Наука устойчивого развития и энергоэкология: система оценки последствий катастроф (часть 2)
#Научно-образовательная и просветительская газета "Природа-Общество-Человек: ноосферное устойчивое ра
Перевод ущерба от катастроф различного генезиса в единицы мощности.
Б.Е. Большаковым предложен способ перевода денежных единиц в единицы мощности, предложена формула для перевода денежной массы в мощность:
(1)
Рр - мощность валюты, Вт/рубль;
РВатт - валовый региональный продукт, выраженный в единицах мощности, Ватт;
РДеньги - валовый региональный продукт, выраженный в денежных единицах, рублях.
Автором для перевода ущерба от ЧС различного генезиса в единицы мощности предложена следующая формула:
(2)
Рчс - мощность ЧС, выраженная в единицах мощности, кВт;
Учс - материальный ущерб от ЧС, выраженный в рублях, рубль;
Рр - мощность валюты, Вт/рубль.
Соответственно ватты затем легко переводятся в киловатты и мегаватты соответственно.
Расчёт базовых индикаторов устойчивого развития в условиях отсутствия информации.
В условиях отсутствия необходимой информации для расчёта базовых и дополнительных индикаторов устойчивого развития (в условиях неопределённости) мощность региона может быть получена по его доле в валовом внутреннем продукте страны. Для этого необходимо:
1. Рассчитать полную мощность страны в единицах мощности.
2. Рассчитать полезную мощность страны в единицах мощности.
3. Определить долю региона в ВВП страны в стоимостных единицах.
4. Рассчитать полезную мощность региона в единицах мощности, умножив полученную долю на полезную мощность страны в единицах мощности.
5. Рассчитать полную мощность региона в единицах мощности, умножив полученную долю на полную мощность страны в единицах мощности.
Методика расчёта системы базовых индикаторов оценки энергоэкологических последствий ЧС различного генезиса.
К системе базовых индикаторов оценки энергоэкологических последствий ЧС различного генезиса относятся следующие показатели:
1. Изменение полной мощности региона в результате проявления ЧС различного генезиса, гВт;
2. Изменение полезной мощности региона в результате проявления ЧС различного генезиса, гВт;
3. Увеличение мощности потерь региона в результате проявления ЧС различного генезиса, гВт;
4. Изменение КПД технологий региона в результате проявления ЧС различного генезиса, гВт;
Формулы для расчёта базовых индикаторов оценки энергоэкологических последствий ЧС различного генезиса будут иметь следующий вид:
(3)
где ∆N – потери полной мощности региона в результате действия ЧС различного генезиса, гВт;
N – полная мощность региона, гВт;
Рчс – мощность ЧС различного генезиса, гВт.
(4)
где ∆Р – потери полезной мощности региона в результате действия ЧС различного генезиса, гВт;
Р – полезная мощность региона, гВт;
Рчс – мощность ЧС различного генезиса, гВт.
(5)
где ∆G – увеличение мощности потерь региона в результате действия ЧС различного генезиса, гВт;
G – мощность потерь региона, гВт;
Рчс – мощность ЧС различного генезиса, гВт.
(6)
где ∆КПД – изменение коэффициента полезного действия региона в результате действия ЧС различного генезиса;
∆N – потери полной мощности региона в результате ЧС различного генезиса, гВт;
∆Р – потери полезной мощности региона в результате ЧС различного генезиса, гВт;
Таким образом, с помощью представленных формул, можно рассчитать базовые индикаторы энергоэкологической оценки последствий ЧС различного генезиса.
Методика расчёта дополнительных индикаторов оценки энергоэкологических последствий ЧС различного генезиса.
К системе дополнительных индикаторов оценки энергоэкологических последствий ЧС различного генезиса относятся следующие показатели:
1. Изменение мощности валюты региона в результате проявления ЧС различного генезиса, Вт/рубль;
2. Изменение экономического могущества региона в результате проявления ЧС различного генезиса, гВт;
3. Изменение совокупного уровня жизни региона в результате проявления ЧС различного генезиса, кВт/чел;
4. Изменение качества окружающей среды региона в результате проявления ЧС различного генезиса;
5. Изменение качества жизни человека в регионе в результате проявления ЧС различного генезиса, кВт;
Формулы для расчёта дополнительных индикаторов оценки энергоэкологических последствий катастроф различного генезиса будут иметь следующий вид:
(7)
∆Рр – изменение мощности валюты региона, Вт/рубль;
Рр – полезная мощность региона, Вт;
Рр1 – полезная мощность региона, выраженная в денежных единицах, рублях;
Рчс – мощность ЧС, выраженная в денежных единицах, рублях.
(8)
где ∆Рэ – изменение экономического могущества региона в результате проявления ЧС различного генезиса, гВт:
∆N – потери полной мощности региона в результате ЧС различного генезиса, гВт;
∆КПД – изменение коэффициента полезного действия региона в результате действия ЧС различного генезиса;
Еt = 1 – есть потребитель; 0 – нет потребителя.
(9)
где ∆U – изменение совокупного уровня жизни в результате проявления ЧС различного генезиса, кВт/человека;
∆Р – потери полезной мощности региона в результате ЧС различного генезиса, гВт;
∆М – потери численности населения региона от действия ЧС различного генезиса, человек.
(10)
где ∆g – изменение качества окружающей среды от действия ЧС различного генезиса;
∆G– увеличение мощности потерь региона в результате действия ЧС различного генезиса, ГВт;
∆G1 – увеличение мощности потерь региона в результате действия ЧС различного генезиса за прошлый год, ГВт.
(11)
где ∆Кж – изменение качества жизни населения региона в результате проявления ЧС различного генезиса, кВт/человека;
Тм – средняя нормированная продолжительность жизни в регионе, лет;
∆U – изменение совокупного уровня жизни в результате проявления ЧС различного генезиса, кВт/человека;
∆g – изменение качества окружающей среды от действия ЧС различного генезиса.
Таким образом, с помощью представленных формул, можно рассчитать дополнительные индикаторы энергоэкологической оценки последствий катастроф различного генезиса.
Прогнозная оценка изменения энергетических мощностей региона в результате проявления катастроф различного генезиса.
Единое общее мерило для всех катастроф мы можем найти лишь в социально-экономических последствиях катастроф — в природных и техногенных авариях. Это мерило – число жертв, а также размеры убытков. Однако при использовании этих данных нам приходится учитывать то обстоятельство, что в прошлом население Земли было много меньше, а цены имущества – много ниже, чем сейчас. Поэтому, если, например, в 1281 году в Западной Европе погибло при наводнении около 80 тысяч человек, то при нынешней населённости число жертв было бы гораздо больше. Мы можем условно считать, что число жертв и материальный ущерб сохраняется пропорциональным общему населению, и, пользуясь данными о населении регионов в прошлые эпохи, рассчитать поправочные коэффициенты, на которые нужно умножить истинное число жертв, чтобы привести их к населённости 2000 года.
Используя данные численности населения за период с 1960 по 2010 годы (таблица 2), автором на примере Сибирского федерального округа (СФО) России были рассчитаны поправочные коэффициенты для расчёта убытков для всех субъектов СФО (таблица 3).
Таблица 2 - Численность населения субъектов СФО
Таблица 3 - Коэффициенты для приведения числа пострадавших и убытков при природных и техногенных катастрофах к уровню населения и ценам 2000 года
Средний расчётный материальный ущерб от техногенных и природных ЧС определяли по формуле:
(12)
где Yр – средний расчётный материальный ущерб от техногенных и природных ЧС в определённый год расчёта;
S – средние значения материального ущерба от ЧС техногенного и природного характера за период с 2000 по 2010 год;
Q – средний материальный ущерб на 1 человека от ЧС техногенного и природного характера, рублей за период с 2000 по 2010 год;
N(2010-2000) – изменение численности населения региона за период с 2000 года до 2010 года.
Важным моментом является определение отношения размера убытков, то есть полезной мощности (мВт) на одного человека при проявлении природных и техногенных ЧС.
(13)
где N – среднее значение размера убытков на одного человека (кВт, Ватт);
∆Р – величина изменения полезной мощности в случае проявления природных или техногенных ЧС, мВт;
М – число погибших, человек.
Зная значение среднего размера убытков на одного человека за 33 года, можно говорить о норме среднего размера убытков на одного человека. Используя величину среднего размера убытков и ставку дисконтирования для конкретного года, можно определить величину выплаты в случае проявления ЧС на конкретного пострадавшего или погибшего человека. Причём производить это дифференцированно в зависимости от генезиса ЧС.
Прогнозная оценка последствий ЧС различного генезиса в отраслях экономики региона.
Все чрезвычайные ситуации, наносящие потери отраслям экономики региона, выражаются в следующих видах ущерба:
- ущерб жизни и здоровью людей;
- экономический ущерб, связанный с материальными потерями в отрасли экономики;
- экологический ущерб.
Это принципиально разные виды ущерба, несводимые друг к другу и подлежащие раздельному учёту. Остановимся на первом – ущербе, связанном со смертельными случаями на производстве в различных отраслях экономики региона.
В России не существует официально признанной и хоть сколько-нибудь адекватной методики определения стоимости человеческой жизни, в то время как она просто необходима для расчёта компенсации и материальной помощи жертвам всевозможных катастроф и терактов. Первые практически применимые методики расчёта ценности человеческой жизни с точки зрения самого человека, подвергаемого риску гибели, изложены ещё в 1963 и 1965 гг.
За рубежом в случае гибели людей на производстве выплачивается фиксированная сумма, которая изменяется каждый год в зависимости от инфляции.
В любом случае, в настоящее время как зарубежные, так и отечественные специалисты сходятся к мнению, что физический смысл экономического эквивалента жизни среднестатистического человека представляет собой сумму среднедушевых располагаемых денежных годовых доходов населения страны в расчете на одного умершего.
В контексте приведённой выше информации, формула для определения итоговых потерь в отраслях экономики региона от гибели людей на производстве будет выглядеть следующим образом:
(14)
где Потр – потери в отрасли экономики, кВт;
Р – производительность труда в отрасли экономики региона, кВт/человека;
К – количество погибших в результате чрезвычайной ситуации в конкретной отрасли экономики региона, человек (смертельные случаи на производстве);
Л – количество лет, которые человек не доработал до пенсии, лет.
Прогнозная оценка изменения энергетических мощностей региона в результате проявления ЧС различного генезиса за прошлые исторические периоды.
При расчёте базовых показателей устойчивого развития мы основывались на следующих принципах:
1. Численность населения является наиболее оптимальным показателем для определения базовых показателей в исторической перспективе, так как значения данного показателя известны точно и имеют одинаковое значение для измерения в течение всей истории человечества и представленного региона.
2. Данные по ВРП региона не всегда представлены, особенно в 17-20 веках, что не позволяет точно опираться на этот показатель при расчёте индикаторов.
3. Административно-территориальное деление территории, в пределах, например, современной Томской области менялось на протяжении всей истории развития города Томска, что не позволяет точно определить численность населения в пределах современных границ Томской области, а, следовательно, и определить структуру потребления экономики региона на тот период.
4. При представлении данных рассчитываются основные индикаторы сначала для города Томска с 1604 года по 1944 год, год основания Томской области в современных границах, а в дальнейшем приводятся данные для всей Томской области в современных границах, начиная с 1944 года.
5. Методологической и методической основой для расчёта базовых показателей устойчивого развития Томской области служат принципы и взгляды, разрабатываемые в Международной Научной школе устойчивого развития.
В качестве базы для расчёта изменения энергетических мощностей региона от проявления катастроф различного генезиса используются коэффициенты для приведения числа пострадавших и убытков при природных и техногенных катастрофах к уровню населения и ценам 2000 года (таблица 3) а также формула 12.
Прогнозная оценка социально-экономических последствий ЧС различного генезиса в случае гибели взрослого человека (ребёнка).
Важным моментом в определении социально-экономических последствий техногенных и природных чрезвычайных ситуаций является расчёт потерь в случае смерти взрослого человека или ребёнка. Мы исходили из того, что возраст взрослого человека, погибшего в случае чрезвычайной ситуации, равен среднему возрасту работников Томской области. Средний возраст работников Томской области равен 38,3 года. Вследствие того, что пол погибших неизвестен, то средний возраст выхода на пенсию мы определи в 57,5 года. Разница между выходом на пенсию и средним возрастом погибших в случае чрезвычайных ситуаций назовём недоработкой, и она равняется для Томской области 19,2 года. То есть, это то количество лет, которое человек не доработает до пенсии и не принесёт доход Томской области.
В случае смерти детей от чрезвычайных ситуаций недоработка составит 39,5 лет (57,5-18=39,5 лет). Формула для определения итоговых потерь от последствий чрезвычайных ситуаций будет выглядеть следующим образом:
(15)
где П – потери региона в случае гибели человека;
У – совокупный уровень жизни на душу населения региона;
К – количество погибших в результате чрезвычайной ситуации;
Л – количество лет, которые человек не доработал до пенсии.
Интегрированный показатель: коэффициент неустойчивости биосферы с учётом плотности ЧС.
Следующий энергоэкологический показатель устойчивого развития – неустойчивость биосферы – это отношение плотности полной мощности (антропогенной нагрузки) к константе Федотова, равной 70 кВт/км2.
Развивая методические основы энергетической оценки последствий ЧС различного генезиса, автором предложены следующие возможности оценки мощности ЧС:
(16)
где Kчс– коэффициент мощностной нагрузки ЧС или плотность мощности ЧС;
Nчс– полная мощность ЧС;
S – площадь региона.
Различный генезис ЧС обусловлен, в основном, проявлением ЧС природного и техногенного характера. Следовательно, общий коэффициент мощностной нагрузки ЧС будет иметь следующий вид:
(17)
где Кобчс– плотность мощности ЧС;
Кчстехн– плотность мощности техногенных ЧС;
Кчсприр– плотность мощности природных ЧС.
С учётом плотности мощности ЧС, формула расчёта неустойчивости биосферы будет иметь следующий вид:
(18)
где Nбиос – неустойчивость биосферы;
Р – плотность полной мощности или антропогенная нагрузка;
Kчс– плотность мощности ЧС или коэффициент мощностной нагрузки ЧС;
Кф– константа Федотова (70 кВт/км2).
Важным моментом является оценка устойчивости экономики региона к воздействию ЧС различного генезиса. Коэффициент устойчивости экономики региона к воздействию ЧС будет выглядеть следующим образом:
(19)
гдеКуст.эк– коэффициент устойчивости экономики региона к воздействию ЧС;
Nчс– полная мощность ЧС, гВт;
Р – ВРП региона (полезная мощность), гВт.
Таким образом, на основе представленной методики можно не только наиболее полно и комплексно оценить ущерб от природных и техногенных ЧС, но и рассчитать такие важные показатели, как плотность мощности ЧС, антропогенная нагрузка (плотность полной мощности) и неустойчивость биосферы.
Энергоэкологический баланс катастроф различного генезиса.
Суть, отображённая на схеме жизнедеятельности Общества во взаимодействии с Природой и учётом воздействия ЧС различного генезиса в варианте А. путь деградации или биосферной неустойчивости (рисунок 2), заключается в следующем:
1) Источником техногенных ЧС является общество, человек, в свою очередь возникшие ЧС техногенного характера оказывают влияние на Общество и Природу;
2) Источником природных ЧС является Природа, в свою очередь возникшие ЧС природного характера оказывают влияние на Общество и Техносферу;
3) Техногенные и природные ЧС оказывают влияние друг на друга – природные могут явиться причиной возникновения техногенных ЧС, и, наоборот, техногенные вызвать природные ЧС;
4) Антропогенная нагрузка, оказывающая воздействие на Природу и общество, с учётом мощностной нагрузки ЧС, не должна превышать 70 кВт/км2. В случае, отображённом на рисунке 2, антропогенная нагрузка с учётом мощности ЧС различного генезиса превышает значения 70 кВт/км2, соответственно, энергоэкологический баланс ЧС нарушается и сохраняется путь деградации и биосферной неустойчивости Природы и Общества.
Рисунок 2 - Схема жизнедеятельности Общества во взаимодействии с Природой и учётом воздействия ЧС различного генезиса (А. путь деградации или биосферной неустойчивости; Б. путь устойчивого развития)
Примечание:N – полная мощность; Р – полезная мощность; G – мощность потерь; Рчс – мощность ЧС природного или техногенного происхождения.
В случае воздействия ЧС различного генезиса (Б. путь устойчивого развития) (рис. 2), антропогенная нагрузка, оказывающая воздействие на Природу и общество, с учётом мощностной нагрузкой ЧС, не превышает 70 кВт/км2, соответственно, энергоэкологический баланс ЧС не нарушается и сохраняется путь устойчивого развития Природы и Общества.
Энергоэкологический баланс катастроф различного генезиса важен для понимания и определения устойчивости социально-экономических систем. Устойчивость — способность системы сохранять текущее состояние при влиянии внешних воздействий. Если текущее состояние при этом не сохраняется, то такое состояние называется неустойчивым. В качестве внешних воздействующих факторов выступают катастрофы различного происхождения, вызывающие неустойчивость социально-экономических систем. При этом целый ряд катастроф, такие, например, как разрушительные землетрясения национального масштаба, ураганы, цунами, войны, аварии на атомных станциях, могут привести к полному уничтожению социально-экономической системы государства, приводя к абсолютной неустойчивости. Менее значительные по своим масштабам и последствиям катастрофы различного генезиса нарушают устойчивость социально-экономических систем, не приводя их к полному уничтожению, своего рода конвективная неустойчивость. Соответственно в контексте сказанного в отношении влияния катастроф на социально-экономические системы выстраивается следующая закономерность: 1) катастрофы влияют на устойчивость социально-экономических систем, при этом устойчивость снижается либо до низких значений, приводя к уничтожению системы, либо понижая устойчивость до некоторых пределов; 2) устойчивое развитие социально-экономических систем связано с изменениями мощности катастроф, соответственно устойчивое развитие социально-экономических систем будет наблюдаться в тех случаях, когда непрерывно по времени будет снижаться мощность катастроф. Непрерывное снижение мощности катастроф является требованием устойчивого развития социально-экономических систем.
Индекс уровня безопасности катастроф (DSLI).
Все страны, исследуемые в рамках Индекса, оцениваются по 11 показателям, объединенным в три основные группы:
1. Индекс безопасности природных катастроф – мощность валюты, мощность катастроф природного характера, коэффициент мощностной нагрузки катастроф природного характера, плотность полной мощности или антропогенной нагрузки, неустойчивость биосферы, константа Федотова, неустойчивость биосферы с учётом мощности катастроф.
2. Индекс безопасности техногенных катастроф – мощность катастроф техногенного характера, коэффициент мощностной нагрузки катастроф техногенного характера.
3. Индекс безопасности социальных катастроф – мощность катастроф социального характера, коэффициент мощностной нагрузки катастроф социального характера.
DSLI=1-(Nбиос.125+КОБ.чс.125) (20)
гдеDSLI – индекс уровня безопасности катастроф;
– плотность полной мощности или антропогенная нагрузка;
Kобчс.125– плотности мощности катастроф по отношению к критическому значению константы Федотова (125 кВт на км2);
В случае если значение DSLI превышает 0, уровень безопасности катастроф остаётся ниже критического уровня, то есть не приводит к экологической катастрофе. Если же значение DSLI стремится к 0, уровень безопасности катастроф стремится превысить критическое значение, то есть ведёт к экологической катастрофе. В случае если значение DSLI принимает отрицательные значения, следовательно, уровень безопасности катастроф превышает критическое значение, то есть не только ведёт к экологической катастрофе, но и усиливает их отрицательные последствия.
Схематично это можно выразить так:
DSLI˃ 0, уровень безопасности катастроф не соответствует значениям экологической катастрофы; DSLI ≤ 0, уровень безопасности катастроф ведёт к экологической катастрофе; DSLI ˂ 0, уровень безопасности катастроф ведёт к усилению последствий экологической катастрофы;
Источниками информации при построении Индекса служат специализированные базы данных CRED, официальная статистика ООН.
Заключение.
1. В статье представлено новое направление в науке устойчивого развития — энергоэкология катастроф различного генезиса. Установлена связь (или соотношение) между наукой устойчивого развития и энергоэкологией катастроф. Установлена словесно-вербальная, логическая связь, математическая и физическая связь с реальным миром.
2. Отсутствие корректного формализованного описания оценки энергоэкологических последствий катастроф, согласованного с требованиями и принципами устойчивого развития и дающего соразмерять и соизмерять объект и предмет проектирования, приводит к ошибочным решениям, накоплению субъективной информации, делает невозможным определить вклад катастроф в устойчивость развития социально-экономических систем.
3. Введение меры «мощность» в проектирование устойчивого развития с учётом воздействия катастроф позволяет установить физически измеримую связь между потребностями и возможностями и сформулировать требования к формализации задач энергоэкологических последствий катастроф различного генезиса.
4. Использование универсальных мер дает возможность рассматривать понятия разных предметных областей (в том числе и энергоэкологии катастроф) как проективное пространство с инвариантом, допускающее преобразование по определенным правилам. Все базовые понятия системы «природа—общество—человек» стали рассматриваться как группа преобразований с инвариантом. В качестве инварианта выступили общие законы природы, выраженные в пространственно-временных мерах.
5. Использование методологии энергоэкологии катастроф позволяет определить устойчивость и устойчивое развитие социально-экономических систем. При этом устойчивость социально-экономических систем определяется масштабами и последствиями катастроф, приводящих либо к полной, либо частичной деградации территорий. Устойчивое развитие территорий определяется требованием неуменьшающегося и непрерывного во времени сокращения мощности катастроф.
6. Правила энергоэкологии катастроф действуют только для открытых систем, соблюдение которых приводит к сохранению развития Жизни как космопланетарного явления. Уменьшение мощности потерь от катастроф приводит к росту неубывающих темпов развития полезной мощности, что является одним из главных критериев устойчивого развития.
7. К базовым параметрам энергоэкологии катастроф относятся:
1) Мощность катастроф; 2) Плотность мощности катастроф (коэффициент мощностной нагрузки катастроф); 3) Плотность полной мощности или антропогенная нагрузка; 4) Неустойчивость биосферы; 5) Изменение полной мощности региона в результате проявления катастроф различного генезиса; 6) Изменение полезной мощности региона в результате проявления катастроф различного генезиса; 7) Увеличение мощности потерь региона в результате проявления катастроф различного генезиса; 8) Изменение КПД технологий региона в результате проявления катастроф; 9) Изменение мощности валюты региона в результате проявления катастроф различного генезиса; 9) Изменение экономического могущества региона в результате проявления катастроф различного генезиса; 10) Изменение совокупного уровня жизни региона в результате проявления катастроф различного генезиса; 11) Изменение качества жизни человека в регионе в результате проявления катастроф различного генезиса; 12) Изменение качества окружающей среды региона в результате проявления катастроф различного генезиса; 13) Коэффициент неустойчивости биосферы с учётом плотности катастроф; 14) Индекс уровня безопасности катастроф.
8. Формализованное описание последствий катастроф различного генезиса даёт возможность определить вклад катастроф в устойчивость социально-экономических систем, оценить мощность катастроф, а также служить научно-методической основой для проектирования информационно-аналитической системы анализа последствий катастроф различного генезиса.
9. Формализация последствий катастроф даёт возможность повысить эффективность управления устойчивым развитием территорий в условиях воздействий катастроф различного генезиса.