Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Программно-целевая технология охраны и рационального использования водных ресурсов бассейна реки

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата технических наук, Поздина, Елена Александровна, Екатеринбург

Министерство Природных Ресурсов Российской Федерации

Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов (РосНИИВХ)

На правах рукописи

Поздина Елена Александровна

ПРОГРАММНО-ЦЕЛЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОХРАНЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ В БАССЕЙНЕ РЕКИ (НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА р.ТУРЫ)

Специальность 11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное

использование природных ресурсов

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург -1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................. 3

1. СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ИНСТРУМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ В БАССЕЙНЕ РЕКИ ......... 8

1.1. Оценка причин ухудшения социально-экономической значимости водных ресурсов.................8

1.2. Планирование водохозяйственной деятельности как функция управления водными ресурсами.......... 15

1.3. Использование аппарата математического моделирования в планировании водохозяйственной деятельности.......................... 26

2. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ЦЕЛЕВЫХ БАССЕЙНОВЫХ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОГРАММ, ИХ МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ................40

2.1. Содержание и структура целевой программы водоохранной и водохозяйственной деятельности в бассейне реки . 42

2.2. Технологическая схема разработки целевой программы водоохранной и водохозяйственной деятельности..... 47

2.3. Информационное обеспечение целевых программ.....65

2.4. Имитационно-оптимизационное моделирование бассейновой ВХС при разработке программы....... 86

2.5.Оценка социально-эколого-экономической эффективности

программы........................... 105

3. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНО-ЦЕЛЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАНИРОВАНИЯ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В БАССЕЙНЕ р.ТУРЫ.......................... 114

3.1. Водохозяйственная обстановка в бассейне. Выбор целей программы........................... 114

3.2. Разработка программы водохозяйственной деятельности

в бассейне р.Туры. Система программных мероприятий . . 127

3.3. Управление реализацией программы. Оценка эффективности реализации Программных мероприятий . . 145

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................... 152

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......... 155

ПРИЛОЖЕНИЯ........................... 165

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. На современном этапе развития общественного производства определенный уровень антропогенной нагрузки на водные объекты является неизбежным и повсеместно обусловлен существующей технологией производства, его большой водоемкостью.

Процессы формирования качества природной воды, происходящие под влиянием хозяйственной деятельности (изменение гидрологического режима и стоковых характеристик рек; хозяйственное освоение водосбора; отбор подземных вод; сброс сточных вод; фильтрация из накопителей отходов), рост количества загрязняющих веществ и источников их образования объективно требуют проведения водоохранных и водохозяйственных мероприятий для сохранения и улучшения состояния водных объектов.

Загрязнение окружающей среды, снижение качества производимой продукции (с точки зрения ее экологической чистоты и безопасности) ведет к росту затрат на преодоление негативных последствий этих процессов. В систему воспроизводства, помимо производительных сил и производственных отношений, включаются природные ресурсы и нормативное качество окружающей среды.

Необходимость совершенствования методической основы планирования водохозяйственной деятельности вызвана тем, что:

• процесс деградации, затронувший большую часть водных объектов России, несмотря на спад производства и сокращение сброса загрязняющих веществ со сточными водами, не замедлился;

• рациональное использование водных ресурсов, охрана их от истощения и антропогенного загрязнения являются стратегическим направлением государственного управления, обеспечивающим экологическую безопасность населения и природной среды;

• планирование водохозяйственной деятельности в условиях административно-командной системы управления было во многом ориентировано на государственное бюджетное финансирование, программы не имели механизмов реализации, что затрудняло учет региональных условий и возможность корректировки программ в ходе их реализации;

• нестабильная экономическая обстановка и ограниченность финансовых средств, выделяемых на охрану водных ресурсов, требуют выбора приоритетных направлений капитальных вложений и высокой эколого-экономической эффективности водохозяйственных проектов.

Водный кодекс Российской Федерации определил устойчивое развитие (как сбалансированное развитие экономики и улучшение состояния окружающей природной среды) одним их основных принципов государственного управления в области использования и охраны водных ресурсов. Реализация этого принципа возможна на основе развития системного подхода в использовании организационных, экономических и инженерно-технических методов управления водохозяйственной деятельностью. Разработка целевых водохозяйственных и водоохранных программ рассматривается автором как технологический механизм управления водными ресурсами бассейна реки, в котором объединяются указанные методы.

Современный уровень научных исследований в сфере стандартизации и регламентации водопользования, водохозяйственных и водоохранных технологий, использование математического аппарата и компьютерных разработок позволяет совершенствовать методические подходы к оценке состояния водных объектов, регулированию качества воды, организации системы мониторинга для информационного обеспечения процесса принятия управляющих решений, развитию моделей процессов водоохраны и водохозяйственной деятельности.

Эффект от разработки и практической реализации водохозяйственных программ во многом определяется наличием соответствующей научной базы, включающей методическую основу проводимых разработок, обоснованную последовательность осуществляемых процедур и используемых ограничений, развитую систему поддержки принятия решений (СППР), опирающуюся на моделирование процессов функционирования водохозяйственных систем, развитую сеть информационного обеспечения. Поэтому актуальной задачей становится проведение исследований в области повышения эффективности процесса планирования.

Цель работы - исследование и разработка программно-целевой технологии планирования и, как следствие, охраны и рационального использования водных ресурсов речного бассейна.

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

• изучить возможность решения водохозяйственных проблем, возникающих при функционировании бассейновой водохозяйственной системы (ВХС), программно-целевым методом;

• разработать структуру и содержание целевой программы рационального использования и охраны водных ресурсов, технологическую схему ее составления;

• разработать предложения по развитию системы мониторинга для разработки и реализации целевой программы;

• разработать и усовершенствовать модели водохозяйственных систем бассейна и отдельного водопользователя.

Предметом исследования являются программно-целевые методы, система поддержки принятия решений (СППР) при разработке и реализации программных мероприятий, математические модели планирования развития бассейновой ВХС и отдельного водопользователя, система водохозяйственного мониторинга.

Объект исследований - водохозяйственная система бассейна реки - как объект и средство управления.

Методы исследования. Теоретической и методической основой исследований являются труды российских и зарубежных ученых по проблемам программно-целевого управления водохозяйственной деятельностью, созданию экономико-математических моделей и методов решения водохозяйственных задач, их использования в практике водохозяйственного планирования. В работе использованы директивные и нормативные материалы Министерства природных ресурсов Российской Федерации, Госкомэкологии России, законы Российской Федерации.

В качестве общих методов исследований использовались системный подход, методы математической статистики, экономико-математического моделирования.

Научная новизна заключается в совершенствовании методических подходов к разработке программно-целевой технологии охраны и рационального использования водных ресурсов. В процессе исследования:

• разработана научно-обоснованная программно-целевая технология охраны и рационального использования водных ресурсов на основе современных методов и механизмов планирования;

• усовершенствована расчетная модель планирования водохозяйственной деятельности в бассейне реки;

• разработана модель и программный комплекс развития водохозяйственной системы промышленного предприятия;

• разработаны предложения по развитию программ мониторинга для информационного обеспечения управления водохозяйственной деятельностью в бассейне реки.

На защиту выносятся: программно-целевая технология моделирования процесса подготовки и реализации программ водоохранной и водохозяйственной деятельности; модель оптимального развития ВХС бассейна; модель и программный комплекс развития ВХС промышленного предприятия; усовершенствованная программа водохозяйственного мониторинга для информационного обеспечения управления водохозяйственной деятельностью в бассейне.

Практическая значимость: разработана программно-целевая технология планирования, позволяющая значительно повысить эффективность водохозяйственной деятельности в бассейне реки за счет реализации принципов интегрированного управления; усовершенствована система водохозяйственного мониторинга.

Использование разработанных моделей развития ВХС государственными органами управления использованием и охраной водного фонда обеспечит повышение эффективности подготовки и принятия управленческих решений.

Реализация результатов диссертационной работы. Исследования выполнены в РосНИИВХ и использованы в практической работе специально уполномоченных государственных органов управления использованием и охраной водных ресурсов, администрациями территорий и территориальными комитетами по охране природы.

Методические подходы к разработке целевых программ и модель оптимального планирования водоохранных мероприятий использованы при разработке по заданию межреспубликанского Комитета по спасению р.Урал комплексной программы водоохранных мероприятий в бассейне р.Урал на период до 2010 г. (протокол комиссии от 19.02.1992 г.), при подготовке обосновывающих материалов для бассейнового соглашения о совместной охране и рациональном использовании вод бассейна р.Тобол (протокол НТС рабочей группы Казахстанско-Российской комиссии от 8.04.1994 г.), при разработке «Программы мероприятий по оптимальному управлению водными ресурсами в пограничных створах территорий для бассейна р.Туры на период до 2010 г.» (1993г.).

С использованием предложенной технологической схемы разработана ФЦП «Обь» в границах Свердловской области (1996-1997 гг.) в соответствии с постановлением Правительства РФ № 1127/р от 17.07.1996 г.

Модель оценки ВХС предприятий использована в Екатеринбургском межрайонном комитете по охране окружающей среды при экспертизе планов водоохранных мероприятий промышленных предприятий в проектах расчета предельно допустимых сбросов (1996 г.).

Предложения по развитию системы мониторинга, осуществляемым программам наблюдений за состоянием водных объектов, организации единой информационной системы бассейна реки, структуре и принципах функционирования информационно-аналитического центра использованы при разработке проекта по управлению окружающей средой в Российской Федерации (подкомпонент «Комплексное управление водными ресурсами Уральского региона для обеспечения системы водоснабжения Екатеринбурга»),

Апробация работ и публикации. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на II областной конференции молодых учёных Урала (Свердловск-1989), научно-техническом семинаре «Опыт создания и эксплуатации ЗСВ водного хозяйства на промышленных предприятиях Урала» (Свердловск-1989), Всероссийской научно-технической конференции «Экономические проблемы и внедрение хозрасчетных отношений в управление водными ресурсами» (Екатеринбург-1989), Российской научно-практической конференции «Экосистемный подход к управлению водными ресурсами в бассейне рек» (Екатеринбург - 1994), научно-практической конференции «Бассейновый принцип в оптимизации водопользования и водоохранных мероприятий» (Уфа - 1994), II Республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань-1995), III Международной выставке-семинаре «Чистая вода Урала-96» (Екатеринбург-1996), Международной выставке-семинаре «Уралэкология-97», «Уралгеоэкология-98» (Екатеринбург-1997,1998), Международном симпозиуме «Чистая вода России - 97» (Екатеринбург -1997), III Международном конгрессе «Вода: экология и технология - Экватек-98» (Москва-98), Wetland management symposium "Dealing with nature in deltas" (Lelystad, the Netherlands-1998), 4-ом Всероссийском научно-практическом семинаре «Чистая вода» (Тюмень-1999).

По теме диссертации опубликована 21 печатная работа.

1.СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ИНСТРУМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ В

БАССЕЙНЕ РЕКИ

1.1.Оценка причин ухудшения социально-экономической значимости

водных ресурсов

Согласно классификации ООН, Россия относится к категории стран с низким уровнем водохозяйственного стресса, то есть является страной, использующей менее 10% располагаемых водных ресурсов / 1 /. Фактически на нужды страны ежегодно забирается около 2% возобновляемых запасов пресных вод, поэтому с количественной стороны положение с водными ресурсами вполне благополучное. Однако их территориальное распределение крайне неравномерно и в целом ряде регионов проблема водообеспечения обозначена очень остро. На Европейской части, где сосредоточен основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, формируется менее 8% общего годового объема речного стока. Использование местного стока, выраженное как отношение водозабора к среднемноголетнему стоку, для некоторых рек Поволжья и Северного Кавказа составляет: для бассейна р.Днепр - 34%; бассейна р.Дон - 26,9%; р.Кубань - 86,8%; р.Урал - 27.7%; бассейна р.Волги - 12,3%. В таких регионах быстрее, чем в других протекают процессы ухудшения качества воды. Водные ресурсы Сибири и Дальнего Востока используются сегодня не более, чем на 2% (в частности, для р.Ангары отношение водозабора к среднему многолетнему стоку составляет 1,3%; для бассейна р.Енисей - 0,6%; для бассейна р.Лена - 0,9%) 121.

Для обеспечения водой населения и объектов экономики в России создан сложный водохозяйственный комплекс. В его составе функционирует около 30 тысяч водохранилищ общим объемом свыше 800 км3. Действует 37 крупных систем межбассейнового и 11 систем внутрибассейнового перераспределения стока, включающих большое число гидротехнических сооружений (водозаборов, плотин, насосных станций, каналов, акведуков, дюкеров, шлюзов и т.д.).

Интенсивное использование водных ресурсов породило целый ряд проблем, к наиболее крупным из которых следует отнести:

- большая водоемкость экономики страны. Забор воды из поверхностных водных объектов в 1996 году составил 92,3 км3, из них для водоснабжения населения и объектов экономики использовано около 73,2 км3, в том числе на нужды промышленных предприятий - 55,6% объема используемой воды, сельского

хозяйства - 25% и жилищно-коммунального хозяйства - 18,2%. Водоемкость экономики России крайне высока. На каждый рубль валового внутреннего продукта расходуется 95 л воды, в том числе 34 л свежей. За последние пять лет эта величина увеличилась на 30%;

- ухудшение качества вод. В результате антропогенного загрязнения многими водными объектами утрачивается (или уже полностью утрачена) природная способность к самоочищению, но, несмотря на это, водные объекты по-прежнему используются как приемники и хранилища сточных вод. Объем сточных вод, сброшенных в 1996 году в водные объекты, составил 59 км3, из них 40% (24 км3) составляют загрязненные сточные воды, сбрасываемые без очистки или недостаточно-очищенными. Воды рек всей западной половины страны, начиная от р.Енисей, за исключением лишь отдельных их отрезков, относятся к категории загрязненных или грязных. Превышение содержания загрязняющих веществ над предельно допустимой концентрацией (ПДК) этих веществ в рыбохозяйственных водоемах в целом по стране составляет: по нефтепродуктам - 47-63%, фенолам -45-68%, легкоокисляемыи органическим веществам (БПК5) - 26-27%, аммонийному азоту - 23-24%, нитритному азоту - 18-27%, соединениям меди - 74-81%