Экономико-математическое моделирование распределения величины затрат на сохранение и восстановление окружающей среды в районах массового закрытия угольных шахт

С.Н. Гончаренко, А.А. Кобяков, И.В. Петров, И.А. Стоянова

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ЗАТРАТ НА СОХРАНЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РАЙОНАХ МАССОВОГО ЗАКРЫТИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Приведен алгоритм позволяющий учесть функциональные взаимосвязи структурных элементов эколого-экономической системы в виде логических схем. Представлены структурные модели, позволяющие определить оптимальное распределение величины затрат на реализацию мер по сохранению и восстановлению ОС с учетом ограничения средств на природоохранную деятельность.

Ключевые слова: угольное предприятие, окружающая среда, негативное последствие, природоохранные меры, ущерб.

В связи с недостаточностью средств и пренебрежением к экологическим проблемам производства за длительный период прошлых лет в углепромышленных регионах произошла существенная деградация состояния окружающей среды. Массовое закрытие угольных предприятий в этих регионах также способствовало формированию особых, преимущественно негативных в экологическом отношении процессов и явлений.

Глубина и степень изменения окружающей природной среды в зонах влияния ликвидации нерентабельных предприятий обусловлены сочетанием природных и горнотехнических условий, имеющих специфические черты, и различаются по угольным бассейнам, месторождениям и отдельным предприятиям и носят индивидуальный характер при их ликвидации.

Наличие нарушений элементов окружающей среды в результате ликвидации угольных шахт порождает необходимость проведения различного рода природоохранных мер, которые, в свою очередь, требуют затрат живого и овеществленного труда для сохранения или восстановления элементов ОС (т.е. их качества).

Меры по сохранению элементов ОС предусматривают предупреждение прямого и косвенного отрицательного воздействия по-

следствия ликвидации шахт на ОС и направлены на сохранение здоровья людей, ресурсов и природы в своем естественном состоянии.

Меры по восстановлению элементов ОС предусматривают снижение и/или ликвидацию прямого и косвенного отрицательного воздействия результатов деятельности человека на природу и здоровье людей.

С целью формирования исходного множества мер по сохранению и восстановлению ОС предложено использовать метод построения дерева событий, который позволяет учесть функциональные взаимосвязи структурных элементов эколого-экономической системы в виде логических схем. В качестве основных структурных элементов данной системы выступают источники, негативные последствия, ресурсы, процессы и ущербы. Построение дерева событий возможно осуществить по следующему алгоритму:

Шаг 1. Определение источников негативного воздействия и формирование вершины дерева событий. При этом искомая совокупность качественно-количественных характеристик источника негативного воздействия четко формулируется и выделяются специфические признаки точного распознавания и идентификации. Далее проводится непосредственный анализ всей цепи возможных комбинаций построения дерева событий по основным структурным элементам (негативные последствия, ресурсы, процессы и ущербы).

При этом дерево событий строят в соответствии со следующими правилами: а) конечное событие помещают сверху; б) дерево состоит из последовательности структурных элементов (источники, негативные последствия, ресурсы, процессы и ущербы, которые ведут к формированию исходного множества природоохранных мер; в) структурные последовательности в дереве событий образуются с помощью логических знаков И, ИЛИ и др.

Шаг 2. Экспертная оценка репрезентативности искомых элементов дерева событий и адекватности логических схем. Квалифицированная экспертная оценка позволяет исключить субъективные ошибки разработчика дерева событий, повысить точность и полноту описания возможных комбинаций его структурных элементов. При этом определяются минимальные сочетания и мини-

мальная траектория для построения дерева событий. Первичные и неразлагаемые структурные элементы соединены с нулевым уровнем (источниками) маршрутами (путями). Сложное дерево имеет различные наборы исходных структурных элементов, при которых достигается нулевой уровень. Эти наборы носят названия «аварийные сочетания» или «прерывающие совокупности событий».

Шаг 3. Качественно-количественный анализ дерева событий на основе «аварийных сочетаний». Качественно и количественно исследуют дерево событий с помощью выделенных минимальных «аварийных сочетаний» и путей. Качественный анализ заключается в сопоставлении различных маршрутов от начальных событий к конечному и определении критических (наиболее опасных) путей. При количественном исследовании рассчитывают вероятность возникновения ущербов в течение задаваемого интервала времени по возможным путям.

Таким образом, предложенный алгоритм построения дерева событий дает возможность определить: пути с различными последствиями от различных исходных событий; взаимосвязь источников, негативных последствий, ресурсов, процессов и ущербов и сформировать на основе этих взаимосвязей исходное множество природоохранных мер по сохранению и восстановлению окружающей среды в районах массового закрытия угольКнаыкхушжаехбт.ыло сказано выше, путь дерева событий формируется на основе типологии системных связей между источниками воздействия на ОС, негативными последствиями и процессами ее изменения в районах массового закрытия угольных шахт. После идентификации процесса изменения ОС происходит определение величин прогнозируемых и нанесенных ущербов для формирования исходного множества природоохранных мер по сохранению и восстановлению ОС соответственно:

I ^ N ^ Я ^ J

}

J=1

J=1

где I — источник воздействия; N — возникающие негативные последствия; Я -природные ресурсы; J — процессы изменения ОС; {МС} — исходное множество мер по сохранению ОС с учетом

прогнозируемых ущербов (^Упт ); {МВ} — исходное множество

J=\

мер по восстановлению ОС с учетом нанесенных ущербов

J=х ().

J=1

Пути дерева событий выглядят следующим образом: 11 ^ N ^ Я1 ^ J3 ^ Уп ^МС

11 ^ N ^ я1 ^ J3 ^ Ун ^ мв

/ ^ N ^ Яп ^ Jn ^ Уп ^ МС

п п

1п ^ N ^ Яп ^ Jn ^ Ун ^ МВ

п п п п

Аналогично описываются все возможные варианты путей и событий от источника воздействия через определение прогнозируемых и накопленных ущербов до соответствующих мер (технико-технологических и организационно-информационных по сохранению и восстановлению ОС), направленных на их устранение.

Формирование множества путей дерева событий позволит осуществить построение структурных моделей, позволяющих определить оптимальное распределение величины затрат на реализацию мер по сохранению и восстановлению ОС с учетом ограничения средств, выделяемых на природоохранную деятельность.

Для моделирования описываемого процесса использованы программы 8ТЛТ18Т1СЛ в модуле 8ЕРЛТИ («Моделирование структурными уравнениями»). В результате расчетов были получены следующие зависимости при условии что АУп^ , АУн^ ,

э" э" с" с''

АУп-р , АУн-р , АУп-р , АУн-р находятся с учетом ставки рефинан-

/1 м АУ

сирования (1+г), по следующему соотношению--, где г —

(1 + г)'

ставка рефинансирования; ¿-период расчета предотвращенных ущербов.

J=X

АУЭ = £((АУпЭ | З)1 + (АУнЭ | З2)02),

J=1

АУЭ'' = £

J=X

АУС'' = £((АУпС'' | З1)01 + (АУнС" | З2)02):

w0 10 при З1 = 0; 0 10 при З2 = 0; . .. У01 = •! и02 = •! , и З = З + З2,

[ 1 при З Ф 0; [ 1 при З2 Ф 0;

где АУпЭ | З1 — предотвращаемый прогнозируемый прямой эко-лого-экономический ущерб при условии затрат на сохранение ок-

э''

ружающей среды (З1), руб.; АУп | З1 — предотвращаемый прогнозируемый косвенный эколого-экономический ущерб при условии затрат на сохранение окружающей среды (З1), руб.;

с''

АУпС | З1 — предотвращаемый прогнозируемый косвенный социальный ущерб при условии затрат на сохранение окружающей среды (З1), руб.; З1 — затраты на сохранение окружающей среды в районе массовой ликвидации угольных шахт; З2 — затраты на восстановление окружающей среды в районе массовой ликвидации

угольных шахт; АУнЭ | З2 — ликвидируемый накопленный прямой эколого-экономический ущерб при условии затрат на восста-

Э''

новление окружающей среды (З2), руб.; АУнэ | З2 — ликвидируемый накопленный косвенный эколого-экономический ущерб при условии затрат на восстановление окружающей среды (З2), руб.;

АУнС | З2 — ликвидируемый накопленный косвенный социальный ущерб при условии затрат на восстановление окружающей среды (З2), руб. 0 — булева переменная, принимающая значение 0 и 1 в зависимости от наличия природоохранных затрат.

J=1

Полученные зависимости позволяют осуществить предварительный отбор природоохранных мер для их дальнейшей реализации в условиях ограниченного финансирования с учетом распределения затрат на сохранение и/или восстановление окружающей среды в районах массовой ликвидации угольных предприятий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гончаренко С.Н. Оценка эффективности принятия инвестиционных решений на горнодобывающем предприятии в условиях неполноты информации// Управление риском. — М.: «Анкил», №2(42). — 2007.

2. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду /Санкт-Петербургский горный ин-тут. СПб, 2000. — 230 с.

3. Стоянова И.А. К оценке экологической ситуации в зонах массового закрытия угольных шахт на основе изменения параметров окружающей природной среды//Материалы VII Международной конференций по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики». — Тула, ТулГУ. 2011. — Том 2. — С. 383—386.

4. Стоянова И.А. Эколого-экономическое моделирование рисков возникновения ущерба окружающей среде при закрытии угольных шахт //Горный журнал. — 2011. — №12. — С.79—82.

5. Стоянова И.А. Оценка вероятности возникновения эколого-экономических ущербов в результате ликвидации шахт в зонах их массового закрытия//Горный информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Отдельный выпуск «Труды международного симпозиума «Неделя горняка-2012». — 2012. — №ОВ1. — С. 214—226.