Экономическая эффективность экологического мониторинга торфяников на основе оценки соотношения температур центра и поверхности иссушенного слоя торфа

УДК (631.445.122(.124:502.2).003.13

А.В. Евграфов, канд. техн. наук, доцент

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный университет — Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева»

экономическая эффективность экологического мониторинга торфяников на основе оценки соотношения температур центра и поверхности иссушенного слоя торфа

За последние десятилетия наиболее актуальной в России становится проблема лесных и торфяных пожаров, защита от которых является важнейшей государственной задачей.

Лесные и торфяные пожары представляют большую опасность, поскольку, как правило, быстро развиваются, охватывают большие территории, сопровождаются плотным задымлением и интенсивным тепловым излучением. По статистическим данным Министерства природных ресурсов РФ, в России ежегодно возникают от 10 тыс. до 35 тыс. лесных и торфяных пожаров, охватывающих площадь от 0,35 млн до 2,5 млн га, за последние пять лет среднегодовая площадь одного пожара увеличилась в 1,8 раза.

Массовые лесные и торфяные пожары наносят ущерб не только лесному фонду, но также социальной сфере и экономике России, нарушая хозяйственную деятельность и причиняя значительный экологический ущерб на значительной территории. К примеру в 1998 г. по данным Федеральной службы лесхоза России, экономический ущерб, нанесенный лесными и торфяными пожарами, оценивался в 3 млрд р., а экологический — в 45 млрд р. Ухудшение экологической обстановки заключается в задымление атмосферы, что усиливает парниковый эффект и вызывает увеличение температуры приземного слоя воздуха. Также продукты горения, содержащиеся в воздухе, негативным образом влияют на здоровье человека и компоненты окружающей среды.

Торфяные пожары охватывают большие площади и трудно поддаются тушению, особенно большие пожары, когда горит слой торфа значительной толщины. Торф горит во всех направлениях независимо от направления и силы ветра, а под почвенным горизонтом он горит и во время умеренного дождя и снегопада, образуя внутри слоя пустоты. Самовозгорание торфа может происходить при температуре воздуха выше +50 °С (в летнюю жару поверхность почвы в средней полосе может прогреваться до 52...54 °С). Высокая теплотворность торфа связана с большим содержанием в нем битумов (до 25 %). Горение битумов сопровождается высокой температурой и выделением парообразного парафина, который при встрече с холодными

частицами торфа покрывает их водонепроницаемой пленкой. Такие частицы торфа водой не смачиваются. Выпадение обильных осадков не в состоянии остановить торфяные пожары. Для их ликвидации требуется проведение дорогостоящих мероприятий. Для тушения торфяных пожаров необходимо не менее 500.600 л воды на 1 м2. Поэтому для тушения крупных торфяных пожаров требуется значительное количество техники с высокой производительностью пожарных насосов. В дальнейшем негативные тенденции будут усиливаться, что приведет к еще большему ухудшению экологической, хозяйственно-экономической и социальной обстановки [1].

Одним из выходов из данной ситуации с торфяными пожарами является применение экологического мониторинга за температурным режимом пожароопасных территорий, а также своевременное проведение профилактических мероприятий при возникновении угрозы торфяного пожара.

Одним из наиболее эффективных способов, позволяющим осуществлять мониторинг пожароопасных территорий, является использование аппаратуры, работающей в инфракрасной области электромагнитного излучения. Такая аппаратура размещается на борту спутников или самолетов, что позволяет контролировать значительные территории.

Несмотря на высокую эффективность использования авиации и космических спутников для обнаружения лесных и торфяных пожаров, их применение достаточно дорого. Осуществление мониторинга с применением средств аэрофотосъемки обходится 360 р. за один гектар в течение пожароопасного сезона (май-октябрь) при цене авиационного топлива не более 10 тыс. р. за тонну без учета подлета к наблюдаемой территории. При мониторинге лесных и торфяных пожаров необходимо осуществлять облет территории не менее одного раза в сутки, что не всегда бывает возможным по причине погодных условий. При спутниковом мониторинге территорий данные поступают в среднем каждые три часа, что позволяет более оперативно реагировать, чем при аэрофотосъемке, и не зависеть от погодных условий. Стоимость только обработки данных, полученных со спутников по программам

73

IRS, Landast, TERRA, за пожароопасный сезон составляет в среднем 300 р./га. К тому же, как правило, фиксируется факт возникновения пожара, который требует действий по его ликвидации, что увеличивает экономические затраты [2, 3].

В качестве альтернативного способа мониторинга торфяников может быть предложена следующая схема.

Тепловой режим торфяников зависит от их водного режима. Снижение уровня грунтовых вод ведет к повышению температуры поверхности торфа, включая верхний слой, что увеличивает риск возникновения торфяного пожара. В результате снижение уровня грунтовых вод влечет за собой рост температуры торфяных почв, изменение теплофизических характеристик и составляющих теплового баланса почв. При глубоком понижении уровня грунтовых вод температура в слое 10 см больше на

1,5__2,5 °С, чем при незначительном понижении

грунтовых вод.

Г азообмен между почвой и атмосферой происходит диффузионным путем. Обмен газами интенсифицируется при изменении уровня грунтовых вод через поверхность почвы за счет изменения градиента давления, при понижении грунтовых вод торфяная почва насыщается воздухом, т. е. увеличивается количество окислителя. Интенсивность газообмена зависит также от теплового режима почвы. При увеличении температуры процессы газообмена протекают более интенсивно. Чем глубже опускается уровень грунтовых вод, тем больше воздуха поступает из атмосферы в зону аэрации, а следовательно, создаются благоприятные условия для возгорания и процессов горения торфяников.

В естественных условиях охлаждение точек тела происходит с неравномерными скоростями. Критерий неравномерности нагрева ф можно определить, используя зависимость [4]:

Уровень грунтовых вод

ф=

atf

A T

Схема установки для мониторинга за состоянием торфяника

принять как предпосылку к началу процесса самовозгорания.

Мониторинг слоя торфа можно осуществить, используя вышеизложенные принципы, при помощи установки, представленной на рисунке. Поступление сигнала о равенстве температур от термодатчика № 1, расположенного на поверхности торфяной почвы, и термодатчика № 2, расположенного в центре, говорит о создании предпосылки возникновения очага торфяного пожара в месте установки устройства. Это позволяет своевременно провести мероприятия по профилактике возгорания торфяного слоя, что значительно меньше по экономическим затратам, чем ликвидация самого пожара.

Указанное устройство может быть размещено в наиболее прогреваемых местах на торфяниках. Число размещаемых устройств зависит от наблюдаемой площади. Причем термодатчики устройства устанавливают в слое торфа, лишенном капиллярного подпитывания со стороны грунтовых вод.

Для мониторинга достаточно одного такого устройства на 1 га наблюдаемой территории. Средняя стоимость устройства составляет 800 р. Средний срок службы не менее пяти лет.

где ЛГр — разность между температурой поверхности материала и окружающей средой; ЛТц — разность между температурой теплофизического центра нагреваемого материала и окружающей средой.

Таким образом, при сложившейся обстановке создаются условия для самовозгорания, а уменьшение критерия неравномерности нагрева можно

Выводы

Торфяные и лесные пожары требуют больших экономических и материальных затрат на их ликвидацию, значительно меньше экономических затрат требуется на профилактику торфяных пожаров, чем на тушение.

Предложенное устройство обходится в среднем 800 р./га в течение пяти лет, тогда как авиационные

способы мониторинга за тот же период обходятся в 1800 р./га, а затраты только на обработку данных со спутников за пять лет составят 1500 р./га.

Данное устройство позволяет предотвратить возникновение пожара и ограничиться профилактическими мероприятиями, что экономически значительно выгоднее, чем тушение очагов возгорания, и получить больший экономический эффект по сравнению с перечисленными способами мониторинга лесных и торфяных пожаров.

Список литературы

1. Арцибашев, Е.С. Лесные пожары и борьба с ними / Е.С. Арцибашев. — М.: Лесная промышленность, 1974. — 150 с.

2. Группа компаний «Талка». — Электрон. дан. — Режим доступа: http://talka2000.ru.

3. Инженерно-технологический центр «Скан Экс». — Режим доступа: http://scanex.ru.

4. Киселев, Я.С. Физические модели горения в системе предупреждения пожаров: монография / Я.С. Киселев. — СПб.: Санкт-Петербургский университет МВД России, 2000. — 264 с.

УДК 631.15:631.3.003.13:633/635

И.И. Дубовской, д-р экон. наук

К.С. Терновых, д-р экон. наук, профессор

И.В. Провоторов, аспирант

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки»

к вопросу об экономической оценке эффективности современной техники и прогрессивных технологий в зернофуражном производстве

Активизация освоения новых технологий в настоящее время стала неотложной задачей. В основе любой технологии лежат три компонента: научные принципы возделывания, система машин и орудий и люди, владеющие профессиональными навыками и организованные в производственные подразделения с прогрессивными формами оплаты труда. Необходимо, чтобы каждый составляющий элемент обладал максимальной прогрессивностью.

Экономическая эффективность интенсивных технологий характеризуется показателями, отражающими степень использования земельных, трудовых и материальных ресурсов, а также финансовых результатов. Для оценки технологий требуется система как стоимостных, так и натуральных показателей.

С учетом новых принципов хозяйствования в условиях рыночных отношений группой ученых ВНИИЭСХ, ВНИИМЖ, ВИСХОМ, НАТИ и др. была разработана «Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники» [1, 2]. Определение экономической эффективности осуществляется, во-первых, при создании новых технологий и техники, во-вторых, при составлении планов научноисследовательских работ и подготовке технического задания на разработку и проектирование и, в-третьих, при оснащении сельскохозяйственного производства новыми технологиями и техническими средствами.

Обобщение литературных данных и анализ практики освоения новых технологий позволили авторам сделать вывод, что экономическую оценку новой технологии можно дать на основе сравнения показателей новой и базовой (традиционной) технологии. Определение эффективности не только каждой технологической линии, но и отдельных машин позволит наиболее экономичные из них включить в единую модель с минимальными затратами живого труда.

Экономическая оценка техники и технологий возделывания и уборки зернофуражных культур состоит из следующих этапов:

1. Оценка современного состояния производства зерна, которая включает в себя анализ отрасли, применяемых технологий и технического оснащения для выявления положительных и отрицательных тенденций и определения основных направлений дальнейшего развития.

2. Выбор новых перспективных технологий возделывания и уборки зерновых культур с учетом природных и климатических условий зоны и типичного хозяйства, которое отражает характерные для конкретных хозяйств черты, особенности природных и производственных условий. Выбор типичного предприятия осуществляется методом группировок и сопоставления сложившихся размеров, уровня экономической эффективности сельскохозяйственного производства в целом, растениеводства и зернового производства по совокупности аналитических показателей. За типичное предприятие

75