2. Основы прогнозирования и особенности оптимизации показателей природопользования.
2.1.Методические подходы к выбору приоритетов природоохранной и ресурсосберегающей деятельности
Проблема оптимизации взаимодействия общества и природной сферы является прежде всего региональной. Окружающая среда региона испытывает воздействие со стороны самых различных отраслей и объектов, расположенных в пределах района и даже за его границами. Результаты этого воздействия носят многообразный характер, затрагивая так или иначе всю природную среду, поскольку она состоит не из изолированных, а из тесно взаимосвязанных между собой элементов, из региональных сочетаний ресурсов и условий, взаимодополняющих друг друга. Эти тесные взаимосвязи качественно различных процессов обусловили необходимость рассмотрения процессов взаимодействия общества с окружающей природной средой как функционирование РЭЭС, приуроченных к определенным территориям. Специфические взаимосвязи между социально-экономической сферой и природной средой в РЭЭС порождают определенные комплексные экологические проблемы этой системы. Огромное разнообразие территориальных природных систем или сочетаний природных ресурсов и условий порождают различия в характере, уровне и типах воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду. А это приводит к специфическим проявлениям указанного воздействия в виде определенных экологических проблем в различных зонах и регионах.
Учет этих проблем необходим при разработке и реализации программ сохранения и улучшения среды обитания, в установлении целей и выбора средств. Если в одних районах решение экологических проблем связано с замедлением темпов роста производства, то в других—с радикальной перестройкой хозяйственной структуры, а в третьих—с применением системы локальных мер.
Чрезвычайно важен анализ экологической обстановки в регионах с выявлением критических проблем, вытекающих из основных связей и зависимостей между природными и социально-экономическими подсистемами, из особенностей сложившейся ситуации.
Актуальность экологических проблем связана с возникновением и формированием крупнейших территориально-производственных комплексов. Рациональное использование природных ресурсов заложено в самой их сущности, но это не исключает необходимости решения вопросов оптимальной нагрузки производства на окружающую среду.
Рассмотрим основные экологические проблемы, связанные с развитием производственных сил в густонаселенных районах. В этих районах России природная среда испытывает интенсивную антропогенную нагрузку. Решение большинства экологических проблем происходит на фоне и в условиях интенсивного роста крупнейших городских агломераций. Сложность и многообразие локальных экологических проблем внутри европейского макрорегиона обусловлены также наличием различных природных зон— от тундр Субарктики до незамерзающих вод Черного моря. А каждой природной зоне присущ свой подход к комплексу требований качества и темпов экологизации производства.
Среди основных экологических проблем рассматриваемой зоны выделяются:
•необходимость экологизации производства и социальной сферы крупнейших промышленных районов и узлов;
•водохозяйственные проблемы;
•повышение степени комплексности при использовании минерально-сырьевых и лесных ресурсов;
• интенсификация использования земельных ресурсов;
•охрана и рациональное использование рекреационных ресурсов.
Основное противоречие во взаимоотношениях хозяйственной сферы и природы на Европейском Севере заключаются в том, что именно в этом районе с низким потенциалом самовосстановления среды, замедленностью процессов самоочищения преобладают (прежде всего в Республике Коми и Мурманской обл.) "природоопасные" и "природоемкие" отрасли промышленности.
Помимо комплексной и безотходной переработки минерального сырья, крупной проблемой для Европейского Севера является обеспечение дальнейшего развития лесопромышленных производств без существенного ущерба окружающей природной среде, в частности, путем сохранения подроста при лесозаготовках, прекращение молевого сплава древесины, использование лиственной древесины.
Среди густонаселенных районов европейской части России выделяется Центральный экономический район, природная среда которого испытывает исключительно интенсивную нагрузку производственной деятельности. Ограниченность топливно-энергетических и минерально-сырьевых ресурсов определяет задачу максимального использования вторичных ресурсов—как сырьевых (лом черных и цветных металлов, отходы лесопиления и деревообработки, отходы угольной промышленности и т. д.), так и энергетических (доменный и коксовый газы, отходящие газы крекинг-процесса и т. д.).
Другой важной и непреходящей проблемой, несмотря на целый ряд реализуемых мероприятий, является водохозяйственная проблема. Неравномерность распределения водных ресурсов по территории района, в том числе ресурсов подводных вод, создает определенные трудности с водоснабжением в ряде городов и промышленных узлов и сдерживает развитие водоемких производств.
Особенно важной проблемой является создание благоприятных санитарно-гигиенических условий проживания населения в крупных городах. Эту проблему можно рассмотреть на примере Московской агломерации. Одной из центральных экологических проблем Москвы является сокращение выбросов от автомобилей, число которых перевалило за миллион (с иногородним транзитом). Решение этой задачи связано с совершенствованием автодвигателей, со снижением токсичности топлива и, конечно, с повышением уровня техобслуживания. Принимаемые в настоящее время меры носят лишь частичный характер, поэтому продолжается массовая эксплуатация автомобилей с неотрегулированными двигателями. Превышение уровня допустимых норм загрязнения воздушного бассейна характерно для оживленных магистралей, особенно в часы наибольшей интенсивности движения. Максимальная концентрация вредных веществ отмечается на осях дорожного полотна Садового кольца (по окиси углерода превышение ПДК в6—10раз), на тротуарах она уменьшается до3ПДК, а около соседних жилых построек снижается до близких к норме величин. Относительно меньшие, но существенные выбросы вредных веществ в атмосферный воздух Москвы поступают от промышленного производства. В городе на площади около800км2разместились более тысячи промышленных предприятий. Программа оздоровления окружающей среды города Москвы включает в себя широкий спектр вопросов. Однако практическая ее реализация столкнулась с серьезными трудностями в основном из-за того, что программа была недоработана.
В конце1993г. на первом заседании правительственной Комиссии по окружающей среде и природопользованию был рассмотрен и одобрен проект Национального плана действий по окружающей среде. Этот документ представляет собой стратегию организации конструктивного взаимодействия органов государственной власти и управления Российской Федерации и ее субъектов,органов местного самоуправления, предпринимателей, общественных объединений по улучшению состояния окружающей природной среды. В нем предусматривается реализация мер по:
•совершенствованию управления в области охраны окружающей среды и природопользования, включая усиление государственной системы экологического контроля;
•развитию природоохранного законодательства и приведению его в соответствие с положениями Федеративного договора и Конституции России;
•охране и рациональному использованию земель, вод, лесов, атмосферного воздуха, растительного и животного мира, развитию сети особо охраняемых природных территорий;
•реализации первоочередных экологических программ на федеральном уровне;
•системе образования населения в области экологии;
•выполнению международных обязательств России в соответствии с принятыми конвенциями и соглашениями в области охраны окружающей среды.
Разработка Национального плана базировалась на итоговых документах Конференции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в Рио-де-Жанейро в июне1992г.
В перспективе развитие рыночных отношений в России должно привести к значительному повышению технического и технологического уровней производства, стимулированию ресурсе- и энергоснабжения, к структурной перестройке экономики, что в конечном счете даст возможность снизить загрязнение окружающей природной среды. Этот вывод подтверждается опытом развития за последние двадцать лет всех стран с рыночной экономикой. Но в переходный период возникает серьезная опасность ухудшения экологической ситуации вследствие:
•разрушения хозяйственных связей, несоблюдения проектных технологических режимов, роста аварийности производств;
•финансовых трудностей предприятий, ограничивающих возможности выполнения природоохранных мероприятий;
•недостаточных бюджетных ассигнований для отраслей, ответственных за воспроизводство и охрану природных ресурсов (лесное хозяйство, водное хозяйство, геологоразведка и др.);
•отсутствия законодательно закрепленных разграничений полномочий и ответственности органов власти и управления по вертикали и горизонтали. Из-за несогласованности принимаемых решений это ведет к безответственным действиям в распоряжении природными ресурсами и к их фактическому расхищению.
В России организуется и координируется разработка более 30 региональных и межотраслевых экологических программ федерального значения. Среди них такие крупные программы, как: "Отходы", "Конверсия—экология", "Озон", "Байкал", международные программы и проекты экологического возрождения в бассейнах Балтийского, Черного и Азовского морей, программы оздоровления экологической обстановки в Тульской и Кемеровской областях, в городах Нижний Тагил и Братск.
В России принято решение о реконструкции и техническом перевооружении экологически опасных предприятий и производств различных отраслей промышленности, например, комбината "Печенганикель", Чусовского металлургического завода, Череповецкого, Магнитогорского и Нижнетагильского металлургических комбинатов. Существенной стимулирующей мерой для предприятий является сохранение порядка снижения размера платы за загрязнение в случае финансирования ими природоохранных мероприятий.
Для эффективного осуществления функции усиления экологической направленности развития промышленности устанавливаются партнерские отношения между отраслевыми министерствами и комитетами, крупнейшими производственными объединениями и предприятиями. Назрела необходимость в создании действенного механизма сотрудничества между природоохранными органами и промышленниками, направленного на совместную подготовку и реализацию экологических программ и проектов, поиск источников их финансирования, оперативный обмен информацией в данной области, на активизацию консультаций на начальных стадиях проектов.
Многие понимают, что в настоящее время базовые отрасли промышленности стоят на пороге серьезных перемен. Необходимо осуществить радикальную реконструкцию и техническое перевооружение металлургической, химической и нефтехимической промышленности, топливных отраслей. Назрела необходимость выбирать приоритеты в реконструкции, причем экологические ограничения во многих случаях будут играть не меньшую роль, чем возможности конкурентных предприятий адаптироваться к функционированию в новых условиях.
В соответствии с заключениями Государственной экологической экспертизы Кемеровская область, города Братск и Нижний Тагил по всем критериям относятся к зонам чрезвычайной ситуации. Решение о придании им соответствующего статуса не принято только из-за неотработанности правовой базы режима хозяйственной деятельности в таких зонах. По-видимому, десятки городов и районов находятся в подобной ситуации. Достаточно небольшого инцидента, вспышки заболеваемости населения, и неустойчивое равновесие будет нарушено, могут последовать самые жесткие решения, вплоть до закрытия предприятий. Программа экологической и экономической санации базовых отраслей промышленности должна включать меры государственной поддержки предприятий в виде целевых льготных инвестиционных кредитов на реконструкцию при условии четко определенных и контролируемых заданий прибыли, предоставлении льгот в области внешнеэкономической деятельности.
При прогнозировании и планировании рационального природопользования сложности возникают из-за того, что не все эколого-экономические, социальные показатели имеют количественные выражения, а лишь качественную характеристику с низким уровнем доверительной вероятности. Поэтому при прогнозировании и оптимизации целесообразно использовать логическую последовательность с позиций системно-структурного подхода и программно-целевой направленности применения прикладного инструментария и методов решения новых актуальных задач природопользования. Эта последовательность состоит из трех блоков (рис.2.1).

Рис.2.1.Алгоритм использования методов прогнозирования и оптимального планирования ресурсосберегающей и природоохранной деятельности
Блок1
включает эвристические методы прогнозирования. Наиболее распространенными в научных исследованиях и в решениях плановых задач являются методы экспертных оценок, позволяющие выбрать направление оптимального развития исследуемого объекта и выполнить предварительную ранжировку определяющих показателей(Xi)по доле их вклада в решение проблемы.
Блок 2представляет собой использование статистико-вероятностных методов в прогнозировании и оптимальном планировании природопользования в целях нахождения уровня доверительной вероятности определяющих (Xi) и регулирующих (Уi)показателей планов природоохранной и ресурсосберегающей деятельности и ранжировку решаемых задач по степени важности и срочности.
В блоке 3используются детерминированные методы моделирования в задачах прогнозирования и оптимального программно-целевого комплексного планирования природопользования на уровнях отраслей, территориально-производственных комплексов и предприятий.
Современные методы комплексного программно-целевого развития эколого-экономической системы должны охватывать всю совокупность элементов: методику системного подхода и анализа результатов исследования, организацию материальных, энергетических, трудовых и других ресурсов, максимальную информационную, техническую обеспеченность и т. д. Оценивая роль средств вычислительной техники и экономико-математических методов в решении народнохозяйственных задач, можно предположить в качестве основы комплексного совершенствования работ по охране окружающей среды концепцию автоматизированных систем плановых расчетов.
В процессе создания системы охраны окружающей среды необходимо учитывать ряд особенностей, таких, как формы и состав нормативно-справочных массивов информации, полноту и достоверность проектных данных о будущем состоянии экономики в системе охраны окружающей среды от агрессивных примесей в наиболее развитых экономических районах. Это, безусловно, не исчерпывает всех ее характерных черт, отличающихся от других систем управления народным хозяйством. Для определения состава региональных систем управления народнохозяйственным комплексом учитываются особенности работ по охране окружающей среды.
РЭЭС по охране окружающей среды войдет в общегосударственную систему рыночного хозяйства в качестве функциональной подсистемы. В составе общегосударственной автоматизированной системы контроля и управления качеством окружающей природной среды должны быть созданы ее региональные подсистемы для реализации функций планирования на всех ее уровнях и во всех звеньях.
Объектом автоматизации общегосударственной системы охраны окружающей среды является территориально-производственный комплекс, включающий транспорт, средства связи, вычислительные центры и др. Развитие всех звеньев общегосударственной эколого-экономической системы с учетом их особенностей и взаимной связи, обусловленностью и подчиненностью единым критериям оптимальности с народнохозяйственным программно-целевым планом можно считать объектом исследования, формирования и устойчивого развития мероприятий по оздоровлению окружающей среды.
При изучении эколого-экономической системы следует глубже рассматривать причинно-следственные факторы и их взаимосвязи, а также сложившуюся практику рыночного функционирования в условиях необходимости более полного и эффективного использования ресурсов, дополнительных технологических циклов производства и потребления энергии и других радикальных мероприятий. Современная система экономического стимулирования должна способствовать лучшему использованию образовавшихся в процессе очистки побочных продуктов.
Создание перспективных комплексных планов развития эколого-экономических систем тесно связано с оптимальным проектированием различных объектов народного хозяйства. Для этого используются математические модели, с помощью которых за относительно короткое время удается решать экономические задачи, задачи оптимального аппаратурного оформления технологических процессов, выбора наилучших режимов региональных систем и др.
При решении задач проектирования региональных АСУ приходится определять некоторые внутренние переменные с очень низкими значениями расхождений от заданного критерия, находить внешние и внутренние ограничения, имеющие вид неравенств, и увязывать полученные зависимости с экономическими показателями охраны окружающей среды. Это выдвигает необходимость рассматривать в задачах проектирования сложных систем комплексную совокупность значений переменных, являющихся внешними по отношению к математическим моделям и объекту моделирования. В их число включаются технологические, конструкторские параметры и экономические показатели. Для решения задач прогнозирования необходимо найти значения тех параметров, которые определяют степени свободы математической модели проектируемой системы. Для задач прямого моделирования необходимо определять значения всех внутренних переменных математической модели при заданной совокупности значений внешних переменных, определяющих число степеней свободы в соответствии с функциональной связью переменных проектируемой системы.
В задачах проектирования по существу решается задача обратного моделирования, когда исходным считается некоторый выбранный вариант (или режим работы региональной системы) и требуется определить внешние условия, отвечающие этому варианту (режиму). Видимо, априорно выбранный вариант или режим работы отдельного звена, подсистемы или системы в целом не всегда может быть оптимальным или физически реализуемым.
Для решения задач проектирования, во-первых, необходимо соответствие выбранного варианта физически реализуемому условию, во-вторых, выполнение ограничений, накладываемых на технико-экономические параметры и показатели системы, в-третьих, разработка модифицированного алгоритма поиска оптимальной области функции отклика с учетом особенностей системы защиты и алгоритма решения задач управления математического описания, т. е. должны выполняться условия существования решения в терминах, определяемых значениями внешних переменных рассматриваемой системы. Однако в связи с тем, что доказать существование решения для сложных нелинейных уравнений в задачах обратного математического моделирования обычно не удается, а задавать жесткие условия на режимы протекания экономических процессов в системе охраны окружающей среды, удовлетворяющие принятым уравнениям, бывает нежелательно, то достаточно найти лишь решение априорно выбранного варианта.
Успешное решение задач проектирования таких сложных систем, как охрана окружающей среды, достигается при определении наиболее существенных (в смысле величины доли вклада в значение искомой функции) внешних переменных, при которых будет наблюдаться минимальное расхождение значения заданного критерия оптимальности и расчетных значений внутренних связей. При этом важно, чтобы была найдена совокупность внешних переменных, используемых для приближения к заданным условиям,а также вид критерия, определяющего близость реализуемых условий к заданным. Определение искомой совокупности обычно сводится к задаче минимизации заданного критерия, которую можно выполнить методом нелинейного программирования или мультикогерентным методом.
При выполнении работ по оптимальному проектированию систем охраны окружающей среды с использованием методов математического моделирования региональных эколого-экономических систем важным этапом является классификация технико-экономических параметров математической модели. Региональные системы охраны окружающей среды по числу и сложности внутренних и внешних связей относятся к большим системам, в которых обычными классическими математическими методами сделать какие-либо комплексные исследования за относительно короткое время невозможно. Особенности функционирования этих систем проявляются в целостности взаимных связей между агрегатами и направленности движения всей системы. При рассмотрении условий работы отдельных очистительных агрегатов и определений их оптимальных режимов иногда можно использовать методы детерминированного математического моделирования, т. е. рассматривать эти агрегаты как “простые” подсистемы, для которых возможна высшая степень автоматизации с помощью компьютеров.
В случае, когда в системе защиты имеются контурно-замкнутые экономические циклы или же рассматриваемая система связана с другой, не аналогичной по характеру деятельности системой, трудно подобрать общий критерий оптимальности. Примером такой сложной системы могут служить АЭС,ТЭС, в которых имеется ряд целевых функций, таких, как максимальное получение вырабатываемой электроэнергии при минимальных затратах и максимальная степень очистки дымовых газов от агрессивных примесей при минимальном количестве установленного очистительного оборудования, а также значительное количество автокорреляционных и взаимокорреляционных связей между технологическими, экологическими и экономическими переменными.
Анализируемые объекты и системы во взаимной связи их внутренних процессов с учетом перерастания количественных изменений в качественные содержат полный комплекс основополагающих понятий, необходимых для эффективного системного подхода и системного анализа. Системный анализ, используемый в перспективном планировании, отличается от системного подхода специфической совокупностью основных определений классификации связей (прямых, обратных, положительных, отрицательных, морфостатических, морфогенетических и др.), совокупностью процедур формирования структуры системы и ее элементов, наличием регулярно воспроизводимых правил анализа системы и др.
Основная цель для эколого-экономических систем состоит в обеспечении надежной охраны окружающей среды при минимально возможных суммарных затратах.
В процессах исследования и управления региональными эколого-экономическими системами необходима количественная оценка, которая должна на каждой стадии работы системы или на отдельном промежутке времени характеризовать полученные результаты. Экспертирование стадии цикла системы выполняется по значениям количественной оценки, результатам замеров данных, оценке сдвига системы, проверке и уточнению общих результатов. В период бурного развития науки и техники время является одним из важнейших факторов, учитываемых при принятии решений, связанных с управлением сложными объектами, при определении преимуществ одной системы перед другой.
Возможность выбора методических подходов в процессе управления является очень важной частью системно-аналитического подхода. Сравнение общей системности, количества работы и времени введения в эксплуатацию любой из систем может служить основой принятия решений. Системный анализ целесообразно проводить в несколько этапов: точное обозначение подсистемы в терминах, определяющих цели и условия ее функционирования; описание системы, включающее общую схему с главными ее компонентами и функциями, последовательность всех событий и результатов, вытекающих из практического применения системы; систематизированные показатели и индексы, определяющие качественную сторону системы; сбор всех основных факторов или переменных величин в определенной ранжированной диаграмме и формулирование целей и задач исследования; построение модели, охватывающей всю информацию, полученную при решении предшествующих задач создания безотходных территориально-производственных комплексов, и определение эффективности региональной системы; сопоставление полученной информации с переменными, содержащимися в модели; оценка параметров или нахождение пределов в количественном выражении на основе отдельных элементов информации, анализ чувствительности модели и др.
При решении поставленных задач возникают проблемы построения реально существующих систем, которые должны отражать динамику взаимодействия отдельных элементов системы и экономическую связь между технико-экономическими, эколого-экономическими и другими параметрами, декомпозицию и агрегирование, условия проведения исследований; принятие решений при управлении как всей эколого-экономической системой, так и региональными территориально-производственными комплексами.
Синтез региональных систем в общегосударственную систему охраны окружающей среды включает согласование и распределение информационных потоков, определяющих нагрузки на элементы системы, решение балансовых уравнений, определение экономических нормативов, выбор и расчет технологического оборудования с учетом отпущенных капитальных вложений на создание общегосударственной системы, решение задач научного прогнозирования с помощью методов экономико-математического моделирования. Экономико-математические модели изучаемого объекта должны включать в себя максимум “существенных” факторов, технико-экономических и других взаимосвязей. Проведение системно-статистического анализа априорной технико-экономической и эколого-экономической информации позволяет сформулировать объективную целевую функцию, необходимую для получения научно обоснованного прогноза при программно-целевом планировании развития и оптимальном размещении региональных систем охраны окружающей среды. При этом важно учитывать метеорологические, климатические, географические, отраслевые и другие особенности и сложности, встречающиеся при определении и обосновании экономической эффективности региональных систем охраны окружающей среды.
В практике задач прогнозирования методами экономико-математического моделирования и создания программно-целевого плана развития и размещения какого-либо объекта обычно используют для изучения простых систем детерминированные математические методы, а для сложных—стохастические, позволяющие получить общий эффект системы.
2.2.Методологический подход к комплексному анализу природохозяйственных потенциалов
Современный период рыночной экономики характеризуется резким увеличением использования природных ресурсов без учета реального их восстановления. Это может привести в скором будущем к появлению в природе необратимых процессов, в результате которых окружающая среда станет непригодной для жизни.
Высокий уровень загрязнения природной среды отходами, ускорение роста и нерационального использования и потребления природных ресурсов, энергии, всех водосистем, географической среды, ухудшение экологических систем и ландшафта, уничтожение отдельных популяций животных—это явления, которые заставляют серьезно задуматься о состоянии биосферы уже в ближайшем будущем.
Как производство, так и потребление каждого продукта характеризуется преобразованием одних видов ресурсов в другие. Кроме того, в процессе потребления ресурсов, расходуемых на удовлетворение материальных, энергетических и духовных нужд человека, остаются разнообразные отходы, которые, в свою очередь, становятся источником ресурсов для последующей переработки. В настоящее время для решения задач комплексного планирования показателей экономической эффективности природопользования необходимо классифицировать природные ресурсы по основным категориям и признакам: непосредственные средства существования людей, источники средств труда и источники удовлетворения духовных потребностей общества. Классификация природных ресурсов на группы осуществляется по признаку использования в материальном производстве и в непроизводственной сфере.
Ресурсы, используемые промышленностью, можно подразделить на группы: энергетические; сырьевые для получения конструкционных материалов производственного назначения; сырьевые для получения других продуктов производственного назначения (например, смазочных масел); сырьевые для производства предметов непосредственного потребления (вода, нефть и нефтепродукты).
Непроизводственная сфера включает ресурсы: прямого потребления, косвенного использования, эстетического назначения.
Проблемные ситуации. Природные ресурсы находятся в тесном взаимодействии друг с другом, причем это взаимодействие проявляется тем нагляднее, чем большая их масса вовлечена в производство. Так, использование полезных ископаемых оказывает влияние на состояние земли, воды, атмосферы; использование лесных богатств влияет на состояние почвенных и водных ресурсов и т. д.
В зависимости от участия в общественном производстве и создании материальных благ природные богатства подразделяются на две самостоятельные, но в то же время взаимосвязанные группы: природные условия и природные ресурсы. Природные условия—это совокупность элементов природы, которые непосредственно не участвуют в процессе производства, но необходимы как среда обитания человека. Природные ресурсы включают в себя те элементы природы и виды энергии, которые непосредственно участвуют в материальном производстве, составляя основу производимой продукции при данном уровне развития производительных сил. Можно добавить, что под природными ресурсами подразумевается значительное число веществ, образовавшихся в приповерхностной зоне земной коры—литосфере—и окружающей ее биосфере. Первые из них представлены минеральными образованиями, вторые—главным образом органическими.
Многообразие областей применения природных ресурсов делает трудной задачу их экономической классификации. В настоящее время существует несколько рабочих классификаций природных ресурсов.
Наиболее простая классификация—деление ресурсов на энергетические и неэнергетические (по области применения и характеру использования). Энергетические ресурсы—нефть, газ, уголь, торф, водные ресурсы, солнечная энергия, энергия приливов, отливов, ветра; неэнергетические—все остальные.
Следующая классификация ресурсов: топливно-энергетические, рудные, нерудные, водные.
С точки зрения исчерпаемости природные ресурсы можно разделить на две группы: неисчерпаемые (солнечная энергия, энергия приливов и отливов и т.д.); исчерпаемые, которые, в свою очередь, могут быть воспроизводимыми и невоспроизводимыми.
Естественно, каждая из таких классификаций вряд ли будет универсальна. Однако каждая по-своему позволяет определить место и значение различных природных ресурсов в производстве, что особенно важно в наше время—время бурного увеличения масштабов использования природных ресурсов.
Ресурсы, используемые в сельском хозяйстве, делятся на ресурсы для выращивания полезных культурных растений и для непосредственного потребления. К ресурсам непосредственного потребления относятся те виды естественных ресурсов, которые без переработки используются населением в качестве жизненных средств, а к ресурсам, требующим дополнительной переработки, относятся те, которые важны для удовлетворения разнообразных потребностей человека, но не потребляются непосредственно без переработки (например, пшеница, ячмень, бобы, рис, картофель и другие в противовес яблокам, огурцам, редису и др.).
Продолжительность цикла капитальных вложений—от программно-целевого планирования, проектирования безотходных и малоотходных объектов до освоения проектных показателей—определяет необходимость проведения расчетов экономической эффективности на всех его стадиях. Отрасли, интенсивно использующие природные ресурсы, характеризуются повышенной капиталоемкостью по сравнению с обрабатывающими отраслями и сельским хозяйством, но и более длительным циклом строительства и освоения. Это определяет трудности при экономическом обосновании инвестиционных решений. В этих отраслях важнейшим условием совершенствования программно-целевого подхода капитальных вложений, улучшения проектирования и осуществления нового строительства и реконструкции является системный анализ сопряженных показателей.
Современные методы определения экономической эффективности позволяют лишь ориентировочно найти числовые значения этого показателя. В последние годы удалось разработать основные принципы экономических оценок и методические документы, в которых даются подходы к решению проблемы.
Вопросы научного обоснования критерия эффективности капитальных вложений в охрану окружающей среды до настоящего времени остаются открытыми. В исследовании используются расчетные значения общей и сравнительной эффективности, нормативной эффективности, учитывается фактор времени, затраты непроизводственной сферы, требования рационального природопользования и т. п.
Экономическая эффективность капитальных вложений как основной показатель планов общественного производства—отношение прироста национального дохода в сопоставимых ценах к вызвавшим этот прирост капитальным вложениям.
В большинстве РЭЭС часто возникают ситуации, когда на первом этапе научного прогнозирования необходимо определить направление развития системы на перспективу. Для решения этой задачи часто используются методы эвристического моделирования процессов и явлений. Наиболее простым и доступным методом эвристического моделирования для выбора направления развития эколого-экономической системы может быть метод экспертных оценок, позволяющий использовать накопленный опыт ведущих специалистов и ученых для получения количественных значений определяющих показателей (X)по качественным характеристикам многопараметрического объекта.
Алгоритм использования метода экспертных оценок заключается в следующем:
1.формируем систему определяющих показателей(Xi)для эколого-экономической системы (табл.2.1 ).
2.Определяем диапазон оценок (ДО) показателей по их значимости в решении природоохранных мероприятий в регионе по формуле:

где пчислоXi.
3.Определяем экспертов для оценки показателей по их значимости в условиях взаимной независимости.
Таблица2.1.Формирование матрицы ранговых оценок
 

X1X2X3X4X5X6Перечень экспертов
Р11Р12Р13Р14Р15Р161
Р21Р22Р23Р24Р25Р262
Р31Р32Р33Р34Р35Р363
Р41Р42Р43Р44Р45Р464
Р51Р52Р53Р54Р55Р565
Р61Р62Р63Р64Р65Р666
Р71Р72Р73Р74Р75Р767
Р81Р82Р83Р84Р85Р868
Р1Р2Р3Р4Р5Р6?
 
Матрицаnxm=6x8.
4.Заполняем матрицу реализации оценок, данных экспертами в условиях взаимной независимости их суждений (табл.2.2.).
5.Определяем коэффициент согласованностиW,который будет изменяться от0до1.ЕслиW=0,то имеется несогласованность между экспертами и существует нерешенная проблема; еслиW=1полная согласованность и нет нерешенных проблем. ПриW=0проводим научно-исследовательскую работу по возникшей проблеме, а приW=1выполняем проектирование системы.
6.Проверяем коэффициент согласованностиWна достоверность процессам и явлениям в эколого-экономической системе для возможных случаев ?2расч>??2табл.
Таблица2.2.Матрица априорной информации
 
Х1Х2Х3Х4Х5Х6Перечень экспертовСумма неразличимых рангов
54i5321T1=2•5=10
4543212T2=2•4=8
1452343T3=2•4=8
2334434T4=3•3+2•4=17
4455215T5=2•5+2•4=18
1152246T6=2•2+2•1=6
3324557T7=2•5+2•3==16
2452338T8=3•2+2•2=10
P282830272423 ? Тj=93
 
Рассмотрим использование метода экспертных оценок при выборе направления развития рационального природопользования.
Пример 2.1.Допустим, что перед руководством региона поставлена задача повышения эколого-экономической эффективности природоохранных мероприятий. Для выбора направления природоохранных мероприятий первому руководителю региона интересно знать реальность выполнения полученного задания с учетом материальных, финансовых, трудовых и других возможностей в регионе. Для правильного выбора он учитывает направление реализации природоохранных мероприятий и последовательности решения возникших задач, а также имеющиеся ограничения по объему финансирования, обеспеченности работ материальными, трудовыми и другими ресурсами. С учетом этих обстоятельств, чтобы выбрать направления развития природоохранных мероприятий, необходимо использовать метод экспертных оценок.
Решение. Следуя предложенному алгоритму, решим задачу выбора направления развития природоохранных мероприятий в регионе и повышения эколого-экономической эффективности.
Предположим, региональную эколого-экономическую систему можно характеризовать пятью определяющими показателями (в матрице они будут составлять ее столбцы п): Х1 объем отходов производства, содержащих токсичные вещества; Х2величина капитальных вложений, выделенная на природоохранные мероприятия; Х3 —уровень организации природоохранных мероприятий в исследуемом регионе; Х4уровень обеспеченности квалифицированными кадрами; Х5уровень загрязнения окружающей среды транспортом; Х6уровень кооперирования исследуемого региона с другими по вопросам природоохранных мероприятий.
Критерий оптимальности—максимум уровня рентабельности природоохранных мероприятий. Оценку определяющих показателей Хiвыполним в интервале

Допустим, что матрица ранговых оценок показателей включает балльные оценки определяющим по эколого-экономической системы, как показано в табл. 2.2:
Определяем:

Сумма квадратов отклонений:

Сумма неразличимых рангов (табл.2.2):

2.Определяем коэффициент согласованности между экспериментами, который может изменяться от0до1*1*:

*1*Эмпирические расчетные формулы получены в предположении, что балльные оценкиPijопределяющих показателей—случайные величины и подчинены они ?2-распределению.
Уровень достоверности коэффициента согласованности по ?2-распределению (сопоставляются расчетное и табличное ?2) равен:

Выделяем три случая:
1) ?2расч<?2табл числовое значение коэффициента согласованности на достаточном уровне достоверности;
2)?2расч=?2табл числовое значение коэффициента согласованности на границе уровня достоверности;
3)?2расч>?2табл числовое значение коэффициента согласованности не на должном уровне достоверности.
Табличное значение ?2можно взять в справочнике по статистике.
Если ?2расч<?2табл,то для выбранного уровня вероятностиW достоверен и можно выполнить ранжировочную последовательность по доле вклада определяющих показателей(Xi)в решение проблемы.
Если эксперт при оценивании определяющих показателей присвоил один и тот же балл более чем два раза, то оценки эксперта не принимаются во внимание. Чаще всего такого эксперта заменяют другим.
В табл.1.Приложения даны варианты для самостоятельной работы студентов. Для разнообразия решения задач по выбору стратегии развития региональной эколого-экономической системы в матрице априорной информации по строкам приведены определяющие(Xi)показатели, а по столбцам—эксперты.
Статистический анализ показателей эколого-экономической системы по методу наименьших квадратов.
Пример
2.2.В природоохранном регионе функционирует30 газоочистительных систем, технико-экономические показатели их работы приведены в табл.2.3.
Анализ зависимости концентрации производства вторичной продукции и фондоотдачи региональной эколого-экономической системы будем выполнять с использованием статистико-вероятностных методов.
Требуется:
а) построить корреляционную решетку парной связи концентрации производства вторичной продукции и фондоотдачи:
б) вывести формулу влияния концентрации производства вторичной продукции на уровень фондоотдачи.
Таблица2.3.Технико-экономические показатели газоочистных систем
 
Газоочистительные системыВыпуск продукции ?1,тыс. т или тыс. нм3газаВыработка на1 производственного рабочего ?2, руб.Фондоотдача основных производственных фондов У,1руб./1раб.
110101,24
26261,40
3100120,96
4321141,80
5100120,84
67570,95
790160,88
886210,93
95481,84
1037200,76
1189150,69
126260,62
1356240,68
1410060,65
15100100,89
1639111,85
1777121,32
1865100,94
198660,89
202450,95
214681,65
227361,04
235891,00
2422151,42
2596121,08
263860,72
2724150,68
2839200,75
29100100,82
3025122,0
 
1способ решения.Результаты построения корреляционной решетки и графика связи фондоотдачи и концентрации производства вторичной продукции представлены в табл.2.4.
Таблица2.4
 
Фондоотдача, руб.Объем вторичной продукции1,тыс. т, нм3Всего
до1010-2020-3030-4040-5050-100
До0,712115
0,7-1,01103115
1,0-1,322
1,3-1,61113
1,6-2,0415
? n512533230
 
Взаимосвязь между определяющими и результирующимиYi, показателями запишем в виде системы нормальных уравнений:

гдеY—результирующие показатели (фондоотдача);
Хопределяющие показатели (объем вторичной продукции);
пчастота вариантов ? иY.
Среднее значение результирующих и определяющих показателей

Расчетные показатели к табл.2.6:


Определим влияние концентрации производства вторичной продукции:

Аналогичные решения следует выполнять и при анализе влияния концентрации производства вторичной продукции на уровень производительности труда. Даны три варианта (табл.2 Приложения).
IIспособ решения.1.Построим корреляционнную решетку и график связи на одного производственного рабочего и концентрации производства вторичной продукции (табл.2.5).
Таблица2.5
 
Выработка на одного производственного рабочего, тыс. руб.Выпуск продукции тыс. т, нм3 
До 119119-136136-153153-170170-187187-204Всего
До335011
3350-54501113
5450-755021328
7550-965015362219
9650-11750211239
? n486127340
 
2.Определяем средние значения определяющих Xiи результирующихYjпоказателей

3.Рассчитаем показатели:

4.Строим таблицу корреляционных связей (табл.2.6):
Таблица2.6
 
Расчетные формулыИнтервал выпуска продукции
До119119—136136—153153—170170—187187—204Всего
? YIh-2,32900000-1,646607
? XIh000,0321,032303,0323 
? XIYIh02,573-0,0112,0776,795091,4716
? (XIi)2hX460,72636,70,481087,11544,83751,63393,76
Xi ? (Y)2h10,91,770,10,898,370198,27
 
5.Определим влияние концентрации производства вторичной продукции:

Пример2.3.Прогнозирование развития региональной эколого-экономической системы по методу наименьших квадратов.
Алгоритм выполнения:
1.Выбор системы важнейших показателей и критериев оптимальности.
2.Формирование задач.
3.Расчет коэффициентов модели объекта исследования.
4.Анализ полученных данных.
Определяем показатели системы:
сумма средств, выделенная на очистку отходов производства от токсичных веществ(X);
величина вторичной продукции, полученной из отходов производства(Y).
Формируем задачу. Изменение величины вторичной продукции от суммы средств, выделенной для очистки отходов производств, выразим соотношением:

Исходные данные для расчета представлены в табл.2.7.
Определяем:

Таблица2.7
 
№ п/пВремя сбора данных, кварталXiYjX2iXiYj
11-2666,7676-1734,2
2II-2271,0484-1562,0
3III-1656,3256-1220,8
4IV-1180,6121-886,6
51-585,725-428,5
6II392,99278,5
7III1099,4100994,0
8IV25113,66252840,0
9142125,117645254,2
0811,340603524,8
 
Прогноз повышения эколого-экономической эффективности природоохранных мероприятий на выбранном уровне доверительной вероятности в региональной системе целесообразно составить, используя метод случайного баланса, который предусматривает строго определенную процедуру реализации статистического материала, собранного за ретроспективный период.
Алгоритм использования метода:
1.Выбирается система определяющихXiи результирующих Yiпоказателей (табл.2.8).
Таблица2.8.Циклическая матрица
 
Номер циклаХ1Х2Х3Х4Y1Y2Y3
1-й годЗаполняется статистическими материалами
2-й год
3-й год
4-й год
N-й год
 
2.Собираются статистические материалы по выбранным показателям за ретроспективный период, и их значения заносятся в циклическую таблицу (табл.2.9).
3.Переводятся значения определяющих показателей с натурального вида, а результирующие показатели остаются без изменений.
4.Определяются математические ожидания случайной величины и коэффициенты корреляционной связи определяющих и результирующих показателей.
5.Вычисляются значения расчетной и табличной дисперсий и сравниваются в целях определения адекватности математической модели изучаемым процессам, явлениям.
6.Ранжируются показатели по доле их вклада в решение задач природопользования.
Пример 2.4.Следуя принятому алгоритму, выполним моделирование процессов в исследуемом объекте.
Предлагаемые ниже расчетные формулы оценочных показателей экономико-математической модели исследуемого объекта получены при допущениях: все статистические данные по определяющим и результирующим показателям—случайные величины (см. табл.2.9)и подчинены нормальному закону распределения.
Статистические данные за ретроспективный период приведены в табл.2.9.В качестве определяющих показателей примем семь показателей, перечисленных в предыдущем примере, а в качестве результирующих плановых показателей выбраны следующие:Y1 —уровень рентабельности природоохранных мероприятий;Y2уровень использования природных ресурсов в процессе производства целевого продукта.
Переводим натуральные значения определяющих показателей в стандартизованный вид по формуле(Xi max – Xi min)/?Xi = 1.
На конечных экстремальных значениях в стандартизованной линейной формеXiприобретает+1или—1(см. табл.2.10).
Математическое ожидание случайной величиныYiопределяем по формуле:

При подстановке данных из табл.2.9в данную формулу получим дляY1b10 = 0,49 ;дляY2b20 = 0,27 .
Вычислим коэффициенты корреляционных взаимосвязей для каждого определяющего показателяXiсYi(см. табл.2.10):

Таблица2.9.Циклическая матрица статических данных за ретроспективный период (пример условный)
 
Номер

цикла

X1X2X3X4X5X6X7Y1Y2Примечание
I0,571,650,210,010,030,820,680,430,27X1 = 0,68X5 = 0,12
0,540,980,120,030,050,840,530,250,35X2 = 1-73X6 = 0,76
0,640,970,090,070,040,810,620,340,21X3 = 0,33X7 = 0,63
0,761,950,330,030,080,870,470,570,25X4 = 0,11
0,392,000,250,060,100,890,320,750,33
II0,74 3,50 0,76 0,10 0,05 0,87 0,29 0,64 0,20
0,751,460,810,110,150,960,870,210,17
0,591,210,320,250,170,630,930,340,35
0,462,500,210,120,080,580,900,580,36
0,633,000,250,090,110,610,850.250,37
III0,581,420,430,170,090,350,210,310,19
0,911,330,540,080,180,890,330,510,15
0,781,250,250,250,250,950,840,860,27
0,580,980,070,140,210.640,930,740,33
0,871,840,310,310,220,820,770,610,45
 
Таблица2.10.Циклическая матрица, содержащая стандартизированные определяющие показатели
 
Номер

цикла

X1X2X3X4X5X6X7Y1Y2Примечание
I-1-11-1-1+1+10,430,27При переводе
-1-1-1-1-1+10,250,35
+1-1-1-1-1+1-10,340,21
+1+1+1-1-1+1-10,570,25
+1+1-1-1-1+1-10,750,23
II+1+1+1-1-1+1-10,640,20
+1-1+1+1+1+1+10,210,17
-1-1+1+1-1+10,340,35
-1+1-1+1-1-1+10,580,36
^+1-1-1-1-]+10,250,37
III-1-1+1+1-1-1-10,310,19
+1-1+1-1+1+1-10,510,15
+1-1-1+1+1+1+10,260,77
-1-1-1+1+1-1+10,740,33
+1+1-1+1+1+1+10,610,45
 

 

Аналогично определяем коэффициент корреляционных связей Хi,Y2(см. табл.2.10).

 

Формируем экономико-математическую модель изучаемого объекта:

Экономико-математическую модель проверяем на адекватность изучаемым процессам и явлениям в результате сопоставления расчетного значения дисперсии S2расч с ее табличным значениемS2табл.Оцениваем экономико-математическую модель на адекватность изучаемым процессам и явлениям по критерию Стьюдента (t-критерий).
Расчетное значение дисперсии определяется по формулам: дляY1:

дляY2:

Табличное значение дисперсииS2табл берется из справочников по статистике. В нашем случае (для 5%-ного уровня значимости) это значение будет равноS2табл = 2,45.
Сравнив расчетные значения дисперсии с табличными величинами для определения уровня адекватности экономико-математической модели по целевым функциямY1иY2,зависящим от семи определяющих показателей, мы выяснили, что математическая модель(2.1)неадекватна для 5%-ного уровня значимости, так как S2расч= 0,099 ,аS2табл= 2,45 -Поэтому модель (2.1.)нельзя использовать для целей прогнозирования уровня рентабельности природоохранных мероприятий. Экономико-математическая модель(2.2),описывающая уровень использования природных ресурсов в процессе производства целевого продукта в региональной эколого-экономической системе, адекватна, так какS2расч= 0,2 < S2табл= 2,45 .
На первом этапе прогнозирования для случая адекватности экономико-математических моделей, полученных по методу случайного баланса, целесообразно ранжировать определяющие показатели по доле их вклада в решение задач повышения эколого-экономической эффективности природоохранных мероприятий. Ранжировку показателей можно выполнить по методу медиан.
После того как на общегосударственном, отраслевом или региональном уровнях установлено направление развития регионального природопользования, определены границы доверительной вероятности определяющим и результирующим показателям, проведено ранжирование решаемых задач по доле их вклада в общую проблему повышения эколого-экономической эффективности, представляется возможность оптимизировать показатели природоохранных мероприятий детерминированными методами моделирования.
Практикум
1.
Назовите основные зональные экологические проблемы и намеченные пути их решения.
2.Какие возможные методические подходы могут быть использованы при прогнозировании показателей эколого-экономической эффективности?
3.Что является методологической основой рационального природопользования и какие проблемные ситуации возникают при прогнозировании результатов природоохранной и ресурсосберегающей деятельности?
4.Какое место и значение имеют природные ресурсы в антропогенной деятельности?
5.Объясните, что определяет необходимость использования методов "экспертных оценок", "случайного баланса" и "наименьших квадратов" в задачах прогнозирования результатов природопользования и какие при этом принимаются допущения.
6.Объясните, по каким критериям определяется адекватность результатов прогнозирования реальным процессам и явлениям.
7.Решите задачу повариантно по данным, приведенным в табл.3Приложения.