К экономической оценке опасности природных и техногенных катастроф Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Научный вестник ЮИМ №2' 2015

Экономическая политика и хозяйственная практика

УДК 33+614 ББК 65+68.9 Х12

К ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ОПАСНОСТИ

природных и техногенных катастроф

(Рецензирована)

Хашева Зарема Муратовна,

доктор экономических наук, профессор кафедры экономики Южного института менеджмента, г. Краснодар. Тел.: (861) 233 85 06, e-mail: zarema_muratovna@mail.ru

Голик Владимир Иванович,

доктор технических наук, главный научный сотрудник Центра геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания. Тел.: (952) 839 45 99, e-mail: v.i.golik@mail.ru

Аннотация. Рассмотрена задача оценки опасности возникновения, течения и последствий катастроф путем применения моделей состояния геосфер для целей управления технологическим процессом предприятий минерально-сырьевого комплекса. Цель использования моделей состоит в учете влияния максимально возможного числа факторов внешней среды для поддержки и принятия управленческих решений, включая оценку финансовых рисков. Показано, что прогнозирование катастроф, кроме ранжирования опасных компонентов, должно включать в себя экономическую оценку технологий использования ресурсов. Предложена интегральная математическая модель совокупного поражения окружающей среды. Доказано, что уменьшение опасности возникновения, течения и последствий катастроф обеспечивается применением природоохранных технологий, использующих свойства экосистем и природных ресурсов. Рекомендовано оценивать эффективность охраны окружающей среды сравнением затрат на устранение последствий катастроф в денежном выражении и затрат на профилактику их возникновения и развития.

Ключевые слова: катастрофа, модель состояния, геосфера, технология, минерально-сырьевой комплекс, внешняя среда, риск.

for economic evaluation of hazards of natural and technogenic catastrophes

Khasheva Zarema Muratovna,

doctor of of Economic Sciences, professor of Economics of the Southern Institute of Management, Krasnodar. Ph.: (861) 233 85 06, e-mail: zarema_muratovna@mail.ru

Golik Vladimir Ivanovich,

doctor of Technical Sciences , senior researcher, Center for Geophysical Research Vladikavkaz Scientific Center of RAS and the Government of the Republic of North Ossetia-Alania, Vladikavkaz. Ph.: (952) 839 45 99, e-mail: v.i.golik@mail.ru

Summary. The task of assessing the risk of occurrence, course and consequences of disasters through the use of models Geospheres state for the purpose of process control enterprises mineral complex. The purpose of using the models is to account the impact of the maximum possible number of environmental factors and to support management decision-making, including evaluation of financial risks. It is shown that the prediction of disasters but the ranking of hazardous components should include an economic assessment of technology resources. A mathematical model of the integrated total destruction of the environment. It is proved that the reduction of the risk of, course and consequences of accidents is provided by the use of environmental technology, using the properties of ecosystems and natural resources. It is recommended to evaluate the effectiveness of environmental protection by comparing costs of eliminating the consequences of disasters in terms of money and the cost of preventing their occurrence and development.

Keywords: catastrophe, model of a condition, geosphere, technology, mineral resources complex, external environment, risk.

11

Экономическая политика и хозяйственная практика

Научный вестник ЮИМ №2' 2015

Ущерб от катастрофических явлений природного и техногенного характера неуклонно увеличивается: число пострадавших от них увеличивается ежегодно примерно на 6 %. Интенсификации опасных природных процессов способствуют демографический взрыв современности, различный уровень развития, недостаточность средств на профилактику опасных явлений, коммуникационное разобщение многих стран и др. факторы.

Крупные катастрофы, генерирующие наводнения, штормы, засухи и землетрясения составляют, соответственно, 32, 30, 22 и 10 процентов от общего количества. Природные явления наиболее опасны для горных регионов и крупных городов. В результате синергетических или многоступенчатых катастроф природные катастрофы инициируют технические катастрофы и наоборот (рис.1). Так, даже техногенные землетрясения сопровождаются разрушением зданий, сходом оползней и лавин, ураганами и т.д. Величина только прямого экономического ущерба от природных опасностей в России превышает 2 млрд. долл. в год.

Химическое Физическое Биологическое Биомутационные

поражение поражение поражение процессы

подземных и поверхностных водах формируются ореолы загрязнения [4].

Время наступления катастрофы прогнозируют из условия, что увеличение скорости воздействия фактора до значений, превышающих обычную скорость в 3-4 раза, происходит за время, составляющее 0,7-0,8 периода до стадии прогрессирующего деформирования.

Ежегодно на Земле регистрируются сотни тысяч естественных землетрясений. Природные и техногенные объекты существуют в поле напряжений, вызванных естественными и техногенными землетрясениями. Поскольку для любого объекта существует резонансная частота колебаний, он находит «свое» землетрясение и в резонансном режиме реагирует на него. Между резонансной частотой и скоростью развития геодинамических процессов установлена коррелятивная взаимосвязь [5].

Наибольшую опасность на всех стадиях существования представляют процессы горного производства (рис.2).

Рис унок 2. Схема влияния горного производства на окружающую среду

Техногенные катастрофы

Рисунок 1. Взаимодействие катастроф

Для своевременной профилактики последствий катастроф необходима методика оценка их опасности с учетом максимально большего взаимодействующих факторов [1-3].

Вероятность катастроф в гористом регионе определяется количеством и качеством поражающих факторов, а также временем их действия. При миграции вещества во взвешенном состоянии, газы или пары проникают в почву, воздух или воду, или непосредственно воздействуют на живое вещество. Выветривание и выщелачивание минералов и отходов их переработки производства формирует потоки загрязненных вод, вследствие чего в почвах,

В рамках комплексной охраны природы приоритетное значение обретает проблема оценки влияния природно-техногенных систем на безопасность жизнедеятельности общества.

При переносе вредных веществ в гомогенных средах действует полуэмпирическая теория атмосферной и гидрологической дисперсии, включающая физико-математические модели переноса вредных веществ и методы их реализации. Однако, полуэмпирическая теория атмосферной и водной дисперсии является идеализированной, поэтому расчеты на ее основе нуждаются в уточнении, учитывая особенности геосфер.

В атмосфере концентрация загрязнителей описывается моделью диффузии:

дС дС , дС

+ V— + W —;■

дх дх дх

8_

ду

Dy

дС

¥

H

H - zg

V g У

dz*

D

2

д

+

дС

¥

+ Q

12

Научный вестник ЮИМ №2' 2015

Экономическая политика и хозяйственная практика

где U - динамическая скорость; V - горизонтальная составляющая скорости ветра; W1 - вертикальная составляющая скорости ветра; C - концентрация загрязнителей; H - высота распространения загрязнителей; Dy - коэффициент горизонтальной диффузии; x, y, z - декартовы координаты; Q - конвективный тепловой поток от поверхности земли в атмосферу.

В гидросфере распространение воздействий описывается моделью:

TdCTdC dC пdC d‘C „dC

Vx dx+V dy+ V dz~Dx dX ~Dy dy‘ ~Dz dZ

dC

dt ’

где x, y, z - продольная, поперечная и вертикальная координаты; Vx, Vy, Vz - компоненты скорости распространения по координатам; Dx, Dy, Dz - коэффициенты турбулентного распространения по осям; С - концентрация загрязнителя; t - время транспортирования загрязнителя.

Нами предложена модель, учитывающая особенности горного региона [6]:

dC тг dC

----+ V —

dt cp dx

id »$-

KC ]• t

где C - интенсивность воздействия загрязнителей на экосистемы региона; V^ - средняя скорость воздействия загрязнителей на экосистемы; Dy - коэффициент диффузии загрязнителей в рамках региона; Кп - коэффициент влияния факторов возникновения природных катастроф; К1 - коэффициент восприимчивости экосистем региона к воздействию; t - продолжительность процессов загрязнения экосистем.

В литосфере применен подход, который скатывающуюся со склона частицу представляет в виде геометрически правильного тела, испытывающего влияние ударов о подстилающую поверхность и трения.

Уравнение движения породной отдельности:

M

dVx_

dt

M

dt

J0

da

dt

G sin у - FT

- N - Gcosy FTR - N f*,

где M - масса скальной отдельности; G -вес скальной отдельности (G = M/g); dVx и dVy - компоненты скорости центра массы тела; Fr- сопротивление трению скольжения; ф - угол наклона

поверхности движения; N - сила реакции опорной поверхности; о - скорость вращения тела вокруг центра массы; R - радиус приведенного цилиндрического граненого тела; J0 - момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр; f - коэффициент трения качения.

Вероятность возникновения катастрофических оползневых зон:

р_Е Fg

t.F ’

где 2Fa - площадь оползней в t - лет в пределах опасной зоны площадью F.

Математическая модель техногенного катастрофического поражения окружающей среды увязывает все процессы в окружающей среде:

Y т=ЛО,.Ос.Ъ<‘.П =

“EEEEfoo +вг +Йл)'(я1-а2)]'

n=\p=\o=\t=\

•(КсКуКдКбКеК„)

где Y - потенциал техногенного катастрофического поражения; О - количество промышленных отходов, вес. ед.; Ос - количество сельскохозяйственных отходов, вес. ед.; 2 - количество загрязнителей, мигрирующее из отходов в окружающую среду; a - концентрация загрязнителей, вес. ед. /ед. объема; Т - время, ед. времени; n - количество предприятий по переработке отходов; Р - количество загрязняющих компонентов в отходах; О - количество операций технологической переработки; Q , Qf, Qn - количество загрязнителей в атмосфере, гидросфере и литосфере; a1, a2 - исходная и конечная концентрация загрязнителей в отходах; Кс - коэффициент самоорганизации загрязнителей в местах скопления; Ку - коэффициент утечки загрязнителей в окружающую среду; Кд - коэффициент дальности миграции загрязнителей; Кб - коэффициент влияния загрязнителей на биосферу; К - коэффициент вероятности наступления катастрофы со временем; К - коэффициент риска наступления катастрофы от неучтенных факторов.

Модель природного катастрофического поражения окружающей среды увязывает процессы в геосферах с учетом взаимной интенсификации:

Y „=/(С,..ЕсДЛ) =

т м р t Г '

= ЕЕЕЕ msQyQ)P,\K.K.K,K.

т=1 м=1 р=1 t=YL

где Y - потенциал природного катастрофического поражения; Cd - количество сейсмических явлений с деградацией экосистем; Ес - энергия, физ.

--- 13 -----

Экономическая политика и хозяйственная практика

Научный вестник ЮИМ №2' 2015

ед.; 3d - площадь деградированной земной поверхности; Т - время; n - номенклатура сейсмических проявлений с деформированием литосферы; м -количество изменений в экосистемах окружающей среды; р - количество работ по ликвидации последствий катастроф; Q3, Qr, Qn - факторы поражения системам атмосферы, гидросферы и литосферы; Рз - количество работ по компенсации ущерба земле; К - коэффициент точности прогнозирования наступления катастрофы; Кб - коэффициент влияния загрязнителей на биосферу; К - коэффициент вероятности наступления катастрофы со временем; К - коэффициент риска наступления катастрофы от неучтенных факторов.

Интегральная модель совокупного природного и техногенного катастрофического поражения окружающей среды увязывает все процессы, причинно связанные друг с другом:

Y =Y +Y

у„=де, w)=ii£i[(a +q.+q.)-p.]-k,-k.-KtKb

n=l p=1 0=1 t=\

где Yu - потенциал интегрального поражения окружающей среды; Q - объем подверженного катастрофе участка Земли; 2 - количество агентов воздействия на окружающую среду; Е - энергия сейсмических явлений, физ. ед.; Т - время, ед. времени; n - количество факторов поражения среды; р - количество работ по ликвидации последствий катастроф; Q, Q, Q - количество загрязнителей в атмосфере, гидросфере и литосфере; Рз - количество работ по компенсации ущерба земле; Ку - коэффициент усиления воздействия на среду; К - коэффициент влияния загрязнителей на биосферу; Кв - коэффициент вероятности наступления катастрофы со временем; К - коэффициент точности прогнозирования наступления катастрофы; К - коэффициент риска наступления катастрофы от неучтенных факторов.

Величина риска катастроф является функцией ряда переменных [7, 8]:

р= f (Р„,Р„-Рв,,С)>

где f - фактор, различный для разного рода катастроф; РЛ - количество катастроф предшествующих лет; РВ - вероятность возникновения разрушительных процессов при катастрофе; РВу - внешние условия (плотность населения, характер построек и т.д.); С - последствия катастрофы.

Интегральной оценкой последствий воздействия на природную среду является его стоимостное выражение [8]:

n m К

У общ. = X Уинж + ХУэкол. + X У соц?

n=1

m=1

К=1

где n, m, k - число последствий одного вида; У - ущерб материальный, экологический и социальный.

Эффективность охраны окружающей среды определяется соотношением последствий катастроф в денежном выражении и затратами по профилактике и предупреждению их возникновения и развития [10, 11]:

Пэ= £ £££[fea +Qe +<2МРг Ск-Ро Со)\Ку Кп КтКн

п=1 p=\c=\t=\

где Пэ - прибыль от использования технологий защиты среды; 2 - количество факторов воздействия на среду; Т - время, ед. времени; n - количество факторов поражения среды; р - количество работ по ликвидации последствий катастроф; Q3, Qf, Qn -количество загрязнителей в атмосфере, гидросфере и литосфере; Рк- количество работ по компенсации ущерба окружающей среде; Ск - стоимость работ по компенсации ущерба; Ро - количество работ по охране окружающей среды; Ск - стоимость работ по окружающей среды; Ку - коэффициент усиления воздействия на среду; Кп - коэффициент влияния загрязнителей на биосферу; Кв - коэффициент вероятности наступления катастрофы со временем; Кт - коэффициент точности прогнозирования наступления катастрофы; Кн - коэффициент риска наступления катастрофы от неучтенных факторов.

Выводы:

1. Прогнозирование катастроф, кроме ранжирования опасных компонентов и прогноза изменения состояния экосистем, должна включать в себя экономическую оценку технологий рационального использования ресурсов.

2. Интегральная математическая модель совокупного поражения окружающей среды увязывает причинно связанные друг с другом процессы, происходящие в геосферах, в том числе: возникновение, транспортирование и депонирование мобильных загрязнителей и развитие геодинамических явлений в массивах.

3. Уменьшение опасности возникновения, течения и последствий катастроф обеспечивается применением природоохранных технологий, использующих свойства экосистем и природных ресурсов.

4. Эффективность охраны окружающей среды определяется соотношением последствий катастроф в денежном выражении и затратами на профилактику их возникновения и развития.

14

Научный вестник ЮИМ №2' 2015

Экономическая политика и хозяйственная практика

ИСТОЧНИКИ:

1. Коробкова А.А. Оценка воздействия горнодобывающих предприятий на атмосферу при добыче минерального сырья. - М.: ГИАБ. - 2013. - №12.

2. Баздарева З.В. Имитационное моделирование и управление предприятиями минерально-сырьевого комплекса. - М.: ГИАБ. - 2014. - №11.

3. Уманец В.Н., Бугаева Г.Г., Когут А.В. Методы оценки экологического риска для управления экологической безопасностью при производстве открытых горных работ. - М.: ГИАБ. - 2014. - №8.

4. Бурдзиева О.Г., Е.В. Шевченко, Е.Б. Ермишина. Механизм возникновения техногенных катастроф под влиянием горного производства // Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа. - Владикавказ: УРАН ЦГИ, 2010. - С. 157-161.

5. Голик В.И., Цидаев Т.С., Цидаев Б.С. Разработка безотходных экологически безопасных способов добычи руд. - М.: Цветная металлургия. - 2015. -№1.

6. Голик В.И., Полухин О.Н., Петин А.Н., Комащенко В.И. Экологические проблемы разработки рудных

месторождений КМА // Горный журнал. - 2013. -№4. - С.61-64.

7. Лукьянова Н.В. Основы проведения оценки мероприятий для сохранения биоразнообразия в горнодобывающих регионах. - М.: ГИАБ. - 2014. - №8.

8. Корнилов И.А., Колмыков С.Н., Петин А.Н. Оценка степени воздействия горнодобывающих предприятий КМА на гидроэкологическую ситуацию Белгородской области // Горный журнал. - 2012. - №10.

9. Хашева З.М. Функциональное преобразование внутренней среды экономической системы региона // Региональная экономика: теория и практика. - 2013. - № 39. - С. 2-8.

10. Голик В.И., Хашева З.М. Механизм экономической диверсификации горной отрасли регионов Кавказа // Научный вестник Южного института менеджмента. - 2014. - № 1. - С. 39-47.

11. Голик В. И., Полухин О. Н., Петин А. Н., Кома-щенко В. И. Экологические проблемы разработки рудных месторождений КМА // Горный журнал. -2013. - №4.

15