Основы технико-экономического анализа при проектировании водохозяйственного комплекса

Лекция № 5

Основы технико-экономического анализа при проектировании водохозяйственного комплекса

Все природные ресурсы, в том числе и водные, – общенародная собственность. Однако это не означает, что они не должны иметь экономической оценки. Использование природных ресурсов должно осуществляться на экономической основе.

Существуют два способа расчета экономических показателей: на базе расходов, имевших место при освоении ресурсов, и по ожидаемому эффекту.

Вопросам всестороннего анализа мероприятий по использованию и охране водных ресурсов необходимо уделять серьезное внимание, так как водохозяйственные объекты являются весьма капиталоемкими и требующими длительных сроков строительства и освоения. Водохозяйственные мероприятия по использованию водных ресурсов оценивают с технической, экологической, социологической и экономической сторон. Такой анализ называют технико-экономическим. Он необходим при проектировании, реконструкции и эксплуатации водохозяйственных систем. Технико-экономический анализ является основой при определении структуры системы, выборе параметров ее элементов, оценке экономической эффективности варианта решения, для распределения затрат между участниками водохозяйственного комплекса, при обосновании эффективности водоохранных мероприятий. При технико-экономическом анализе рассматривают несколько альтернативных вариантов решения поставленной задачи. Большое значение при этом имеет, какой ценой достигается поставленная цель в каждом из рассматриваемых решений.

При проектировании выявляют экономически наиболее выгодный вариант проектного решения. Это делают на основе общей компоновки системы, построения структурной схемы, выбора типа сооружений водоснабжения и водоотведения, спосо­бов повторного использования воды, методов орошения и осушения сельскохозяйственных земель, видов мелиорации земель в сельскохозяйственном производстве.

1. Основные фонды водного хозяйства

Рекомендуемые материалы

В сфере материального производства участвуют люди и средства производства.

Средства производства делятся на средства труда и предметы труда.

Средства труда – машины, оборудование, здания и сооружения – относят к основным фондам. Их стоимость переносится на впускаемую продукцию долями в виде амортизационных отчислений в течение относительно длительного периода.

Предметы труда – сырье, материалы и т. д. – относят к оборотным фондам. Стоимость их полностью переносится на продукцию одного производственного цикла.

Капитальные вложения представляют собой затраты на создание новых, расширение и реконструкцию действующих основных фондов. Основным источником затрат на капитальные вложения является национальный доход, который представляет собой часть совокупного общественного продукта. Национальный доход состоит из фонда потребления и фонда накопления. Фонд накопления направляют на расширение и совершенствование производства; значительную часть его используют на капитальные вложения.

Одним из важнейших показателей интенсификации использования водных ресурсов является водоемкость национального дохода.

Водоемкость национального дохода (по забору свежей воды) имеет тенденцию к снижению. Более быстрыми темпами снижалась водоемкость совокупного общественного продукта. Однако снижение водоемкости происходит неравномерно: отстающим звеном является сельское хозяйство. Динамика водоемкости общественного производства показывает, что в сфере потребления воды имеются значительные резервы интенсифика­ции водопользования, хотя уже наметилась общая тенденция снижения забора свежей воды.

2. Капитальные вложения и эксплуатационные расходы

Капитальные вложения включают затраты на выполнение строительно-монтажных работ; стоимость приобретенного оборудования, инструмента, инвентаря; прочие затраты (научные, проектно-изыскательские работы, содержание дирекции строя­щихся предприятий и др.). В структуре капитальных вложений наибольший удельный вес имеют строительно-монтажные работы, меньший – оборудование, незначительный – прочие затраты. Эффективность капитальных вложений проектного решения определяет экономический эффект, получаемый в результате реализации проекта строительства. Задача здесь сводится к отысканию такого варианта проектного решения, при котором достигается минимум общественно необходимых затрат в сфере строительства и эксплуатации.

Проектирование неразрывно связано с технико-экономическим анализом, позволяющим обосновать выбор наилучшего варианта строительства, способствующего повышению эффективности капитальных вложений. Эта задача решается в двух направлениях: выявление общей (абсолютной) экономической эффективности и сравнение экономического эффекта вариантов технического решения.

Общая (абсолютная) экономическая эффективность представляет собой отношение эффекта ко всей сумме капитальных вложений. Эффективность капитальных вложений Э в целом по отрасли водного хозяйства может быть представлена отношением прироста годового дохода к способствующим ему капитальным вложениям:

Э = ΔД / К,

где ΔД – прирост годового дохода (чистая продукция), равный разности фактических объемов дохода за два следующих друг за другом года; К – капитальные вложения.

Когда прирост чистой продукции не определяют, то экономическую эффективность устанавливают отношением прироста прибыли к капитальным вложениям, обеспечивающим этот прирост. Прибыль определяют как разность стоимости годового выпуска продукции в оптовых ценах и себестоимости этой продукции, а экономический эффект равен отношению этой разности к капитальным вложениям.

Сравнительная экономическая эффективность рассматривается в процессе оценки и выявления более эффективного варианта проектных решений. Показателем эффективности в этом случае являются приведенные затраты:

З = И + Е_н∙К;

или полные затраты:

З = И∙Т_н + К;

где И – издержки эксплуатации (текущие затраты, себестоимость или эксплуатационные расходы); Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (в настоящее время принят для отрасли водного хозяйства, равный 0,12) Е_н = 1 / Т_н; К – единовременные капитальные затраты в осуществление строительства; Т_н – нормативный срок окупаемости, равный 8,35 года.

Приведенные затраты относят к одному году эксплуатации сравниваемых вариантов объектов строительства.

Издержки эксплуатации (текущие затраты) составляют себестоимость единицы выпускаемой продукции или себестоимость годового выпуска продукции. В себестоимость входят все затраты, связанные с выпуском какой-либо продукции: оплата труда, стоимость потребленных материалов, топлива, энергии, амортизационные отчисления по основным фондам, эксплуатационные расходы по их содержанию (отопление, водоснабжение, электроснабжение, смазочные и обтирочные материалы и др.) и накладные расходы.

К единовременным затратам относят капитальные вложения на создание новых, расширение и реконструкцию существующих основных фондов производственного и непроизводствен­ного назначения. При выявлении экономической эффективности объектов принимают полные капиталовложения с учетом сопряженных затрат.

Капитальные вложения в строительство включают затраты на возведение основного объекта и на приобретение производственного оборудования, а также затраты на все смежные сооружения, необходимые для получения основной продукции (вспо­могательные здания и сооружения, подъездные пути, водозабо­ры, водосбросы, очистные сооружения, энергетические объекты, коммуникации и т. п.).

К сопряженным затратам относят капитальные вложения на создание материально-технической базы строительной индустрии (заводов железобетонных изделий, домостроительных и деревообделочных комбинатов, заводов стальных конструкций и товарно­го бетона, заводов санитарно-технических заготовок и др.).

При определении приведенных затрат пользуются себестоимостью единицы продукции и удельными капитальными вложениями. В данном случае удельные капитальные вложения представляют собой полные единовременные затраты, приходящиеся на единицу годовой мощности, на 1 м коммуникаций и т. п.

При технико-экономическом анализе проектных решений используют следующие основные показатели: капитальные вложения, эксплуатационные расходы, затраты на возведение водохозяйственных объектов в смежных отраслях народного хозяйства, себестоимость (очистки и транспортирования питьевой воды в городе; очистки и отведения канализационных стоков; подачи воды для орошения сельскохозяйственных культур).

В практической деятельности проектных организаций капитальные вложения определяют в соответствии со сметно-финансовой документацией, разрабатываемой на основе Инструкции о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений и СНиП 1.02.01-85.

Полные капитальные вложения (сметная стоимость проектируемого объекта) в учебных условиях определяют по удельным капитальным вложениям. В этом случае полные капитальные вложения на возведение объектов определяют умножением значений удельных капитальных вложений на производительность сооружения, протяженность коммуникаций и т.п.

Капитальные вложения для возведения сооружений систем водоснабжения и канализации включают сумму затрат на строительство водозаборных резервуаров и башен, прокладку водоводов магистральных и распределительных сетей, строительство коллекто­ров и очистных сооружений, в том числе отстойников, фильтров, установок для обеззараживания воды насосных станций и т. п. Капитальные вложения по каждому из вариантов определяют с учетом сопоставимости по комплексу затрат и уровню цен.

Объектные сметы составляют по рабочим проектам. Они определяют сметную стоимость сооружений, входящих в состав системы водоснабжения или канализации, а также всего водохозяйственного комплекса узла.

Сметную стоимость отдельных сооружений определяют по прейскурантам, укрупненным сметным нормам.

Составлению сметы предшествует определение объемов работ с применением технических спецификаций. Например, техническая спецификация для составления смет на внешние сети систем водоснабжения включает: наименование участка сети, длину трубопровода, диаметр и материал труб, характеристику грунтов, глубину заложения, наличие грунтовых вод и т. п.

В объектные сметы включают средства на возведение временных зданий и сооружений в размере не более 3 % от строительных и монтажных работ, а также прочие затраты, которые относятся к данному сооружению. Резерв средств на непредвиденные работы и затраты начисляется в размере 1,5 % от итогов.

Издержки эксплуатации (эксплуатационные расходы) определяют путем сложения затрат, связанных с амортизацией основных фондов, текущим ремонтом, расходом электроэнергии, на выплату заработной платы и т. д.

Амортизационные отчисления определяют в процентах от сметной стоимости. Они включают сумму амортизационных отчислений, необходимых для поддержания в работоспособном состоянии сооружений, зданий и установленного на них оборудования.

3. Эффективность капитальных вложений

Экономическую эффективность капитальных вложений в водохозяйственные мероприятия рассматривают одновременно с вопросами рационального использования водных ресурсов и мероприятиями по охране вод, а также при решении задач по охране вод от загрязнения, их очистке и обеспечению возможностей дальнейшего и повторного использования.

Определение экономически наиболее выгодного варианта решения в целом и отдельных его элементов является основной целью качественного проектирования. Получаемые при этом экономические показатели (размеры капитальных вложений, се­бестоимость, сроки окупаемости и пр.) позволяют всесторонне оценить качество проекта. Обоснование структуры и построение технологической схемы при проектировании водохозяйственно­го комплекса целиком и полностью основывается на данных технико-экономического анализа.

Для определения рациональной структуры последовательно сопоставляют между собой варианты решения. Наилучшей структурой (состав участников ВХК) считается та, где наименьшие затраты для народного хозяйства.

Методической основой для выбора наилучшего варианта технического решения из числа альтернативных служит метод сравнительной экономической эффективности. Многообразие и взаимосвязи водохозяйственных мероприятий, их комплексный характер предопределяют сложность определения экономической эффективности.

Определение экономической эффективности использования водных ресурсов и проведения водоохранных мероприятий состоит в сопоставлении затрат на эти мероприятия с получаемыми от них результатами, при помощи которых получают ответ на вопрос о том, оправдаются ли производимые затраты. Величиной, характеризующей затраты, чаще всего являются капитальные вложения, а в качестве экономического результата ис­пользуют данные о сумме прибыли Д, получаемой благодаря этим капитальным вложениям. Если, например, капитальные вложения в водоохранные мероприятия составляют 10 млн руб. и обеспечивают ежегодно получение прибыли 1,3 млн руб., то срок возврата капитальных вложений составит 7 лет, что является благоприятным показателем общей экономической эффективности при Т_н = 8,3 года.

Одно и то же мероприятие может быть выполнено с применением разных технических вариантов его осуществления, различающихся как по капитальным вложениям, так и по ежегодным издержкам или себестоимости продукции. Таких вариантов может быть несколько. Из них необходимо выбрать самый экономичный. Вариант с минимальным значением приведенных затрат признается наилучшим.

Оценка экономической эффективности обязательна для всех объектов, так как при проведении любого мероприятия необходимо знать, насколько оно эффективно и является ли выбранный вариант наиболее экономичным.

При выборе экономически наиболее выгодного варианта пользуются коэффициентом сравнительной экономической эффективности, который показывает экономию ежегодных издержек на 1 руб. дополнительных капитальных вложений:

E = (И_II – И_I) / (K_I – К_II)

Обратную коэффициенту сравнительной экономической эффективности величину называют сроком окупаемости дополнительных капитальных вложений:

Т_ΔК = (K_I – К_II) / (И_II – И_I)

Вариант с большими капитальными вложениями (но меньшими ежегодными издержками) экономически выгоден тогда, когда Е > Е_н, при Е = Е_н оба варианта равнозначны.

При определении экономической эффективности капитальных вложений, в особенности по крупным водохозяйственным объектам, для осуществления которых требуется длительное время, необходимо учитывать фактор времени, т. е. срок освоения капитальных вложений, с одной стороны, и срок вывода объекта на проектный уровень получения прибыли – с другой.

Когда капитальные вложения осваиваются в разные сроки, суммарные (за все годы строительства) приведенные капитальные вложения вычисляют по формуле

где Т – срок строительства; К_t – капитальные вложения в t-м году; Е_о – нормативный коэффициент, учитывающий потери в результате омертвления капитальных вложений; τ – год приведения (базисный год).

Значения Е_о связаны с нормативным коэффициентом эффективности капитальных вложений Е_н зависимостью Е_о = 0,8Е_н.

4. Принципы технико-экономического анализа водохозяйственных систем

Основными техническими и экономическими характеристиками при анализе вариантов являются: продукция, производственная мощность, производительность, себестоимость продукции, удельные капиталовложения, экономический эффект и др. Для гидроэлектростанций – это установленная мощность, МВт; среднегодовая выработка электроэнергии, кВт∙ч; себестоимость электроэнергии, коп/(кВт∙ч). Для водоснабжения – это расход воды, м³/с; себестоимость воды, коп/м³. Для морского порта – это грузооборот, длина причалов (причальной линии), себестоимость перевозки грузов, руб./т.

Продукция П_р дает представление об объеме ежегодно производимой отдельным объектом или всем водохозяйственным комплексом выработки (вырабатываемая электроэнергия, кВт∙ч); количестве перевезенного груза, т∙км; расходе воды, м³/год; урожайности, т/га и т. д.

Удельные капиталовложения К_уд определяют отношения капиталовложений к установленной мощности или производимой продукции, т. е. представляют собой капиталовложения, приходящиеся на единицу мощности или продукции. Удельные капиталовложения при возведении комплекса сооружений определяются по формуле

К_уд = K_i / N,

где K_i – капитальные вложения, руб.; N – производительность системы (например, водоснабжения и канализации), м³/сут.

Полученные в результате обработки данных сметно-финансовых расчетов удельные капиталовложения служат не только для оценки экономической эффективности проектных решений, но и для определения стоимости капитальных вложений в элементы системы при технико-экономическом анализе предпроектных решений или выборе альтернативных вариантов решения для последующего анализа.

Ежегодные расходы (издержки) эксплуатации складываются из прямых эксплуатационных расходов (заработной платы эксплуатационному персоналу, стоимости сырья, материалов, текущего ремонта, расхода на электроэнергию и т. д.) и отчислений (руб./год) на амортизацию (реновацию, т. е. на полное восстановление сооружений и оборудования и на капитальный ремонт). Ежегодные издержки равны себестоимости годового выпуска продукции.

Себестоимость – годовой выпуск продукции, руб./год, – охватывает определенную номенклатуру расходов. Например, для канализационных хозяйств министерством жилищно-коммунального хозяйства РФ установлена номенклатура расходов, состоящая из следующих основных статей: материалы (химические реагенты); электроэнергия, топливо; амортизация; заработная плата производственных рабочих; цеховые и общеэксплуа­тационные расходы; внеэксплуатационные расходы.

Себестоимость производства единицы продукции – отношение полных ежегодных расходов (издержек, включая отчисления на амортизацию) к производимой продукции (для водоснабжения, водоотведения – к производительности системы, м³/год).

Стоимость годового выпуска продукции представляет собой валовой доход. Годовая прибыль, или чистый доход, водохозяйственного комплекса или отдельного объекта (руб./год) равна Д = Ц – И, где Ц – стоимость годового выпуска продукции, производимой водохозяйственным комплексом или отдельным объектом, в оптовых ценах предприятия, руб./год.

Важнейшей характеристикой строящегося объекта является экономическая эффективность капитальных вложений. Для действующих объектов экономическую эффективность определяют отношением годовой прибыли к среднегодовым фондам (основным и оборотным). Показателем общей экономической эффективности для проектируемых объектов считают коэффициент эффективности капитальных вложений Е_н.

Нормативный коэффициент Е_н установлен для различных отраслей народного хозяйства 0,10...0,16, в зависимости от специализации хозяйств. Для расширяющихся или реконструируемых предприятий коэффициент Е_н этого предприятия должен быть не ниже, чем до расширения или реконструкции.

Водоохранные мероприятия имеют своей целью борьбу с загрязнением вод, ухудшающих качество природной воды и приводящих к ущербу народное хозяйство. Показатели экономической эффективности капитальных вложений в этом случае должны учитывать снижение ущербов.

Предположим, что в результате дополнительных капитальных вложений ΔК = 10 млн. руб. на водоохранные мероприятия, до осуществления которых ежегодный ущерб составлял У₁ = 6 млн. руб., последний снизился до У₂ = 4 млн. руб. Тогда срок возврата капитальных вложений

Т = ΔК /(У₁ – У₂) = 10 / (6 – 4) = 5 лет,

а коэффициент эффективности

Е = (У₁ – У₂) / ΔК = (6 – 4) / 10 = 0,2.

Если Т = 5 < Т и F > F_н, то капитальные вложения в водоохранные мероприятия оправдают себя.

Для оценки ущерба разработана методика, сущность которой излагается ниже.

5. Учет ущерба водным ресурсам от хозяйственной деятельности

Водохозяйственные объекты оказывают непосредственное воздействие на природную среду в период строительства объектов и при их эксплуатации. Так, создание водохранилищ существенно влияет на гидросферу – увеличивается испарение, нарушаются естественные режимы водного стока (поверхностного и подземного), изменяется качество воды и т. п. При сооружении крупных водохранилищ возникает дополнительная нагрузка на земную кору, интенсифицируются тектонические процессы, вызывающие землетрясения. Фильтрация воды из водохранилища способствует изменению геологической структуры пород и их физико-химических характеристик.

При интенсивном испарении влаги с поверхности водохранилищ, а также с подтопленных прилегающих территорий возможны локальные изменения климата (повышение влажности воздуха, образование туманов, усиление ветров и т. п.). Такие воздействия могут иметь и положительные последствия, например создание водохранилищ в засушливых зонах ведет к благоприятным изменениям климатических условий, повышая влаж­ность воздуха. Однако в большинстве случаев эти последствия негативны, и требуются время и большие материальные затраты для приспособления к новым условиям окружающей среды.

Водохозяйственные объекты оказывают существенное влияние и на живую природу, растительный и животный мир. Изменения параметров водной среды, атмосферы, почвы вызывают экологические нарушения, что приводит к изменению экологи­ческих систем.

При создании водохозяйственного комплекса и хозяйствен­ной деятельности изменяются природные условия и сложившаяся практика. Значительная часть изменений природных условий является ожидаемым положительным следствием водохозяйст­венного строительства. Однако часть изменений носит негативный характер (например, затопление и подтопление территорий, изменение микроклимата и гидрологического режима нижнего бьефа водохранилищ, истощение водных ресурсов, загрязнение и засорение водных объектов).

Отрицательное воздействие участников водохозяйственного комплекса на окружающую природную и хозяйственную среду оценивают по двум группам затрат, компенсирующих причиненные ущербы (I группа), и реализацию мероприятий, направленных на предупреждение или ограничение размера отрицательных воздействий (II группа).

Пример затрат I группы. При возведении водохозяйственного комплекса на строящемся водохранилище необходимы освоение новых сельскохозяйственных угодий и увеличение продуктивности используемых земель, обеспечивающих получение сельскохозяйственной продукции взамен теряемой на затапливаемых землях, восстановление леса на новых землях, сооружение специальных прудовых хозяйств, рыбоводных заводов и т. п.

I группа расходов включает в себя затраты на инженерные сооружения, предназначенные для защиты земель и водных объектов, защиту от вредного воздействия участников водохозяйственного комплекса, устройство рыбопропускных сооружений, объектов искусственной очистки и др.

Для планирования мероприятий по охране водных ресурсов, направленных на достижение их нормативного качества, а также для оценки осуществления этих мероприятий, необходимо знать размер возможного ущерба, который может быть нанесен на­родному хозяйству негативными воздействиями по видам реципиентов. (В данном случае объект, воспринимающий отрицательные воздействия, связанные с негативными последствиями хозяйственной деятельности.)

Воздействующие факторы и показатели состояния реципиен­тов. Деятельность водохозяйственных систем приводит к замет­ным изменениям в природных условиях. Интенсивное развитие водохозяйственного строительства зачастую влечет за собой из­менения в окружающей природной среде, а в некоторых случаях вызывает необратимые природные процессы в экологических системах. Таким образом, деятельность участников водохозяйственного комплекса характеризуется не только положительными, но и отрицательными последствиями.

Учет и оценка отрицательных последствий изучены пока не полно и носят приближенный характер. Отрицательные последствия являются следствием воздействующих факторов. Рассмотрим структуру воздействующих факторов.

Антропогенные факторы оказывают доминирующее влияние на качество воды и истощение водных ресурсов.

Атмосферные факторы отрицательно влияют на гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов.

Климатические факторы оказывают отрицательное влияние на состояние водных объектов в тех случаях, когда климатические условия существенно отличаются от нормы.

Гидравлические факторы отрицательно действуют на гидрогеологический, гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов.

Воздействующие факторы оказывают различное влияние на реципиентов. Например, антропогенные факторы, влияющие на качество воды, могут привести к изменению состояния людей в результате пользования водой плохого качества. Под влиянием атмосферных факторов могут произойти гидрохимические изменения в режиме водного объекта, при которых существенным образом ухудшатся рекреационные показатели.

В качестве основных видов реципиентов рассматриваются: население; объекты жилищно-коммунального хозяйства (селитебная территория, жилищный фонд, городской транспорт, зеленые насаждения и др.); сельскохозяйственные угодья; лесные ресурсы; элементы основных фондов промышленности и транспорта; рыбные ресурсы; рекреационные ресурсы.

При определении ущерба необходима количественная оценка изменения состояния людей и различных объектов под действием загрязненной среды. Так, для населения такой оценкой может служить работоспособность и ее потеря в результате заболеваемости и травматизма; для жилищно-коммунального хозяйства – срок службы основных фондов, периодичность текущего и планового ремонтов; продолжительность межремонтных циклов капитальных ремонтов и простоев оборудования в ремонте, объем работ для уборки городских территорий от пыли и снега; для сельскохозяйственных, лесных и рыбохозяйственных угодий – продуктивность угодий, качество продукции; уровень загрязнений угодий, численность рыбных стад, уровень заболеваемости животных, растений и рыб; для промышленности – интенсивность износа и длительность межремонтных циклов, частота выхода из строя производственного оборудования, показатели ин­тенсивности ремонтных работ; для рекреационных ресурсов – показатели качества рекреационных ресурсов (включая показатели чистоты), потенциальная рекреационная емкость отдельных элементов этих ресурсов, степень освоенности и доступности ресурсов для населения, показатели фактического и перспективного фондов рекреационного назначения, уровень текущих затрат на поддержание требуемого состояния рекреационных ресурсов.

Загрязнение или истощение водных ресурсов может оказывать отрицательное воздействие на реципиентов. Оно проявляется главным образом в повышении заболеваемости людей, снижении их работоспособности, ухудшении условий жизни населения, снижении продуктивности природных ресурсов, ускоренном износе основных фондов и т.д.

Предупреждение нежелательного действия загрязненной среды на реципиентов (когда такое предупреждение технически возможно) требует определенных затрат. Предотвращение нежелательных последствий возможно в результате строительства соору­жений по охране водных объектов, для возведения которых необходимы единовременные затраты на строительство станций биологической, физико-химической и механической очистки производственных и коммунальных сточных вод; сооружений и установок по доочистке сточных вод, включая поля орошения (кроме земледельческих); сооружений первичной стадии очистки сточных вод (нефтеловушки, жироловки, станции нейтрализации, флотационные установки, установки обезвреживания шламов); водоохранных зон с комплексом технологических, лесомелиоративных, агротехнических, гидротехнических, санитарных и других мероприятий, направленных на предотвращение загрязнения, засорения и истощения водных ресурсов; установок по сбору нефти, мазута, мусора и других отходов с акваторий водных объектов, включая суда-сборщики и нефтеочистные станции; опытных установок по разработке новых методов очистки сточных вод; установок и сооружений для сбора, транспортировки, переработки и ликвидации жидких производственных отходов и кубовых остатков; полигонов и установок для обезвреживания вредных промышленных отходов, загрязняющих водные объекты; береговых сооружений для приема с судов хозяйственно-бытовых сточных вод и мусора для утилизации, складирования и очистки; систем канализации городов; основных коммуникаций для отвода промышленных сточных вод (включая ливневые) и сооружений на них (при этом в основные коммуникации не входят внутриплощадочные сети предприятий).

Затраты необходимы также для возмещения последствий, вызываемых воздействием загрязненной среды. Затраты последнего типа возникают, если полное предупреждение такого воздействия невозможно или если затраты на полное предупреждение воздействия оказываются большими, чем сумма затрат обоих типов при частичном предотвращении воздействия загрязненной среды на людей и различные объекты.

Ущерб от сброса сточных вод определяют как затраты на ликвидацию последствий загрязнений. Это увеличение затрат на медицинское обслуживание в связи с ростом заболеваемости, по переносу мест массового отдыха, на мероприятия по оздоровле­нию рек (создание сооружений искусственной очистки) и т. п.

Ущерб (У) от сброса содержащихся в сточных водах (предприятия, населенного пункта) загрязняющих примесей в k-й водохозяйственный участок (руб./год):

У = γσ_кМ,

где γ – множитель, принимаемый в условных рублях на тонну; σ_к – константа, имеющая разное значение для различных водохозяйственных участков (безразмерная); М – приведенная масса годового сброса примесей данным источником в k-й водохозяй­ственный участок, усл. т/год. Приведенная масса составляет:

,

где i – номер примеси, содержащейся в сбрасываемой сточной жидкости; N – число разновидностей примесей, сбрасываемых со сточной жидкостью в водоем; А_i – показатель относительной опасности сброса i-го вещества в водоем, усл. т/т; m_i – общая масса годового сброса i-й примеси в сточных водах (предприятия, населенного пункта), т/год.

Сточные воды, как правило, содержат несколько типов примесей, различающихся степенью очистки. Поэтому общая масса m_i годового сброса i-й примеси, поступающей в водоем, определяется суммированием всех видов сточных вод:

,

где m_ij – масса годового поступления i-го вещества в водоем отдельного объекта со сточными водами j-го типа, j = 1, 2, ..., k (т/год).

Если сточные воды j-го типа сбрасываются в водоем только от оцениваемого объекта, без смешения со сточными водами других источников, и величина концентрации i-й примеси с_ij (г/м³) в поступающих в водоем сточных водах j-го типа в течение года относительно постоянна, то масса годового поступления i-го вещества со сточными водами j-го типа m_ij (т/год) может быть приближенно определена по формуле:

m_ij = с_ijV_j,

где V_j – объем годового сброса сточных вод j-го типа данным объектом в водоем, млн. м³ /год.

При оценке ущерба от загрязнения водоемов следует учитывать все сбрасываемые загрязняющие вещества, включая микропримеси. Игнорирование какой-либо микропримеси, сбрасываемой в водоем, приводит к занижению ущерба, а значит, к заниженной оценке социально-экономической эффективности водоохранных мероприятий.

6. Оценка экономического эффекта водоохранных мероприятий

Строительство и эксплуатация водохозяйственных объектов неразрывно связаны с реализацией мероприятий по охране природной среды. К этим мероприятиям относятся:

– пополнение водой истощенных водоемов и водостоков;

– сокращение потребления и сброса воды;

– попуски воды для разбавления промышленных, бытовых и сельскохозяйственных стоков;

– регулирование стока для поддержания необходимого гидробиологического, гидрохимического, санитарно-гигиенического состояния водной системы и др.

Экономический эффект от водоохранных мероприятий определяется с целью технико-экономического обоснования вариантов решений, мероприятий, различающихся между собой способами достижения поставленной цели, а также по воздействию на про­изводственные результаты отраслей, осуществляющих эти мероприятия (обоснования экономически наиболее целесообразного вида мероприятия, распределения вложений между одно- и многоцелевыми мероприятиями, включая малоотходные технологические процессы и др.); экономической оценки фактически осуществленных водоохранных мероприятий.

Водоохранные мероприятия представляют собой все виды хозяйственной деятельности, направленные на снижение и ликвидацию отрицательного антропогенного воздействия на водные ресурсы, сохранение улучшения и рациональное использование их потенциала. К числу таких мероприятий относятся:

– строительство и эксплуатация очистных и обезвреживающих воду сооружений и устройств;

– развитие малоотходных и безотходных технологических процессов и производств; размещение предприятий и систем транспортных потоков с учетом экологических требований;

– меры по борьбе с непроизводительным расходованием воды, охране вод от засоления и загрязнения; рациональное использование водных ресурсов и др.

Водоохранные мероприятия предусматривают: соблюдение нормативных требований, отвечающих интересам охраны здоровья людей и охраны водных ресурсов, с учетом перспективных изменений, обусловленных развитием производства и демогра­фическими сдвигами; получение максимального народнохозяй­ственного экономического эффекта от улучшения состояния водохозяйственного комплекса и рационального использования водных ресурсов.

Экономическая эффективность капиталовложений в охрану природы определяется для установления допустимых соотношений между затратами на природоохранные мероприятия и народнохозяйственным эффектом, получаемым от их реализации.

Решение этой задачи включает следующие этапы:

– составление перечня альтернативных вариантов природоохранных мероприятий;

– выбор из числа сравниваемых наиболее эффективного и практически реализуемого варианта;

– экономическую оценку природоохранных мероприятий или отдельных факторов;

– определение оптимальных параметров мероприятия.

На первом этапе решения задачи выявляются все возможные последствия от создания объекта и намечаются природоохранные мероприятия по ограничению его негативного влияния на окружающую среду. Эффективность рассматриваемых природоохранных мероприятий оценивается совокупностью экологических, социальных, технических и экономических параметров. Мера достижения указанных целей характеризуется показателями социальных и экономических результатов, которые проявляются в экологическом, социально-экономическом и социальном эффектах.

Экологический результат заключается в снижении отрицательного воздействия на водные ресурсы и улучшении их состояния; проявляется в снижении объемов поступающих в водные объекты загрязнений и понижении уровня их загрязнения (концентраций вредных веществ), а также в увеличении объема и улучшении качества пригодных к использованию водных ресурсов.

Социально-экономический эффект характеризуется повышением уровня жизни населения, эффективностью общественного производства, увлечением национального богатства страны; проявляется в перечисленных ниже социальных и экономиче­ских результатах. Социальные результаты выражаются в улучшении физического развития населения и в сокращении заболеваемости, увеличении продолжительности жизни и периода ак­тивной деятельности, улучшении условий труда и отдыха, под­держании экологического равновесия (включая сохранение генетического фонда).

Социальный результат может быть представлен в денежной форме и поэтому получает частичное отражение в экономиче­ском результате природоохранных мероприятий.

Экономический результат, достигаемый благодаря осуществлению водоохранных мероприятий, заключается в экономии или предотвращении потерь ресурсов, улучшении условий труда, а также в расширении сферы личного потребления.

Расчет экономического эффекта водоохранных мероприятий основан на сопоставлении затрат. Для многоцелевых мероприятий он выражается в виде суммы значений предотвращаемых ущербов и приростов дохода (дополнительного) от улучшения производственных результатов деятельности участника или группы участников водохозяйственного комплекса.

Экономический результат (Э) (для многоцелевых водоохранных мероприятий) рассчитывается по формуле:

Э= ΔУ + ΔД,

где ΔУ – предотвращаемый ущерб, ΔУ = У₁ – У₂, У₁ – ущерб до осуществления мероприятия; У₂ – остаточный ущерб после проведения этого мероприятия; ΔД – прирост дохода.

Экономический эффект водоохранных мероприятий характеризуют:

– предотвращение ущерба от загрязнения вод благодаря снижению уровня их загрязнения;

– прирост экономического потенциала водных ресурсов, сберегаемых (улучшаемых) в результате осуществления водоохранного мероприятия;

– экономия реализуемой продукции благодаря более полной утилизации материальных ресурсов.

Капиталовложения и эксплуатационные расходы для осуществления водоохранных мероприятий называют водоохранными затратами.

Водоохранные мероприятия могут быть одно- и многоцелевые.

Одноцелевые мероприятия (строительство и эксплуатация очистных и улавливающих из воды загрязнений сооружений и т. п.) направлены исключительно или главным образом на снижение загрязнения водной среды.

Многоцелевые мероприятия (строительство и эксплуатация систем замкнутого водоснабжения, утилизация отходов производства и потребления, применение малоотходных технологических процессов и производств, устройство водоохранных зон, зон санитарной охраны) направлены на снижение загрязнения водных ресурсов, улучшение состояния водных объектов, улучшение деятельности участников водохозяйственного комплекса, увеличение выпуска продукции, расширение ее ассортимента и повышение качества.

В результате осуществления защитных мероприятий происходит и оздоровление природной среды, повышение продуктивности земельных, лесных и других видов угодий.

Экономический эффект затрат представляет собой отношение экономического эффекта от водоохранных мероприятий к вызвавшим их затратам.

Эффективность водоохранных затрат определяется величиной минимально необходимых эксплуатационных расходов и капитальных вложений в осуществление природоохранных мероприятий, приведенных к годовой размерности с учетом фактора времени. Этот показатель используют также для выбора экономически наиболее выгодного варианта водоохранных мероприятий в тех случаях, когда сравниваемые варианты обеспе­чивают достижение одинакового уровня качества функционирования и тождественны по основным социальным и экономическим результатам. Экономически наилучший вариант водоохранных мероприятий выбирают на основе максимизации приносимого экономического эффекта, когда сравниваемые варианты мероприятий неодинаковы по своим социальным и экономическим результатам.

Общий эффект, исчисляемый по народному хозяйству, характеризует прирост экономического потенциала водных ресурсов или прирост чистой продукции.

Хозрасчетный эффект характеризует прирост прибыли или снижение себестоимости (экономия среднегодовых затрат).

Критерии минимизации водоохранных затрат или максимизации экономического эффекта водоохранных мероприятий применяются при обосновании структурной схемы осуществления этих мероприятий. Их используют при построении комплексных схем охраны водных ресурсов по территории республики, краев и областей, по отдельным речным бассейнам, городам и промышленным центрам.

Затраты, возникающие в народном хозяйстве в результате загрязнения и истощения водных ресурсов, представляют собой экономический ущерб, выражающийся двумя видами затрат.

К первому виду затрат относят затраты на предупреждение воздействия загрязненной водной среды на реципиентов. Они определяются величиной расходов, необходимых для предупреждения использования загрязненной воды на технологические и коммунально-бытовые нужды.

Ко второму виду относят затраты на возмещение потерь, ко­торые нанесены реципиентам в результате загрязнения водоема. Такие затраты возникают при загрязнении водных источников для тех водопотребителей (водопользователей), которые исполь­зуют загрязненную воду (орошаемое земледелие, водопроводные сооружения и объекты промышленного водоснабжения). Величину этих затрат определяют расходами на компенсацию негативных последствий воздействия загрязнений на людей и различные объекты.

Показатели экономической эффективности водоохранных затрат дополняются показателями их экологической и социальной эффективности. Экологическая эффективность определяется путем внесения величин экологических результатов к вызвавшим их затратам и рассчитывается по разности показателей отрицательного воздействия на водную среду или по разности показателей состояния водной среды до и после проведения мероприятий.

Социальный эффект определяет эстетическую ценность природного ландшафта, используемого для занятий спортом и отдыха населения. Уменьшение загрязнения природной среды (воды и воздуха) сохраняет людям здоровье, сберегает флору и фауну рек и озер, поэтому социальные факторы могут быть решающими при обосновании наиболее эффективных мероприятий по охране уникальных природных комплексов.

Социальный эффект водоохранных затрат измеряется отношением показателя социального результата к требующимся для его достижения затратам. Их находят по разности показателей, характеризующих изменения в социальной сфере.

Указанные выше показатели необходимы для определения фактического уровня состояния водных ресурсов и обоснования нормативов укрупненных показателей затрат, а также для установления предельно допустимого уровня загрязнений и изъятия водных ресурсов или формулирования требований, обусловливающих поддержание заданного состояния.

Технико-экономический анализ и выявление оптимального варианта решения выполняют с учетом изменения условий окружающей природной среды, параметров почвенного и растительного покровов, а также характеристик животного мира, эконо­мической оценки изменений природных условий и ресурсов прилегающих территорий, влияния отрицательно воздействующий факторов, водоохранных мероприятий, направленных на сохранение природных систем.

Закономерности изменения в природных условиях оцениваются природными, экологическими, технологическими и экономическим параметрами.

Природный параметр включает сравнение установленных (экологических, климатических, гидрологических, ботанических, почвенных и др.) изменений с постоянной или временной изменчивостью тех же показателей.

Экологический параметр определяет сравнение показателей (скорости ветра, влажности почвы, атмосферных осадков и т.д.) в зависимости от биологической и хозяйственной продуктивности водного объекта, состояния луговой и лесной растительно­сти, прохождения растениями фенологических фаз.

Технологическая оценка предусматривает выявление параметров, характеризующих изменения (с позиций современных и пер­спективных требований) различных отраслей хозяйства, производств и видов деятельности человека (промышленности, сельско­го, рыбного, лесного и охотничьего хозяйств, рекреации и т. д.)

Экономическая оценка включает в себя ущерб от снижения (или эффект от повышения) биологической продуктивности водных объектов.

При анализе водоохранных мер рассматривают наряду с технико-экономическими показателями решаемых задач показатели экономического развития региона и размер возможного ущерба без проведения намечаемых мероприятий и при этом учитывают:

– положительные и отрицательные воздействия проводимых мероприятий на природную среду;

– экономические и социальные интересы водопотребителей и водопользователей, выражающиеся в эффекте или в ущербе всех заинтересованных и затрагиваемых отраслей или отдельных водопользователей – участников водохозяйственного комплекса;

– технические решения по введению сооружений и мероприятия, обеспечивающие действие элементов ВХК;

– распределение площадей прибрежной зоны и акватории водохранилищ между водопотребителями и водопользователями с учетом показателей их заинтересованности и возможности наиболее эффективного использования водно-земельных ресурсов;

– возможность снижения рекреационного потенциала защищаемой территории и акватории.

При подсчете ущерба учитывают:

– изъятие земельных угодий сельскохозяйственного производства;

– ухудшение качества земель в связи с затоплением и подтоплением;

– изменение продуктивности сельскохозяйственных угодий и структуры посевов, плодово-ягодных насаждений, травостоя на сенокосах и пастбищах и трансформацию угодий;

– степень загрязнения водоема сточными водами;

– снижение рекреационного потенциала и другие факторы.

При расчете показателей экономического развития водохозяйственного комплекса учитывают:

– возрастающую во времени эффективность земель в связи с повышением их ресурсоотдачи;

– повышение ресурсоотдачи в связи с осуществлением мероприятий по регулированию стока воды на защищаемой территории и улучшением условий очистки сточных вод, сбрасываемых в водный объект;

– получение дополнительной сельскохозяйственной продукции с незатапливаемых земель и в зонах орошаемого земледелия;

– восстановление экологических условий и повышение условий рекреационного потенциала водного объекта.

Примером экономии затрат может служить использование очищенных сточных вод для орошения земледельческих полей. При этом сокращается расход свежей воды, уменьшается объем загрязнений, сбрасываемых в водоем, повышается урожайность сельскохозяйственных культур. Таким образом, наряду с водоохранными мероприятиями экономятся затраты на получение дополнительной сельскохозяйственной продукции.

Задача обоснования оптимального использования выделяемых средств сводится к сопоставлению дополнительного дохода от водоохранных мероприятий и предотвращенного ущерба с затратами на эти мероприятия:

Э = Д + ΔУ – З → max,

где Э – эффект от водоохранных мероприятий; Д – дополнительный годовой доход от сокращения потребления и сброса вод, улучшения деятельности водопользователей, снижения платы за воду и т. д.; ΔУ – предотвращенный годовой ущерб от реализации водоохранных мероприятий; З – приведенные затраты на водоохранные мероприятия.

7. Технико-экономический анализ многофункциональных водохозяйственных систем

Водохозяйственные комплексы – сложные системы, предназначенные для выполнения нескольких определенных задач. Сложная система представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов, обеспечивающих выполнение заданных функций несколькими различными способами и отличающихся уровнями качества функционирования.

Многоцелевая эффективность водохозяйственных комплексов. Народнохозяйственная эффективность сложных водохозяйственных систем связана с всесторонним учетом полезных эффектов и отрицательных последствий. Подобная проблема мало изучена по ряду причин. Во-первых, это связано с большим числом полезных эффектов и отрицательных последствий, а также с неоднородностью их пространственно-временного про­явления. Во-вторых, подобное техническое решение затрагивает интересы почти всех отраслей народного хозяйства. В-третьих, предполагаемый комплекс мероприятий после их осуществле­ния окажет воздействие на многие экологические системы, по­ведение которых не поддается прогнозу даже при всестороннем учете имеющейся исходной информации.

Реализация проектов сложных водохозяйственных систем связана с неизбежной необходимостью развития нашей страны, и поэтому надлежит выбрать оптимальное техническое решение. Одним из средств поиска такого решения может быть анализ намечаемых в проекте целей. Глобальная цель – обеспечение наилучших условий развития народного хозяйства для наиболее полного удовлетворения материальных и духовных запросов на­рода. Эта цель, к сожалению, не имеет количественной оценки, поэтому ее расчленяют на ряд локальных целей. Набор многих локальных целей поддается ранжировке. Следовательно, можно построить дерево целей в зависимости от важности в достижении главной цели.

Цели высшего ранга обозначим A_i (i = 1, ..., п). Цель второго ранга B_ij (j = 1, ..., т), а третьего ранга C_ijk (k = 1, ..., q) и т. д.

Важным этапом дальнейшего исследования является подбор альтернативных вариантов достижения целей. Здесь могут быть не только однородные по природе варианты, но и комплексные мероприятия, обеспечивающие достижение нескольких или многих целей.

Определение наиболее эффективного варианта с учетом природоохранных мероприятий требует по существу решения такой сложной задачи, как унификация измерений полезных эффектов и негативных последствий (ущербов). Критерий, основанный на расчете приведенных затрат, в данном случае является недостаточным, поскольку применение этого критерия требует обеспечения тождества эффектов и ущербов по всем рассматриваемым вариантам. В практике проектирования такое тождество, как правило, нарушается, особенно по социальным и природоохранным факторам.

Примеры показывают, что имеется значительное число факторов, по которым не удается обеспечить тождества в сравниdаемых вариантах. Поэтому необходим более общий метод для оценки достижения совокупности целей: экономической, социальной, охраны и улучшения природы и т. п. Такой метод назван методом многоцелевой (многокритериальной) оптимизации и позволяет учесть не только количественные, но и качественные факторы.

Главная цель водохозяйственной системы – обеспечение потребностей в воде, электроэнергетической – в электроэнергии. Эти цели должны достигаться во всех вариантах, но, кроме того, каждый из них должен удовлетворять и целому ряду других тре­бований, например иметь наименьшие затраты, обеспечивать лучшие социальные условия, меньше загрязнять атмосферу и т. д.

Состав целей определяется конкретными условиями строительства и эксплуатации данной системы. Одной из целей, которая в ряде случаев может быть главной, является минимизация приведенных затрат. Кроме того, перед водохозяйственными системами ставятся цели обеспечения надежности и бесперебойности снабжения водой, качества воды, санитарных и рекреационных условий, охраны и улучшения природы и т. п.

Получить одновременно максимальный эффект по всем целям невозможно вследствие их противоречивого характера. Надо стремиться к наибольшему народнохозяйственному, в данном случае комплексному, эффекту, т. е. наилучшему сочетанию показателей эффективности по всей совокупности целей. Это условие является основой метода многоцелевой (многокритериальной) оптимизации. Показатель многоцелевой эффектив­ности можно представить в следующем виде:

,

где Е_k – интегральный показатель многоцелевой (многокритериальной) эффективности варианта k-й системы; α_i – коэффициент весомости или оценка значимости цели i; e_ik – оценка эффективности варианта к в отношении обеспечения цели i.

Коэффициент весомости определяют в долях единицы

.

Оценка эффекта е является безразмерной величиной, и ее характеризует индекс достижения цели. Численное увеличение свидетельствует об улучшении решения, и наоборот. Наилучшим будет вариант, имеющий максимальное значение для идеального варианта, в котором полностью удовлетворяются все цели, Е_k = 1. Для реальных вариантов Е_k < 1. Наибольшее значение величины Е_k определяет оптимальный вариант использова­ния водных ресурсов, в котором наиболее полно удовлетворяется совокупность поставленных целей.

Процедура анализа. Процедура технико-экономического анализа при решении любых задач проектирования многофункциональных систем включает ряд последовательных типовых этапов, которые рассмотрены на примере задач проектирования водохозяйственного комплекса многоцелевого назначения.

Первый этап – постановка задачи и уточнение целей, поставленных перед водохозяйственной системой. Эффективность капитальных вложений в создание комплекса оценивают по достигнутому результату и снижению уровня ущербов от возможных перебоев работы системы. Поэтому принимаемую в проекте систему обосновывают экономически с учетом будущей эксплуатации. Общая цель обоснования любого проектного ре­шения всегда одна: отыскание наиболее рационального использования ограниченных водных ресурсов и повышение эффективности общественного труда.

На втором этапе намечают возможные варианты проектного оформления, отличающиеся способами достижения поставленной задачи.

Третий этап, наиболее ответственный, – это установление критерия оптимизации параметров, с помощью которого можно найти наибольший эффект от вложения средств или же необходимый их минимум для достижения поставленной цели. Этот критерий учитывает капитальные затраты, эксплуатационные расходы и затраты на возмещение потерь от возможных ущербов. В то же время он должен допускать возможность сравнения приведенных затрат в зависимости от изменения уровня качества функционирования водохозяйственного комплекса.

Четвертый этап состоит в определении затрат на основании сметно-финансовых расчетов, эксплуатационных расходов и возможных ущербов, а также других характеристик, входящих в экономико-математическую модель оптимизации.

Пятый этап содержит математические операции построения экономико-математической модели и ее решение. При проектировании приходится находить решения, обеспечивающие экстремальные значения критерия эффективности. Эти задачи ре­шают с применением специальных методов оптимизации.

Шестой этап представляет собой процедуру решения задачи и отыскания оптимального варианта на основе построенной экономико-математической модели, анализа полученных результатов и разработки рекомендаций.

Оптимизация параметров замкнутой системы водного хозяйства. Вопросы оптимизации параметров рассмотрим на примере построения системы водного хозяйства промышленного узла, где вода многократно используется в производствах по замкнутому циклу. Для рассмотрения приняты различные варианты схем «безводных» или «маловодных» технологических процессов, условия многократного использования воды в производстве, требования к сокращению количества и загрязненности образующихся сточных вод, возможность извлечения из стоков ценных компонентов и их утилизации. Для решения поставленной задачи используется методика, позволяющая выбрать наиболее рациональный вариант системы производственного водоснабжения и водоотведения промышленного узла, расположенного в районе водоисточника с ограниченным дебитом воды и водного объекта с исчерпанной самоочищающей способностью для приема сточных вод.

Определение наиболее эффективного варианта с учетом указанных выше требований является сложной задачей. Для решения такой задачи необходимо унифицировать измерения полезных эффектов (особенно природоохранных) и негативных последствий (ущербов). Критерий, основанный на минимуме приведенных затрат, в данном случае приемлем лишь при равновеликих результатах полезного эффекта.

В основу методики оптимизации параметров системы положен количественный критерий, учитывающий комплексный показатель качества функционирования, слагаемые которого, помимо технологических, учитывают экологические, социологические параметры, а также затраты на возведение сооружений и эксплуатацию системы.

Технологические параметры характеризуют способность системы обеспечивать бесперебойно водой требуемого качества все объекты промышленного комплекса, отводить сточные воды после надлежащей их очистки и извлекать из них полезную про­дукцию.

Экологические параметры характеризуют эффективность природоохранных мер, предусматриваемых при возведении системы и направленных на снижение отрицательного воздействия на природу и улучшение ее состояния.

Социологические параметры характеризуют эффективность инженерных и организационно-технических мероприятий, направленных на повышение жизненного уровня населения, прирост национального дохода и др.

Комплексный показатель качества функционирования определяется по формуле:

где А_i – параметр, характеризующий качество функционирования i-го элемента; а_i – коэффициент весомости i-го элемента, выраженный в долях единицы ∑а_i = 1; β_j – коэффициент весомости j-го фактора внешней среды; B_j – параметр, характеризующий влияние j-го фактора внешней среды; C_l – параметр l-й составляющей приведенных затрат.

Проектирование рациональной системы основано на количественных методах оптимизации параметров. При этом устанавливают такие значения параметров и такое изменение их во времени, при которых достигается максимально возможная эффек­тивность. Математическая модель оптимизации включает целевую функцию и ограничения. Целевая функция представляет собой максимум полезного результата на единицу затрат – минимум народнохозяйственных затрат. Эту зависимость можно представить в виде

Ц = Ф / З → max,

где Ф – полезный результат, характеризуемый комплексным показателем качества функционирования; З – приведенные затраты.

Основные слагаемые комплексного показателя качества функционирования водохозяйственного комплекса промышленного узла приведены в табл. 11.

Таблица 11

Слагаемые комплексного показателя качества функционирования

Примечание. Q_сп и Q_ф –расход свежей воды для нужд водохозяйственного комплекса и гарантированный расход в водоисточнике; М и М_ф – интегральный показатель качества воды, требуемой для объекта, и исходной воды в водоисточнике; Q_об – расход воды, повторно используемой в производстве; Р, τ, Т – показатель надежности, учитывающий кратность безотказной работы, время восстановления, срок службы; Q_к – расход сточных вод; С_ф и ПДК – фактическая концентрация загрязнений в сточных водах и предельно допустимая концентрация; М_к и М_о – общая масса годового сброса загрязнений и допустимая масса сброса загрязнений; δ и δ_о – общая масса извлеченной ценной продукции и масса обязательного извлечения продукции при очистке; А и А_о – площадь земли (леса), вовлеченная в комплекс при отсутствии защитных мер и при их реализации; V и V_о – объем воздушного пространства, вовлеченного в комплекс при отсутствии защитных мер и при их реализации; Ω и Ω_o – площадь акватории, вовлеченная в комплекс при отсутствии защитных мер и при их реализации; У и У_о – ущерб от загрязнения водоема при отсутствии защитных мер и при их реализации; П^с, П^п, Р, П, П – урожайность сельскохозяйственных угодий, продуктивность водных объектов, рекреационная ценность территории, производительность и перевозки водного транспорта при отсутствии водохозяйственных мероприятий; П^с_о, П^п_о, Р_о, П_о, П^в_о – то же, при реализации водохозяйственных мероприятий.

Интегральный индекс достижения i-й цели:

где а_i – коэффициент весомости при достижении i-й цели (эффекта); β_j – индекс j-го параметра.

Комплексный показатель качества функционирования системы:

где γ_j – весомость j-й цели в решении поставленной задачи; например, γ_j для водоснабжения (см. табл. 11) равен 0,5; Ф_j – интегральный индекс достижения j-й цели.

Численное увеличение индекса свидетельствует об улучшении свойства. Наилучшим, с точки зрения достижения цели, будет вариант, имеющий максимальное значение Ф_j.

Оптимизация параметров при проектировании системы заключается в установлении таких значений этих параметров и такого изменения их во времени, при которых достигается максимальный экономический эффект.

Процедура технико-экономического анализа при этом включает:

– постановку задачи и уточнение цели;

– разработку альтернативных вариантов, отличающихся способами достижения поставленной задачи;

– установление критерия оптимизации, представляющего собой соотношение между полезным эффектом, который оценивается комплексным показателем качества функционирования, и приведенными затратами;

– расчеты капитальных вложений, эксплуатационных расходов и возможных последствий от ущербов; экономико-математическое моделирование и разработка алгоритмов решения;

– отыскание оптимального варианта технического решения системы на основе анализа полученных результатов.

Основные технико-экономические показатели заносятся в табл. 12, форма которой представлена ниже.

8. Учет платы за воду

Плата за воду является формой финансового контроля государства экономического стимулирования мероприятий, направленных на рациональное использование и охрану водных ресурсов. Плата за воду входит в себестоимость продукции промышленных предприятий. Тарифы определены с учетом основных затрат водохозяйственных систем с учетом рентабельности их основных фондов.

Плата за воду способствует повышению эффективности производственно-хозяйственной деятельности предприятий с учетом факторов охраны окружающей среды. Кроме решения актуальной задачи – создания хозрасчетных взаимоотношений между предприятиями, связанными с водным хозяйством, плата за пользование водой позволит накапливать средства для реализации их в водоохранных целях.

Предложены различные методы определения цен на воду.

Общим во всех случаях платы за воду является то, что материальную основу составляют фактические эксплуатационные издержки водохозяйственных систем. Однако методы расчета платы и принципы ее взимания еще не унифицированы.

В РФ установлены официальные тарифы на воду, забираемую промышленными объектами из водохозяйственных систем. Плата за воду вносится промышленными предприятиями (объединениями) всех отраслей экономики в доход государственного бюджета.

Таблица 12

Технико-экономические показатели водохозяйственного комплекса промышленного узла

Плата за воду, забираемую из водохозяйственных систем, не взимается с предприятий и организаций жилищно-коммунального хозяйства и бытового обслуживания населения (независимо от их ведомственной подчиненности).

Коммунальные водопроводы, забирающие воду из водохозяйственных систем и снабжающие ею промышленные предприятия, вносят в доход государственного бюджета за воду, подаваемую для нужд промышленных предприятий. На указанную сумму соответственно увеличиваются платежи промышленных предприятий коммунальному хозяйству.

Тарифы на воду установлены за 1 м³ потребляемой воды. Оплате подлежит весь объем забираемой воды. При потреблении воды промышленным предприятием в пределах лимита плата на воду взимается по тарифу, установленному для данной водохозяйственной системы. За сверхлимитный забор воды плата за воду взимается в пятикратном размере. При заборе воды предприятиями теплоэнергетики, использующими воду на нужды охлаждений агрегатов (возвратное водопотребление), применяются два вид тарифов: за водопотребление в пределах лимита забора воды плата производится по тарифу, составляющему 30 %-ю величину тарифа; за сверхлимитный забор воды плата производится по тарифу, установленному для данной водохозяйственной системы.

Реализацию платы за воду в промышленности следует рассматривать как важный шаг в экономическом стимулировании рационального использования водных ресурсов. Взимание платы за воду, используемую в промышленном производстве, в определенной мере стимулирует соблюдение норм водопотребления, предотвращает расточительное использование воды, снижает потери, вызванные бесконтрольным ее потреблением, но не обеспечивает получения максимально возможных народнохозяйственных результатов от эксплуатации водных источников. Плата учитывает водохозяйственные затраты, наиболее легко поддающиеся калькуляции. В водоизбыточных районах, где потенциальные возможности источников используются лишь частично, такой подход вполне оправдан.

Охрана водных ресурсов от загрязнения пока слабо стимулируется экономическими методами. Недостаточно разработана система тарифов за сброс сточных вод в канализационную сеть в зависимости от характера и степени загрязнения водных ре­сурсов.

Целесообразен учет следующих видов оплаты:

– за очистку стоков на центральных или районных очистных сооружениях;

– сброс недостаточно очищенных сточных вод в реки и водоемы маловодных, густонаселенных промышленных районов, где проводятся мероприятия по охране водных ресурсов;

– за сброс недостаточно очищенных сточных вод в реки, водоемы и моря с использованием их самоочищающей способности.

Затраты на водообеспечение рассчитывают в основном по двум методам. В первом методе учитывают затраты только на забор, подъем и транспортировку воды от источников к потребителю, а также на очистку и отведение сточных вод. Второй метод, кроме перечисленных затрат, дополнительно учитывает затраты на мероприятия по регулированию водотока для разбавления недостаточно очищенных сточных вод. Однако эти методы не учитывают дефицита водных ресурсов, характерного для отдельных водохозяйственных систем и бассейнов.

9. Экономическая эффективность оборотных водохозяйственных систем

Повторное использование производственных и городских сточных вод и поверхностного стока позволяет существенно сократить потребление свежей воды промышленностью. Если довести удельный вес оборотных систем в промышленности до 85 %, то потребление воды на технические нужды удастся сократить на 10...12 км³/год. При этом основное количество воды (до 70 %) экономится за счет использования охлаждающих систем оборотного водоснабжения.

Интенсификация работы охлаждающих систем оборотного водоснабжения не требует больших капитальных вложений, но связана главным образом с необходимостью кондиционирования воды. Эксплуатационные затраты на обработку добавочной и оборотной воды при этом не превышают существующих тарифных ставок.

Основными направлениями повторного использования производственных сточных вод являются создание и совершенствование внутритехнологических оборотных систем, очистка общезаводского потока сточных вод и последующее их использование в охлаждающих системах.

Затраты на строительство и эксплуатацию сооружений водоснабжения, водоотведения и очистки сточных вод в среднем составляют 10...15 % стоимости предприятия. В отдельных случаях эти затраты достигают 25...30 %.

Для выбора экономически выгодного варианта решения и определения оптимальных параметров системы используют экономико-математические модели элементов систем водообеспечения промышленных предприятий. Целевая функция системы водообеспечения с очисткой сточных вод до заданного уровня очистки и повторном их использовании в технологических про­цессах записывается в следующем виде:

где J – количество источников водоснабжения; j – количество потребителей воды; с_n; с'_n – концентрации n-го вида примеси в технологическом процессе j – потребителя; Q – расход воды.

На основании этой модели можно найти оптимальное распределение потоков сточных вод, удовлетворяющих условию минимума суммарных приведенных затрат на подготовку, очистку и транспортировку воды. Принятый критерий оптимизации должен учитывать ограничения, которые определяются местными условиями (например, наличие территории для размещения очистных сооружений, возможность использования отходов производства для очистки и обработки воды, надежность системы и т. д.).

В лекции "65 Основные критерии работоспособности и расчета подшипников качения" также много полезной информации.

Методика оптимизации требует сложных математических описаний множества процессов, протекающих в системе водного хозяйства промышленного предприятия. Распространенным приемом определения оптимума при сравнении альтернативных вариантов является графический метод поиска экстремума. Определение оптимального режима эксплуатации охлаждающих систем оборотного водоснабжения показано на рис. 10.

Рис. 10. Зависимость приведенных затрат от режима работы оборотной системы:

П_1–3 – затраты на забор воды, ее транспортировку и отвод продувочной воды; П_4–5 – затра­ты на стабилизационную обработку; П_6–7 – затраты на обессоливание и очистку продувоч­ной воды; П_1–7 – суммарные приведенные затраты.

Экономическая целесообразность повторного использования сточных вод в системах промышленного водоснабжения выявляется путем сопоставления затрат на возведение этих сооружений с затратами, предусмотренными на возведение комплекса очистки и сбросом сточных вод в водные объекты. Расчеты НИИ ВОДГЕО свидетельствуют об экономической эффективности применения систем повторного использования сточных вод. Для городских сточных вод удельные приведенные затраты для варианта со сбросом в 2 – 2,5 раза выше, чем для их подготовки к использованию в системах промводоснабжения.

Обобщение опыта использования воды в промышленности и оценка водных ресурсов страны показали, что для решения поставленных перед промышленностью задач необходимо совершенствовать системы промышленного водопользования и более широко использовать очищенные производственные, поверхностные и городские сточные воды в системах технического водоснабжения.