Рис. 2. Место системы оценки экологической безопасности (СОЭБС) в общегосударственной системе экологической безопасности
а также рассмотрен порядок обеспечении экологической безопасности строительного объекта в течении всего жизненного цикла силами и средствами системы оценки экологической безопасности строительства на основе выдвинутых в данной работе методологических подходов, методов и моделей оценки, на основе принципов функционирования СОЭБС.
Рис. 3. Алгоритм функционирования системы ОЭБС
В частности: метода обратной связи, метода непрерывной оценки на основе пятимерной экологической модели, детерминированной «планетарной модели», эмерджентной опосредованной оценки воздействия строительного объекта на окружающую среду с помощью коэффициента степени концентрации, использования единого критерия оценки (ЕКО), классифицированных по уровню экологической безопасности экосистем, использования экологического нормирования, применения введённых понятий экологического резерва и порога экологической безопасности, коэффициента устойчивости экосистем.
Оценка экологической безопасности объекта базируется на пятимерной информационной модели оценки: трёх координатах, времени и характеристике воздействия. Описание пятимерной модели и принцип её работы по созданию информационного поля системы ОЭБС даны во втором разделе главы.
А на основе показателей созданного информационного поля системы ОЭБС территории застройки представлен алгоритм оценки (рис. 3), отражающий работу во взаимодействии всех структур разработанной системы ОЭБС в течение всего жизненного цикла строительного объекта или территории обслуживания.
В экономической части шестой главы проведено определение рациональной области применения (площади обслуживания) организационной структуры СОЭБС на основе математической модели. В качестве целевой функции f(m)принята удельная стоимость обслуживания объектов организационной структурой СОЭБС при m количестве обслуживаемых объектов:
(3) где Ci,j,k - стоимость обслуживания i-го объекта, в j-й зоне обслуживания, k-го вида обслуживания;x, y, z - количество k-го вида обслуживания за время t; t - период обслуживания; E – стоимость содержания организационной структуры СОЭБС.
Также дана математическая модель оценки экономической эффективности функционирования СОЭБС выполненная на основе трудоёмкости обслуживания объектов Tj, и описываемых формулой:
Tj= 
αiTij , (4)
где αi – доля i-го обслуживания на j объекте.
В заключительной части шестой главы построена модель алгоритма функционирования системы оценки экологической безопасности строительства.
Первое защищаемое положение.
Гипотеза: экологическую безопасность строительства (ЭБС) обеспечивает комплексная многофакторная система оценки его воздействия на окружающую среду, перманентно осуществляемая в течение всего жизненного цикла объекта, на основе разработанных автором моделях, критериях безопасности, методах оценки и механизма обеспечения ЭБС, в том числе:
- критерии и математическая интерпретация устойчивости - основа модели экологической безопасности естественной и искусственной (урбанизированной территории) экосистем;
- классификация уровней экологической безопасности естественных и искусственных (для урбанизированных территорий) экосистем;
- модель оценки экологической безопасности строительства.
Гипотеза обеспечения экологической безопасности строительства основывается на обеспечении устойчивости экосистем, с помощью инновационной системы оценки и принятия управляющих решений.
В основе модели устойчивости лежит классификация уровней устойчивости различных экосистем и определение их границ.
За устойчивое состояние экосистемы принят уровень насыщенного биоценоза – верхняя граница сбалансированного состояния естественной экосистемы (формула 5 и рис. 4а) и здоровье населения для искусственной экосистемы (формула 6 и рис. 4б).
, (5)
где N max– общее число популяции (объёма) насыщенного биоценоза;
Vk – вид (наименование) k - го биоценоза;
N – число популяции Vk биоценоза.
качество жизни и здоровья, (6)
где V - величина загрязнения или воздействия; S – вид загрязнения; R – вид воздействия.
Рис. 4. Классификация уровней экологической безопасности экосистем
Для обеспечения контроля экологического состояния естественной системы и обеспечения экологической безопасности введём классификацию уровней качественного состояния системы от устойчивого до критического:
1. Состояние экосистемы – насыщенный биоценоз, принимаем за верхнюю границу устойчивого состояния естественной экологической системы.
2. Качественные и количественные показатели естественной экосистемы, при которых её адаптационные свойства справляются с негативными природными и техногенными загрязнениями и воздействиями, назовём диапазон сбалансированного состояния экосистемы.
3. Состояние экосистемы, при котором перестаёт срабатывать сервомеханизм гомеостаза и начинает происходить снижение общего объёма биоценоза и уменьшение размеров популяций, назовём порогом экологической безопасности экосистемы.
4. Диапазон функционирования экосистемы за порогом экологической безопасности, в котором происходит её дальнейшее угнетение, и отсутствуют условия возврата в сбалансированное состояние, является диапазоном деградации данной экосистемы. Прогрессирование деградации приведёт к смене биоценоза.
5. Состояние экосистемы, при котором происходит смена биоценоза, назовём границей выживаемости данной (первичной) экосистемы.
6. Состояние новой (промежуточной) экосистемы, при котором на фоне негативного воздействия происходит её деградация со сменой биома, назовём депрессивным (при отсутствии деградации новой экосистемы, её состояние становится стабильны и устойчивым, но только по отношению в новой системе).
7. Нижняя точка депрессивного состояния новой экосистемы, при которой уже невозможно естественным путём в обозримом будущем вернуться в сбалансированное состояние первичной экосистемы из-за смены биома, назовём точкой невозврата.
8. Диапазон состояния новой естественной экосистемы от точки не возврата, при котором продолжается деградация, назовём вторичной деградацией.
9. Нижнюю границу вторичной деградации, после которой естественная экосистема безвозвратно стремится к гибели, назовём границей выживаемости естественной экосистемы.
10. Диапазон экологического состояния естественной экосистемы, в котором уже потеряна возможность вернуться в устойчивое состояние, и происходит постепенная гибель естественной экосистемы, характеризуем как депрессивная стагнация.
11. Критическое состояние естественной экосистемы, при котором происходит гибель экосистемы (полностью исчезает), характеризуем его как «нулевое».
Для обеспечения контроля экологического состояния искусственной экосистемы и обеспечения безопасности здоровья человека введём классификацию уровней качественного состояния искусственной экосистемы от устойчивого до критического:
1. Состояние искусственной экосистемы, при котором полностью отсутствует техногенное и антропогенное загрязнение окружающей среды и негативное воздействие на неё, принимаем за верхнюю границу устойчивого состояния искусственной экосистемы.
2. Качественные и количественные показатели искусственной экосистемы, при которых адаптационные свойства человека справляются с негативными техногенными загрязнениями и воздействиями, назовём диапазон сбалансированного состояния экосистемы.
3. Состояние искусственной экосистемы, при котором адаптационные свойства человека не справляются с негативными техногенными загрязнениями и воздействиями, и наступает ухудшение его здоровья, назовём депрессивным.
4. Нижняя точка депрессивного состояния искусственной экосистемы, при которой уже невозможно в условиях существующих техногенных загрязнений и воздействий восстановить утраченное человеком здоровье, назовём точкой невозврата и границей выживаемости искусственной экосистемы.
5. Диапазон экологического состояния искусственной экосистемы, в котором невозможно постоянное нахождение и выживание человека, характеризуем как депрессивная стагнация.
6. Критическое состояние искусственной экосистемы, при котором нахождение в ней человека становится невозможным и угрожает ему гибелью, характеризуем его как «нулевое».
Для оценки уровней безопасности введём характеристику устойчивости экосистемы - коэффициент устойчивости - kyст.
При kyст = 0, экосистема полностью безопасна для здоровья человека и живой природы, полностью на 100% отсутствуют техногенное загрязнение и воздействие.
При
(7)
система устойчива, при существующих техногенном загрязнении и воздействии, адаптационные свойства человека позволяют сохранять здоровье, а живой природе - сбалансированное состояние.
Если
(8) состояние системы депрессивное, у человека имеются устойчивые нарушения здоровья, в живой природе наступает деградация биоценоза.
Если
(9) состояние системы - депрессивная стагнация, здоровью человека нанесён непоправимый вред, живая природа погибает.
При
(10) – состояние системы критическое или «нулевое».
Коэффициент устойчивости - kyст. должен разрабатываться для каждой экосистемы с учётом сложившейся экологической ситуации и имеющейся структурой техногенного загрязнения и воздействия.
Под воздействием техногенной нагрузки в различных экосистемах происходят разные изменения. В естественной экосистеме основным регулятором устойчивости является только гомеостаз. В искусственной экосистеме основным элементом является человек и сам человек управляет своей безопасностью и регулирует её.
Состояние экосистемы, состояние репродуктивных систем биоценоза, описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений вида
dyi/dt = fi (t; y1, y2,…yn) (i = 1,2, …,n), (11)
если: - биоценоз рассматриваем приближенно как замкнутую систему, то есть как биоценоз определённого биотопа:
- отсутствует эндогенное возникновение видов за счёт эволюционных процессов;
- период времени таков, что параметры биотической среды можно считать неизменными.
Решение системы обыкновенных дифференциальныхyi= yi (t) (i = 1,2, …, n) при yi (tо)= yiо, устойчиво по Ляпунову, если для любого ε > 0 можно найти такое δ = δ (ε) > 0, что из системы неравенств | xi0 – yi0 | < δ будут следовать неравенства | xi(t)– yi(t)| < ε для всех t ≥ t0 , где xi(t)– решение, определяемое начальными условиями xi(t)= xi0 .
Для обеспечения уровня экологической безопасности в течение всего жизненного цикла объекта и подтверждения выдвинутой гипотезы помимо критериев устойчивости и классификации её уровней необходим эффективный механизм реализации обеспечения устойчивости.
Данный механизм является моделью оценки экологической безопасности строительства.
В качестве механизма принимаем организационную структуру – систему оценки экологической безопасности строительства (СОЭБС). Система ОЭБС осуществляет полный контроль и оценку экологической безопасности строительного объекта (комплекса, территории и т. д.), с необходимым регулированием экологической безопасности на основе соответствующих методов, способов, моделей, законов, нормативов и оперативного реагирования при отклонении показателей безопасности от устойчивых, начиная с этапа выбора площадки строительства, вплоть до ликвидации. Система ОЭБС проводит все мероприятия, обеспечивающие экологическую безопасность строительства: выбор площадки, ОВОС, мониторинг процесса строительства и эксплуатации объекта на принципах независимости (в частности административной)и ответственности за конечный результат.
Основой СОЭБС является информационный центр, аккумулирующий всю необходимую для оценки экологической безопасности информацию (в соответствии с методикой оценки). Информационный центр СОЭБС является составной частью общей системы экологической безопасности (рис. 5).
Рис. 5. Схема сбора и обмена экологической информацией информационно-аналитическим центром и взаимодействие системы ОЭБС с общей организационной и информационной структурой системы ЭБС
Рис. 6. Схема технического обеспечения системы ОЭБС
Рис. 7. Схема управленческого взаимодействия СОЭБС
В свою очередь технические средства системы ОЭБС должны обеспечить заданные параметры безопасности экосистемы (в рамках экономической целесообразности принципа «устойчивого развития») по всем показателям (рис. 6). А система управления обеспечить согласованное взаимодействие всех структур СОЭБС (рис. 7).
Второе защищаемое положение.
Для создания инновационного механизма реализации выдвинутой гипотезы необходима инновационная методология формирования системы оценки экологической безопасности строительства, базирующаяся на:
- методе обратной связи;
- методе оценки состояния окружающей среды – детерминированная «планетарная модель»;
- методике оценки эмерджентного опосредованного воздействия на окружающую среду урбанизированных территорий на основе критерия оценки - степени концентрации строительства;
- оценке вероятности появления «эффекта экологического резонанса».
Метод «обратной связи». Традиционная методология оценки базируется на прогнозе воздействий, на оценке количественных и качественных показателей окружающей среды, подвергнутой техногенному воздействию. Традиционный метод оценки не позволяет учесть всё многообразие техногенной нагрузки. Затруднительно оценивать вторичное, третичное и далее воздействие, опосредованное воздействие. Не очевидно, что суммарное воздействие множества факторов, не превышающее ПДК, безобидно окружающей среде. Традиционный подход ничего не говорит о состоянии самой окружающей среды, не определяет её качество и не оценивает в итоге количественные показатели живой природы в естественной экосистеме или показатели здоровья людей в искусственной экосистеме урбанизированных территорий, подвергнутых техногенному воздействию. Точный ответ на такое воздействие может дать только обратная реакция экосистемы или человека на техногенное воздействие.
Предлагаемый метод «обратной связи» предусматривает при оценке воздействия ориентироваться на реакцию экосистемы, а не на прогнозные количественные и качественные показатели воздействия. Для естественной экосистемы этими показателями должны быть целостность биотопа и состояние его биоценоза. Для искусственной экосистемы урбанизированных территорий этими показателями должны быть состояние здоровья населения и качество его жизни.
Такой методологический подход к оценке позволил выработать соответствующие критерии оценки различных экосистем, провести классификацию уровней экологической безопасности экосистем и ввести понятия коэффициента устойчивости - kyст.
Детерминированная «планетарная модель». Данный метод оценки позволяет дать комплексную, взаимосвязанную оценку воздействия объекта строительства (объект 1-го порядка) в месте размещения объекта, сопутствующих объектов (объекты - «спутники»), а также в местах расположения поставщиков ресурсов для строительного объекта (газ, электроэнергия, вода, тепло) и объектов, утилизирующих загрязнения и отходы основного объекта (бытовой мусор, крупногабаритные отходы, радиоактивные отходы, ртутные лампы, фекальные воды, биологические отходы и т. д.) (объекты 2-го порядка) (см. рис. 8).
Не менее важный фактор воздействия строительства на окружающую среду – это фактор эмерджентного опосредованного воздействия. Эмерджентность опосредованного воздействия выражается и в изменении качества жизни, и здоровья людей вблизи территории строительства. Предлагается модель, в которой в качестве основного техногенного фактора, учитываемого при оценке эмерджентного опосредованного воздействия строительства (недвижимости) на окружающую среду искусственных экосистем, примем величину, отражающую количества транспорта, размещаемого на единице площади урбанизированной территории в связи с появлением нового объекта строительства, так как пропорционально увеличению количества автотранспорта увеличивается и величина загрязнения окружающей среды и воздействия на составляющие её элементы, в том числе на человека.
Рис. 8. Детерминированная «планетарная модель» (в центре основной объект 1-го порядка, рядом объекты – «спутники» F1 … F3, Fi, удаленные объекты 2-го порядка T1 … T6 , Ti, опосредованное воздействие выражено в виде трасс движения транспорта)
Детерминированная «планетарная модель» учитывает опосредованное воздействие строительного объекта на окружающую среду, используя в частности методику (см. 2 главу) расчёта степени концентрации строительства по транспортному критерию.
В общем упрощённом виде, без математического прогнозного моделирования, детерминированную «планетарную модель» можно представить в виде системы простых алгебраических уравнений, решение которых позволяет проводить оценку экологической безопасности каждого строительного объекта и всей территории в целом.
Рассмотрим вариант обособленного строительного объекта B.
Данный объект – объект 1-го порядка, имеет ряд загрязняющих S и воздействующих R факторов на окружающую среду. Величина воздействия или загрязнения V определяется на стадии проектирования расчётно-прогнозным методом и на стадии эксплуатации методами мониторинга по каждому фактору. Общую величину всех загрязняющих и воздействующих факторов данного объекта 1-го порядка можно записать в следующем виде:
(12)
где V - величина загрязнения; S - вид загрязнения; R - вид воздействия.
Эти загрязнения и негативные воздействия являются суммарным результатом деятельности объекта 1-го порядка В и его объектов – «спутников» F.
Однако разные виды загрязнений и разнонаправленных воздействий, с разными единицами измерения величины загрязнения и воздействия, чисто арифметически нельзя сложить и получить результат. Поэтому каждый показатель загрязнения или воздействия следует перевести в некую условную единицу (например в баллы). Все расчёты должны принять вид информационной таблицы, из которой наглядно видно каково общее загрязнение окружающей среды в точке строительства объекта B - от самого объекта и объектов – «спутников», и какие и в каком объёме загрязнения передаются для утилизации объектам 2-го порядка на другую территорию. Соответственно в точке размещения объектов 2-го порядка увеличится техногенное воздействие на окружающую среду от их функционирования на величину объёма утилизации или на величину производства потребляемых ресурсов объектом 1-го порядка. В таблице 1 дана структура информации для оценки экологической безопасности объекта В.
Таблица 1
Информационная таблица уровня загрязнения и воздействия объекта В за период времени t
Вид загря-знения, воздей-ствия | Вид объекта | Σ Загряз-нений A=В + Σ f1…i | Вид объекта | |||||||
Объект 1-го порядка | Объекты – «спутники | Объекты 2-го порядка | ||||||||
В | f1 | f2 | … | fi | T1 | T2 | … | Ti | ||
S1 | … | … | ||||||||
S2 | … | … | ||||||||
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
Sn-1 | … | … | ||||||||
Sn | … | … | ||||||||
R1 | … | |||||||||
R2 | … | |||||||||
… | … | … | … | … | … |
| ||||
Rn-1 | … |
| ||||||||
Rn | … |
|
Величина существующего эмерджентного опосредованного воздействия оценивается сначала на предварительном этапе при выборе площадки строительства, расчётом коэффициента степени концентрации строительства - ksk. Коэффициент - ksk. отражает концентрацию автотранспорта в месте размещения объекта строительства и, соответственно, экологические характеристики территории. На основе критерия разработана методика расчёте степени концентрации строительства.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
