автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Методы оценки и оптимизации уровня безопасности региона

На правах рукописи

ХЛЫТЧИЕВ АНАТОЛИЙ ИЛЬИЧ

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ОПТИМИЗАЦИИ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ РЕГИОНА

Специальность 05.13.10 - управление в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2005

Работа выполнена в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Котенко А.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Подольский В.П.

кандидат технических наук Потапенко А.М.

Ведущая организация -

Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-технический центр «Промышленная безопасность» (г. Москва)

Защита состоится «2» июня 2005 г. в 1400 часов в аудитории 3220 на заседании диссертационного совета К 212.033.01 при Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан «29» апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Чертов В.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современный экологический кризис ставит под угрозу возможность устойчивого развития человеческой цивилизации. Дальнейшая деградация природных систем ведет к дестабилизации биосферы, утрате ее целостности и способности поддерживать качество окружающей среды, необходимое для жизни. Преодоление кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений человека и природы, исключающих возможность разрушения и деградации природной среды.

Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества. Стратегической целью государственной политики в области экологии является сохранение природных систем, поддержание их целостности и жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, повышения качества жизни, улучшения здоровья населения и демографической ситуации, обеспечения экологической безопасности страны. Для этого необходимо:

- сохранение и восстановление природных систем, их биологического разнообразия и способности к саморегуляции как необходимого условия существования человеческого общества;

- обеспечение рационального природопользования и равноправного доступа к природным ресурсам ныне живущего и будущих поколений людей;

- обеспечение благоприятного состояния окружающей среды как необходимого условия улучшения качества жизни и здоровья населения;

- минимизация ущерба, наносимого природной среде при разведке и добыче полезных ископаемых;

- рекультивация земель, нарушенных в результате разработки месторождений полезных ископаемых;

- снижение загрязнения окружающей среды выбросами, сбросами и от-

ходами, а также удельной энерго

луг, путем технологического перевооружения и постепенный вывод из эксплуатации предприятий с устаревшим оборудованием;

- оснащение предприятий современным природоохранным оборудованием;

- обеспечение качества воды, почвы и атмосферного воздуха в соответствии с нормативными требованиями.

Основу исследования составили теоретические и практические труды в области регулирования и обеспечения безопасности при техногенных и природных катастрофах отечественных и зарубежных ученых, в числе которых В.Н. Бурков, Ф. Вартон, Я.Д. Вишняков, В.В. Кульба, В. Маршалл, Н.А. Маху-тов, В.И. Осипов, У. Роуи, Б.Н. Порфирьев, В.И. Сидоров, К.В. Фролов, М.А. Шахраманьян и многие другие специалисты.

Связь с планом. Исследования по теме диссертационной работы проводились в соответствии с темой: «Социальные, экономические и правовые механизмы управления безопасностью» раздела «Экология и рациональное природопользование», федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы.

Цель работы - разработка процедур комплексного оценивания уровня безопасности региона и формирование программ обеспечения безопасности региона, с минимальными затратами на их реализацию.

Достижение поставленной цели требует решения следующих основных задач:

обзор исследований в области управления уровнем безопасности региона;

разработка процедур комплексного оценивания уровня экологической безопасности в районе функционирования опасных объектов;

разработка моделей и методов для оптимизации программ повышения безопасности региона;

разработка многоэтапных программ обеспечения безопасности;

Методы исследования. Проведенные теоретические и прикладные исследования базируются на использовании аппарата теории управления в социальных и экономических системах, теории активных систем, системного анализа, исследования операций, метода имитационного моделирования.

Научная новизна. В результате проведенных исследований и обобщения опыта решения практических задач по разработке и исследованию моделей и методов эффективного управления уровнем риска, разработке и оптимизации программ повышения безопасности региона:

выделены основные направления загрязнения и перечень показателей, характеризующих уровень риска в регионе;

разработана процедура комплексного оценивания на основе матриц логической свертки для определения уровня безопасности региона;

разработаны модели и методы оптимизации программ повышения уровня безопасности региона.

Практическая ценность. Проведенные в работе исследования и полученные результаты позволяют оценить уровень риска в регионе. Разработать многоэтапную программу обеспечения безопасности. Минимизировать затраты на ее реализацию.

Реализация результатов работы. Эффективность применения полученных в диссертационной работе результатов подтверждена при их использовании при разработке, адаптации и внедрении систем управления уровнем риска. Для г. Туапсе и Туапсинского нефтеперерабатывающего завода разработана и внедрена комплексная оценка уровня экологической безопасности региона, позволяющая осуществлять управление промышленной и экологической безопасностью. Создан ряд типовых экологических и организационных мер обеспечения экологической безопасности в регионе с учетом минимизации критериев экологического риска для природной среды и здоровья населения.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных семинарах Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, VII конференции «Современные сложные системы управления», XI конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ общим объемом 3,2 печатных листа.

Личный вклад автора заключается в следующем: в работе [3] автором разработана процедура комплексного оценивания на основе матриц логической свертки для определения уровня безопасности региона, в работах [2], [4], [6] - выделены основные направления загрязнения и перечень показателей, характеризующих уровень риска в регионе, в работе [5] автор разработал модель оптимизации программ повышения уровня безопасности региона.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 110 страниц основного текста. Библиография включает 72 наименования.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи исследования, охарактеризованы используемые методы, дано описание структуры работы, взаимосвязь и краткое содержание ее разделов.

В первой главе дается подробный анализ проблемы повышения уровня безопасности в регионах, приводится краткий обзор исследований в данной области и основных публикаций, связанных с разработкой процедур комплексного оценивания и формирования программ повышения уровня безопасности в регионах. Отмечается, что обеспечение безопасности достигается не только путем разработки экологически чистых технологий, которые представляют собой сложные системы, включающие специальное технологическое оборудование, обеспечивающее контроль, мониторинг, сокращение потребления грунтовых вод, выброс вредных веществ в атмосферу. Особую роль при обеспечении безопасности играет система соответствующих экономических и организационных мер, направленных на сохранение здоровья и жизни людей, на поддержание всей инфраструктуры жизнедеятельности.

Обсуждается роль экономических механизмов в системе обеспечения безопасности, дается классификация основных механизмов, составляющих основу программ повышения уровня безопасности.

Во второй главе рассматривается методология построения комплексной оценки уровня экологической безопасности. Она осуществляется путем реализации стандартных формальных и экспертных процедур. Суть методологии состоит в следующем:

1. для оцениваемого объекта определяется перечень различных направлений загрязнения, влияющих на состояние окружающей среды;

2. формируется балльная шкала оценок, с помощью которой оценивается уровень безопасности по каждому направлению;

3. определяется набор показателей, которые характеризуют каждое направление;

4 для каждого показателя формируются шкалы пересчета их значений в промежуточные балльные оценки;

5. фиксируются значения показателей, характеризующие каждое направление загрязнения;

6. на основе сформированной шкалы пересчитываются значения показателей в промежуточные балльные оценки;

7. определяются обобщенные балльные оценки каждого направления загрязнения;

8 определяются пары направлений, оценки которых сворачиваются в обобщенную оценку, и строится бинарная структура свертки;

9. для построенной бинарной структуры формируются соответствующие матрицы логической свертки;

10. определяется КО уровня экологической безопасности;

При построении КО уровня экологической безопасности в районе г. Туапсе было выделено 3 направления загрязнения.

1) выбросы в атмосферу;

2) загрязнение водоемов;

3) загрязнение почвы.

Для всех направлений была сформирована единая шкала оценивания, причем максимальная оценка, которую могло получить направление, было 3 балла, то есть «хорошо», а минимальная оценка - / балл, то есть «неудовлетворительно».

Множество показателей, на основе которых рассчитывались балльные оценки по каждому направлению, представлены в табл. 1.

Таблица 1

М и/и Направление Показатель

1 выбросы в атмосферу 1) сероводород; 2) диоксид серы; 3) оксид углерода; 4) оксид азота; 5) сумма углеводородов с метаном.

2 загрязнение водоемов нефтепродукты

3 загрязнение почвы нефтепродукты

Для построения КО уровня экологической безопасности региона был вы-

бран следующий вариант свертки.

Структура свертки построения КО уровня экологической безопасности

Отметим здесь, что для каждой пары сворачиваемых оценок выбирается своя матрица свертки Очевидно, что для 3 — балльной шкалы матрицы имеют размерность 3x3

В третьей главе рассматривается задача разработки программы обеспечения безопасности, состоящей из нескольких последовательных подпрограмм (этапов). Так как оценка уровня безопасности определяется на основе нескольких составляющих риска (ожидаемого ущерба), каждая из которых измеряется в дискретной шкале, то задача заключается в определении стратегии изменения каждой составляющей риска, обеспечивающей переход от заданной величины комплексной оценки к требуемой с минимальными затратами.

Описание модели проведем на простом примере двух составляющих (например, оценка загрязнения воды и оценка загрязнения почвы).

Комплексная оценка формируется на основе двух показателей, каждый из которых принимает три значения: неудовлетворительно (1), удовлетворительно (2) и хорошо (3).

Матрица формирования комплексной оценки имеет следующий вид.

(У)=

3 2 3 3

2 2 2 3

1 1 1 2

Х2 1 2 3

Примем, что для каждого показателя оценены затраты на сохранение оценки или на переход от любой оценки к другой более высокой. Оценки этих затрат для первого показателя приведены в табл 2, а для второго - в табл. 3 (полагаем, что уменьшение существующих оценок не происходит, хотя нетрудно рассмотреть и такую возможность).

Таблица 2

Определим сеть, состоящую из входа, соответствующего начальному состоянию системы, выхода 2. и двух слоев вершин. Первый слой соответствует состояниям, имеющим оценку 2, а второй - имеющим оценку 3. Число вершин каждого слоя равно числу состояний, имеющих соответствующую оценку Рис. 1. Обозначим КО^ - оценку состояния (у). Две вершины К(у) и К(я,з) соседних слоев соединим дугой, если ¡<ц, (как уже отмечалось, мы не рассматриваем варианты, в которых состояние системы ухудшается хотя бы по одному показателю).

[11]

Рис. 1

Определим длины дуг равными затратам на переход системы из одного состояние в другое. Длины дуг указаны в скобках у соответствующих дуг.

Поясним, как они вычисляются. Возьмем, например, дугу [(1.1); (1.3)]. Эта дуга соответствует переходу системы из состояния (1.1) (плохо) в состояние (1.3) (удовлетворительно).

Затраты на сохранение оценки 1 по первому показателю равны 4 (см табл 2), а на переход от оценки 1 к оценке 3 по второму показателю равны 16 (см. табл. 3)

В сумме получаем 20.

Заметим, что любой путь в сети, соединяющий вход с выходом, определяет некоторую двухэтапную программу повышения уровня безопасности от оценки «плохо» до оценки «хорошо» Очевидно, что оптимальной программе, то есть программе, обеспечивающей повышение комплексной оценки до требуемого значения с минимальными затратами, соответствует путь минимальной длины.

Рассмотрим задачу разработки многоэтапной программы в случае, когда число показателей т больше 2 Описание метода проведем для случая т~3, поскольку обобщение на большее число показателей не будет вызывать сложностей.

Матрица свертки показателей х, и х2 приведена выше. Рассмотрим свертку обобщенной оценки у с показателем х3

3 2 3 3

2 2 2 3

1 1 1 2

хз у 1 2 3

Для точного решения задачи рассмотрим все состояния системы (их число равно З3 = 27) и построим сеть как было описано выше Мы не будем изображать соответствующую сеть. Однако расчеты на компьютерной программе затруднений не вызывают.

Рассмотрим приближенный метод решения задачи в основе которой лежит построение сети для каждой матрицы (у) и (г) отдельно.

Сначала строим сеть рис. 1 и на ее основе определяем таблицу оценок минимальных затрат для показателя у (табл. 3).

Таблица 3

1 2 3

1 7 11 20

2 8 11

3 10

Поясним метод получения оценок затрат. Если у = 1, то есть оценка сохраняется, то затраты очевидно, равны 7. Если у=2, то минимальные затраты равны 8. Действительно, у=2 в четырех состояниях (хь х2): (1,2), (1,3), (2,2) и (3,1). Соответственно, затраты на поддержание этих состояний составит 9, 11, 8 и 9. Минимальное из этих чисел 8 определяет минимальные затраты если у=2 остается на втором этапе неизменным. Аналогично, если у=3, то на втором этапе у не меняется и минимальные затраты равны 10. Рассмотрим изменение оценки у. Изменение от 1 к 2 требует минимальных затрат 11, а от 1 к 3 требует минимальных затрат 20. Действительно, это требует изменения первого показателя от 1 до 3 (табл. 2) и второго от 1 до 2 (табл. 3).

Наконец, изменение у от 2 к 3 требует минимальных затрат 11 (см. рис. 1). В результате получаем таблицу минимальных затрат на изменение обобщенной оценки у (табл. 4) Построим сеть для матрицы {г) аналогично тому, как это было сделано для матрицы (у) Рис. 2 (в данном случае эта сеть совпадает с Рис. 1, поскольку матрицы совпадают)

[14]

Рис. 2.

Затраты на сохранение или изменение показателя х3 приведены в табл. 5.

Таблица 5

Определяем длины дуг сети Рис. 2 на основе таблиц 3 и 4. В данном случае имеем одно оптимальное решение.

Рассмотрим это решение. Ему соответствует следующая последовательность изменений оценок показателя у.

(1Н(2)-(3)

Оптимальная последовательность изменения показателей х, и х2 была определена ранее

(1,1)-(2,2)-(3,2) с затратами 23, что больше, чем оценка 22, полученная из таблицы 2.3. Поэтому затраты 35 являются оценкой снизу минимальных затрат.

Применим метод ветвей и границ. Для этого разобьем множество всех решений на два подмножества. В первом подмножестве на первом этапе показатели х, и х2 меняются следующим образом

(1,1)-»(1,2)

с затратами 11.

Во втором подмножестве на первом этапе изменение показателей X) и х2 происходит по другому варианту.

Оценивая каждый вариант, выбираем подмножество с минимальной оценкой и т.д.

Учет различных рисков и управление рисками является важнейшими функциями в управлении программами. Рассмотрим подход к управлению рисками в многоэтапных программах. Предполагаем, что на каждом этапе происходит повышение комплексной оценки на 1. В этом случае, как было показано выше, сеть, отражающая различные варианты многоэтапной программы, состоит из т слоев, где ш - число оценок, более высоких, чем существующая. В нашем случае, при оценке уровня экологической безопасности ограничиваются не более чем тремя оценками (неудовлетворительно, удовлетворительно и хорошо). В этом случае сеть будет иметь не более двух слоев.

1 2 3

1 4 7 16

2 6 12

3 8

Первый слой соответствует комплексной оценке 2 (удовлетворительно) Здесь предполагаем, что исходное состояние системы имеет оценку 1 (неудовлетворительно). Второй слой соответствует комплексной оценке 3 (хорошо).

Каждой дуге сети (за исключением дуг, заходящих в вершину z) припишем затраты на соответствующий переход и надежность Рц (вероятность того, что соответствующий этап будет выполнен) Рч=1-ги, где гу уровень риска Задача заключается в определении пути и. соединяющем вход с выходом, имеющим минимальную сумму затрат.

min (1)

fi

при ограничениях

ПР^Р (2)

Рассмотрим алгоритм решения задачи.

Рассмотрим все варианты программы. Каждому из них соответствует дуга, соединяющая вершину первого слоя с вершиной второго слоя, а число вариантов равно числу таких дуг. Дня каждого варианта «к» определяем затраты Sk как сумму затрат соответствующих этапов и надежность как произведение надежностей Рк соответствующих этапов. Далее определяем варианта «к», имеющий минимальные затраты среди всех вариантов с надежностью не менее Р.

В четвертой главе дается описание практического использования проведенных исследований.

Значения показателей загрязнения, полученные с помощью автоматизированной системы экологического мониторинга на Черноморском побережье в районе г. Туапсе представлены в табл. 6.

Легко видеть, что значения показателей загрязнения до реализации программы, обеспечивающей экологическую безопасность на Черноморском побережье в районе г. Туапсе существенно превышают ПДК

Таблица 6

Направление Показатель Значение

выбросы в атмосферу сероводород; 0,03

диоксид серы; 0,12

оксид углерода; 8,5

оксид азота; 0,9

сумма углеводородов с метаном. 1,8

загрязнение водоемов нефтепродукты; 15,0

загрязнение почвы нефтепродукты; 0,8

Так как значения показателей превышают ПДК, то локальные балльные по всем направлениям имеют вид

Направление Балльная оценка

выбросы в атмосферу неудовлетворительно

загрязнение водоемов неудовлетворительно

загрязнение почвы неудовлетворительно

Для улучшения ситуации был разработан комплекс мероприятий и оценены затраты на их проведение. Эти мероприятия включают как технологические так и организационные меры. Основные из этих мероприятий следующие:

- утилизация нефтешламов;

- разработка очистных сооружений хозяйственно-бытовых и промдож-девых сточных вод, обеспечивающих нормативное качество очищенных стоков для их сброса в устье р. Туапсе;

- разработка технологической схемы защиты реки от нефтяного загрязнения;

- проведение водоотводных лотков вдоль автомобильных дорог на заводе;

- проектирование, монтаж и пуск в эксплуатацию производства гипо-хлорида натрия;

- проектирование, изготовление и монтаж новых горелочных устройств;

- разработка плана ликвидации аварийных разливов нефти согласно Постановлению Правительства РФ.

- строительство берегозащитного комплекса на реке Туапсе, предотвратившего попадание загрязненных нефтепродуктами грунтовых вод с территории предприятия в реку и далее в черное море.

- техническое перевооружение установок первичной переработки нефти с заменой печей и изменением схем тепловых потоков с целью утилизации тепла, сокращения расходов топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу.

- замена мазутного топлива на малосернистый атмосферный газойль, увеличение доли газообразного топлива и внедрение автоматической системы управления котлов на заводской ТЭЦ.

На основе предложенных в работе методов была разработана двухэтапная программа реализации предложенных мероприятий.

Значения показателей на Черноморском побережье в районе г. Туапсе после реализации программы мероприятий на ТНПЗ представлены в табл. 7.

Таблица 7

Направление Показатель Значение

выбросы в ат- сероводород; 0,002

мосферу диоксид серы; 0,004

оксид углерода; 1,4

оксид азота; 0,4

сумма углеводородов с метаном. 0,7

загрязнение нефтепродукты; 1,7

водоемов

загрязнение нефтепродукты; 0,1

почвы

Локальные балльные оценки этих показателей на Черноморском побережье в районе г. Туапсе приведены в табл. 8.

Таблица 8

Направление Показатель Балльная оценка

выбросы в ат- сероводород; хорошо

мосферу диоксид серы; хорошо,

оксид углерода; хорошо

оксид азота; хорошо

сумма углеводородов с метаном. хорошо

загрязнение водоемов нефтепродукты хорошо

загрязнение почвы нефтепродукты удовлетворительно

Соответственно, балльные оценки выбранных направлений на Черноморском побережье в районе г. Туапсе приведены в табл. 9.

Таблица 9.

Направление Обобщенная балльная оценка

выбросы в атмосферу хорошо

загрязнение водоемов хорошо

загрязнение почвы удовлетворительно

И, наконец, в соответствии с разработанной процедурой формирования комплексной оценки уровня экологической безопасности получаем:

КО уровня экологической безопасности на Черноморском побережье в районе г. Туапсе равна 3.

А это свидетельствует о том, что уровень экологической безопасности на Черноморском побережье в районе г. Туапсе стал хорошим.

Основные результаты работы

Основные научные и практические результаты состоят в следующем:

1. Проведен анализ факторов, определяющих уровень экологической безопасности региона, и выделен перечень показателей, характеризующих этот уровень.

2. Разработана процедура комплексного оценивания на основе матриц логической свертки для определения уровня экологической безопасности региона.

3 Предложены модель и методы разработки многоэтапных программ повышения уровня безопасности региона по критерию минимизации затрат.

4. Дано обобщение метода разработки многоэтапных программ на случай, когда заданы вероятности успешной реализации мероприятий программы.

Основные публикации по теме диссертации

1. Хлытчиев А.И. Методика расчета концентрации в атмосфере воздуха вредных веществ содержащихся в выбросах предприятиями ОН-90г, г. Краснодар, 1991 г.

2. Хлытчиев А.И., Бережной С Б , Барко В И. Очистка нефтесодержащих промышленных сточных вод // Экология и промышленность России, № 5, 2003. С 17 -18. (Лично автором выполнено 1 е.).

3. Зинченко В.И., Павлов M.JL, Хлытчиев А.И., Щепкин A.B. Построение комплексной оценки уровня экологической безопасности региона // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях, Выпуск № 3, Москва, 2003. С 88 - 97. (Лично автором выполнено 3 е.).

4. Хлытчиев А.И., Барко В.И. Внедрение эффективных элементов в природоохранных технологиях // Экология и промышленность России, № 1,2004. С 25 - 29. (Лично автором выполнено 2 е.).

5. Хлытчиев А.И., Барко В.И., Казачкова Е.В., Колесников В.П Модернизация комплекса по очистке сточных вод // Экология и промышленность России. №1,2004. С. 18-21. (Лично автором выполнено 1 е.).

6. Евсеев В.В., Жуков М.Д., Хлытчиев А.И., Двинин В.А., Алексеев Ю.А. Один из возможных сценариев развития Туапсинского НПЗ // Нефтепереработка и нефтехимия. № 11, 2003. С. 3 - 13. (Лично автором выполнено 3 е.).

Подписано в печать 28.04.2005. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд. л 1,0

Уел -печ 1,1л. Бумага писчая Тираж 100 экз

Заказ № 230

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии

Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84.

111458

РНБ Русский фонд

2006-4 9183

ВВЕДЕНИЕ.

1. УПРАВЛЕНИЕ УРОВНЕМ РИСКА ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СФЕРЫ.

1.1. Пути обеспечения экологической безопасности региона.

1.2. Методы оценки уровня экологической безопасности.

1.3. Экономические механизмы управления уровнем риска природно-техногенной сферы.

1.4. Разработка программы мероприятий снижения экологических рисков.

1.5. Краткие выводы.

2. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА УРОВНЯ

ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА РЕГИОНА.

2.1 Задачи комплексного оценивания.

2.2 Методология комплексного оценивания.

2.3 Построение комплексной оценки уровня экологической безопасности в районе г. Туапсе.

2.4 Краткие выводы.

3. МНОГОЭТАПНЫЕ ПРОГРАММЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ.

3.1. Разработка многоэтапных программ обеспечения безопасности.

3.2 Разработка многоэтапных программ с учетом риска.

3.3. Краткие выводы.

4. УПРАВЛЕНИЕ УРОВНЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В РАЙОНЕ Г. ТУАПСЕ.

4.1. Автоматизированная система экологического мониторинга в районе г. Туапсе и Туапсинского нефтеперерабатывающего завода.

4.2. Разработка программы мероприятий снижения экологических рисков.

4.3. Разработка комплекса технологий по охране окружающей среды.

4.4. Комплексная оценка уровня экологической безопасности после проведения природоохранных мероприятий.

4.5. Краткие выводы.

Современный экологический кризис ставит под угрозу возможность устойчивого развития человеческой цивилизации. Дальнейшая деградация, природных систем ведет к дестабилизации биосферы, утрате ее целостности и способности поддерживать качества окружающей среды, необходимые для жизни. Преодоление кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений человека и природы, исключающих возможность разрушения и деградации природной среды.

Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды [1-3]. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества.

К числу основных факторов деградации природной среды Российской Федерации относятся: преобладание ресурсодобывающих и ресурсоемких секторов в структуре экономики, что приводит к быстрому истощению природных ресурсов и деградации природной среды; низкая эффективность механизмов природопользования и охраны окружающей среды; резкое ослабление управленческих и, прежде всего, контрольных функций государства в области природопользования и охраны окружающей среды; высокая доля теневой экономики в использовании природных ресурсов; низкий технологический и организационный уровень экономики, высокая степень изношенности основных фондов; последствия экономического кризиса и невысокий уровень жизни населения; низкий уровень экологического сознания и экологической культуры населения страны.

Сохранение природы и улучшение окружающей среды являются приоритетными направлениями деятельности государства и общества. Природная среда должна быть включена в систему социально-экономических отношений как ценнейший компонент национального достояния. Формирование и реализация стратегии социально-экономического развития страны и государственная политика в области экологии должны быть взаимоувязаны, поскольку здоровье, социальное и экологическое благополучие населения находятся в неразрывном единстве.

Стратегической целью государственной политики в области экологии является сохранение природных систем, поддержание их целостности и жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, повышения качества жизни, улучшения здоровья населения и демографической ситуации, обеспечения экологической безопасности страны. Для этого необходимо сохранение и восстановление природных систем, их биологического разнообразия и способности к саморегуляции как необходимого условия существования человеческого общества; обеспечение рационального природопользования и равноправного доступа к природным ресурсам ныне живущего и будущих поколений людей; обеспечение благоприятного состояния окружающей среды как необходимого условия улучшения качества жизни и здоровья населения; минимизация ущерба, наносимого природной среде при разведке и добыче полезных ископаемых; рекультивация земель, нарушенных в результате разработки месторождений полезных ископаемых; снижение загрязнения окружающей среды выбросами, сбросами и отходами, а также удельной энерго- и ресурсоемкости продукции и услуг, путем технологического перевооружения и постепенный вывод из эксплуатации предприятий с устаревшим оборудованием; оснащение предприятий современным природоохранным оборудованием; обеспечение качества воды, почвы и атмосферного воздуха в соответствии с нормативными требованиями.

Серьезные последствия, к которым привели природные катастрофы последних лет, свидетельствуют о том, что существующая система обеспечения безопасности требует радикальной перестройки. Вероятность возникновения природных и техногенных катастроф существенно возрастает с появлением крупных мегаполисов, ростом объемов хозяйственной деятельности, концентрацией крупных промышленных объектов и увеличении сложности производственных и технологических циклов. В [4-6] отмечается доминирование природных бедствий и катастроф в генерировании экономического ущерба от чрезвычайных ситуаций (ЧС). В 1970-2000 гг. на них пришлись 70-75 % соответствующих совокупных потерь мировой экономики. Здесь, однако, следует отметить, что увеличивающаяся техногенная нагрузка на природную среду, трасграничный перенос загрязнений и вызванные этим экологические изменения привели к появлению нового типа комбинированных -природно-техногенных - рисков, усугубивших воздействие природных опасностей [7].

В России существует устойчивая тенденция роста числа и тяжести последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, масштабы которых, в ряде случаев таковы, что приводят к необратимым изменениям окружающей природной среды, сказываются на экономике и безопасности государства. Суммарный экономический ущерб становится сопоставимым со среднегодовым валовым внутренним продуктом страны. Средняя величина индивидуального риска населения на два порядка превышает уровни, допустимые в развитых странах мира.

К настоящему времени стало очевидно, что проблема безопасности имеет не только технические, но и социальные аспекты. Поэтому поддержание стабильности становится все более насущной задачей. Решение ее требует не только высокого уровня знаний, но и огромных затрат. Разрушить окружающую среду проще, а главное на много дешевле, чем ее восстановить [7].

Достижение целей безопасности сопряжено со значительными материальными затратами и в условиях ограниченности ресурсов возможно лишь путем научно обоснованной разработки и осуществления комплекса взаимоувязанных правовых, экономических и политических мер.

Переход от концепции "абсолютной" безопасности к концепции "приемлемого" риска, определил появление принципиально нового подхода к управлению развития общества, состоящего в том, что удовлетворение материальных и духовных потребностей населения (качества жизни) должно осуществляться при соблюдении обязательного требования по обеспечению безопасности человека и окружающей его среды.

Снижение риска возникновения ЧС включает оценку состояния сложных технических и природных систем; мониторинг и прогноз аварийных и катастрофических ситуаций; осуществление инженерных и технических мер по повышению надежности, продлению ресурса безаварийной эксплуатации оборудования; учет человеческого фактора, профессиональную подготовку специалистов и руководителей органов управления и особо опасных производств.

Актуальность темы. Современный экологический кризис ставит под угрозу возможность устойчивого развития человеческой цивилизации. ^ Дальнейшая деградация природных систем ведет к дестабилизации биосферы, утрате ее целостности и способности поддерживать качество окружающей среды, необходимое для жизни. Преодоление кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений человека и природы, исключающих возможность разрушения и деградации природной среды.

Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества. Стратегической целью государственной политики в области экологии является сохранение природных систем, поддержание их целостности и ^ жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, повышения качества жизни, улучшения здоровья населения и демографической ситуации, обеспечения экологической безопасности страны. Для этого необходимо

- сохранение и восстановление природных систем, их биологического разнообразия и способности к саморегуляции как необходимого условия существования человеческого общества;

- обеспечение рационального природопользования и равноправного доступа к природным ресурсам ныне живущего и будущих поколений людей;

- обеспечение благоприятного состояния окружающей среды как необходимого условия улучшения качества жизни и здоровья населения;

- минимизация ущерба, наносимого природной среде при разведке и добыче полезных ископаемых;

- рекультивация земель, нарушенных в результате разработки месторождений полезных ископаемых;

- снижение загрязнения окружающей среды выбросами, сбросами и отходами, а также удельной энерго- и ресурсоемкости продукции и услуг, путем технологического перевооружения и постепенный вывод из эксплуатации предприятий с устаревшим оборудованием;

- оснащение предприятий современным природоохранным оборудованием;

- обеспечение качества воды, почвы и атмосферного воздуха в соответствии с нормативными требованиями.

Основу исследования составили теоретические и практические труды в области регулирования и обеспечения безопасности при техногенных и природных катастрофах отечественных и зарубежных ученых, в числе которых В.Н. Бурков, Ф. Вартон, Я.Д. Вишняков, В.В. Кульба, В. Маршалл, Н.А. Махутов, В.И. Осипов, У. Роуи, Б.Н. Порфирьев, В.И. Сидоров, К.В. Фролов, М.А. Шахраманьян и многие другие специалисты.

Связь с планом. Исследования по теме диссертационной работы проводились в соответствии с темой: «Социальные, экономические и правовые механизмы управления безопасностью» раздела «Экология и рациональное природопользование», федеральной целевой программы

Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы.

Цель работы - разработка процедур комплексного оценивания уровня безопасности региона и формирование программ обеспечения безопасности региона с минимальными затратами на их реализацию.

Достижение поставленной цели требует решения следующих основных задач:

1. обзор исследований в области управления уровнем безопасности региона;

2. разработка процедур комплексного оценивания уровня экологической безопасности в районе функционирования опасных объектов;

3. разработка моделей и методов для оптимизации программ повышения безопасности региона;

4. разработка многоэтапных программ обеспечения безопасности;

Методы исследования. Проведенные теоретические и прикладные исследования базируются на использовании аппарата теории управления в социальных и экономических системах, теории активных систем, системного анализа, исследования операций, метода имитационного моделирования.

Научная новизна. В результате проведенных исследований и обобщения опыта решения практических задач по разработке и исследованию моделей и методов эффективного управления уровнем риска, разработке и оптимизации программ повышения безопасности региона:

1. выделены основные направления загрязнения и перечень показателей, характеризующих уровень риска в регионе;

2. разработана процедура комплексного оценивания на основе матриц логической свертки для определения уровня безопасности региона;

3. разработаны модели и методы оптимизации программ повышения уровня безопасности региона.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Проведенные в работе исследования и полученные результаты позволяют оценить уровень риска в регионе. Разработать многоэтапную программу обеспечения безопасности. Минимизировать затраты на ее реализацию. Эффективность применения полученных в диссертационной работе результатов подтверждена при их использовании при разработке, адаптации и внедрении систем управления уровнем риска. Для г. Туапсе и Туапсинского нефтеперерабатывающего завода разработана и внедрена комплексная оценка уровня экологической безопасности региона, позволяющая осуществлять управление промышленной и экологической безопасностью. Создан ряд типовых экологических и организационных мер обеспечения экологической безопасности в регионе с учетом минимизации критериев экологического риска для природной среды и здоровья населения.

На защиту выносится:

1. комплекс показателей, характеризующих уровень риска в регионе;

2. процедура комплексного оценивания на основе матриц логической свертки для определения уровня безопасности региона;

3. модели и методы оптимизации программ повышения уровня безопасности региона.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных семинарах Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, VII конференции «Современные сложные системы управления», XI конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ общим объемом 3,2 печатных листа.

Личный вклад автора заключается в следующем: в работе [37] автором разработана процедура комплексного оценивания на основе матриц логической свертки для определения уровня безопасности региона, в работах [67], [69] - выделены основные направления загрязнения и перечень показателей, характеризующих уровень риска в регионе, в работе [68] автор разработал модель оптимизации программ повышения уровня безопасности региона.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 110 страниц текста, включая 28 таблиц, 23 рисунка и приложения. Список литературы включает 72 наименования.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ факторов, определяющих уровень экологической безопасности региона, и выделен перечень показателей, характеризующих этот уровень.

Разработана процедура комплексного оценивания на основе матриц логической свертки для определения уровня экологической безопасности региона.

Предложены модель и методы разработки многоэтапных программ повышения уровня безопасности региона по критерию минимизации затрат.

Дано обобщение метода разработки многоэтапных программ на случай, когда заданы вероятности успешной реализации мероприятий программы.

Показано, что реализация многоэтапной программы мероприятий для снижения экологических рисков на Туапсинском нефтеперерабатывающем заводе привело к улучшению экологической ситуации в районе г. Туапсе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые в нефтяном комплексе страны разработана и внедрена комплексная оценка уровня экологической безопасности экосистемы, позволяющая осуществлять управление промышленной и экологической безопасностью путем многошаговой процедуры агрегирования при наличии разнородных факторов. Особенностью такой многошаговой процедуры является то, что на каждом шаге производиться агрегирование только по оценкам двух локальных рисков. Это упрощает задачу выбора правил агрегирования, поскольку соответствует реальным возможностям человека в выдаче непротиворечивой и устойчивой информации (гипотеза бинарности). Так как оценка формируется при наличии любого числа локальных рисков, то при построении бинарной структуры возможно наиболее полное отражение последовательности этапов сопоставления различных, разнородных характеристик риска.

Создан ряд типовых экономических и организационных мер обеспечения экологической безопасности с учетом минимизации критериев экологического риска для природной среды и здоровья населения.

Разработан и внедрен комплекс уникальных технологий и технических средств по охране от загрязнений воздушного бассейна, поверхностных, подземных речных и морских вод, утилизации отходов в условиях штатного функционирования и возможных чрезвычайных ситуаций.

1. «О национальной безопасности». Послание Президента Российской Федерации Федеральному Собранию. М., 1996.

2. Указ Президента РФ от 21 сентября 2001 г. №1011 * «Вопросы Министерства РФ по делам ГО ЧС и ликвидациипоследствий стихийных бедствий».

3. Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2001 году».

4. Фролов К.В., Махутов Н.А. Проблемы безопасности сложных технических систем // Сборник избранных статей и докладов 2-ой международной конференции "Безопасность и экология горных территорий", Владикавказ, 1995, с. 12-18.

5. Мастрюков Б.С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. -Москва, ACADEMIA, 2003, с.331.

6. Порфирьев Б.Н. Организация управления в чрезвычайных ситуациях.- Москва, Знание, 1989.

7. Risk, Analysis, Assessment and Management. Edited by Jake Ansell and Frank Wharton. J. Wiley & Sons Ltd., 1992.

8. Природные опасности России. Оценка и управление природными рисками / под редакцией Рагозина A.JI. М:, Изд-во. «КРУК», 2003, с. 316.

9. Природные опасности России. Природные опасности и общество Тематический том / под редакцией В.А. Владимирова, Ю.Л. Воробьева, В.И. Осипова М:, Изд-во. «КРУК», 2002, с. 248.

10. Бурков В.Н., Щепкин А.В. Экологическая безопасность. Научное издание, Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2003, с. 90.

11. Guidelines for Ecological Risk Assessment / Risk Assessment Forum U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, 1998.

12. Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды».

13. Быков А.А. Оценка и сравнительный анализ риска для здоровья населения от загрязнения окружающей среды в городах России // Вопросы анализа риска. 1999. Т. 1. № 24. С. 28-79.

14. Новиков ГА. Безопасность человека и управление риском. Материалы 13 научно-технической конференции Ядерного общества России «Экологическая безопасность, техногенные риски и устойчивое развитие». Ядерное общество России. № 4-5, 2002.

15. Руководство по проведению оценок рисков природного и техногенного характера на ядерных объектах. 25.03.2002 № 30-433, МПР, М.,2002.

16. Kolluru R., Bartell S., Pitblado R., Stricoff S. Risk assessment and management handbook. For environmental health and safety professionals, New York: McGraw-Hill, Inc., 1996.

17. Рагозин А.Л. Оценка и картографирование опасности и риска от природных и техногенных процессов (история, методология, методика и примеры) // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1993. Вып. 3. С. 16-41. Вып. 5. С. 4-21.

18. Рагозин А.Л., Бурова В.Н. Метод прогнозной экспресс -оценки интенсивности переработки берегов водохранилищ.

19. Гидротехническое строительство. 1993. № 10. С. 20-26.

20. Ни R.L., Yeung M.R., Lee C.F., Wang S.J., Xiang J.X. Regional risk assessment of karst collapse in Tangshan, China // Environmental Geology V. 40. 2001. P. 1377-1389.

21. Бурков B.H., Кондратьев В.В., Цыганов В.В., Черкашин A.M. Теория активных систем и совершенствование хозяйственного механизма. М. Наука, 1984.

22. Кузьмицкий А.А., Новиков Д.А. Организационные механизмы управления развитием приоритетных направлений науки и техники. Препринт, М.: Институт проблем управления, 1993, с. 67.

23. Ансофф И. Стратегическое управления. М., Экономика, 1989.

24. Андронникова Н.Г., Бурков В.Н., Леонтьев С.В. Комплексное оценивание в задачах регионального управления. Препринт. М.: Институт проблем управления РАН, 2002 г.

25. Постановление Госгортехнадзора России от 29 октября 2002г. № 63 «Методические рекомендации по оценке ущерба от аварий на опасных производственных объектах.

26. Кондратьев В.Д., Щепкин А.В., Комплексное оценивание в области безопасности дорожного движения. М.: Институт проблем управления РАН, 2002 г.

27. Блачев Р.Н., Семенов И.Б. Оценка социально-экономических последствий чрезвычайных событий. Вопросы экономики, № 1, 1991, с. 59-63.

28. Зинченко В.И., Павлов M.JL, Хлытчиев А.И., Щепкин А.В. Построение комплексной оценки уровня экологической безопасности региона. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях, Выпуск № 3, Москва 2003 г., с. 88-97.

29. Кондратьев В.Д., Толстых А.В., Уандыков Б.К., Щепкин А.В. Оценка уровня риска функционирования потенциально опасных объектов. Проблемы безопасности и чрезвычайные ситуации, Выпуск № 2, Москва 2004 г. с. 57-65.

30. Половинкина А.И., Толстых А.В., Уандыков Б.К., Щепкин А.В. Комплексное оценивание уровня экологической безопасности. Сборник научных трудов международной конференции «Современные сложные системы управления». Воронеж: ВГАСУ, 2003. Том. 1.40.