CC BY
36
Трунов Иван Трофимович
Trunov Ivan Trofimovich Ростовский государственный строительный университет (РГСУ) Rostov State University of Civil Engineering, RGSU
Профессор / Professor доктор технических наук E-Mail: Pr.Trunov@yandex.ru
Благидзе Мария Владимировна
Blagidze Maria Vladimirovna Ростовский государственный строительный университет (РГСУ) Rostov State University of Civil Engineering, RGSU
Студент / graduate E-Mail: Plkq@yandex.ru
Экономика и управление народным хозяйством
Системы оптимального благоустройства и управления энергетической средой городских производственных зон
Optimal systems and improvement of energy production environment of urban areas
Аннотация: Разработаны высокие ГИС (геоинформационная система) - технологии на основе атомно-молекулярной научной парадигмы строения вещества (его электронно-ионных, катионно-анионных заряженных и различных незаряженных частиц нейтрино),
обеспечивающие наиболее эффективное решение проблем оптимальное благоустройство городских производственных зон
The Abstract: Developed high GIS technology based on atomic and molecular structure of matter, the scientific paradigm (his electronic-ionic, cationic, anionic charged and uncharged particles of different neutrino), providing the most effective solution to the problems
Ключевые слова: Высокие технологии, оптимальное благоустройство, энергетическая среда, качество тропосферы, улучшение недвижимости, эффективность.
Keywords: High technology, optimal improvement, energy medium quality troposphere, improving property performance.
***
Благоустройство городских производственных зон и управления энергетической средой является одной из важнейших задач не только на предприятиях тяжелой индустрии изготовлении пластмасс, среднего машиностроения, а также на предприятиях местного значения (заводов по производству кирпича, многоэтажных строительных материалов и изделий). Следует отметить, что, несмотря на положительное решение проблемы снижения отходов при использовании природных ресурсов, количество опасных загрязнителей превышает допустимые нормы. Это оказывает негативное влияние на эффективность труда рабочих, качество производимой продукции и окружающей социально-природной среды (включая энергетическую составляющую).
В связи с этим особенно актуальным вопросом является применение современных высоких ГИС (геоинформационная система) -технологий, обеспечивающих наиболее
эффективное (оптимальное) использование природных ресурсов по конечным результатам (включая продукты, произведенных из загрязнителей). Для решения этой проблемы необходимо не только, применить высокие технологии, но и своевременно выполнять ряд организационных мероприятий (включая благоустройство производственных зон и управление качеством окружающей среды).
Высокая роль при решении этих вопросов отводится ландшафтной организации промышленных районов, при которой определяются наиболее эффективные и дифференцированные решения к выбору приемов благоустройства природно-социальной среды промышленных зон.
Оптимальное решение это задачи выполняется на основе эколого-экономических математических моделей, формируемых в виде функционала:
м м
Ф = ^ ^ (Утп) + - Б(Ут) ^ тт
т=1
т=1
при ограничениях: 0 < Ут < ^; т = Ьтп *
N
^Утп = Яп (т = 1,2,...М)
п= 1
м
^Хтп=Вп(п = 1,2,...М)
п=1
где m=1,2...M - пункты формирования промышленных узлов (включая строительные и благоустройства);
п=1,2,..^ - номера предприятий (соответствующих отраслей в промышленных узлах);
xm = ( xml, xm2,...xmn) - оптимальный вектор промышленной нагрузки в пункте m ;
Rn - максимальный размер используемых ресурсов в пункте m ;
Ym = (Т^, Ym2,...Ym) - вектор оптимального распределения ресурса между
предприятиями в промышленной зоне m ; соответствующей выпуску продукции Хm ;
В (В1, В2,...Вп) - вектор потребностей продукции отраслей, определяющих
промышленную нагрузку системы комплексов;
Ьщ - нормативный коэффициент расхода ресурсов на единицу мощности предприятия;
Гз - нормативный коэффициент возникающих загрязнителей на единицу мощности предприятия;
Рт^Х^) = ^Тщ) - вариации затрат по отраслям в целом как функция мощности предприятия в пункте щ;
0(гп) - зависимость затрат от использования ресурсов, производимых из них
продуктов и возникающих загрязнителей;
Сгз(ги) - зависимость затрат на благоустройство промышленных зон
(дифференцированно для каждого предприятия) по конечным результатам (с учетом
сокращения загрязнителей и улучшения качества природно-социальной среды).
В зависимостях G(rn) , Cr3(ru) необходимо учитывать не только все затраты на благоустройство производственных зон, но и затраты на конкретные элементы озеленения, снижающих количество производственных загрязнителей.
В соответствии с выполненными исследованиями функционал общей годовой прибыли Фпс от недвижимости имеет вид:
Фнц =Y*qc[P(x,y,v)t] f(£Cp, YW03 {[1Ц + 1Ц; + Ш3 - + Т.Цп] - -1=1 + 1=;] - 11Y) ^ max при [11Y + 11=] ^ min
где 1Ц1,1Ц;, 1Ц8,..., 1Цп - суммы годовой прибыли соответственно от автодорожных магистралей; участков земель, пригодных для производства различной сельхозпродукции; от предприятий и организаций производственного назначения;
1=1,1=2 - суммы годовых затрат, предусмотренных соответственно для защиты окружающей среды и рекультивации земель, нарушенных горными и строительными работами.
Предложенные ГИС-технологии обеспечивают значительное повышение и стабилизацию качества природно-социальной городской среды, очень высокий экономический эффект ТПК и предприятий строительной отрасли по всем показателям. Эти условия предопределяют и экстремальные значения основных экономических критериев:
1@ * 1п Ц ^ max, 1к *1п R ^ min, 1к *1п Y ^ min, 1Квл ^ min,
1Эв ^ max, 1Пнз ^ min, 1k * 1п D ^ max, 1k *1п = ^ min
где 1@ * 1п Ц - общая сумма прибыли от всех производственных комплексов промышленного ХЦк и сельскохозяйственного ХЦн профиля,
1@ * 1п R - общая сумма всех экологических потерь,
1@ * 1п Y - суммы ущербов от всех загрязнителей,
1@ * 1п = - суммы годовых затрат для рекультивации земель и восстановления окружающей среды,
1Квл, 1Эв - соответственно суммы капитальных вложений и их эффективность,
1Пнз - сумма приведенных затрат при минимизации экологических потерь,
1@ * 1 D - суммы годового чистого дохода от всей недвижимости (предприятий),
k, n - производственные мощности соответственно промышленных и сельскохозяйственных предприятий.
На промышленных предприятиях зеленым насаждения принадлежит одно из основных средств, обеспечивающих санитарно-защитные функции (включающих сокращение загрязнителей до установленных норм) социально-природной окружающей среды. Из всех видов зеленых насаждений для решения поставленных задач наиболее эффективны пылезащитные, шумозащитные и композиционные формы насаждений (с применением ГИС-технологий). Эффективность пылезащитных посадок зависит от их размеров по отношению к направлению ветра и источнику пыли. Защитные посадки целесообразно создавать на расстоянии до 40 м от источника пыли (загрязнителей). Крупная пыль задерживается и фильтруется нижним ярусом насаждений, который должен быть густым и многорядным (до 5 рядов).
Главный редактор - д.э.н., профессор К.А. Кирсанов тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 - до 1800) Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru
Обычно при однорядной посадке используют медленно растущие породы насаждений, чередующиеся с кустарником. При многорядной посадке в крайних рядах сажают кустарник, а в средних быстро и медленно растущие деревья с густой листвой, требующие особого ухода. В ассортимент пылезащитных насаждений включают растения с густой шероховатой листвой и максимальным количеством листьев.
Шумовые насаждения создают на промышленных площадках для поглощения или рассеивания шума. Для снижения шума в состав посадок включают высокие деревья с густыми кронами с различной вертикальной плотностью, а незаполненное пространство под кронами занимают посадками кустарников без просветов. Для посадок целесообразно применять хвойные деревья (шумозащитные свойства которых на зависят от сезона), а также лиственные (у которых рано раскроется и долго держится листва). Целесообразно создавать шумовые насаждения в два-три ряда, заполняя пространства между рядами травяными газонами.
Осажденные частички пыли и других загрязнителей целесообразно затем превратить в полезные компоненты, с одновременным управлением качеством энергетической средой на основе ионно-электронной и катионно-анионной систем, применяя данное теоретическое обоснование для приземных слоев тропосферы и всех производственных зон.
Тропосфера - нижняя основная часть земной атмосферы (в ней сосредоточено свыше 4/5 всей массы воздуха и водных паров), размерами 10-12 км в умеренном поясе и 8-10 км в полярном. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция(перемещение микроскопических частей газа, жидкости с переносом массы тепла, облаков и других физических величин (включая загрязнителей), а также образуются циклоны и антициклоны, характеризующие направление ветров и погодных условий по различным регионам страны. Совокупность вышеприведенных ингредиентов тропосферы оказывает большое влияние на качество природно-социальной среды городских поселений, их благоустройство, инсоляцию и многочисленные строительные процессы. Поэтому оценка качества тропосферы (особенно её приземных слоев) является важной народно-хозяйственной проблемой.
В приземном слое тропосферы размещается большое количество загрязнителей: природных и антропогенных (возникающих от ГРЭС, топок печей, химических, металлургических и других промышленных комплексов, а также выхлопов автотранспорта, продукты сгорания ТРД, самолетов, лесных и торфяных пожаров и т.д. Ежегодно в атмосферу выбрасывается (только от деятельности человека) сотни тысяч различных загрязнителей. Наиболее важными и опасными являются окислы углерода (СО2, СО) соединения серы Б02, И28, И2804, СБ2), азота (N0, N0^ КИ3), углеводороды (СхНх), озон (О), галогеносоединений (содержащих СЕ, Вг, Б)
Основой эффективного решения поставленных задач являются высокие ГИС-технологии, обоснованием которых являются лидарные оптико-электронные системы (ЛОЭС) и научная парадигма о энергетических свойствах любых компонентов окружающей среды. Основы ЛОЭС, и их характеристики и лучевые свойства рассмотрены в работе [1], а данная научная парадигма в работах [2-4] при решении проблемы безотходного и рационального использования минерального сырья. Однако строение и свойства воздушной среды тропосферы значительно отличаются от пород литосферы, и лидарные системы устарели.
Выполненными исследованиями последних лет установлено, что качество окружающей среды зависит не только от общего количества загрязняющих ингредиентов, но и от соотношения в атмосфере и в верхнем слое гидросферы электронов «а» и ионов «и»,
катионов (+) и анионов (-). При определенных соотношениях — ионы образуют управляемую
энергетическую среду. Этими процессами можно управлять до оптимальных соотношений
F on, E оп. Данное мероприятие является эффективной инновационной системой по
улучшению качества тропосферы, природно-социальной среды, различных производственных процессов (включая все виды строительных), элементов недвижимости и т.д. Рассмотрим эти вопросы при создании дорожных асфальтобетонных покрытий с применением битумных эмульсий. В состав входят эмульгатор БИЭМ, соляная кислота, хлорид кальция. Все эти соединения состоят из длинной углеродистой цепи и заканчиваются катионной группой. При возникающих процессах ионная часть распадается и образуется электрический положительный заряд для катионных эмульсий. Соляная кислота вступает в реакцию с анионом и образует ионы аммония NH по схеме:
R - NH2 + HCl^R - NH3Cl амин кислота I
R - NH3 + Cl ион аммония ион хлорида
где R - углеводородная цепь с 8-22 атомами углерода,
RNH3Cl - четвертичное соединение аммония, которое является солью в ионизированной форме.
При этом целесообразно применять строительные щебеночные материалы (содержащие определенные катионы) с активированными добавками (карбонатными и другими порошками).
Основной технологической характеристикой этих эмульсий является химическая реакция перехода из жидкого состояния в состояние распада (при температуре окружающей среды) при эмульгировании минерального заполнителя или дорожного покрытия. Эта реакция образуется в результате взаимодействия электрических зарядов а3 поверхности заполнителя с ионами а4 эмульгатора водной эмульсии. Начало и скорость распада зависит от соотношения
а3
— и степени поглощения ионов электрозарядами, массы заполнителя, его загрязнения,
климатических условий, структуры и различных прочностных характеристик покрытий. ГИС-технологии позволяют управлять (изменяя облучение значения а3, а4 и отделяя вредные примеси от загрязнителя) качеством, процессами химических реакций эмульсии и эмульгированного покрытия. При этом можно примерно в два раза снизить расход эмульсии и значительно расширить диапазон битумов БНД для создания эффективных эмульсий различных классов [5].
Аналогично данными ГИС-технологиями можно управлять процессами любых химических реакций при производственных стоков, питьевых и других вод. Но воды
тропосферы своеобразные. Предложенные электронно-ионные и катионно-анионные
системы, а также устройство с нейтрино позволяют детально выполнить комплексную оценку воздушной среды на значительные расстояния (а с нейтрино до бесконечности). Кроме того,
из катионно-анионных систем целесообразно организовывать энергетическую среду
приземного слоя тропосферы, позволяющую значительно сократить многие негативные процессы, возникающие в тропосфере, к которым относятся образование сильных ливневых дождей, гроз, грома, града (частичек льда диаметром до 1,0 см), молний и других явлений. Молнии вызывают пожары в населенных пунктах, град - некоторые разрушения в этих
Главный редактор - д.э.н., профессор К.А. Кирсанов тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 - до 1800) Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru
поселениях и высокий травматизм у проживающего населения, сильные ливневые дожди затопляют значительные территории и образуют большие разрушения в населенных пунктах и сельскохозяйственных культурах (их посев).
Гроза - это атмосферное явление, заключающееся в возникновении электрических разрядов (молний) между облаками или между облаком и земной поверхностью. Эти разряды сопровождаются грома. Образование грозы обусловлено развитием сильных вертикальных токов воздуха (конвекции и мощных кучево-дождевых грозовых облаков). Разные части грозового облака несут заряды различных знаков. Но нижняя часть облака (по отношению к земной поверхности) заряжена на 60% отрицательно, а верхняя положительно на 40%. При сближении разноименно-заряженных частей облаков между ними проскальзывает молния. Образование молнии грозовым облаком проявляется и по другим закономерностям: при взаимодействии с землей может образоваться огромный конденсатор (в сотни миллионов вольт) и в воздухе образуется сильное электрическое поле очень опасное для человека (сопровождается и смертельным исходом) и животных. Эти молнии линейные. Иногда образуются значительные разрушения объектов недвижимости. Но изучены шаровые молнии недостаточно.
При всех грозовых электрических разрядах образуются деформации в асфальтовых покрытиях больших площадей, крыш крупных зданий (включая административные, учебные и общественного назначения), объектов озеленения и садово-парковых зон. Кроме того, при ливневых дождях по оврагам и малых протоках рек образуются селевые потоки, значительно увеличивается активность оползней и подземных грунтовых вод. При этом образуются большие разрушения объектов недвижимости городских поселений и сельскохозяйственных земель (особенно от селевых потоков).
Для ликвидации этих очень больших негативных последствий грозовых ливневых
потоков необходимо применить высокие технологии (—) , позволяющие автоматические
улучшить качество всех вышеприведенных объектов: асфальтовых покрытий с применением эмульсий (рассмотрено выше), деформаций в различных объектах недвижимости современными оптико-электронными системами с двойными видимыми лучами визирования (красным и голубым) и дополнительными устройствами, качество почв на основе автоматического извлечения из них всех видов загрязнителей антропогенных и природных, качество участков озеленения. Ливневые потоки смывают с зеленых насаждений все загрязнители в различные водоемы, улучшение качеств которых аналогично производственным стокам. Возможно и улучшение энергетического приземного слоя тропосферы (в основном за счет повышения в нем катионного состава (к+)). Но в этот эффект ничтожно мал по сравнению с вышеприведенными негативными последствиями.
Оптимальное решение этой проблемы состоит в улучшении качества гидросферы нижнего слоя воздушной среды тропосферы, в которой расположены слоисто-дождевые облака. Из них образуются нормальные дожди (без гроз и молний с очень сильным электрическим полем) очень необходимые для городских и сельских поселений (особенно для сельскохозяйственных отраслей различных производственных процессов, а также городских садово-парковых зон). Целесообразно в этих слоях гидросферы энергетическую среду с преобладанием катионов (к+), которые обеспечивают устойчивое состояние вышеназванной слоисто-дождевой облачной системы. В ряде случаев возникает и необходимость создания энергетической среды с преобладание анионной (а-) системы, но она должна быть кратковременной так как заряды (а-) оказывают негативное влияние на качество объектов строительной отрасли (включая защитные сооружения от селевых потоков). К уникальным объектам (кроме вышеприведенных) относятся вулканы и землетрясения. В вулканах происходят бурные извержения жидкой лавы с огромным количеством ядовитых газов, тепла,
лапилли и вулканических бомб. Негативные последствия вулканов огромны. Сократить эти последствия пока невозможно. Но используя устройство с частичками нейтрино можно исследовать (с комплексной оценкой) конус и кратер вулкана с определением примерной даты его извержения. Это позволяет своевременно эвакуировать проживающее население, домашних животных и птиц, а также его возвращения в постоянные поселения (возле вулканов) после создания в них благоприятной обстановки и энергетической среды (на основе
Землетрясение образуется в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии, при которых передаются упругие колебания. Интенсивность землетрясений оценивается в сейсмических баллах (по 12-бальной шкале Рихтера с регистрацией землетрясений по магнитудам и оценке энергии сейсмических волн). Землетрясения свыше 9-и баллов очень опасны для проживающего населения и оно в значительной степени разрушает и крупные населенные пункты. Поэтому необходимо достаточно точное определение силы землетрясения и своевременная эвакуация населения. Для выполнения этих условий целесообразно применить и устройство с нейтрино, позволяющее определить состояние земной коры (грунтов) в зоне силы (в баллах) по прилегающим земельным участкам и удаленным от зоны землетрясения на различные расстояния, а затем (в совокупности с катионно-анионной системой) создать управляемую энергетическую среду в нижних слоях тропосферы, позволяющую значительно сократить многие выше приведенные негативные процессы, возникающие в атмосфере, а также на земной поверхности (разрушения, пожары и подтопления территории населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий, различных строений, лесных и других объектов).
Комплексная оценка ГИС с нейтрино (проникающей в грунты на очень большие глубины), их различных свойств и процессов (включая негативные), всех подземных свойств и процессов (включая негативные), всех подземных сооружений (включая фундаменты производственных объектов), промышленных печей, гидропредприятий и других объектов с определением их технического состояния с последующим улучшением их качества (применяя лидарно-радиометрические ГИС). Целесообразны эти ГИС для комплексных оценок (с улучшением качества) всех уникальных антропогенных и природных объектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Владимиров В.В., Давидянц Г.Н., Расторгуев О.С., Шафран В.Л. Инженерная подготовка и благоустройство городских территорий М.: Архитектура-С, 2004. - 240 с.
2. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды: Учебное пособие для вузов / В.И. Козинцев, В.М. Орлов, М. Л. Белов и др. Под редакцией В.Н. Рождествина. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. - 475с.
3. Трунов И.Т., Системы инженерной подготовки территории к строительству. Учебное пособие. Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет, 2012. - 164 с.
4. Трунов И.Т., Багмет М.Е. Системы рационального природопользования и развития экономики недвижимости придорожных территорий. - М.: Высшая школа, 2008. - 273 с.
5. Редько В.Г. От моделей поведения к искусственному интеллекту (Коллективная монография по ред. В.Г. Редько). М.: КомКнига. 2006. - 378с.
Рецензент: Тяглов С.Г., д.э.н., проф., заведующий кафедрой «Региональной экономики и природопользования» РГСУ.
