автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Комплекс программ для интегрированной оценки воздействия на окружающую среду выбросов в атмосферу вредных химических веществ и радионуклидов

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАССЕЯНИЯ

ВХВ И РН В А ШОСФЕРЕ.б

Качество окружающей среды и экономическое развитие.

Экономический механизм природопользозания в РФ.

Особенности моделирования процесса переноса загрязнений в атмосфере.

Моделирование рассеяния ВХВ.

Пакет программ "ПРИЗМА ".

Пакет программ "ЭКОЛОГ".

Моделирование рассеяния РН.

Краткие выводы.

ГЛАВА 2. КРИТЕРИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

ВЫБРОСОВ В А ТМОСФЕРУВХВ И РН.'.

ГЛАВА 3. АРХИТЕКТУРА КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ И СТРУКТУРА ДАННЫХ.

Интегрированный пакет программ "ВОЗДУХ1.

Общие сведения.

Структура пакета.

Запуск пакета "ВОЗДУХ" па выполнение.

Базы данных.

Задание имен базы данных. Имена файлов баз данных.

Отмеченные " записи.

Редактор базы данных.

Тестирование баз данных.

Просмотр документа.

Вывод документов.

Прог раммы моделирования распространения ВХВ.

Программа моделиювания распространения РН. программа расчета обобщенной СЗЗ.

Программа расчета критерия.

ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ.

В последние годы общество все больше осознает необходимость незамедлительных действий для обеспечения возможности экологически устойчивого экономического роста, предотвращения долгосрочного негативного воздействия на здоровье человека и окружающую природную среду. Ведется поиск научно-обоснованных, экономически эффективных и гибких инструментов, позволяющих поддерживать экономическое развитие с одновременным сохранением и улучшением состояния окружающей природной среды.

В России, как и в большинстве цивилизованных стран, законодательным образом закреплены следующие механизмы управления:

- установление нормативов на выбросы, включая состав и размер предельно-допустимых выбросов для каждого предприятия, а также размер санитарно-защитной зоны (СЗЗ);

- платежи за загрязнение, при которых базовый размер платы применяется к загрязнению в пределах разрешенного количества и штрафной уровень при его превышении; налог или арендная плата за землю, включая площадь СЗЗ.

Таким образом, для предприятий в новых экономических условиях особую актуальность приобретает задача моделирования и прогнозирования воздействия на окружающую среду выбросов в атмосферу вредных химических веществ (ВХВ) и радионуклидов (РН). Она важна как для органов законодательной и исполнительной власти (в качестве инструмента по научному обоснованию размеров платежей за загрязнения и установлению нормативов), так и для предприятий (в качестве одного из инструментов по оптимизации затрат на производство).

Целью работы является создание комплекса программ для интегрированной оценки воздействия на окружающую среду выбросов в атмосферу вредных химических веществ и радионуклидов с учетом экономических последствий планируемых предприятием изменений технологии производства.

Для достижения указанной цели ставятся и решаются следующие задачи:

- анализ современных подходов к комплексному моделированию процессов переноса химических загрязнений в атмосфере;

- анализ современных методических документов и программных средств расчета концентраций ВХВ и РН в атмосферном воздухе; разработка критерия оценки воздействия выбросов на окружающую среду;

- разработка принципов построения и архитектуры комплекса программ; программная реализация и практическое применение путем проведения расчетов для конкретного предприятия.

Первая глава диссертации посвящена постановке задачи создания комплекса программ для моделирования и прогнозирования воздействия на окружающую среду выбросов в атмосферу вредных химических веществ и радионуклидов. С этой целью выполнен анализ современных законодательных, нормативных и методических документов, регулирующих вопросы установления нормативов на выбросы в атмосферу ВХВ и РН, порядок проведения расчетов в атмосфере этих веществ по различным моделям. Рассмотрены существующие программные средства моделирования распространения ВХВ в атмосфере.

Рассмотрев законодательные и нормативные акты Российской Федерации, устанавливающие принципы и способы экономического регулирования, предлагается ввести в качестве оценки и прогноза воздействия вредных выбросов на окружающую природную среду, создаваемых конкретным предприятием, достаточно универсальный критерий. Критерий должен объединять вопросы моделирования и прогнозирования воздействия на окружающую среду ВХВ и РН и экономические последствия и прогнозы деятельности предприятий.

Во второй главе диссертации подробно рассмотрены все составляющие приведенного критерия, их определения и способы вычисления.

В третьей главе описана архитектура разработанного комплекса программ и структура потоков обмена данными.

В четвертой главе диссертации приведено применение разработанного комплекса программ для расчетов в рамках подготовки обоснования нормативов выбросов радиоактивных веществ в атмосферу для Всероссийского научно-исследовательского института химической технологии (г. Москва) в 1998 году.

Основные выводы

В диссертации разработан критерий оценки воздействия ВХВ и РН на окружающую среду, позволяющий прогнозировать экономические последствия мероприятий по снижению выбросов и который дал возможность ВНИИХТ реализовать наиболее экономичные решения по снижению выбросов.

Разработан комплекс программ для моделирования и прогнозирования воздействия на окружающую среду выбросов в атмосферу вредных химических веществ и радионуклидов, включающий:

• пакет программ "Воздух", имеющий отрытую архитектуру и допускающий легкое подключение к нему новых функциональных модулей и внешних программ;

• программу расчета обобщенной санитарно-защитной зоны;

• программу расчета критерия оценки воздействия ВХВ и РН на окружающую среду;

• программу моделирования распространения радионуклидов в соответствии с ДВ - 98 (для этой программы были разработаны модули расчета фактора разбавления);

• программу моделирования распространения вредных химических веществ (были разработаны модули экспорта данных в программу "ПРИЗМА" и импорта результатов расчета).

Комплекс программ использован ВНИИХТ при подготовке обоснования нормативов выброса радиоактивных веществ в атмосферу, которые были утверждены Госкомэкологией России, что является подтверждением правильности выполненных расчетов.

Разработанное программное обеспечение депонировано в отраслевом фонде алгоритмов и программ Минатома России.

1. Panayotou, Т. (1998): Instruments of Change Motivating and Financing Sustainable Development. UNEP, Earthscan Publications

2. Источник: OECD/EAP Task Force questionnaire for the "Survey on the Use of Economic Instruments for Pollution Control and Natural Resources Management in the New Independent States". Mimeo, EAP Task Force, May 1999

3. Daly H.E. (1996): Beyond Growth The Economics of Sustainable Development. Beacon Press, Boston.

4. Голуб A.A., Струкова Е.Б. Экономика природопользования. М., Аспект пресс, 1995

5. Голуб А.А., Струкова Е.Б. Экономика природных ресурсов. М., Аспект пресс, 1998

6. Klarer J., McNicholas J., Knaus E. (Ens), (1999): Sourcebook on Economic Instruments for Environmental Policy-Central and Eastern Europe. REC, Szentendre

7. Указ Президента РФ от 4 февраля 1994 г. N 236 "О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития"

8. Указ Президента РФ от 1 апреля 1996 г. N 440 "О Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию"

9. Постановление Правительства РФ от 8 мая 1996 г. N 559 "О разработке проекта государственной стратегии устойчивого развития Российской Федерации"

10. Закон РСФСР от 19 декабря 1991 г. N 2060-1 "Об охране окружающей природной среды" (с изм. и доп. от 21 февраля 1992 г. и 2 июня 1993 г.)12. Земельный кодекс РСФСР

11. Водный кодекс Российской Федерации от 16 ноября 1995 г. N 167-ФЗ

12. Лесной кодекс Российской Федерации от 29 января 1997 г. N 22-ФЗ

13. Постановление Правительства РФ от 15 марта 1997 г. N 319 "О порядке определения нормативной цены земли"

14. Берляпд М.Е. Современные проблемы гидрометеорологии и загрязнения атмосферы. Л, Гидрометеиздат, 1975

15. Горстко А.Б., Сурков Ф.А. Математика и проблемы сохранения природы. М., Знание, 1975.- 62с.

16. Брусиловский П. М., Тильман Л.М. Построение полиномиальных моделей сложных систем: синтез эмпирической и экспертной информации. Уфа, 1992.- 70 с.

17. Допустимые выбросы радиоактивных и вредных химических веществ в приземный слой атмосферы / Под редакцией Теверовского Е.Н. и Терновского И.А. М, Атомиздат, 1980.

18. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М., Гидрометиздат, 1976. 560с.

19. Инструкция о порядке рассмотрения, согласования и экспертизы воздухоохранных мероприятий и выдачи разрешений на выброс загрязняющих веществ в атмосферу по проектным решениям ДНД1-84 Госгидромет. М., Гидрометеоиздат, 1984.

20. Информационные системы общего назначения.- М., Финансы и статистика, 1975.-417с.

21. Кинстон П. Использование и обработка данных. Введение в сводное сообщение "Новые идеи в географии", сб.2. М., Прогресс, 1976. с.128-133.

22. Лайтман Д.Л. Физика пограничного слоя атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1970

23. Малышев В.Б. Дистанционные методы определения состояния и динамики геосистем. М., АН СССР, Ин-т географии, 1988. с.244-260.

24. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М., Наука, 1989.-320с.

25. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. Л., Гидрометеоиздат, 1987

26. Руководство по установлению допустимых выбросов радиоактивных веществ в атмосферу. ДВ-98. М., Госкомэкология России. Минатом России, 1998

27. Постановление Правительства Российской Федерации от 28 августа 1992 года N 632 "Об утверждении Порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещения отходов и другие виды вредного воздействия".

28. Инструктивно методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды (в ред. Приказа Госкомэкологии РФ от 15.02.2000 N77)

29. Федеральный закон от 9 января 1996 г. N З-ФЗ "О радиационной безопасности населения"

30. Брыкина Г.В., Олейник К.А. "Модель группы экспертов" как способ оценки технологий и основная составляющая критерия оптимального управления.

31. В сб. ст. Компьютерные технологии обработки и анализа. Ташкент, НПО "Кибернетика" АН РУз, 2000

32. Кендал М. Ранговые корреляции. М., Наука, 1973

33. Иванов А.З., Брыкин С.Н. Метод получения обобщенного отклика сложного объекта исследования. Тезисы докладов V всесоюзной конференции по планированию и автоматизации эксперимента в ^научных исследованиях, М., МЭИ, 1976

34. Брыкина Г.В., Корнюшко В.Ф., Макаров К.В. Исследование методов оценивания параметров "модели группы экспертов. В сб. ст. Компьютерные технологии обработки и анализа. Ташкент, НПО "Кибернетика" АН РУз, 2000

35. Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности. Справочное издание под ред. Айвазяна С.А. М, Финансы и статистика, 1989.

36. Айвазян С. А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Исследование зависимостей. М., Финансы и статистика, 1985

37. Huber P.J. Robust regression: asymptotics, conjectures and asymmetric contamination. -Annals of Mathematical Statistics, 1971, vol. 42, p. 1020-1034.

38. Вапник B.H. Восстановление зависимостей по эмпирическим данным. М., Наука, 1979

39. Математическое моделирование. Процессы в сложных экономических и экологических системах. М., Наука, 1986. 296 с.

40. Прикладная статистика. Исследование зависимостей / Айвазян С.А., Бухштабер В.М., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. М., Финансы и статистика. 1989 -606е.

41. Брыкииа Г.В., Чижикова J1.A. Программа построения линейных по параметрам регрессионных уравнений методом "всех регрессий" Отчет о НИР. Фонды ВНИИХТ, инв. № ТИ1794. М.,1997

42. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М., Статистика, 1973 -391с.

43. Сравнительный анализ некоторых рекурентных алгоритмов линейной идентификации. Попадейкин В.И., Ефимова О.В., Евтушенко Т.В. в кн. Перспективы и опыт внедрения статистических методов в АСУ ТП: Тезисы доклада Всесоюз. конф. 13-15 мая 1981, Смоленск.

44. Бард Й. Нелиненое оценивание параметров. М., Статистика, 1979. 349с.

45. Димеденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессии. М., Финансы и статистика, 1981.-302с.

46. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. М., Мир, 1980 456с.

47. Брыкина Г.В., Серебряков И.С. Критерий оценки воздействия выбросов ВХВ и РН на окружающую среду. Тезисы доклада. Второй международный семинар "Радиационное наследие бывшего СССР: современное состояние и проблемы реабилитации", Москва, 22-25 ноября 1999

48. Брыкина Г.В., Шаталов В.В. Совершенствование технологии и безопасность населения. Тезисы доклада. Международная конференция "Радиационное наследие XX века: восстановление окружающей среды", Москва, 30 октября 3 ноября 2000

49. Брукс Ф.П. Как проектируются и создаются программные комплексы. М., Наука, 1979 238 е.; СПб.,Символ, 2000 - 278 с.

50. Йодан Э. Структурное проектирование конструирование программ. М., Мир, 1979 -415с.

51. Хьюз Дж., Мичтом Дж. Структурный подход к программированию. М., Мир, 1980 278 с.

52. Основы современных компьютерных технологий. Под ред. Хомоненко А.Д. Коронапринт, СПб., 1998

53. Тыугу Э.Х. Концептуальное программирование. М., Наука, 1984

54. Многоуровнневое структурное проектирование программ, теоретические основы, инструментарий. М., Финансы и статистика, 1989 208с.

55. Миллер С. Российский рынок программного обеспечения геоинформационных систем.-Computerworld, 1996, №6, с. 31-33.

56. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М., Химия, 1971

57. Уотерман Д. Руководство по экспертным системам. М., Мир, 1989

58. Брыкина Г.В., Марковский В.В., Серебряков И.С. Программный комплекс моделирования ВХВ и РН в атмосфере. Фонды ВНИИХТ, инв. № ТИ1876: М.,1998 Депон. в ОФАП, инв. №3977/ОФАП, ЦНИИАИ, 1998.

59. Попов A.A. FoxPro v.2.5 для Windows. М., ИНФРА, 1997

60. Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си (пер. с англ.). М., Финансы и статистика, 1992

61. Тихомиров Ю. VisualC++6. Киев, BHV, 1998

62. Дейт К. Введение в системы баз данных. М., Мир, 1981-164с.

63. Беляев М.П. Справочник предельно допустимых концентраций вредных веществ в пищевых продуктах и среде обитания. М.: Госсанэпиднадзор, 1993- 141с.

64. Нормы радиационной безопасности (НРБ-96), Госкомсанэпиднадзор России, М. 1996

65. Радиация. Дозы, эффекты, риск. / Пер. с англ. Банникова Ю.А. М., Мир, 1990. -79с.

66. Уотерман Д. Руководство по экспертным системам. М., Мир, 1989

67. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере. М., ИНФРА, 1998

68. Герасименко В.А., Малюк А.А. Основы защиты информации. М., 1997

69. Уокенбах Д. Excel 97. Библия пользователя. Киев, Дилектика, 1997

70. Хислоп Б., Энжел Д. Word 97. Библия пользователя. Киев, Дилектика, 1997

71. Джонс Э., Саттон Д. Office 97. Библия пользователя. Киев, Дилектика, 1997