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 | 2 || 4 | 5 |

Теория и методы оценки геоэкологической безопасности создаваемых природно-технических систем

-- [ Страница 3 ] --

 Модель исследования геоэкологической безопасности СС Выбирая СС как базу для-1

Рис. 1. Модель исследования геоэкологической безопасности СС

Выбирая СС как базу для исследований, оценивая результаты по выбору концептуальной идеи, инженерных изысканий, структурного синтеза и других этапов ее жизненного цикла по степени воздействия на ОС при различных компоновочных вариантах, можем выявить оптимальное решение с минимальным негативным воздействием. Для этого необходимо на основе правил системного анализа провести дальнейшую декомпозицию проектируемой СС на отдельные элементы (подсистемы) до уровня, позволяющего проводить соответствующее математическое моделирование их воздействия на ОС.

Задачи исследования и соответствующие факторы негативного воздействия определяются для множества подсистем иерархического типа, взаимосвязанных с создаваемой СС. С каждой подсистемой из этого множества связано значение фактора негативного воздействия, определяющее общий уровень соответствия выбранной цели. Таким образом, концептуальная идея, результаты инженерных изысканий, планировочная структура, функциональная структура, техническая структура, а также входящие в СС ТС, реализация их жизненного цикла и осуществление их функций проецируются на поведение и функции СС в целом и, как следствие, определяют комплексное техногенное воздействие на ОС. Системный экологический анализ и оценка всех подсистем, включая ТС, с учетом экологических ограничений создает наиболее полную гипотезу относительно экологического поведения СС в целом.

На рис. 2 представлена модель в виде иерархической структуры для оценки геоэкологической безопасности по результатам проведения инженерных изысканий (включая инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-гидрометеорологические, инженерно-экологические). Анализ показывает, что в зависимости от решений, принимаемых на этом этапе, возможен переход площади, отведенной под строительство (части С), из категории природных ландшафтов и ресурсов (П) в категорию ПТС.

 Модель оценки геоэкологической безопасности ПТС при проведении инженерных-2

Рис. 2. Модель оценки геоэкологической безопасности ПТС при проведении инженерных изысканий

В работе предлагаются алгоритм и методы оценки геоэкологической безопасности ПТС по результатам инженерно-экологических изысканий для обоснования выбора оптимального варианта размещения промышленных объектов по геоэкологическим критериям. Алгоритм содержит оценку степени нарушенности ландшафта (табл. 2), определение негативных факторов воздействия на окружающую среду, моделирование уровней негативного воздействия, установление детерминированных или качественных значений факторов воздействия и их весовых коэффициентов, определение частных и комплексных геоэкологических критериев для оптимизации выбора конкурентных пунктов/площадок.

В табл. 2: Кн – коэффициент площадной нарушенности ландшафтов:

, (1)

где SПТС+С – площадь природно-технической системы с вновь вводимой площадью застройки, м2;

SП – площадь естественного ландшафта с естественным стабильным гомеостазом, м2.

Таблица 2

Система и критерии оценки состояния ПТС

Решения Оценка состояния уязвимости Категория состояния
П Естественный ландшафт с естественными стабильными взаимоотношениями (гомеостаз экосистем) Устойчивое динамическое равновесие
ПТС+С 1.Степень нарушенности ландшафта (Кн>0,5) приводит к возникновению высокого уровня вероятности нарушения динамического равновесия Состояние, при котором развитие природно-техногенных процессов приводит к нарушению динамического равновесия и способствует возникновению критических ситуаций при эксплуатации ПТС
2.Степень нарушенности ландшафта (0,3Кн 0, 5) приводит к вероятности нарушения динамического равновесия Состояние ПТС, при котором развитие природных и природно-техногенных процессов приводит к нарушению динамического равновесия и может способствовать возникновению критических ситуаций при эксплуатации
3.Степень нарушенности ландшафта (Кн<0,3) не приводит к нарушению динамического равновесия Состояние ПТС, при котором развитие природных и природно-техногенных процессов не приводит к нарушению динамического равновесия

Модель оценки геоэкологической безопасности СС на этапе проектирования представлена на рис. 3. Структурный и параметрический синтез и оптимизация подсистем СС, оценка промежуточных решений относительно конечной цели – минимизации негативного воздействия на ОС в жизненном цикле СС – позволит повысить геоэкологическую безопасность создаваемой ПТС.

 Модель оценки геоэкологической безопасности на этапе проектирования -4

Рис. 3. Модель оценки геоэкологической безопасности на этапе проектирования

Рассмотрим подсистему, моделирующую отношения на этапе эксплуатации, где устойчивость СС и ее геоэкологическая безопасность определяются, прежде всего, оптимальными инженерными решениями при реализации строительного проекта (рис. 4).

 Модель оценки геоэкологической безопасности на этапе эксплуатации Анализ-5

Рис. 4. Модель оценки геоэкологической безопасности на этапе эксплуатации

Анализ этой модели показывает, что геоэкологическая безопасность ПТС зависит от показателей состояния СиТС, уровня инженерной защиты, компенсационных возможностей природной среды, показателей состояния природной среды. Отсюда можно сделать вывод о том, что возможны два способа управления геоэкологической безопасностью ПТС: геоинформационный (на основе анализа показателей состояния объектов природной среды и их компенсационных возможностей) и технический (на основе экологических показателей СиТС и уровня инженерной защиты). Технический способ управления по предложению ряда авторов (В.А. Грачев, В.В. Гутенев, В.М. Котляков, А.Л. Ревзон и др.) предполагает регулирование режима функционирования системы в зависимости от характера и степени динамической природной составляющей, несущей способности оснований сооружений и состояния (надежности) технической составляющей.

Автор предлагает повысить эффективность технического способа управления геоэкологической безопасностью ПТС за счет анализа, оценки и управления технико-экологическими показателями ТС с целью минимизации негативного воздействия на ОС в жизненном цикле. Общая структура управления геоэкологической безопасностью ПТС в строительстве представлена на рис. 5.

Повышение геоэкологической безопасности ТС при их разработке связано с совершенствованием системы проектирования ТС за счет расширения круга задач, решаемых на разных стадиях проектирования. Принципы проектирования с учетом экологических аспектов, задачи комплексного проектирования и действия, связанные с интегрированием экологических аспектов, представлены в работе.

 Модель управления геоэкологической безопасностью ПТС в строительстве При-6

Рис. 5. Модель управления геоэкологической безопасностью ПТС в строительстве

При системном исследовании, анализе и оценке проектируемых ТС и условий их функционирования определяются импликативные взаимосвязи между показателями назначения (прежде всего функциональными, структурными и конструктивными) и показателями входа и выхода на основных уровнях продукционной системы – производства, эксплуатации и переработки.

Под продукционной системой понимаем совокупность материально или энергетически связанных единичных процессов, которые выполняют одну или более конкретных функций; под структурированной системой – совокупность технических элементов (подсистем), имеющих общее параметрическое множество.

Для определения экологических показателей проектируемых систем исследованы возможные экологические последствия функционирования их в полном жизненном цикле, т.е. исследованы материальные и энергетические потоки на входе и выходе продукционной системы.

Общая экологическая характеристика и безопасность проектируемых ТС представляется как совокупность негативных воздействий на входе и выходе в продукционную систему:

, (1)

где j, i – соответствующие индексы номенклатурной принадлежности объекта природы (j =1…m) и технических показателей объекта (i=1…n);

– негативное воздействие на входе в продукционную систему или стадию ЖЦ объекта Х, характеризуемого техническими показателями Аi;

– негативное воздействие на выходе из продукционной системы или стадии жизненного цикла.

Далее в общем случае рассматривается геоэкологическая безопасность ТС с учетом декомпозиции по жизненному циклу и функциональной декомпозиции.

На стадии производства материалов геоэкологическая безопасность ТС на входе в продукционную систему зависит от потребления абиотических ресурсов и энергии:

, (2)

где – масса k-го конструкционного материала, используемого в конструкции ТС, кг;

– удельный расход сырья на получение 1 кг k-го конструкционного материала, кг/кг конструкционного материала;

– удельный расход энергии на получение 1 кг k-го конструкционного материала, МДж/кг конструкционного материала.

Выходной поток негативного воздействия зависит от экологических показателей, связанных с производством материалов:

, (3)

где – удельная масса, характеризующая образующиеся отходы (выбросы, сбросы, твердые отходы) при производстве 1 кг k-го конструкционного материала, кг/кг конструкционного материала;

– энергетическое негативное воздействие при производстве k-го конструкционного материала, МДж.

Анализ полученных регрессионных зависимостей показывает, что снижение негативного воздействия на этой стадии зависит от снижения потребления массы каждого k-го конструкционного материала, входящего в конструкцию, что широко применяется в настоящее время и выражается, в том числе, и в снижении общей массы конструкции ТС. Также при проектировании следует на этапе структурного синтеза стремиться к выбору материалов с лучшими экологическими показателями при производстве, а при параметрической оптимизации следует учитывать, что общее негативное воздействие на ОС зависит от оптимального соотношения различных конструкционных материалов (их массы). Это может быть промежуточным критерием оценки геоэкологической безопасности альтернативных вариантов проектируемых ТС.

На стадии производства ТС негативное воздействие определяется в основном в зависимости от

, (4)

где – уровень техногенного воздействия технологического комплекса;

– уровень инженерной защиты окружающей среды:

, (5)

где – вклад в снижение негативного воздействия от применения методов, средств и аппаратов очистки вентиляционных выбросов, сточных вод, рециклинга отходов производства ТС.

, (6)

где – установленные для предприятия предельно допустимые выбросы в атмосферу, нормы образования отходов и нормативы сточных вод.

В общем случае снижение негативного воздействия от деятельности промышленных предприятий достигается внедрением «более чистых технологий» и компенсационными возможностями инженерной защиты ОС путем реализации природоохранных защитных мероприятий.

На стадии эксплуатации ТС целесообразно рассматривать два варианта функционирования ТС как самостоятельных объектов и как элементов систем более высокого иерархического уровня, в т.ч. и СС.

В первом случае на стадии эксплуатации рассмотрим негативное воздействие от объекта Х (электротехническая система), характеризуемого показателями Аi, связанное прежде всего с переносом энергии, которое напрямую зависит от функциональных показателей ТС. На входе это зависимость

, (7)

где – энергия, потребляемая ТС, МДж.

Эффективность использования Евх зависит от основных показателей проектируемых систем (коэффициента полезного действия , коэффициента мощности cos , удельной массы на единицу полезной мощности и др.). Но при эксплуатации неизбежны потери энергии, которые выражаются на выходе как

, (8)

где – параметрические показатели экологического воздействия.

При проектировании на промежуточных этапах следует проверять функциональные и конструктивные характеристики ТС, влияющие на основные энергетические потоки: тепловые потери, электромагнитные излучения, уровни шума, вибрации и др. Для снижения негативного воздействия материальных потоков следует предусмотреть сокращение и безотходное использование расходных материалов.

Во втором случае, когда ТС являются одним из элементов систем более высокого иерархического уровня (СС и ПТС), определяются материальные и энергетические входные и выходные потоки, приходящиеся на долю ТС, которые особо значимы на этапах производства и выведения из эксплуатации СС, а также уровень физических воздействий проектируемых ТС, оказывающих влияние на абиотическую среду и биоту, особенно в зоне массовых застроек. Оценивается также роль ТС в сохранении динамического равновесия и устойчивости ПТС.

Для повышения геоэкологической безопасности на стадии эксплуатации ТС необходимо следовать общеизвестным принципам: повышение надежности и долговечности, удобство обслуживания и ремонта, использование модульных конструкций, уменьшение расходных материалов и др. Уровень негативных воздействий на входе и выходе будет зависеть от материальных потоков и потоков энергии, необходимых для поддержания эксплуатации ТС.

На стадии рециклинга ТС следует рассматривать возможность рециклинга отдельных подсистем, агрегатов, узлов, деталей, материалов. Для материалов негативное воздействие будет определяться на входе как

, (9)

где – масса k-го конструкционного материала ТС, ожидаемого к рециклингу, кг;

– расход энергии на рециклинг 1 кг k-го конструкционного материала, МДж/кг конструкционного материала.

Следует выбирать технологии рециклинга с минимальным потреблением энергии и минимальным техногенным воздействием на окружающую среду. На выходе негативное воздействие определяется как

, (10)

где – приведенная масса выбросов от рециклинга 1 кг k-го конструкционного материала, кг/кг конструкционного материала;

– негативное энергетическое воздействие на ОС от процесса рециклинга (энергетические потери), МДж.

Для снижения этого воздействия при структурном синтезе следует предусмотреть возможность выбора материалов, пригодных к рециклингу, использования рециклированных материалов, возможность разборки конструкций ТС после завершения эксплуатации и использования ее элементов для реконструкции аналогичных или других ТС. Также актуально при параметрической оптимизации учитывать, что общее негативное воздействие на этой стадии зависит от оптимального соотношения масс конструкционных материалов.

Для управления экологическим проектированием разработаны политика, цели и программа повышения геоэкологической безопасности ТС. Программа может быть представлена и в алгоритмах (например, алгоритм для снижения негативного воздействия при рециклинге представлен на рис. 6).

Из любых двух конкурентоспособных вариантов (Х1 и Х2) при проектировании ТС при условии, что (где – совокупность продукционных систем) Х1 будет предпочтительней Х2 относительно цели при характеристической функции только при условии

, (11)

где цель исследования – минимизация негативного воздействия на ОС в жизненном цикле;

– уровень негативного воздействия первого и второго вариантов.

 Алгоритм реализация экологической цели (– коэффициент унификации, а –-43

Рис. 6. Алгоритм реализация экологической цели (– коэффициент унификации, а – коэффициент разборки конструкции ТС)

При нормировании уровня допустимых негативных воздействий ТС задаются ограничения следующего вида:

, (12)

где [н] j – нормируемая величина воздействия на j-й компонент природы.

Оценка проектируемых ТС по множеству критериев, в т.ч. и экологических, является весьма сложной задачей. При решении задачи выбора конкурентных вариантов с использованием нескольких экологических показателей применяют различные качественные и количественные методы оценки. При этом использование всех экологических показателей на ранних стадиях проектирования нецелесообразно, так как это значительно увеличивает время исследования. Поэтому на каждом этапе проектирования следует с помощью экспертных оценок выбирать основные экологические показатели, которые зависят от уточняемых на выбранном этапе проектирования технических характеристик проектируемых СиТС.



Pages:     | 1 | 2 || 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.