ИСТИНА

Рассмотрено управление эколого-экономической системой берег – море, основанное на слежении за интегральным балансом потребления и воспроизводства двух главных видов ресурсов морской среды: биологических и ассимиляционных. Биологический ресурс был представлен индексом биоразнообразия, в качестве которого использована взвешенная сумма концентраций биологических объектов, составляющих основу пищевой цепи морской экосистемы. В качестве ассимиляционного ресурса рассмотрено свойство морской среды разрушать поступающие с береговым стоком загрязняющие вещества, являющиеся бытовыми отходами и результатами хозяйственной деятельности. Для количественной оценки ассимиляционного ресурса использован интегральный баланс на определенном отрезке времени объемов поступивших в море загрязнений и той их части, которая подверглась биохимической деструкции за это же время. Интегральный баланс характеризовал различие в скоростях поступления и деструкции загрязнений. Предполагалось, что с ростом этого различия увеличивалась концентрация загрязнений и уменьшалась величина индекса биоразнообразия. Сформулирована задача ограничения потока поступающих в море загрязняющих веществ путем наложения на береговую социально-экономическую систему штрафных санкций, которые удорожают ее функционирование, т.к. заставляют ее инвестировать средства в очистные сооружения. В соответствии с принципами системного анализа разработана схема причинно-следственных связей между процессами производства обобщенного продукта в береговой экономической системе и биохимическими процессами, развивающимися в прибрежной морской экосистеме. Эта схема отвечала поставленной задаче, и она легла в основу концептуальной модели управления эколого-экономическими процессами в системе берег – море. Последовательность процессов развития состояла в следующем: выпуск продукции – рост уровня загрязнения морской среды – изменение интегрального баланса объемов накопления и деструкции загрязнений – изменение индекса биоразнообразия в зависимости от уровня загрязнения – ограничение выпуска продукции в зависимости от величины отклонения уровня биоразнообразия от нормы. За норму был принят тот уровень биоразнообразия, который соответствует среднему многолетнему вектору концентраций основных живых объектов экосистемы. В структуру модели управления процессами потребления и воспроизводства морских ресурсов включены логические агенты, осуществлявшие контроль над сценариями процессов и ограничивавшие сброс загрязняющих веществ в море в зависимости от экологического состояния морской среды. Для построения формальной математической модели управления была сформулирована концепция адаптивного баланса процессов развития в системе берег – море. Концепция предполагала, что существует некоторое стационарное состояние системы, в качестве которого могут быть приняты известные из наблюдений средние многолетние значения всех моделируемых процессов. Внешние влияния выводят систему из стационарного состояния, но она стремится вернуться в него, когда внешние влияния исчезают. В этом заключалось второе предположение, вытекающее из свойства устойчивости системы. Третье предполагаемое свойство заключалось в способности системы адаптивно реагировать на внешние влияния. Под этим понималась динамическая подстройка процессов к друг к другу и к внешним влияниям с сохранением материальных балансов реакций образования продуктов системы из ее ресурсов. При составлении уравнений модели был применен метод адаптивного баланса влияний, удовлетворяющий введенным предположениям. В методе применены обыкновенные дифференциальные уравнения логистического типа, сохраняющие материальные балансы превращения веществ. Важной особенностью использованного метода моделирования явился способ оценки коэффициентов уравнений модели, учитывающих влияния процессов друга на друга в ходе адаптации. Предложено оценивать коэффициенты влияний, которые определяют, какая часть ресурса формирует величину продукта системы, используя для этой цели нормированные отношения средних значений двух взаимодействующих процессов. Этот способ нормировки коэффициентов учитывал текущие относительные веса влияний. В качестве примера рассмотрена задача управления береговым стоком загрязняющих веществ с учетом интегрального баланса потребления и воспроизводства ассимиляционного и биологического ресурса в системе берег – морская бухта. С построенной моделью была проведена серия вычислительных экспериментов. Рассчитаны сценарии экономических процессов развития, показывавшие изменения объемов производства системы берег–море, себестоимости обобщенного продукта, уровня загрязнения морской среды, штрафных санкций за загрязнение и рентабельности системы. Для контроля экологического состояния морской среды получены сценарии индекса биоразнообразия, дефицита объемов воспроизводства биоресурса, объема фонда природоохранных действий. Анализ сценариев позволил сформулировать следующие выводы: 1. Адаптивные модели эколого-экономических систем берег– море, основанные на введенных выше предположениях, адекватно представляют известные из опыта причинно-следственные связи между процессами развития и могут быть использованы в информационно-вычислительных системах контроля над балансами потребления и воспроизводства ресурсов морской среды. 2. Применение логистических уравнений метода адаптивного баланса влияний для построения формальной модели системы, а также включение в эти уравнения логических операторов управления позволяет использовать численную модель системы берег– море в качестве инструмента поддержки административных решений при выборе рациональной стратегии природопользовании в этой системе. Постановка исследований выполнена по теме: 0827-2018-0004 (шифр «Прибрежные исследования»). Разработка модели управления процессами потребления и воспроизводства ресурсов морской среды и вычислительные эксперименты в системе берег – морская бухта проведены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Правительства Севастополя по научному проекту № 18-47-920001 «Исследование принципов построения адаптивных моделей эколого-экономических систем и цифровых информационных технологий для управления сценариями устойчивого развития природно-хозяйственных комплексов Севастопольского региона».