Оптимизация процесса сохранения зеленого щита города Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 504.06

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СОХРАНЕНИЯ ЗЕЛЕНОГО ЩИТА ГОРОДА

DOI: 10.24411/1816-1863-2018-13103

И. Ю. Новоселова, д. э. н,

профессор РЭУ им. Г. В. Плеханова, iunov2010@yandex.ru

Показано, что подавляющее число городов, в первую очередь мегаполисы, нуждаются в создании обширных рекреационных зон; хотя эта проблема появилась почти два века назад, оптимальные пути ее решения до сих пор не найдены. Рассматривались и апробировались разные градостроительные концепции и варианты их реализации, которые уточнялись и обновлялись в процессе развития городов, появления новых транспортных средств, особенностей социально-экономической деятельности жителей. Одной из наиболее важных проблем является разработка планов по сохранению и поддержанию лесных массивов внутри городов и в непосредственной близости от них, т. е. зеленого щита города. Авторами проводится ретроспективный анализ создания таких зеленых щитов в российских городах и за рубежом. Предлагается математическая модель, позволяющая получить порядок лесовосстановления, с определением оптимальных площадей посадки определенных пород деревьев.

Shown, that the overwhelming number of cities, primarily megacities, need to create extensive recreational zones; despite the fact that this problem appeared almost two centuries ago, the best ways to solve it have not yet been found. Various town-planning concepts and variants of their implementation were put forward and approved, which were refined and updated in the process of urban development, the appearance of new vehicles, and the specific socio-economic activities of the inhabitants. One of the most important problems is the development of plans for the conservation and maintenance of forest tracts within and around the cities, i. e. green shield of the city. Authors conduct a retrospective analysis of the creation of such green shields in Russian cities and abroad. A mathematical model is proposed that makes it possible to obtain the order of reforestation, with the definition of the optimal planting areas for certain tree species.

Ключевые слова: зеленый щит, зеленый пояс, породы деревьев, затраты, финансирование, приоритет, компромиссное решение, критерии.

Key words: green shield, green belt, tree species, costs, financing, priority, compromise solution, criteria.

Альтернативные подходы к созданию зеленых зон города. Лесные территории рядом с селитебными территориями необходимы, поскольку являются «легкими» городов. С середины ХХ века идея создания таких территорий поддерживается населением городов, администрацией городов и правительствами стран. Например, после Второй мировой войны в Лондоне было решено создать зеленый пояс, который бы служил естественной границей города [1]. В конце 80-х годов прошлого века многие города Европы стали формировать зеленые пояса, ограничивающие территорию городов и служащие рекреационными ресурсами для жителей ближайших населенных пунктов. Зеленый пояс Лондона имеет ширину от 8 до 32 км, а его площадь больше площади города в 3 раза.

Лесопарковый пояс Москвы был утвержден в 1935 г. Зеленый каркас столицы был представлен зеленым поясом и клиньями парков, направленных к центру города. Однако в последней четверти ХХ века леса зеленого пояса Москвы начинают застраиваться, к 2017 г. от прежнего зе-

леного пояса осталось около 39 %. Для предотвращения утраты «легких» городов России 4 июля 2016 г. Президент России В. В. Путин подписал закон, ограничивающий вырубку деревьев вокруг городов (закон о «зеленом щите»). В России с 1 января 2017 г. появилась законодательная основа по созданию зеленого щита города. По решению региональных властей могут быть утверждены на территории крупных городов и вокруг них лесные зоны с ограниченным режимом хозяйственной деятельности, т. е. на их территории запрещается капитальное строительство, за исключением объектов рекреации.

Однако, несмотря на положительное влияние на экологические аспекты, сформированные зеленые пояса привели к росту цен на жилье примерно на 20 %, увеличению транспортных перевозок на 50 %, росту парка индивидуального транспорта, транспортным проблемам на дорогах, соединяющих город и окружающими населенными пунктами.

В связи с указанными негативными последствиями создания зеленых поясов

тз о ш

о

Г) -I

тз

о

-I

CD

о-

Г> -I 03

о

0

1 X

тз

о

03

0

1 X

CD

с CD

О-

Г> X

X н

0

Г) CD

CD

1 I

У

I -I

О оз

О

IX

X с

X

X

ф

с

ф

и о

X

X ^

и

С

Ф

и ф

X X

о

т

О ^

X

о

с с

о

т

I-

и

ф

IX

о

I-

и о а

о ^

в городах Северной Ирландии и Шотландии отказались от запрета на строительство в пригородной зоне [2, 3]. Весной 2018 г. 11 регионов Российской Федерации (Липецкая и Астраханская области, республики Марий Эл, Коми, Саха (Якутия), Хакасия, Камчатский и Забайкальский края, Ненецкий, Ямало-Ненецкий и Чукотский АО) отказались от создания зеленых поясов вокруг крупных городов. Причина отказа — прогноз перечислен -ных негативных последствий.

Однако наряду с разочарованием в зеленом поясе города следует указать на заслуживающие внимание альтернативы создания зеленых зон города. Например, в Гонконге пошли по пути создания двух типов зеленых зон — зеленые зоны, на которых селитебное и производственно-транспортное использование запрещено и зеленых зон, на которых разрешено малоэтажное (коттеджное) строительство. Такое регулирование использования зеленых зон позволяет смягчить указанные выше негативные социально-экономические аспекты. Особенный интерес представляет опыт создания подобных зон в г. Стокгольме. Власти города отказались от создания зеленого пояса, отдав предпочтение зеленым клиньям — лесным массивам, паркам, водным объектам, которые тянутся от центра города к его окраинам. Тем самым устраняются препятствия для роста площади города, а жители получают возможность более быстрого и удобного доступа к рекреационным территориям.

Предлагаемая модель

оптимального развития и сохранения

зеленого щита города

Зеленый щит города следует разделить на отдельные участки у = 1, 2, ..., п, которые различаются площадями, требующими лесовосстановления. Эти площади Бр изменяются во времени I = 1, 2, ..., Т, вследствие лесовосстановительных работ или сокращения лесопосадок. В процессе лесовосстановления возможна посадка различных пород леса. Разные породы леса имеют различную рекреационную привлекательность. Для численной оценки рекреационной привлекательности пород лесных деревьев рг- (/ = 1, 2, ..., п) были проведены различные исследования. Например, Р. И. Ханбеков построил шка-

лу рекреационной привлекательности в зависимости от групп типов леса по напочвенному покрову; значительный интерес представляют работы В. Д. Пряхи-на, В. Т. Николаенко [4], П. Штеффенса, Л. Е. Розенберга [5] и других специалистов [6]. Для такой оценки можно воспользоваться и ранее разработанными оценками, вошедшими в нормативные документы [7].

Приоритет лесовосстановления на у-м участке зеленого щита города стд зависит от востребованности и состояния леса на участке у = 1, 2, ..., п. Востребованность участка у ц елесообразно оценить исходя из численности жителей города Иу, к которым наиболее близко находится рассматриваемый участок леса. Состояния леса рекомендуется оценивать исходя из отношения облесенной площади к общей площади данного участка ¿0. Если суммарную численность жителей города обозначить И0, то приоритет лесовосстановления на у-м участке зеленого щита города определяется по формуле:

у

N )-11 Гу ¿0 Г1'

т 1

X Иу(Иу у¿0)

у = 11-

у = 1, 2, ..., п; I = 2, ..., Т. (1)

При этом для каждого года I будет вы-

т

полняться условие X = 1.

у = 1

Площадь, требующая лесовосстанов-ления, меняется во времени и начиная с I = 2 рассчитывается по формуле:

= ¿(1 _ 1) Х ^ - 1), I = 1

у = 1, 2, ..., п; I = 2, ..., Т,

(2)

где ¿у( (у _ 1)) — площадь участка у, требующая лесовосстановления на начало года I (I _ 1); У^ _ 1) — площадь посадки пород деревьев I на участке у, в год (I _ 1).

Удельные затраты на посадку и выращивание пород деревьев различаются как от ценности и редкости породы, так и от сложности выращивания с учетом почв участка зеленого щита города. Эти затраты обозначим

Возможности создания и сохранения зеленого щита города зависят от объема финансирования из бюджета города В.

С учетом принятых выше обозначений модель формирования оптимального плана лесовосстановления принимает следующий вид.

Первый критерий ориентирует процесс лесовосстановления на приоритетность участков зеленого щита:

m n

/l( V) = Vjt ^ max.

j = l i = l

£ £ ZjVjt < B, j = l i = l

Vjt = KilVljb

i, l = l, 2, ..., n.

Для масштабирования критериев следует воспользоваться следующими расчетными процедурами:

fl(V) =

/imaX - £ a £ К

a

l i = l

/lm

(7)

(3)

/max- £ £ pV

Второй критерий ориентирует процесс лесовосстановления на посадку приоритетных, с точки зрения рекреационного природопользования, пород деревьев:

mn

/2( V) = £ £ PiV/t ^ max. j = l i = l

Каждый год объем финансирования работ по лесовосстановлению зеленого щита составляет Bt, t = l, 2, ..., T. Тогда ограничение по затратам на проведение лесовос-становительных работ в год t (t = l, 2, ..., T) по всем участкам зеленого щита города имеет вид:

/2(V) =

l i = l

ijt

/2m

(8)

(5)

,-шах ч

где /1 (/2 ) — максимально значение первого (второго) критерия, при ограничениях (5—6).

Смысл преобразований (8—9) состоит в оценке относительного отклонения от лучшего (максимального) значения соответствующих критерий. Справедливый компромисс состоит в определении такого варианта лесовосстановления зеленого щита, при котором достигаются значения

критериев наиболее близкие к максималь-

,-шах ,-шах

ным величинам, но при этом Д = Д . Критерий справедливого компромисса, реализующий принцип Чебышева, для двух рассматриваемых критериев записывается следующим образом:

Если необходимо ввести соотношение площадей, покрытых породами разных деревьев на участках зеленого щита, которое задается коэффициентом пропорциональности Кцу (/ и I — породы деревьев (/, I = 1, 2, ..., п), между которым целесообразно задать пропорцию на участке у), то следует учесть дополнительную систему ограничений:

max(/l(V), /2(V)) ^ min.

(9)

(6)

Приведенная модель (3—6) является многокритериальной задачей, которая должна решаться для каждого года I от 1 до Т, причем результаты решения для года I приводят к пересчету ад? +1) и у + 1) по формулам (1) и (2), соответственно.

Для поиска решения поставленной задачи (3—6) необходимо [8]:

• выполнить масштабирование критериев оптимальности;

• провести ее преобразование с использованием свертки справедливой уступки Чебышева.

Полученный вариант компромиссного критерия (9) также не дает возможность найти решение задачи (9, 5—6). Поэтому предлагается воспользоваться эквивалентной записью критерия (9), позволяющего найти компромиссный вариант лесовос-становления. Суть такой записи состоит в введении дополнительного искомого параметра ц, имеющего смысл максимального из отклонений от максимального значения для рассматриваемых критериев.

ц ^ max;

/lm

Ц >

- £ a £ Vjt j = l i = l •

max /l

(l0)

(ll)

/2max- £ £ PiVj

ц >

l i = l

ijt

/2m

(l2)

тз

Q m О n -i T3

о

-I

CD

O-

Г) -I 03

о

Q X X

T3

О

03

Q X X

CD

с CD

O-

Г) X

X н

Q

Г) CD

CD X X

У

X -I

О

03

Библиографический список

Полученная модель (10—12, 5—6) яв- тода найти компромиссный вариант лесо-

о ляется задачей линейного программиро- пользования.

* вания и для ее решения можно рекомен- Предложенная математическая модель довать двойной симплекс-метод, который прошла апробацию. Что позволяет реко-

X позволяет с помощью метода сокращения мендовать ее для применения при разработ-невязок отыскать допустимое решение, а ке планов развития и сохранения рекреаци-

ф затем с помощью базисного симплекс-ме- онных территорий города сроком до 10 лет. ^

ш и о

X

X

X

g 1. Kong, Lyao (2012). Break the Green Belt? The difference between green belt and its alternative green

-o wedge. A Comparative Study of London and Stockholm. Blekinge Tekniska Hogskola // http://

Ф www.bth.se/fou/cuppsats.nsf/all/8990124e785d6493c1257a1b007c0a83/$file/bth2012kong.pdf. (дата

u обращения 5.09.2018).

x 2. Kelly, Jon (2011, September 15). What would Britain look like without a green belt? BBC News Maga-x О rn

¡^ Andrew, Bushnell, Rosie. (2004). Review of Green Belt Policy in Scotland. Research Report to Scottish x x

D 4. Пряхин В. Д., Николаенко В. Т. Пригородные леса. — М.: Лесная промышленность, 1981. — 248 с.

с 5. Тарасов А. И. Рекреационное лесопользование. — М.: Агропромиздат, 1986. — 176 с.

х 6. Адам А. М., Новоселов А. Л., Чепурных Н. В. Экологические проблемы регионов России. Том-

О ская область. Информационный выпуск № 6. М., 2000.

¡5 7. Общесоюзные нормативы для таксации лесов // http://bestpravo.ru/sssr/eh-postanovlenija/i7r/page-

-о 11.htm (дата обращения 5.09.2018).

Ф 8. Новоселов А. Л., Новоселова И. Ю. Решение задачи векторной оптимизации для одного класса

х стохастических критериев // В сборнике: Информационные технологии и математические мето-

^ ды в экономике и управлении (ИТиММ-2016) 2016. С. 70—80.

I-

и

О _

а

zine. http://www.bbc.com/news/magazine-14916238 (дата обращения 5.09.2018). Bramley, Glen, Hague, Cliff, Kirk, Karryn, Prior, Alan, Raemaekers, Jeremy, Smith, Harry, Robinson, Andrew, Bushnell, Rosie. (2004). Rev: Executive Development Department.

° OPTIMIZATION OF THE GREEN SHIELD OF THE CITY CONSERVATION PROCESS i_

I. Yu. Novoselova, Dr. of Econ. Sc., Professor at the Plekhanov Russian University of Economics, iunov2010@yandex.ru

References

1. Kong, Lyao. (2012). Break the Green Belt? The difference between green belt and its alternative green wedge. A Comparative Study of London and Stockholm. Blekinge Tekniska Hogskola. // http:// www.bth.se/fou/cuppsats.nsf/all/8990124e785d6493c1257a1b007c0a83/Sfile/bth2012kong.pdf. (date of the treatment 5.09.2018).

2. Kelly, Jon. (2011, September 15). What would Britain look like without a green belt? BBC News Magazine. http://www.bbc.com/news/magazine-14916238 (date of the treatment 5.09.2018).

3. Bramley, Glen, Hague, Cliff, Kirk, Karryn, Prior, Alan, Raemaekers, Jeremy, Smith, Harry, Robinson, Andrew, Bushnell, Rosie. (2004). Review of Green Belt Policy in Scotland. Research Report to Scottish Executive Development Department.

4. Pryahin V. D., Nikolaenko V. T. Suburban Forests. — M.: Forest industry, 1981. — 248 s.

5. Tarasov A. I. Recreational Forest Use. — M.: Agropromizdat, 1986. — 176 s.

6. Adam A. M., Novoselov A. L., Chepurnyh N. V. Ecological Problems of Russian Regions. Tomsk Region. Information Issue. № 6. M., 2000.

7. Obshchesoyuznye normativy dlya taksacii lesov// http://bestpravo.ru/sssr/eh-postanovlenija/i7r/page-11.htm (date of the treatment 5.09.2018).

8. Novoselov A. L., Novoselova I. Yu. The Solution of the Vector Optimization Problem for One Class of Stochastic Criteria // Collection: Information Technology and Mathematical Methods in Economics and Management (IT and MM-2016) 2016. S. 70—80.

106

№3, 2018