авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Теория и методы оценки геоэкологической безопасности создаваемых природно-технических систем

-- [ Страница 2 ] --

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на: Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии» (Internet, 2007 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий» (образовательные технологии) (Internet, 2007 г.), Международной научно-методической конференции «Высшее профессиональное образование в современной России: перспективы, проблемы, решения» (Москва, МГТУ «МАМИ», 2005 г.), Международном симпозиуме «Современное автотракторостроение и высшая школа России» (Москва, МГТУ «МАМИ», 2005 г.), Международной конференции российской научной школы (Сочи, 2004 г.), Всероссийской научно-технической конференции (Тольятти, ТГУ, 2004 г.), Всероссийской научно- технической конференции (Москва, «МАТИ» – РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2004 г.), и др.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 60 печатных работах из них: одна монография, 12 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, свидетельство № 10729 о регистрации программы для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертация объемом 338 страниц машинописного текста состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 311 наименований, и четырех приложений общим объемом 20 страниц. В ней содержится 49 рисунков и 28 таблиц.

2. Основное содержание работы

Гармонизация развития техники и природы возможна только в результате научно обоснованных компромиссов между хозяйственной деятельностью человека и проблемой сохранения природной средой. На сегодняшний день единственно приемлемый вариант прогрессивного движения человечества – это движение в «рамках устойчивого развития», развития, не разрушающего естественного биотического механизма саморегуляции природной среды. Поэтому при создании технических систем следует стремиться к минимизации техногенного воздействия на геосферные оболочки.

Применение теории и методов оценки геоэкологической безопасности ПТС особенно эффективно на этапе разработки СиТС, т.к. проектные решения имеют значительное мультипликативное влияние на поведение ТС и определяют потенциал их воздействия на ОС. Комплексный экологический анализ и оценка на этапе разработки (особенно на ранних стадиях – концептуальная идея, инженерные изыскания и научно-исследовательские работы, структурный и параметрический синтез и др.) и целенаправленное воздействие на параметры проектируемых СиТС позволяют управлять факторами, влияющими на уровень техногенного воздействия, и поддерживать необходимую степень геоэкологической безопасности.

Эти принципы, как показывает анализ отечественных и зарубежных работ, лежат в основе современных интенсивных исследований по разработке научных подходов и математического моделирования, позволяющих проводить комплексный экологический анализ и интегральную оценку воздействий на ОС при управлении геоэкологической безопасностью в строительстве и проектировании промышленных комплексов и ТС (агрегатов, механизмов, машин и др.).

Вопросы оценки геоэкологической безопасности ПТС довольно широко представлены в работах отечественных и зарубежных авторов – Б.Р. Алленби, А.А. Быкова, И.К. Верника, С.Г. Германа, Р.В. Голевой, В.А. Грачева, Т.Е. Гридэла, В.В. Гутенева, А.В. Дончевой, К.Н. Дьяконова, В.А. Звонова, А.П. Камышева, А.В. Козлова, В.М. Котлякова, Х. Кумамото, В.Ф. Кутенева, В.И. Ларионова, В.Н. Луканина, И.И. Мазура, О.И. Молдаванова, В.В. Москвичева, Ц. Новака, В.И. Осипова, Р.А. Перелет, А.Д. Потапова, А.Л. Ревзона, Р.О. Самсонова, Г.Е. Синякова В.Н., Г.С. Сергеева, М.Ю. Слесарева, В.И. Теличенко, А.А. Тишкова, Ю.В. Трофименко, Р. Уильямса, Э.Дж. Хенли, Н.Н. Хренова, М.А. Шахраньяна, Е.В. Щербины, В.Н. Шишова, Ю.И. Шокина, А.К. Шрейбера и др.

В работах, посвященных управлению экологической безопасностью в строительстве (В.И. Теличенко, М.Ю. Слесарев.), рассмотрены проблемы классификации экстремальных экологических задач и методов их решения, моделирования факторов воздействия на ОС, критериев в системе управления экологической безопасностью строительства, интерпретации решений по критериям управления экологической безопасностью строительства. Исследование оптимизационных задач экологического менеджмента показало, что для разных функций управления свойственны определенные классы задач экологической оптимизации, решаемые на эколого-математических моделях.

В работах А.Д. Потапова, Е.В. Щербины, П.В. Коваля и др. рассмотрены научно-методологические основы геоэкологической безопасности строительства и принципы взаимодействия СС и ОС и определены возможные негативные воздействия и ответные реакции, как среды, так и системы.

При проектировании промышленных комплексов, как следует из работ И.И. Мазура, О.И. Молдаванова, В.Н. Шишова и др., природоохранным объектом является природный ландшафт, представленный как производная экологического взаимодействия четырех геосфер: атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы. Математическая модель формирования антропогенного ландшафта предусматривает структурно-функциональные преобразования геосфер, которые приводят к разнохарактерным конечным результатам, позволяющим ставить и решать важные инженерно-экологические задачи (определение допустимых смещений равновесия экосистемы, оптимизация природоохранных функций в рамках отдельной геосферы и ПТС и др.).

В работах В.А. Грачева, В.В. Гутенева, А.П. Камышева, В.М. Котлякова, А.Л. Ревзона и др. отражены теория, методология и методы геоэкологического анализа и показатели оценки состояния окружающей среды в зоне строительства и эксплуатации инженерных сооружений.

При проектировании промышленно-транспортного комплекса (работы В.Н. Луканина, Ю.В. Трофименко и др.) рассматриваются принципы управления системой «автотранспортный комплекс – окружающая среда (АТК–ОС)» путем регулирования уровня взаимодействия энергетических установок с окружающей средой. Основой методологического подхода является анализ взаимосвязанных уровней системы АТК–ОС, которые характеризуются своими входными и выходными потоками. Использование аппарата математического моделирования процессов энерго- и массопреобразований в АТК–ОС позволяет решать оптимизационные задачи по обеспечению развития системы в пределах экологических допусков.

Отмечено постоянное совершенствование теории и методов оценки воздействия хозяйственной деятельности и ТС на состояние геосфер, что приводит к более тщательному выявлению всех единичных процессов и происходящих в них изменений потоков энерго- и массопереноса с целью минимизации потерь природных ресурсов и негативного влияния на ОС в жизненном цикле ТС. Такой подход предлагается в работах В.Ф. Кутенева, В.А. Звонова, А.В. Козлова для повышения экологической безопасности ТС (автомобиля) и предусматривает разработку функциональной модели в виде иерархии диаграмм, отражающих жизненный цикл ТС. Математическое моделирование входных и выходных потоков на любом иерархическом уровне строится на законе сохранения массы и энергии.

Вопросы экологического проектирования и экспертизы раскрываются наиболее полно в работе К.А. Дьяконова и А.В. Дончевой, где дается методическое и методологическое обобщение подходов к экологическому проектированию и оценке воздействия хозяйственной деятельности на ОС.

Однако рассмотренные подходы не отражают в полной мере теорию, методологию и методы оценки геоэкологической безопасности на этапе разработки ПТС, направленные на минимизацию негативного воздействия в жизненном цикле, на основе анализа импликативных отношений технических и экологических показателей создаваемых систем и выявления частных и комплексных геоэкологических критериев их оптимизации.

Основное требование, которое предъявляется в настоящее время к ПТС, – это обеспечение безопасности жизнедеятельности человека, но при этом не в полной мере учитывается весь спектр возникающих негативных воздействий на ОС. В результате преобразования природной среды при реализации жизненного цикла СиТС изменяются абиотические факторы, влияющие как на биоту, так и на здоровье человека. Идеальным вариантом экологически безопасных СС является подобие естественным экосистемам, которые не являются закрытыми статическими системами. Естественная экосистема – это «открытая система в квазиустойчивом состоянии: материалы и энергия непрерывно поступают в нее из окружающей среды и в окружающую среду уходят» (Л. фон Берталанфи, 1968), где «материя циркулирует, а энергия рассеивается» (Ю. Одум, 1953). На современном этапе развития основным механизмом, который способен обеспечить геоэкологическую безопасность ПТС, является комплексная система экологического управления, охватывающая все стадии ЖЦ СиТС и включающая в себя в т.ч. анализ и оценку экологической безопасности принимаемых проектных решений.

Комплексный анализ и оценка геоэкологической безопасности СиТС в ЖЦ на этапах, предшествующих реализации проекта (концептуальная идея, комплекс инженерных изысканий, научно-исследовательские работы, проектирование и др.), и принятие сбалансированных решений позволят снизить напряженность экологических проблем еще до их возникновения и в целом определяют безопасность последующего функционирования систем.

В процессе проектирования СС выделяются этапы внешнего проектирования, когда система рассматривается как часть более высокого иерархического уровня – ПТС, и этапы внутреннего проектирования, когда СС рассматривается как более высокий уровень для входящих в нее технических подсистем: зданий, сооружений, инженерных сетей, технологий, механизмов, агрегатов и др.

Автором предлагаются следующие основные положения теории экологической оценки СиТС на этапе разработки с учетом жизненного цикла.

  1. Возможности повышения геоэкологической безопасности создаваемых ПТС выявляются на базе классификаций, разработанных на основе экоцентризма и логически установленных взаимоотношений СиТС и ОС с использованием теоретических и эмпирических положений из области математики, физики, техники, экологии, геоэкологии и других наук. При экоцентрическом подходе мир представляется не как совокупность изолированных элементов и объектов, а как сеть феноменов, которые фундаментально взаимосвязаны и взаимозависимы. Анализ и оценка логически установленных взаимосвязей на основе физических и математических моделей СиТС позволяют выявить варианты с минимальным негативным воздействием на ОС.
  2. На каждом этапе разработки СиТС закладывается определенный локально выраженный техногенный эффект i, величина которого зависит от функциональных и других технических показателей создаваемых систем. Варьирование и оценка параметров создаваемых технических систем позволяет изменить уровень воздействия на ОС в жизненном цикле.
  3. Системные свойства и факторы негативного воздействия конкретного этапа жизненного цикла объекта возникают именно на этом конкретном уровне. Исследование геоэкологической безопасности создаваемых СиТС в целом строится как выявление, анализ, обобщение и оценка взаимоотношений между системой на различных этапах ее жизненного цикла и ОС.
  4. Управляющие действия человека с целью повышения геоэкологической безопасности ПТС принимаются на основе информации о состоянии природной среды и экологических показателей создаваемых СиТС, а также предвидения возможных изменений в их взаимосвязи и взаимоотношениях.
  5. Физическая модель исследуемой ТС представляет собой сеть взаимоотношений между системой и природной средой, основанных на законах сохранения, превращения и переноса энергии и материалов и балансе входных и выходных материальных и энергетических потоков.
  6. Физическая модель исследуемой СС представляет собой сеть взаимоотношений между системой и природной средой, основанных на законах сохранения динамического равновесия и устойчивости строительной и природной систем, а также законах, связанных с входными потоками, состоящих из ТС, материалов, энергии, которые формируют и выходные потоки.
  7. Математическое моделирование и общая концепция описания поведения создаваемых систем – это теоретико-множественный подход (множество элементов A и множество отношений R между ними относительно выбранной цели исследования – минимизация техногенного воздействия в ЖЦ). В общем случае проектируемая система S представляет собой упорядоченную пару S=(A,R). Чтобы сделать эту зависимость практически полезной, ее следует уточнить и ввести определенные иерархические уровни упорядоченных пар (A,R), относящихся к решению задачи по снижению негативного воздействия на жизнеобеспечивающие геосферные оболочки и биоту. Уровни иерархии и упорядоченные пары вводятся с помощью одного из двух фундаментальных критериев различий:

а) выделение систем, базирующихся на определенных типах элементов (показатели технического уровня надежности, устойчивости и качества объекта, экологические показатели, экономические показатели и др.), требующих разных экспериментальных методов и средств для сбора данных – т.е. эта классификация имеет экспериментальную основу;

б) выделение систем, базирующихся на определенных типах отношений (взаимодействие системы, подсистем между собой и с окружающей средой в ЖЦ) – такая классификация связана непосредственно с обработкой данных, а не связана с их сбором, и основа ее преимущественно теоретическая.

При теоретическом экологическом анализе и оценке проектируемых СиТС возможны следующие допущения в выборе методов и данных: правила присвоения; критерии предпочтения; определение системы исследования (природно-технической, строительной, продукционной, технической, структурированной и др.) и границ исследования; заключения и допущения, касающиеся данных, и др.

Методология, применяемая в данной работе, представляет собой подход, основанный на системном экологическом исследовании и экологическом анализе свойств различных иерархических уровней проектируемых систем с целью получения новой информации о взаимодействии показателей внешнего и внутреннего проектирования с уровнем негативного воздействия на геосферные оболочки в жизненном цикле.

Конечная цель системного экологического анализа и оценки, проводимых на этапе разработки СиТС, – это выбор из конкурентных вариантов систем с минимальным негативным воздействием на ОС.

Основные принципы и правила системного экологического исследования, анализа и оценки геоэкологической безопасности создаваемых ПТС раскрыты автором для решения задач по минимизации негативного воздействия на ОС с учетом жизненного цикла СиТС (табл. 1).

Модель исследований геоэкологической безопасности СС в соответствии с методологией работы представлена на рис. 1.

Таблица 1

Основные принципы системного анализа и оценки геоэкологической безопасности ПТС

Основные принципы Суть принципа
1. Принцип конечной цели Приоритет конечной цели – минимизация негативного воздействия СиТС на ОС в полном жизненном цикле. Основные правила: - анализ следует вести на базе понимания, что любая СиТС взаимосвязана с ОС и ее конструктивные и функциональные показатели определяют эквивалент негативного воздействия в жизненном цикле; - при структурном и параметрическом синтезе и выборе оптимального решения любой вариант должен оцениваться относительно конечной цели
2. Принцип модульного построения. Выделение модулей и рассмотрение создаваемых систем как совокупности подсистем. Основные правила: - для выявления взаимоотношений создаваемыми СиТС с ОС строятся подсистемы по этапам жизненного цикла, а для ТС еще и продукционные системы; - для выявления технических показателей СиТС, управление которыми приведет к изменению воздействия на ОС и повышению экологической безопасности, строятся структурированные системы СиТС
3. Принцип функциональности Принцип строится на утверждении, что любой иерархический уровень структурированной системы связан с функциональным назначением создаваемой ТС, а любой иерархический уровень продукционной системы связан с функционированием входящих в них производственных систем Основное правило: - процессы функционирования ТС связаны с формированием входных и выходных материальных и энергетических потоков. Техногенными эффектами являются потребление абиотических ресурсов, ингредиентные и параметрические (физические) воздействия на ОС
4. Принцип иерархии Введение иерархии подсистем и их ранжирование. Основное правило: - с позиций экоцентризма системой высшего иерархического уровня является природная среда
5. Принцип связности Рассмотрение любого объекта, входящего в ПТС, подразумевает проведение процедуры выявления связей между ним и системой более высокого иерархического уровня и, в конечном счете, с ОС. Основное правило: - декомпозицию создаваемых СиТС следует проводить до уровня, позволяющего осуществлять соответствующее математическое моделирование их связи с ОС
6. Принцип единства Совместное рассмотрение ПТС как единого целого и как совокупности частей. Основное правило: - ПТС представляется не как совокупность изолированных элементов и объектов, а как сеть фактов, которые фундаментально взаимосвязаны и взаимозависимы


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.