Основными показателями хозяйственной деятельности являются объемы выпуска продукции. Технологии производства продукции определяют выбросы и сбросы в окружающую среду и тем самым воздействие на природную среду. С другой стороны, производственная продукция образует блага жизни и тем самым влияет на социальное развитие.
В социальном блоке можно выделить три основных уровня иерархии: первый уровень характеризует показатель качества жизни, второй - четыре показателя (подблока): показатель жизненного уровня населения; показатель обеспеченности человеческими ресурсами; показатель обеспеченности интеллектуальными ресурсами и показатель защищенности жизнедеятельности населения; третий - базовые показатели.
Базовые показатели функционально связаны с характеристиками экономического блока и отражают отклик социальной среды на хозяйственную деятельность. Для установления связей между третьим уровнем и вторым, вторым и первым используются функциональные зависимости с использованием данных экспертных оценок. Блок «Качество окружающей среды» может иметь четыре уровня иерархии.
Качество окружающей среды может определяется на основании следующих показателей [3]:
качество атмосферного воздуха ,
качество почв,
качество поверхностных вод ,
качество биоты.
Входные данные для блока “Качество окружающей среды” должны предоставляться региональными экономическими и статистическими управлениями, региональными представительствами министерства экологии и ядерной безопасности, органами санитарно-эпидемиологической службы, экспертными группами состоящими из специалистов в областях экономики, социальной политике, медицине, биологии, экологической безопасности, Институтом стратегических исследований, группами информационного поиска, использующими материалы отечественных и зарубежных научных исследований и симпозиумов по вопросам устойчивого развитии регионов мира, а также глобальной компьютерной сети Internet.
Выходные данные для блока “Качество окружающей среды позволяют представить показатели, характеризующие качество окружающей среды региона и его компонентов.
В качестве управляющих параметров, кроме определяющих в экономическом блоке сценарий развития, могут быть приняты долевые зависимости отчислений на образование от суммы налогов с предприятий, коэффициент отчислений на образование от объема местного бюджета в районе, коэффициент (удельный вес) распределения объема местного бюджета в районе на социальное развитие в регионе, коэффициент отчислений на науку, коэффициент отчислений на науку от объема местного бюджета в районе, коэффициент отчислений на культуру от суммы налогов с предприятий, коэффициент отчислений на культуру от суммы местного регионального бюджета. С использованием разработанной математической модели можно рассматривать ряд оптимизационных задач, таких как:
- минимизировать время перехода к устойчивому развитию, при достижении заданных значений показателей качества жизни и качества природной среды;
- при заданном времени перехода и заданном качестве природной среды максимизировать качество жизни;
- при заданном времени перехода и заданном качестве жизни максимизировать качество природной среды.
Необходимость создания оптимизационных систем моделей обусловлено тем, что достижение нормативных показателей устойчивого развития будет получено с помощью выработанных в процессе решения оптимизационных задач стратегий.
Графическое представление полученных стратегий развития в виде графиков наглядно предоставит возможность выработать решение и определить уровень и направление управляющих воздействий для достижения системой нормативных показателей, соответствующих мировым стандартам.
Ниже приведены построенные математические зависимости модели (детальное описание параметров модели в [1,3,7,8]).
Экономика
Kp(t,s,j)=alf(t,s,j)* kkp(t)* (1-nt(t))* nr(s,j)*
+NBpR(t) + kdp(s,j)* (1- nr(s,j))* +NBp(t,s,j)
системный моделирование математический методология
Kr(t,s,k)= bet(t,s,k)* kkr(t)* (1-nt(t))* nr(s,j)* +NBrR(t)+ kdr(s,j,k)* (1- nr(s,j))* +NBr(t,s,k)
kdp(s,j)+kdr(s,j,k)+kdv(s,j)+kds(s,j)+kdx(s,j)=1
kkp(t)+kkr(t)+kks(t)+kkx(t)=1
alf(s,j)=1
bet(s,k)=1
Загрязнения
M_atm(s,i,t)=
M_v (s,i,t)=
Индекс экономического развития региона
Качество окружающей среды. Качество атмосферного воздуха. Показатель защищенности атмосферы
K_saf[ir,iy]=kw_ec_em[ir,iy]*K_ec_em[ir,iy]+
kw_rast[ir,iy]*K_rast[ir,iy]+
kw_vym[ir,iy]*K_vym[ir,iy]+
kw_gs[ir,iy]*K_gs[ir,iy]+
kw_pinv[ir,iy]*K_pinv[ir,iy]+
kw_pvm4[ir,iy]*K_pvm4[ir,iy]+
kw_pvl1[ir,iy]*K_pvl1[ir,iy]+
kw_pnas[ir,iy]*K_pnas[ir,iy]+
kw_ufr[ir,iy]*K_ufr[ir,iy]+
kw_groz[ir,iy]*K_groz[ir,iy]+
kw_obms[ir,iy]*K_obms[ir,iy]
kw_ec_em[ir,iy] + kw_rast[ir,iy]+kw_vym[ir,iy]+kw_gs[ir,iy]+kw_pinv[ir,iy]+
kw_pvm4[ir,iy]+kw_pvl1[ir,iy]+ kw_pnas[ir,iy]+ kw_ufr[ir,iy]+kw_groz[ir,iy]+
kw_obms[ir,iy]=1
0 < K_saf[ir,iy] < 1
Влияние химического загрязнения атмосферы
K_him[ir,iy]=gam_atm[1]*K_t[ir,iy]+gam_atm[2]*K_g[ir,iy]
0 < K_him[ir,iy]< 1
Показатель физического загрязнения атмосферы
K_fiz_atm[ir,iy]= bet_fiz[ir,igf]*Ki_fiz[ir,igf]
0 < K_fiz_atm[ir,iy]< 1
Показатель качества атмосферного воздуха
K_atm_reg[iy]= kw_ray_a[ir,iy]* K_atm[ir,iy]
kw_ray_a[ir,iy ]=1
0 < K_atm_reg[iy]< 1
Поверхностные водотоки
K_v[ir,iy]=alfv[ir,iy,izv]* Ki_v[ir,iy,izv]
alfv[ir,iy,izv]=1
0 < Ki_v[ir,iy,izv]< 1
0 < K_v[ir,iy,izv]< 1
K_vod_reg[iy] = kw_ray_v[ir,iy]* K_vod[ir,iy]
kw_ray_v[ir,iy]=1
0 < K_vod_reg[iy] < 1
Качество почв
K_poch_reg[iy] = kw_poch[ir,iy]* K_poch[ir,iy]
kw_poch[ir,iy]=1. 0 < K_poch[iy] < 1
Качество биоты региона.
K_bio_reg[iy] = kw_bio_ray[ir,iy]*K_bio_ray[ir,iy]
0 <= K_bio_reg [iy]<=1
Качество окружающей среды региона
K_OS[iy]= kw_ray[ir,iy]*(K_atm_reg[iy]+ K_vod_reg[iy]+ K_poch_reg[iy]+K_bio_reg[iy])
0 <= K_OS_reg[iy]<=1
Качество социальной среды региона(индекс социального развития)
+ ++ ,
0 <= <=1
Критерий качества системы
K_OS++
где K_OS - показатель качества окружающей природной среды;
- показатель качества экономической сферы;
- индекс социального развития.
На начальном этапе исследований были проведены эксперименты с использованием оптимизационной подмодели верхнего уровня приведенной выше модели, которые показали незначительное отклонение от начальных значений показателей качества социальной и природной подсистем при среднесрочном прогнозировании. Анализ результатов позволил сделать предварительные выводы о том, что существующая ситуация довольно устойчива и для ее существенного улучшения требуется либо время, либо определенное перераспределение управляющих ресурсов. Дальнейшие исследования должны проводиться с более детализированной моделью среднего уровня.
Построенная математическая модель оптимального управления развитием социо-природно-техногенной системой регионального уровня перспективна для исследования следующих проблем перехода к устойчивому развитию:
- оценка возможных активных управляющих воздействий на социо-эколого-экономическую систему с целью достижения приемлемого интегрального показателя качества и показателей подсистем:
- формирование стратегий устойчивого развития отдельных природных ресурсов;
- построение стратегий развития, не выходящих за рамки ассимиляционного потенциала экосистем;
- устранение связи между экономическим ростом и экологической деградацией.
Список ссылок
1. Методические подходы к выбору стратегии устойчивого развития территории/Под научн. ред. проф., д.т.н. А.Г.Шапаря, НАН Украины, Ин-т проблем природопользования и экологии.-Днепропетровск, 1996. В 2-х томах, т.1.-162с., т.2.-170 с.
2. Методичні підходи до вибору та обгрунтування критеріїв і показників сталого розвитку різних ландшафтних регіонів України/ А.Г.Шапар, В.Б. Хазан, М.В.Мажаров.-Дніпропетровськ, ІППЕ НАН України, 1999.- 88 с.
3. Поліщук С.З., Долодаренко В.О., Чорнобровкіна Н.А., Рябко А.І. Системний аналіз і моделювання у розв'язанні проблем сталого розвитку території. Дніпропетровськ, 2001-136 с.
4. Гурман В.И.,Кульбака Н.Э.,Рюмина Е.В. Опыт социо-эколого-экономического моделирования развития региона// Экономика и мат.методы.1999. Т.35.вып.3.,с.69-79.
5. Полищук С.З., Стеблянко П.А.,Рябко А.И. Вариант комплексной социально-эколого-экономической модели развития территории. Мат. межгос.конф. Компьютерное моделирование. Днепродзержинск, 1997.
6. Ивлев О.Г., Рябко А.И. Системный подход и опыт построения и исследования модели социально-эколого-экономической системы. Сб.:”Досвід моделювання при прозв'язанні задач природокористування та екології”/ Під наук. ред. д-ра техн.наук С.З.Поліщука - Дніпропетровськ: Ін-т проблем природокористування та екології НАН України, 1998. - 140 с.
7. Долодаренко В.О., Поліщук С.З., Чорнобровкіна Н.А., Рябко А.И. Соціо-еколого-економічна модель розвитку старопромислового регіону з використанням уточненої моделі-прототипу. Зб.наук.пр.:Екологія і природокористування ІППЕ НАН України, вип. 2.- Дніпропетровськ, 2000 - 187 с.