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:   || 2 | 3 |

Технико-экологические модели оценки рисков в системе защиты городской среды при строительстве метрополитена

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ЗАПРУДИН Анатолий Григорьевич

ТЕХНИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ РИСКОВ

В СИСТЕМЕ ЗАЩИТЫ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МЕТРОПОЛИТЕНА

Специальность 25.00.22 «Геотехнология (подземная,

открытая и строительная)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург – 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО

«Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Корнилков Михаил Викторович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шилин Андрей Александрович

кандидат технических наук

Черев Дмитрий Алексеевич

Ведущая организация – Институт горного дела УрО РАН

Защита состоится 25 декабря 2008 г. в -00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при Уральском государственном горном университете по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, 2-й учебный корпус, ауд. 2142.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Уральского государственного горного университета.

Автореферат диссертации разослан «25» ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Багазеев В. К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы. Освоение подземного пространства урбанизированных территорий – радикальное средство решения градостроительных проблем крупнейших городов. Вместе с тем практика городского подземного строительства в Уральском регионе, главным образом Екатеринбургского и Челябинского метрополитенов, свидетельствует о негативном влиянии горно-строительных работ на состояние городской среды, что требует проведения специальных защитных мероприятий. Эффективность последних существенно возрастет, если они будут объединены в систему, формализуемую на основе принципов системного подхода, отражающих взаимосвязи природных, экономических, экологических, социальных, технических особенностей и рисков освоения городского подземного пространства. Обязательным условием результативного функционирования системы является оценка рисков, сопровождающих горно-строительные работы, отражающих нестабильность условий строительства метрополитенов, с учетом комплексного мониторинга состояния подземных объектов, позволяющего прогнозировать «периоды упреждения» с последующим назначением мероприятий, обеспечивающих минимизацию ущербов для городской среды. Таким образом, формирование моделей оценки рисков в системе защиты городской среды при строительстве метрополитена, обеспечивающих обоснованный выбор эффективных защитных инженерных мероприятий, является весьма актуальной задачей.

Объект исследований – строящиеся метрополитены крупнейших городов Урала.

Предмет исследований – методы оптимизации экономически и экологически эффективных инженерных решений при производстве горно-строительных работ.

Цель диссертации формирование технико-экологических моделей оценки рисков в системе защиты городской среды от воздействия горных работ при строительстве метрополитенов, обеспечивающих принятие эффективных защитных решений.

Основная идея диссертации обоснование эффективных инженерных решений с использованием технико-экологических моделей системы защиты городской среды, формируемой на основе системного подхода и теории риска с учетом нестабильности условий строительства и качества мониторинга строящихся метрополитенов.

Основные задачи исследований:

1) формализация системы защиты городской среды от воздействия горных работ при строительстве метрополитенов;

2) определение наиболее значимых факторов риска для городской среды и структуры значимых подсистем в системе защиты, в т. ч. структуры подсистем получения исходной информации, мониторинга и страхования горно-строительных рисков;

3) совершенствование методов количественной оценки рисков по наиболее значимым факторам и цене рисков;

4) оценка качества комплексного мониторинга городской среды в зоне влияния горно-строительных работ;

5) разработка методик обоснования эффективных защитных мероприятий в системе защиты городской среды.

Методы исследований. В диссертации использован комплекс, включающий обобщение результатов ранее выполненных исследований, системный подход, методы системного анализа и вероятностно-статистические методы, имитационное моделирование. Следует отметить, что исследования выполнены в рамках научного направления кафедры ШС УГГУ «Решение задач строительства подземных сооружений и шахт в условиях риска».

Защищаемые научные положения:

1. Технико-экологические модели оценки рисков в формализованной системе защиты городской среды от негативного влияния горных работ при строительстве метрополитенов включают взаимосвязи финансовых поступлений, затрат (на горно-строительные работы, получение исходной информации о состоянии среды и ее мониторинг) и цены значимых рисков, рассматриваемые в динамике с учетом фактора времени.

2. Значимые факторы риска, оказывающие наиболее существенное влияние на городскую среду при строительстве метрополитенов крупнейших городов, устанавливаются дифференцированно для основных типов подземных сооружений (тоннель, станция, вестибюль) методом статистической обработки результатов групповой экспертизы с последующей сравнительной эколого-экономической оценкой цены факторов как произведения уровней рисков на потенциальный ущерб.

3. Качество комплексного мониторинга защищаемой среды устанавливается с учетом достоверностей определения «периодов упреждения» по компонентам комплексного мониторинга с учетом нестабильности уровней «горизонтов прогноза», на которые ведется прогнозирование.

4. Выбор эффективных инженерных решений в моделях оценки рисков при строительстве метрополитенов выполняется по критериям минимизации суммарных дисконтированных затрат и цены рисков или максимизации чистого дисконтированного дохода, причем уровни, определяющие цену рисков, находятся методом Монте-Карло, а потенциальные ущербы – по принципу финансового запаса.

Достоверность защищаемых научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью полученных результатов исследований с данными практики, результатами внедрения.

Научная новизна результатов исследований состоит:

– в создании технико-экологических моделей системы защиты городской среды от негативных воздействий, вызванных строительством метрополитена;

– разработке методики оценок значимых факторов риска по основным типам строящихся подземных сооружений метрополитена;

– количественной оценке качества комплексного мониторинга и разработке методики совместного прогнозирования «периодов упреждения» на защищаемых объектах по компонентам комплексного мониторинга;

– формировании критериев и методик количественной оценки уровней рисков и потенциальных ущербов в системе защиты городской среды для головной строительной организации или подрядчика.

Практическая значимость работы заключается в формировании моделей, алгоритмов и программ для обоснования инженерных мероприятий по защите городской среды от воздействия горных работ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации использованы при проектировании и строительстве Челябинского метрополитена (ООО «Институт Челябинскдортранспроект», МУП «Челябметротрансстрой»).

Результаты работы переданы в ЕМУП «УЗПС МЕТРО» (Екатеринбургское муниципальное унитарное предприятие «Управление заказчика по строительству подземных сооружений и метрополитена»), ООО «Метрострой – ПТС» (г. Екатеринбург).

Личный вклад автора диссертации заключается в сборе и обобщении материалов, постановке задач исследований, выполнении исследований, формулировании научных положений, выводов и рекомендаций диссертации.

Апробация. Содержание и основные результаты исследований обсуждались на третьей научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути» (ноябрь 2006 г., г. Москва), Международном совещании заведующих кафедрами механики грунтов, оснований и фундаментов, подземного строительства и гидротехнических работ, инженерной геологии и геоэкологии строительных вузов и факультетов «Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики механики грунтов и фундаментостроения» (ноябрь 2006 г., г. Казань), Всероссийской научной конференции «Роль механики в создании эффективных материалов конструкций и машин XXI века» (декабрь 2006 г., г. Омск), Международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений» (май 2007 г., г. Екатеринбург), семинарах Уральского отделения Тоннельной ассоциации России (2007, 2008 гг., г. Екатеринбург), семинарах кафедр строительных конструкций и инженерных сооружений ЮУрГУ (2006, 2007, 2008 гг., г. Челябинск) и шахтного строительства УГГУ (2008 г., г. Екатеринбург).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в девяти печатных работах.

Структура и объем работы. Работа включает введение, шесть глав, выводы и рекомендации, библиографический указатель из 177 наименований. Объем работы составляет 194 страниц машинописного текста, в том числе 47 таблиц и 26 рисунков, 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние изученности вопроса

Существенный вклад в решение технико-экологической задачи строительства и эксплуатации городских подземных сооружений внесен в результате исследований и работ, выполненных МГГУ, МГУПС, МГСУ, МАДИ (ГТУ), СПбГГИ (ТУ), СПбГУПС, СПбГАСУ, УрГУПС, УГГУ, СибГУПС, ЮУрГУ, Тоннельной ассоциацией России, «Ассодстройметро», ИПКОН РАН, НИЦ «Тоннели и метрополитены», НИИОСП им. Герсеванова, ИГД УрО РАН, ВНИМИ, ОАО «Метрогипротранс», ОАО НИПИ «Ленметрогипротранс», ОАО «Мосинжпроект», ОАО «Уралгипротранс», ЗАО «Триада-Холдинг и др. В частности, разработаны общие теоретические положения защиты городской среды при подземном строительстве, классификации подземных сооружений в экологическом аспекте и экологических рисков, критерии экологической безопасности, методические основы определения безопасного состояния работы природно-технической системы «породный массив технология подземное сооружение, сформированы основы стратегии управления рисками в городском подземном строительстве, комплексы защитных мероприятий.

Оценивая изученность экологической проблемы освоения городского подземного пространства, необходимо отметить научную важность и практическую значимость полученных результатов. Вместе с тем не формализована система защиты городской среды, реализующая принципы системного подхода (предусматривающего увязку природных, экономических, экологических, социальных, технических факторов, в т. ч. рисков, сопровождающих освоение городского подземного пространства), доступная широкому кругу пользователей. Нет ясности в части определения значимости факторов риска, затруднена их количественная оценка. Не формализован мониторинг состояния подземных объектов, без чего невозможна оптимизация его параметров. Не рассмотрена целесообразность страхования строительных и эксплуатационных рисков, сопровождающих освоение подземного пространства. Прогноз состояния объектов не завершается оценками периода упреждения и достоверности. На основании изложенного исследования в диссертации выполняются по следующим направлениям:

формализация системы защиты городской среды от воздействия горных работ при строительстве метрополитенов;

определение наиболее значимых факторов риска для городской среды и структуры значимых подсистем в системе защиты, в т. ч. структуры подсистем получения исходной информации, мониторинга и страхования горно-строительных рисков;

совершенствование методов количественной оценки рисков по наиболее значимым факторам и цене рисков;

оценка качества комплексного мониторинга городской среды в зоне влияния горно-строительных работ;

разработка методики обоснования эффективных защитных мероприятий в системе защиты городской среды.

2. Система защиты городской среды от воздействия горных работ

при строительстве метрополитена и ее компоненты

Практика освоения подземного пространства крупнейших и крупных городов доказывает, что любые инженерные решения – стратегические, тактические и локальные – не должны рассматриваться вне связи с многочисленными местными факторами, оказывающими как непосредственное, так и косвенное влияние на состояние городской среды в процессе строительства метрополитена и последующей эксплуатации построенных объектов. Поэтому качество и продуктивность необходимых защитных инженерных решений существенно возрастут, если они будут выбираться, базируясь на формализованной системе, формируемой на основе системного подхода, предусматривающего увязку природных, экономических, экологических, социальных, технических факторов, в т. ч. рисков, сопровождающих освоение городского подземного пространства.

Ясно, что формирование обобщенной системы защиты городской среды от негативных воздействий горно-строительных работ, детализирующей полную совокупность условий и особенностей подземного строительства и эксплуатации подземных сооружений, является сложнейшей задачей, связанной со значительными затратами времени. Последнее обстоятельство становится чрезвычайно важным и существенным в связи с бурно обостряющимися проблемами урбанизации крупнейших городов Уральского региона. Между тем создание адаптированных систем, отражающих местную специфику и предназначенных для решения конкретных задач строительства метрополитена, позволяет с достаточной степенью достоверности реализовать идею оптимизации защитных мероприятий на основе системного подхода без особых издержек на их формирование. Следует отметить, что любая адаптированная система защиты городской среды может рассматриваться как составляющая обобщенной системы, доступная к дополнению, детализации и корректировке.

Основой для формирования адаптированных систем являются взаимосвязи финансовых поступлений, затрат (на получение исходной информации о состоянии техно-природной среды, горно-строительные и эксплуатационные работы, защиту городской среды, научно-техническое сопровождение мониторинг) и цены значимых рисков, рассматриваемые в динамике с учетом фактора времени. Структура адаптированных систем двухуровневая:

– первый уровень – адаптированные системы «эксплуатация» и «строительство»;

– второй уровень:

подсистемы стадии «эксплуатация», включающие:

поступления, эксплуатационные расходы, налоги и платежи;

инвестиции в строительство и защиту городской среды;

цена рисков;

подсистемы стадии «строительство»:

договорная цена;

капитальные вложения по компонентам: изыскания и проектирование, строительство, защита городской среды, научно-техническое сопровождение;

цена рисков.

Обязательным условием результативного функционирования подсистем второго уровня «цена рисков» является наличие компонентов: «инженерно-геологическое обеспечение», «научно-техническое сопровождение мониторинг».

Динамический характер систем обеспечивается в результате учета фактора времени дисконтированием разновременных поступлений, затрат, платежей, ущербов и т. п. Дисконтирование следует выполнять по квартальным или месячным нормам дисконта E

1 коэффициента дисконтирования at.

Адаптированные системы защиты городской среды от воздействия горно-строительных работ формируются по многоэтапному принципу. На первом этапе, по данным проектно-сметной документации, формируются подсистемы: «прибыль» или «договорная цена», «эксплуатационные расходы (себестоимость)», «налоги и платежи», «инвестиции». На втором этапе устанавливаются с учетом категорий ответственности объектов значимые факторы риска, определяющие необходимый набор подсистем оценок рисков. Значимые факторы риска могут определяться методом статистической обработки результатов групповой экспертизы, выполняемой по направлениям освоения подземного пространства и видам подземных объектов. На третьем этапе находятся уровни рисков и цена рисков в соответствующих подсистемах, причем определяющие цену рисков уровни рисков целесообразно находить методом Монте-Карло, а потенциальные ущербы – с учетом финансового запаса. Четвертый этап предусматривает формирование вариантов мероприятий по локализации рисков в рамках каждой рассматриваемой подсистемы, включая уточнение инженерно-геологической ситуации и мониторинг.

Критерии адаптированных систем защитных решений определяются в соответствии со стадиями реализации «эксплуатация» и «строительство». Для социально значимых городских подземных объектов понятия: «бездоходные», «частично окупаемые» объекты носят сугубо условный характер. В частности, «комплексная эффективность» [Ю. Е. Крук], ожидаемая от строительства и эксплуатации метрополитена, включает эффекты: от повышения ценности городской территории в районах метрополитена; экономии городской территории; снижения эксплуатационных расходов по наземному транспорту (в среднем составляет 18 %); снижения капиталовложений в наземный транспорт (в среднем составляет 7,5 %); сокращения вредных выбросов в воздушную среду и снижения транспортного шума (в среднем составляет 5 %); снижения дорожно-транспортных происшествий (в среднем составляет 3,5 %); эффект от экономии времени на передвижение и повышение комфортности передвижения (в среднем составляет 38 %); эффект от снижения транспортной усталости (в среднем составляет 28 %); непосредственный доход от эксплуатационной деятельности. Для ориентировочных расчетов социальная значимость метрополитенов в условиях Челябинска и Екатеринбурга, определяемая издержками в денежной форме от несвоевременной сдачи линий в эксплуатацию, может быть оценена величиной 2,5 3,5 млрд р. в год.

На стадии «эксплуатация» подсистема «поступления, эксплуатационные расходы, налоги и платежи» формируется в полном соответствии с действующими Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. Вторая подсистема «инвестиции» определяет капитальные вложения (размер инвестиций) заказчика или контрактную стоимость строительства объекта, включая мероприятия по защите городской среды, по одному из четырех типов контрактов подрядной организации: тип «А» – контракт с установленной паушальной (твердой) суммой; тип «B» – контракт с оплатой по объему работ; тип «C» – контракт с возмещением издержек; тип «D» – срочный контракт, предусматривающий выполнение подрядчиком определенной работы в установленный срок.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.