автореферат диссертации по строительству, 05.23.19, диссертация на тему:Определение категории объектов стройиндустрии по степени их воздействия на окружающую среду на основе нечётких параметров

На правах рукописи

ЧЕРЕМУШКИН ОЛЕГ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИИ ОБЪЕКТОВ СТРОЙИНДУСТРИИ ПО СТЕПЕНИ ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ НА ОСНОВЕ НЕЧЁТКИХ ПАРАМЕТРОВ

05.23.19 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

6 ноя 2014

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

005554536

Волгоград 2014

005554536

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Санжапов Булат Хизбуллович,

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой Математики и информационных технологий ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-

строительного университета.

Садовникова Наталья Петровна,

доктор технических наук, доцент, доцент кафедры Систем автоматизированного проектирования и поискового конструирования ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного

технического университета.

Масюкова Любовь Васильевна,

кандидат технических наук, вице-президент по вопросам управления бизнесом Волгоградской торгово-промышленной палаты.

ФГБОУ ВПО «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс» (г. Орел).

Защита диссертации состоится 10 декабря 2014 г. в 13-00 на заседании диссертационного совета ДМ 212.026.05 в ФГБОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан

.2014 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Юрьев

Юрий Юрьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В настоящее время существует проблема невозможности учета качественной информации при определении класса опасности предприятия (КОП) действующими методами и подходами. В связи с этим при применении рекомендаций по делению предприятий на категории опасности невозможно обработать данные нечёткого вида и тем самым повысить эффективность действий, направленных на снижение экологической нагрузки на регион.

Существуют следующие рекомендации по делению предприятий на категории опасности. Это рекомендации Федерального Государственного Бюджетного Учреждения Главной Геофизической Обсерватории им. Воейкова г. Санкт-Петербург (ГГО им. Воейкова): «Методическое письмо №23/919 от 04.02.87 г. по вопросам ускорения и упрощения разработок нормативов ПДВ в 12 пятилетке», в которых расчёты основываются на анализе результатов выбросов всех предприятий города (региона) и Западно-Сибирского регионального научно-исследовательского института Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды г. Новосибирска (ЗапСибНИИ): «Рекомендации по делению предприятий на категории опасности в зависимости от массы и видового состава, выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ», где предлагается для определения категории опасности предприятий использовать данные о годовых выбросах загрязняющих веществ в атмосферу. Также существуют рекомендации открытого акционерного общества «Научно-исследовательский институт охраны атмосферного воздуха» (НИИ Атмосфера) «Методическое пособие по расчёту, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (дополненное и переработанное) 2012, г. Санкт-Петербург». В данном пособии предлагается проводить расчёты по определению экологической нагрузки предприятием с использованием унифицированной программы расчёта загрязнения атмосферы (УПРЗА). При расчёте каждого вещества, выбрасываемого источником предприятия, рассчитывается параметр, позволяющий дать предварительную оценку воздействия на качество атмосферного воздуха, в соответствии с п.8.5.14 ОНД-86.

Но данные рекомендации обладают рядом недостатков:

- не учтены такие факторы как максимально разовые выбросы ЗВ при аварийных ситуациях и при отказе, оборудования, продолжительность и направление ветра относительно санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и др.;

- невозможность учёта токсикологических и химических свойств веществ в сочетании с аналитическим исследованием объекта, климатические и ландшафтные особенности региона, статистические данные, уровни опасности для человека и биосферы региона, группы суммации и фонового загрязнения и т.п.

В связи с этим, совершенствование метода определения КОП является актуальной и своевременной задачей.

Степень изученности проблемы. Проблема оценки степени воздействия объектов стройиндустрии на окружающую среду исследуется достаточно давно, существуют подходы к определению экологической нагрузки предприятием, описанные в работах Марчука Г.И., Берлянда И.Е. Более широким разработкам в этой области посвящены работы таких исследователей как: Теличенко В Л., Ильичев В.А., Колчунов В.И., Олдак П.Г., Азаров В.Н., Матвеев JI.T., Гордон В.А., Санжапов Б.Х., Бакаева Н.В., Сидоренко В.Ф., Тетиор А.Н., Яргина З.Н., Лавлок Д., Садовникова Н.П., Чистякова С.Б., Эванс Э., Энгел X., Хотунцева Ю.Л. и др.

Несмотря на большое количество научных работ, связанных с проблемой оценки степени воздействия объектов стройиндустрии на окружающую среду, можно говорить о неполном методологическом обеспечении этого научного направления, в виду того, что существующие подхода не могут в должной мере учесть многие факторы, влияющие на экологическую безопасность на регион.

Цель работы - совершенствование метода определения категории предприятия стройиндустрии в условиях неопределённости данных по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха для повышения эффективности мероприятий по снижению экологической нагрузки на регион.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ недостатков существующих методов определения категории хозяйствующего субъекта по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха;

разработка метода определения категории хозяйствующего субъекта по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха, в основе которого лежит программный продукт, предназначенный для анализа ЗВ, с целью выявления наиболее опасного вещества;

- реализация разработанного подхода для определения категории предприятий по оценке степени их воздействия на окружающую среду в виде информационной системы;

- разработка рекомендаций по использованию исследуемых методов для оценки влияния объектов стройиндустрии на окружающую среду.

Научная новизна работы заключается в том, что

- на основе количественной и качественной информации сформирован подход к определению категории предприятия стройиндустрии;

- разработан метод, позволяющий оценить степень принадлежности предприятия строительного комплекса к одной из выбранных категорий;

- разработаны алгоритмы обработки нечёткой информации и её представления в виде информационной системы.

Теоретическая значимость работы заключается в совершенствовании метода определения категории объекта стройиндустрии:

- сформирован подход к определению класса опасности предприятия стройиндустрии на основе качественной информации;

- разработаны рекомендации по использованию исследуемых методов ранжирования объектов стройиндустрии по оценке степени их воздействия на окружающую среду;

- предложена методика оценки степени принадлежности предприятия к определённой категории в условиях не полноты информации на базе разработанного программного обеспечения.

Практическая значимость работы заключается в использовании разработанного подхода по определению категории предприятий строительного комплекса для определения степени создаваемой ими экологической нагрузки на окружающую среду как при эксплуатации действующих предприятий, так и при строительстве новых.

Теоретической и методологической основой исследования являются действующие рекомендации по определению класса опасности предприятия.

В качестве инструмента исследований для решения поставленных задач использованы методы системного анализа и математического моделирования, аппарат теории нечётких множеств, нейронные сети.

Объектом исследования являются предприятия стройиндустрии, как источники загрязнения окружающей среды.

Предметом исследования являются закономерности влияния факторов качественного характера в процессе присвоения категории опасности предприятию.

Методология и методы исследования. Исследования базируются на действующих рекомендациях по определению категории предприятий и на основных подходах к снижению экологической нагрузки на регион. В исследованиях применялись методы системного анализа, математического моделирования, экспертных оценок, имитационного моделирования и теории нечётких множеств.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

- метод определения категории предприятия стройиндустрии по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха;

- математическая модель для определения категории опасности предприятий по производству строительных материалов и асфальтобетонных смесей и его реализация в виде информационной системы;

- алгоритм обработки нечёткой информации и его реализация в информационной системе.

Достоверность научных положений диссертационной работы обоснована применением современных методов исследования и моделирования сложных систем. Моделирование исследуемых процессов и создание информационной системы выполнены с использованием сертифицированных программных средств, базирующихся на современных методах обработки информации.

Апробация результатов. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на научно-практических конференциях: на XVII заочной научной конференции "Research Journal of International Studies", на XI всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и

молодых ученых "Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика" (г. Пермь, 2013 г.), на II Международных академических чтениях "Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов" (г. Курск, 2013 г.), на Международной конференции "Перспективы развития информационных технологий" (г. Новосибирск, 2013 г.), на Всероссийской конференции "ХШ Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям" (г. Новосибирск, 2012 г.), на Ш международной научно-практической конференции "Современное социально-экономическое развитие: Проблемы и перспективы" (г. Волгоград, 2012), на Всероссийской конференции "ХП Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям" (г. Новосибирск, 2011 г.). Результаты работы отмечены дипломами первой степени в конкурсе 3 региональной научно-практической конференции молодых исследователей Волгоградской области и второй степени в конкурсе 4 региональной научно-практической конференции молодых исследователей Волгоградской области.

Внедрение результатов исследований. Научно-практические разработки и программное обеспечение метода присвоения категории предприятию использовались на ЗАО «Среднеахтубинский комбинат строительных материалов и конструкций» (г. Волжский), что подтверждается актом о внедрении (использовании) результатов.

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 13 работах, в том числе 5 статьях из перечня ведущих рецензируемых научных журналов. Получено одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и 6 приложений. Работа изложена на 123 страницах, содержит 12 иллюстраций и 15 таблиц. Библиографический список включает 113 наименований.

Тематика работы поддержана грантом РФФИ:

11-07-97010 р_Поволжье_а «Информационная система под держки принятая решений по обеспечению экологической безопасности развития городских территорий Волгоградской области».

По результатам работы была назначена стипендия Правительства РФ в 2012-2013 г.г.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, степень ее разработанности, сформулированы цели и задачи, отмечены научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы.

В первой главе анализируется опыт нормирования выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу в зарубежных странах и опыт регулирования выбросов ЗВ в СССР и РФ. Даны основные понятия в области экологической безопасности промышленного предприятия. Приводится обоснование присвоения категорий предприятию по степени негативного воздействия на атмосферный воздух.

Описаны экологическая ситуация в городах Волгоград и Волжский, а также государственный экологический мониторинг на основе действующих подпрограмм. Определены теоретические и методические основы данного исследования. В приложении к «Рекомендациям по оформлению и содержанию проекта нормативов ВДВ» (М„ 1990 г.) были даны рекомендации по объему и содержанию проекта нормативов ВДВ в зависимости от категории промышленного объекта, однако отсутствовали разъяснения о методологии определения этой категории. В других документах предлагались различные способы ранжирования предприятий.

Существуют рекомендации Федерального Государственного Бюджетного Учреждения Главной Геофизической Обсерватории им. Воейкова (ГТО им. Воейкова), основанные на анализе результатов выбросов всех предприятий города (региона), но для этого необходимо иметь данные о выбросах всех предприятий, что труднореализуемо при проведении процедуры определения категории отдельным предприятием.

В рекомендациях Западно-Сибирского регионального научно-исследовательского института Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды (ЗапСибНИИ) предлагается для определения категории опасности предприятий использовать данные о годовых выбросах загрязняющих веществ в атмосферу по форме статистической отчетности 2ТП-воздух. Для этого рассчитывалось значение параметра класса опасности предприятия (КОП).

В зависимости от величины КОП предприятие относилось к одной из четырех категорий. Значения критериев для разделения предприятий на категории приведены в табл. 1.

Таблица 1. Значения критериев для определения категории предприятий в

соответствии с рекомендациями ЗапСибНИИ

Категория опасности предприятия Значения КОП

I КОП> 10"

II Юб>КОП> 10"

III 104>КОП> 10J

IV КОП <1(У

Рекомендации ЗапСибНИИ, использующие для определения категории только валовые выбросы предприятия, также обладают рядом недостатков.

Во-первых, у ЗВ не определена ни максимальная разовая, ни среднесуточная ПДК, что приводит к неоднозначности результата определения категории предприятия.

Во-вторых, не брались во внимание максимально разовые выбросы, на основании которых проводятся расчёты рассеивания и устанавливаются нормативы ПДВ, что приводит к расхождениям в оценках категории. Кроме того, не учитывается фоновое загрязнение атмосферы. В результате этого апробация рекомендаций ЗапСибНИИ в различных регионах России показала возможность отнесения всех предприятий в городе к категории неопасных (IV и III) при наличии повышенного загрязнения воздуха. При таком подходе невозможно

выделить предприятия, ответственные за загрязнение атмосферного воздуха в городе.

Также существуют рекомендации НИИ Атмосфера, в котором для предприятия проводятся расчёты загрязнения атмосферного воздуха в соответствии сОНД-86 с использованием согласованной в установленном порядке унифицированной программы расчёта загрязнения атмосферы (УПРЗА).

Однако данные рекомендации не могут учитывать такие факторы, как преобладающий ветер, его направление и продолжительность, максимально разовые выбросы при аварийных ситуациях и при отказе оборудования и т.д.

Таким образом, все рассмотренные способы ранжирования предприятий по степени воздействия их выбросов на атмосферный воздух имели ряд недостатков, к основным из которых следует отнести не полное рассмотрение воздействия на атмосферный воздух максимальных разовых выбросов ЗВ в аварийных ситуаций, продолжительность и направление ветра относительно СЗЗ. В связи с этим актуальным является задача определения критериев, учитывающих величину вклада выбросов предприятия в формирование экологической нагрузки на регион.

Во второй главе описаны структура и технологический процесс комбината строительных материалов и конструкций и асфальтобетонного завода. По результатам анализа выявлено, что основная масса загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу при производстве цемента образуется в печной системе, вследствие физико-химических реакций обжига клинкера и при сжигании топлива. Поэтому во всех печных системах в дымовую трубу газовоздушная смесь поступает на очистку (рукавный фильтр или электрофильтр).

Наибольшие выбросы ЗВ, значительно влияющих на экологическую нагрузку в регионе, создаются в котельной и цехах помола цемента и обжига клинкера. Пылегазоулавливающим оборудованием на предприятии оснащены три источника - сушильный барабан, накопительный бункер и емкость с минеральным порошком.

Произведён расчёт комбината строительных материалов и конструкций с помощью действующих рекомендаций по определению категории опасности предприятию по формуле:

где М; - валовый выброс ¡-того вещества, т/год;

ПДК; - среднесуточная предельно-допустимая концентрация ¡-того вещества, мг/м3;

п - количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием; О) - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности вещества с вредностью сернистого газа. Как показали расчёты категория опасности предприятия четвертая, при третьем и втором классе опасности веществ. Также в данной модели не учитываются факторы направления и продолжительности ветра в сторону СЗЗ и многое другое.

На основе первой главы, с целью появления у предприятия стимулов к модернизации и снижения выбросов предлагается ранжирование предприятия на 4 категории:

- в 4-ю категорию входят предприятия, где степень воздействия их выбросов на атмосферный воздух не превышает 10% от величины используемых критериев качества атмосферного воздуха. В отношении данных объектов, которые оказывают минимальное воздействие на окружающую среду, предлагается не применять меры государственного регулирования;

- в третью категорию входят предприятия, выбросы которых не создают условий для нарушения стандартов качества атмосферного воздуха в селитебных зонах. Для данных предприятий необходимо проведение расчётов загрязнения атмосферы, при этом разработка природоохранных мероприятий не требуется, а нормативы ПДВ могут устанавливаться на уровне существующих выбросов;

- для предприятий 2-й категории выбросы могут создавать в отдельные периоды времени зоны повышенного загрязнения в жилых районах, их вклад в среднегодовое загрязнение не превышает допустимого. Для этих предприятий необходима разработка методов по снижению негативного воздействия на атмосферный воздух максимальных разовых выбросов;

- в 1-ю категорию входят предприятия, выбросы которых создают особенно большую нагрузку на атмосферный воздух в зоне их расположения, для снижения которой необходимо проведение комплекса мер по сокращению разовых и валовых выбросов ЗВ. В районах загрязнения концентрации достигают предельных значений ПДК, обусловленных выбросами таких предприятий, поэтому необходим постоянный и точный контроль за их выбросами.

Категории находятся в пределах ПДК, но принципиальное отличие предприятий 2-ой и 3-ий категорий от остальных в том, что выбросы ЗВ предприятий 2-ой и 3-ий категорий создают условия для нарушения критериев качества атмосферного воздуха. С целью снижения негативного влияния их выбросов на атмосферу для данных предприятий требуется проведение воздухоохранных мероприятий.

В третьей главе описаны технология и процедура разработки информационной системы для определения категории предприятий стройиндустрии. Проанализированы и выбраны программные средства для разработки информационной системы по определению экологической нагрузки на регион при учёте нечёткой информации. Определён порядок проектирования информационной системы для оценки воздействия предприятий стройиндустрии на окружающую среду. По результатам проведённого анализа выбран структурный подход для реализации информационной системы, в виду того, что имеет место неопределенность в описании предметной области, а именно данные о выбросах ЗВ могут быть заданы, например, в виде лингвистического описания или интервалов. Для проектирования информационной системы взята за основу система нечёткого вида Мамдани, однако, если необходимо уточнить результаты или провести дополнительный анализ выходных данных предполагается использование нечёткой системы типа Сугено. Разработанная система позволяет

учесть такие дополнительные факторы, как изменение метеорологических аспектов, максимально разовые выбросы, износ оборудования и т.д.

В результате анализа средств проектирования нечётких информационных систем был выбран программный пакет Fuzzy Logic Toolbox для Matlab, т.к. основные функции и алгоритмы в расширении Fuzzy Logic Toolbox реализованы для механизма вывода Сугено и наиболее эффективны для решения задач экологического характера.

Четвёртая глава посвящена описанию разработанной системы на примере ЗАО «Среднеахтубинского комбината строительных материалов и конструкций» г. Волжский. В табл. 2 приведен перечень 2 ЗВ, по которым осуществляются замеры в селитебной зоне по улицам Омовская, Омская и Кавказская, находящихся вблизи источника выбросов ЗВ. Приведены наименование, метод определения и погрешность загрязняющего вещества, а также их замеры в трёх контрольных точках.

Таблица 2. Расчетные концентрации ЗВ в контрольных точках

Наименование веществ Метод определения Результат анализа (концентрация ± погрешность), мг/м3 ПДК мг/м3

Т. 1 ул. Омовская

Азота диоксид фотометрический менее 0,02 0,2

Взвешенные вещества гравиметрический менее 0,26 0,5

Т. 2 ул. Омская

Азота диоксид фотометрический менее 0,02 0,2

Взвешенные вещества гравиметрический менее 0,26 0,5

Т. 3 ул. Кавказская

Азота диоксид фотометрический менее 0,02 0,2

Взвешенные вещества гравиметрический 0Д765±О,0б91 0,5

В системе MatLab, с помощью fis-редактора Fuzzy Logic Toolbox системы типа Мамдани задаются входные переменные относительно выбросов ЗВ с функцией принадлежности на промежутке, где границы интервалов определяются относительно ПДК с целью исключения лишних данных для уменьшения неточности результатов.

База знаний системы составляется на основе расчётных долей ПДК в селитебной зоне, концентрации и фактического выброса ЗВ из источника, класса его опасности, а также при учёте направления ветра. Для этого необходимо решить задачу упорядочивания объектов на основе матрицы попарного сравнения, задаваемой экспертами, с целью определения наиболее опасного ЗВ. Данная задача решается путем построения нечёткой обратимой квазисерии, близкой к исходному нечёткому отношению, моделирующему экспертную информацию с помощью разработанной и зарегистрированной программы для ЭВМ "Система поддержи принятия решений". Входными данными являются

значения, отражающие отношение ЗВ по степени влияния на окружающую среду при заданных параметрах.

Значения матрицы задаются экспертом или группой экспертов и отражают степень предпочтительности одного вещества над другим. Так как исходные данные определяются экспертным путём, полученные элементы матрицы не обладают свойствами, позволяющими сразу упорядочить ЗВ и требуют дальнейшей обработки данных с помощью программы "Система поддержки решений".

Пыль по степени опасности незначительно превосходит диоксид азота, что отражается в степени превосходства как 0,6. Пыль значительно опасней, чем остальные вещества, что отражается в виде степеней превосходства как 0,9 и 0,8. Пример экспертных оценок приведен в табл. 3.

Таблица 3. Матрица экспертных оценок отношения опасности ЗВ

пыль технологическая диоксид азота оксид азота оксид углерода сумма оксидов азота

пыль технологическая 1 0,6 0,9 0,8 0,9

диоксид азота 0,4 1 0,8 0,9 0,8

оксид азота 0,1 0,5 1 0,4 0,5

оксид углерода 0,2 од 0,8 1 0,9

сумма оксидов азота 0,1 од 0,5 0,5 1

В таблице 3 представлено строгое превосходство ЗВ. Так пыль технологическая превосходит по воздействию оксид азота как 0,9 и т. д. Таблица 3 получена на основе экспертных оценок, и её знаний, в общем случае, недостаточно для ранжирования предприятий.

На рис. 1 показан скриншот, иллюстрирующий работу разработанного программного продукта "Система поддержи принятия решений". Значения формируются в виде матрицы. В данном случае формируется матрица А с размерностью 5 на 5. Затем по программе "Система поддержи принятия решений" находится упорядочивание ЗВ (Рис. 1).

Система поддержки принятия решении Файл ■ Расчет Помощь

Исходная матрица \ Результат

Л= 0.2

0,2

0.2 02

¡0,2

^Оптимальная_обр1атимая квазисерия

: 2 ,0,3 11

¡0,3 ¡0.3 '0.3

3 10 8 10.7 ¡1

>0,7 ¡0.5

4

¡0,8 ¡0.7 ¡0.3

п

¡0,3

УпорядсчивБние элементов РМ^М^Р-5}

!0.3 ¡0,7 ¡0,5 ¡0,7 \ 1

Рис. 1. Результаты расчёта

В результате решения - определения оптимальной квазисерии получили следующее ранжирование по степени опасности ЗВ: {1 }>{2}>{4}>{3;5}. Пыль при заданных правилах базы знаний по опасности абсолютно превосходит все вещества со степенью превосходства как 0,8. Диоксид азота превосходит оксид азота, оксид углерода и сумму оксидов азота как 0,7. Оксид азота эквивалентен сумме оксидов азота. Оксид углерода превосходит оксид азота и их сумму как 0,7. На основе ранжирования ЗВ и экспертных знаний задаются правила БЗ. Фрагмент такой БЗ приведён ниже:

1. Если все ЗВ значительно меньше ПДК и нет неблагоприятного ветра в сторону жилой зоны, то присвоить 4-ю категорию.

2. Если все ЗВ равны или больше ПДК, то присвоить 1-ю категорию, независимо от направления ветра.

3. Если диоксид азота равен или больше ПДК и все остальные ЗВ существенно меньше ПДК, то присвоить 1-ю категорию, независимо от направления ветра.

4. Если диоксид азота меньше ПДК, а все ЗВ значительно меньше ПДК, то присвоить 2-ю категорию, независимо от направления ветра.

На рисунке 2 показаны результаты расчёта.

/

\ / \ •/ X У

У у

У \

V

Л.А

Рис. 2. Результаты присвоения категории предприятию

Из рисунка видно, что предприятие при вычисленном значении параметра, равного 1.38, принадлежит к четвёртой категории как 0,95, к третьей как 0,15, а к остальным мера принадлежности равна 0. Следовательно, предприятие относится к 4-му классу опасности со степенью достоверности 0,95.

При расчёте КОП ЗАО «Среднеахтубинский комбинат строительных материалов и конструкций» с помощью действующих рекомендаций по определению категории опасности предприятия и использовании разрабатываемого подхода были получены близкие результаты. Это означает, что исследуемый подход достаточно точен и может быть использован для работы с регрессионными моделями.

В таблице 4 приводятся сравнительные данные по расчёту класса опасности предприятия ЗАО «Среднеахтубинский комбинат строительных материалов и конструкций» и разрабатываемого метода.

Таблица 4. Сравнительный анализ регрессионных моделей и результатов нечёткого вывода при количественной исходной информации_

Ско- Выб- Значение Значения

Концентрация выбрасываемых веществ рость рос катего- катего-

Номер мг/м3 выхода веще- рии при рий при

замеров Пыль Диоксид Оксид Оксид Сумма смеси из ства, регрес- нечет-

азота азота углеро оксидов трубы т/год сионном ком

да азота м/с расчёте выводе

1 30,7 24 12 34 20 6 17,65 4 4

2 35 30 20 40 30 15 55,74 3 3

3 40 43 25 50 40 20 180,2 2 2

4 50 50 30 60 50 25 600 1 1

Результаты, полученные при расчёте КОП на основе использования нечеткого вывода при количественных данных, совпадают с результатами их обработки методами регрессионного анализа. Следовательно, в рамках исследуемого метода могут работать принятые расчёты по определению КОП, что может служить обоснованием работоспособности исследуемой модели.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ВЫВОДЫ

1. Проведён анализ существующих подходов к снижению экологической нагрузки на регион, выявлены достоинства и недостатки существующих методов. На основании проведённого исследования доказано, что необходимо совершенствование существующих подходов путём учёта дополнительных данных качественного характера.

2. Предложена методика оценки вредности ЗВ при нечётких параметрах. Методика реализована в виде программы для ЭВМ (система поддержки принятия решений), предназначенной для нахождения наиболее опасного ЗВ при присвоении категории предприятиям.

3. Предложен подход к определению категории опасности предприятия, основанный на методах системного анализа, математического моделирования, теории нечётких множеств. Использование данного подхода даст возможность определить степень влияния предприятия на экологию окружающей среды при учёте качественной информации.

4. Разработана модель представления знаний для оценки влияния предприятий стройиндустрии на экологию окружающей среды на базе программного средства Matlab. Результаты тестирования показали эффективность её применения при обработке экспертных данных.

5. Работоспособность предложенных подходов к анализу экологической безопасности предприятий и разработанных компьютерных систем показана при исследовании реальных строительных объектов - заводов по производству строительных материалов и асфальтобетонных смесей.

Всего автором по теме диссертационной работы опубликовано тринадцать работ, пять из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.

Работы по тематике диссертации, опубликованные в рецензируемых научных журналах и изданиях:

1. Санжапов, Б. X. Анализ программ социально-экономического развития региона на основе обеспечения экологической безопасности в условиях неопределённости [Электронный ресурс] / Б. X. Санжапов, О. А. Черемушкин // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строительная информатика. - 2013. - Вып. 10 (30). - URL: www.vestnik.vgasu.ru. (дата обращения 11.01.2014).

2. Черемушкин, О. А. Ранжирование предприятий строительного комплекса по степени создаваемой ими экологической нагрузки на атмосферный воздух при краткосрочных прогнозах [Электронный ресурс] / О. А. Черемушкин // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строит, информатика. - 2013. - Вып. 10 (30). - URL: www.vestnik.vgasu.ru (дата обращения 11.01.2014).

3. Санжапов, Б. X. Оценка степени воздействия объектов стройиндустрии на окружающую среду в условиях нечеткой информации [Электронный ресурс] / Б. X. Санжапов, О. А. Черемушкин // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строительная информатика - 2012. - Вып. 8 (24). - URL: www.vestnik.vgasu.ru (дата обращения 11.01.2014).

4. Черемушкин, О. А. Компьютерная система моделирования поддержки принятия решений при анализе экологической безопасности строительства

[Электронный ресурс] / О. А. Черемушкин, Р. Б. Санжапов // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строит, информатика. - 2012. - Вып. 7 (21). - URL: www.vestnik.vgasu.ru. (дата обращения 11.01.2014).

5. Черемушкин, О. А. Использование геоинформационных технологий для оценки влияния автотранспорта на экологическую безопасность городской территории [Электронный ресурс] / Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строительная информатика. - 2012. - Вып. 7 (21). - URL: www.vestnik.vgasu.ru. (дата обращения 11.01.2014).

Публикации по тематике диссертации в других изданиях, материалах конференций:

6. Черемушкин, О. А. Система ранжирования объектов стройиндустрии по степени их воздействия на окружающую среду на основе нечетких параметров [Текст] / О. А. Черемушкин // XI всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых : Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика - Пермь : Изд-во ПНИПУ, 2014 - С. 256-263.

7. Санжапов, Б. X. Распределенная система моделирования поддержки принятия решений по снижению экологической нагрузки предприятия цементного производства [Текст] / Б. X. Санжапов, О. А. Черемушкин // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. - 2013. - N 2. - С. 89-95.

8. Черемушкин, О. А. Методика присвоения категории производственному узлу асфальтобетонного производства [Текст] / О. А. Черемушкин // Междунар. науч.-исслед. журн. - 2013. - №7 (14), ч 2. - С. 1-5.

9. Черемушкин, О. А. Распределённая информационная система по усовершенствованию методологии определения категории объектов стройиндустрии по степени воздействия их выбросов на качество атмосферного воздуха [Электронный ресурс] / О. А. Черемушкин. URL: http://conf.nsc.ru/ym2012/ru/reportview/134947 (дата обращения 10:06. 2013).

10. Черемушкин, О. А. Автоматизированная система моделирования поддержки принятия решений при оценке экологической нагрузки предприятия цементного производства [Текст] / О. А. Черемушкин // Перспективы развития информационных технологий : сб. материалов XI Междунар. конф. -Новосибирск, 2013. - С. 109-113.

11. Черемушкин, О. А. Применение геоинформационных систем для экологического мониторинга в строительстве [Электронный ресурс] / О. А. Черемушкин. - URL: http://conf.nsc.ru/ym2012/ru/reportview/134947 (дата обращения 15.03.2012).

12. Черёмушкин, О. А. Система экологического мониторинга строительства на основе геоинформационных систем [Текст] / О. А. Черемушкин // ФЭН-НАУКА Периодический журнал научных трудов. Вып. №1/2011. г. Бугульма 2011 г. С. 17-18.

13. Санжапов, Б. X. Decision support system [Текст] : свидетельство о гос. регистрации программ для ЭВМ № 2013615376 / Б. X. Санжапов, О. А. Черемушкин ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Волгогр. гос. архит,-строит. ун-т. - № 2012660028 ; заявл. 20.11.2012 ; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 06.06.2013.

Черемушкин Олег Александрович

Определение категории объектов стройиндустрии по степени их воздействия на окружающую среду на основе нечётких параметров

05.23.19 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 07.10.2014. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Печать трафаретная. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1. Уч.-изд. л. 1.0 Тираж 100 экз. Заказ № 100.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет Отпечатано в отделе оперативной полиграфии 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1