минеральных удобрений, отсутствием учета миграции загрязнителей с водой на орошаемых массивах. На рис. 1 показано, какой ущерб наносится природной среде и человеку от загрязненных вод.
В современных условиях, когда на первое место взамен административно-командных выходят экономические методы и подходы управления, возникает необходимость организации такого способа наблюдения, который бы максимально содействовал эффективному сбору информации о динамике поступления загрязнителей на оросительные системы.
При решении вопросов о целесообразности организации работ по размещению сети постов наблюдений необходимо использовать известные методы оценки экономической эффективности инвестиционных проектов [1-5]. После принятия положительного решения по данному вопросу экономическая оценка на каждом из этапов разработки схем размещения постов наблюдений проводится следующим образом.
Осуществляются инженерные изыскания. По своему характеру инженерные изыскания делятся на три вида: инженерно-технические, технико-экономические и экологические.
Предметом инженерно-
технических изысканий является комплексное изучение природных условий района с целью их правильного учёта и использования при разработке проекта.
Технико-экономические изыскания проводятся для комплексного изучения экономических условий района, перспектив его
Повышение заболеваемости населения
Оплата бюллетеней, медицинских услуг
из-за потери трудоспособности
Переход населенного пункта в неперспективное местожительство
развития, выявления возможностей обеспечения материалами, электроэнергией, топливом и другими материальными и трудовыми ресурсами.
Экологические изыскания и исследования направлены на изучение взаимосвязи экосистемы сельскохозяйственного района с водоемом или водотоком, установление безусловных организаций по освоению водных ресурсов и необходимых природоохранных мероприятий, предотвращающих возможные негативные моменты.
Следует отметить, что все виды изысканий имеют первостепенное значение.
Инженерно-технические изыскания на водоёмах и водотоках для определения мест устройства стационарных постов наблюдений предлагается проводить традиционными средствами.
В каждом конкретном случае следует определить критерий минимума приведённых затрат [2], т.е.
Зmm = Ci + Eнкi , i
где Ci - планируемая себестоимость производства сельскохозяйственной продукции на орошаемом участке, находящемся в зоне влияния обследуемого водоема или водотока; Eн - норматив эффективности капитальных вложений; к i - капитальные вложения на проектно-изыскательские и строительные работы при устройстве стационарных постов наблюдений на водоисточнике, водоприемнике и орошаемом участке.
В условиях рыночной экономики каждое отдельное предприятие или хозяйство устанавливает норматив Eн либо на уровне процентной ставки i, либо как норматив рентабельности инвестиций R н . Исходя из этого можно приведённые затраты представить следующим образом: З i = Ci + ж i = min или
З i = Ci + R нк i = min.
При размещении сети наблюдательных постов на оросительных системах возникает необходимость в достижении совокупности экономического, социального и экологического эффектов. Для оценки получения тождества этих факторов применяли метод многоцелевой (многокритериальной) оптимизации, основой которого является получение наилучшего сочетания показателей эффективности по всей совокупности целей [6, 7].
Показатель многоцелевой эффективности находим по формуле
n
E н =Е vre * , i=1
где vi - весовой коэффициент или оценка значимости цели i; e к - оценка эффективности варианта «к» в отношении обеспечения цели i .
Экспертным путем определяются весовые коэффициенты, а оценки эффективности как e кз = З min/ Зк -
е к
максимизируемых показателей, где Зк, Зт1П - расчётные затраты для варианта с их минимальным значением; е к, е тах - принятые качественные показатели для варианта с их максимальным значением.
После определения наилучшей схемы функционирования находим оптимальную зону сбора данных о загрязнителях. Для этого используем целевую функцию системы массового обслуживания [8, 9].
Z (F ) = З y (F ) + Зэ(У ) "
-»F
opt
для минимизируемых показателей, e к =-
- для
где F) - затраты на обследование дренажных стоков; Зэ( F) - затраты на создание и эксплуатацию системы; F°pt - оптимальная зона сбора данных о загрязнителях.
Достаточно сложной задачей является определение количественной величины экономического ущерба от загрязнителей. Это обусловлено тем, что при расчёте, во-первых, сложно учесть все элементы экономического ущерба, а во-вторых, не для всех составляющих ущерба можно найти денежный эквивалент. Используя известные методики [9, 10], можно вычислить ущерб следующим образом.
Рассмотрим пример выбора и обоснования учета загрязнителей на Аксайской УОС.
Согласно морфологической матрице и карте выбираем два варианта системы: стационарная (оснащена стационарными лабораториями и постами наблюдений) и полустационарная (оснащена стационарными и мобильными лабораториями и постами наблюдений).
Поставлены цели: 1) минимизация приведённых затрат; 2) обеспечение получения оперативного и достоверного объема информации о загрязнителях.
На основе априорной информации намечаем весовые коэффициенты: v1 = 0,3; v 2= 0,6; v 3= 0,1. Варианты характеризуются:
- приведёнными затратами Зj= 18,85 р.; З2 = = 17,54 р.;
- площадью орошаемых массивов S1 = 37000 га; S2 = 36700 га;
- площадями, на которых будут производиться наблюдения и контроль загрязнителей F1= 29,15 га; F2 = 30,70 га.
Определяем показатели многоцелевой эффективности.
Для 1-го варианта (стационарная система): е1Л = Згат / З1 = 17,54 / 18,85 = 0,93; е12 = S / S max = 37000 / 37000 = 1; е13 = F / Fmax = 28,15 / 30,70 = 0,91.
З
E1 = Е vieu = v1e1.1 + V 2e1.2 + V 3 e 1.3 = i=1
= 0,3 * 0,93 + 0,6 * 1 + 0,1 * 0,91 = 0,970 .
с
Для 2-го варианта (полустационарная система): е21 = Згат / З2 = 17,54 / 17,54 =1; е22 = S2 / S max = 36700 / 37000 =0,990; е2.3 = F2 / Fmax = 30,70 / 30,70 =1.
Ei = Ё vreu = v1e1.1 + v 2
+ V 3 e1.3 =
i=1
= 0,3 * 1 + 0,6 * 0,99 + 0,1 * 1 = 0,994 .
По методу многоцелевой оптимизации лучшим оказался 2-й вариант (полустационарная система).
Вторым этапом работы является определение минимальной площади сбора данных о загрязнителях.
Согласно полученным в результате полевых исследований данным, площадь сбора сведений о загрязнителях может быть равна 100000 м2 Продолжительность нормальной работы оросительной системы принимаем равной 15 годам.
Затраты на оценку загрязнения определяем по формуле:
З у = Су Шу (р),
где Су - ущерб от потерь 1 м3 чистой воды; Wy(Р) -
объём загрязненного дренажно-сбросного стока за весь период работы осушительных систем.
Экономический ущерб от загрязнения 1 м3 чистой оросительной воды в примере находим как недополученный чистый доход от орошения загрязненной водой, отнесённый к единицам объёма и времени загрязнения.
Затраты на организацию учета динамики загрязнения определяем по формуле:
Зэ = (Сэ + Енк)РТ,
где Сэ - затраты на учет загрязнителей с 1 м2 обследуемой площади; Ен - норматив эффективности капитальных вложений; к - капиталовложения, отнесённые на 1 м2 обследуемой площади к единице времени работы по наблюдению загрязнителей; р - площадь мелиорируемого массива, на котором производится обследование; Т - срок эксплуатации оросительной системы.
Результаты расчетов представлены в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что оптимальная площадь сбора данных о загрязнителях, контролируемая одним мобильным постом наблюдений, составит 50 га, при которой 1 будет наименьшей (263,28 р./га за 1 год). Её и принимаем в техническом решении размещения постов полустационарной системы постов наблюдений. Таким образом, предлагаемая методика позволяет не только экономически обосновать мероприятия по сбору информации о загрязнителях, но и эффективно использовать их в практике.
В случаях незначительных поступлений загрязнителей в водоемы и водотоки возникает вопрос о целесообразности устройства и обеспечения эксплуатации стационарных постов наблюдений.
Для определения верного решения необходимо определить индекс доходности, который определяется
следующей зависимостью: Д
I „
• 100%,
где: Д, - предполагаемый доход от орошаемых массивов с наличием стационарных постов наблюдений или без них; кт- величина инвестиций на устройство стационарных постов или обеспечение функционирования мобильных лабораторий для взятия проб.
Вариант с большим индексом доходности принимается за целесообразный.
В результате проведенных исследований определен среднегодовой сток загрязненной воды с крупнейших оросительных систем Ростовской области (табл. 2).
Пример расчета индекса доходности и выбора способа учета загрязнителей. При научном обосновании организации оценки динамики загрязнения на Сальской УОС установлено, что объем поступающего загрязненного стока с «других орошаемых площадей» в водоисточник составляет 0,34 % от общего объема аккумулированной воды в Веселовском водохранилище (табл. 3).
Инвестиции на осуществление проекта составляют 289,7 тыс. р., а предполагаемый доход от реализации продукции - 382,5 тыс. р. В случае устройства стационарного поста наблюдений появляется возможность в увеличении орошаемой площади на 21 % за счёт использования сэкономленной воды. При этом инвестиции увеличиваются до 362,1 тыс. р., а доход до 438,12 тыс. р.
Таблица 1
Определение экономически эффективной минимальной площади сбора данных о загрязнителях
m
F, м2 Сэ, р. к, р. Зэ, р. Wy(F), м3 Cy, р. ^ р. Z, р.
100000 469,68 36787500 54077,62 54547,3
500000 0,5 •Ю-6 3,15-10-4 2348,36 7357500 1,47 10-3 10815,5 13163,86
2500000 11741,81 1471500 2163,1 13904,91
12500000 58709,06 294300 432,62 59141,68
Таблица 2
Объем дренажно-сбросных вод
Наименование УОС Основные показатели
Сток воды, тыс. м3 Минерализация стока, г/дм3 Сток солей,т
Сальская 39800,0 3,977 158284,63
Багаевская 157882,9 2,204 347973,91
Веселовская 52763,7 2,99 157763,46
Азовская 17899,12 2,51 44926,79
Определим индекс доходности:
- при использовании мобильных аналитических постов наблюдений
382 5
I дох =-г- х 100 % = 128,48 %,
д 289,7
- при устройстве стационарных постов наблюдений
438 12
I дох =-г— х 100 % = 120,10 %,
дох 362,1
Более рентабельным является первый вариант. Следовательно, динамику загрязнителей, поступающих в Веселовское водохранилище с рассматриваемых площадей, предпочтительней прослеживать, используя мобильные аналитические посты в составе полустационарной сети постов наблюдений.
В настоящее время оценка загрязнения природных ресурсов затруднена из-за дефицита информации о современном состоянии и эффективности их использования, отсутствием механизма передачи данной информации по вертикали управления. Перед началом постоянной деятельности созданной сети постов должна быть проведена полномасштабная апробация методов оценки состояния мелиоративных объектов, внесены необходимые коррективы в подготовленную нормативно-методическую и организационно-техническую базу.
Важное значение будет иметь и необходимая реструктуризация документооборота внутри ведомства как с учетом всего позитивного в ранее существующем документообороте, так и с введением новых отчетно-информационных документов [11]. Необходимо организовать переход в организации документооборота с использованием современных компьютерных технологий.
Реализация такого подхода потребует как организационного совершенствования существующей системы государственного надзора, так и расширения нормативно-методической и технической базы (создание специализированных стационарных и мобильных лабораторий по контролю мелиоративных объектов в производственных условиях). Из имеющегося научного, технического и производственного потенциала наиболее целесообразно создание системы контроля на основе служб эксплуатации мелиоративных систем.
Литература
1. Яндыганов Я.Я. Экономика природопользования. Екатеринбург, 1997.
2. Экономика природопользования: Аналитические и нормативно-методические материалы:. 2-е изд, доп. М., 1994.
3. Щедрин В.Н., Косиченко Ю.М., Колганов А.В. Эксплуатационная надежность оросительных систем. М., 2004.
4. Колганов А.В. Научные основы развития орошения и технического совершенствования оросительных систем в засушливой зоне РФ // Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 2000. 52 с.
5. Резниченко В.С., Ларин С.Н., Сухалов Ю.А., Колоцкий В.В. Методы оценки экологической эффективности инвестиционно-строительных проектов и программ // Экономика строительства. 1997. № 11. С. 26-41.
6. Канторовия Л.В., Горстко А.Б. Оптимальные решения в экономике. М., 1972.
7. Таха Х. Введение в исследование операций. В 3 т. Т. 1, 2. М., 1985.
8. Щедрин В. Н. Совершенствование конструкций открытых оросительных систем и управление водораспределением. М., 1998.
9. Инструкция по определению эффективности исследования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в орошении земель, обводнении пастбищ и мелиоративном строительстве, введенная в действие с 1 января 1980 г. приказом Минсельхоза СССР № 422 от 19.09.79 г.
10. Методика определения экологической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценка экономического ущерба, причиненного народному хозяйству загрязнением окружающей среды. М., 1982.
11. Нормативно-методическое обеспечение системы государственного контроля и надзора в мелиорации: Монография / Сост. В.Н. Щедрин, Г.Г. Гулюк, В.Я. Бочкарев, Г.Т. Балакай, ФГНУ «РосНИИПМ». М., 2003.
Таблица 3
Фактический среднегодовой сток воды и солей с территории Сальского УОС
Орошаемые земли Площадь, га Сток воды, тыс. м3 Сток солей, т Объем водоисточника-водоприемника
Среднегодовой с 1 га Среднегодовой с 1 га
Общая орошаемая площадь 12440 39800 3,19 158284,6 12,69 1095 млн м3
Рисовые севообороты 7570 35842 4,73 142543,6 18,81
Другие орошаемые земли 4781 3988 0,83 15860,3 3,3
Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, г. Новочеркасск 2 декабря 2005 г.
