Оптимизация процесса внедрения эколого-экономических инструментов городского землепользования

Для получения комплексной оценки влияния факторов на состояние окружающей городской среды необходимо изучение взаимодействия всех факторов, их влияния на здоровье населения, на условия функционирования городских объектов. В моделях эколого-экономических взаимодействий предпочтительно вместе с натуральными показателями использовать стоимостную оценку влияния производства на стоимость земельных участков и окружающую среду. В стоимостной оценке при эколого-экономическом моделировании могут быть выражены: цена земельных участков, дифференциальная рента, расчет экономического ущерба от загрязнения окружающей среды. Экономическая оценка в моделях может быть выражена суммой затрат на воспроизводство земельных ресурсов и приведение окружающей среды в приемлемое состояние. Затраты на воспроизводство служат мерой общественного труда, который нужно затратить для придания земельным ресурсам необходимых свойств. Поскольку земля является ресурсом многоцелевого назначения, ограниченным в пределах города, то ее цен- ность необходимо учитывать с позиций наилучшего использования.

Сочетание определенных инструментов в эколого-экономическом механизме городского землепользования определяет облик городской среды и качество жизни населения. В результате применения рыночных и административных инструментов механизма землепользования изменяется экономика городского хозяйства, состояние окружающей среды, система транспортных коммуникаций, городской ландшафт, структура зонирования городской территории.

При моделировании эколого-экономического механизма городского землепользования необходимо выбрать рациональный вариант регулирующих инструментов, которые приведут его систему в желаемое состояние. Существующая система землепользования в любом городе имеет определенные инструменты регулирования. Распространенными являются, например, экологическое страхование, взимание платежей за землю, наложение платежей и лимитов на сбросы и выбросы вредных веществ, экологическое лицензирование. Система экологического страхования выступает одним из методов управления риском в сфере природопользования. Экономическое содержание экологического страхования – замкнутое перераспределение страховых пла- тежей между субъектами страхования через фонд экологического страхования.

Цели взимания платы за землю определяются такими факторами, как: стимулирование рационального использования земли, охрана и освоение новых земель, повышение плодородия почв, выравнивание социальноэкономических условий хозяйствования на землях разного качества, развитие инфраструктуры в населенных пунктах, формирование специальных фондов финансирования этих мероприятий [8, с. 182].

В последние годы в связи с экологической напряженностью в отдельных регионах мира практикуется продажа лицензий и квот, как на использование природных ресурсов, так и на их загрязнение [3, с. 47].

Лимитирование взаимоотношения человека и природы реализуется как комплекс ограничений на хозяйственную и бытовую деятельность. В системе количественных ограничений существуют группы лимитов по элементам, ресурсам, локальным объектам и по регионам. Лимиты по элементам применяют как регламентируемые предельно допустимые концентрации (ПДК), или предельно допустимые выбросы (ПДВ) по элементам при воздействиях на окружающую среду [6, с. 87]. Платежи за стоки и выбросы, или платежи за загрязнение, широко используются во многих странах. Они устанавливаются с учетом величины соответствующего экономического ущерба.

Одним из новых и важных инструментов является широко и эффективно используемая во многих странах практика экологического аудита. Экологический аудит позволяет реализовывать принцип охраны окружающей среды – обеспечение в пределах требований наиболее низкого уровня воздействия на окружающую среду, который может быть достигнут с учетом экономических и социальных факторов [3, с. 49].

Экологическая экспертиза предназначена для осуществления превентивного контроля экологической безопасности и осуществляется в виде предварительной проверки соответствия хозяйственных решений, деятельности и ее результатов требованиям охраны окружающей среды и рационального природопользования [6, с. 76].

Покупка-продажа прав на загрязнение развивает рыночные отношения в экологической сфере, разрешая предприятиям покупать, продавать и перераспределять права на загрязнение. Предприятия могут снижать загрязнение, получая за это компенсацию от других предприятий. Происходит снижение нагрузки на окружающую среду, окупается строительство очистного оборудования. Если предприятию не выгодно строить очистные установки, оно может купить права на загрязнение у других фирм [5, с. 38].

Современные земельные отношения немыслимы без развития залогового права. Ипотекой признается залог предприятия, строения, здания, сооружения или иного объекта, непосредственно связанного с землей, вместе с соответствующим земельным участком или правом пользования им [там же, с. 39].

Система «залог – возврат» означает изъятие у предприятия некоторой доли финансовых средств. Эта сумма будет возвращена предприятию, если не произойдет ожидаемых повреждений окружающей среде или, например, если определенный норматив по выбросам не будет превышен. В противном случае изъятая сумма расходуется на оплату мероприятий по восстановлению нарушений в окружающей среде.

Для конструирования новой системы землепользования необходимо оценить затраты по включению определенного инструмента в систему, затраты по функционированию инструмента, доходы, получаемые при функционировании инструмента, воздействие инструмента на конечную цель. Чтобы рассмотреть все возможные варианты построения системы, применим метод перебора. Конструирование произведено для г. Волжского, величина затрат согласована со специалистами службы по охране окружающей природной среды и экологической безопасности. Ежегодно для реализации указанной программы город может выделять до пяти миллионов рублей.

С развитием самой экономической науки все большее распространение в ней получают математические методы. Это обусловлено тем, что математические методы позволяют находить наиболее целесообразные решения по перераспределению и использованию ресурсов на любом уровне – от отдельных предприятий до народного хозяйства в целом. Применение математических моделей может способствовать не только улучшению экономических показателей, но и экологических, социальных и технических характеристик мероприятий [2, с. 31].

Оптимизационные математические модели, применяемые в проектно-инвестиционном анализе эколого-экономических процессов, могут иметь целью минимизацию издержек загрязнения [7, с. 164] либо возможного ущерба от чрезвычайных ситуаций [4, с. 190]; нахождение параметров, максимизирующих результат хозяйственной деятельности при ограничениях на воздействие на окружающую среду; выбор вариантов хозяйственных решений из набора возможных на основе оптимизации какого-либо социально-экономического или экологического параметра. Выбор вариантов из набора альтернатив производится в условиях ограниченности финансовых средств Ф, выделяемых на природоохранные цели. Для осуществления выбора оптимального набора по каждому из мероприятий i ( i = 1, n ) необходимо знать величину предотвращаемого ущерба (снижение платы за загрязнение окружающей среды) У _i и требуемые затраты З _i на осуществление этого мероприятия. Задача состоит в выборе таких мероприятий, которые в совокупности позволяли бы максимально снизить величину ущерба окружающей среде (или получить максимальную суммарную величину снижения платы за загрязнение окружающей среды) в рамках ограничения по выделенным финансовым средствам. Таким образом, формируется задача двоичного (биномиального) математического программирования, которая в принятых обозначениях записывается следующим образом:

n

Z У А ^ max          ⁽¹⁾

i = 1

n

Z 3U. ^ Ф,             (2)

где U i - двоичная переменная;

1 - если мероприятие

^Ui =

принимается в план,

0 - если мероприятие

не принимается в план.

В качестве одного из путей решения данной задачи может быть применение метода Фора и Мальгранжа [9, с. 444].

Данная задача рассматривает лишь возможность однопериодной оптимизации. Процесс проведения природоохранных мероприятий может являться и динамическим, охватывать несколько периодов, в каждый из которых выделяются определенные средства [5, с. 169].

Целью рассмотренной задачи была максимизация коэффициентов полезного действия инструментов регулирования в эколого-экономическом механизме городского землепользования. Необходимо было получить максимальный коэффициент влияния по снижению загрязнения:

Kz |'|Kz >  max,               (4)

i = 1

где i – номер инструмента;

Kz_i – коэффициент влияния снижения загрязнения инструмента i .

Денежные средства рассматривались только как лимитирующий фактор.

Для решения задачи использовался эвристический алгоритм, который упрощал процедуру расчетов и давал хороший результат, но не гарантировал выбор оптимального результата. Оптимальный результат можно было бы найти при помощи метода простого перебора. Но тогда потребовалось бы перебрать слишком большое число вариантов.

Введем обозначения. Пусть n – количество возможных инструментов регулирования. В рассматриваемой задаче n = 26, m – число лет (периодов), на которые рассматривается задача, x_ij – двоичная переменная:

x ij

1, если i инструмент введен в j -м году,

0, если i инструмент не введен в j -м году.

ui = ln(ki) – логарифм коэффициента снижения загрязнения системы от введения инструмента i. Так как в исходной задаче целевая функция представляет собой произведение коэффициентов Пki по тем номерам i, которые соответствуют вводимым инструментам, то чтобы привести данную целевую функцию к линейному виду, прибегаем к логарифмированию [1, с. 137]. Ci – стоимость ввода инструмента i, Zi – стоимость функциониро- вания инструмента i, Ri – доход от функционирования инструмента i. Sj – средства бюджета, которые выделяются в год (период) j на цели оптимизации элементов городского землепользования.

Определим целевую функцию:

L ( x 1 ,..., x „ ) = Z Z ju. ^ max.       (6)

j = 1 i = i

Зададим ограничения на значения переменных. Логично, что 0 <  x j <  1 для всех i = 1, n и i = 1, m . Но так как ввести определенный инструмент регулирования можно только один раз, то используется следующее ограничение Z x ij <  1 , которое выполняется для j = 1

всех i = 1, n . Ограничение в количестве денежных средств, выделяемых на поставленные в задаче цели для 1 года (периода) задачи, выглядит следующим образом:

n

Z x_a C i < S 1 .               ⁽⁷⁾

i = 1

Ограничение (7) говорит о том, что сумма средств на ввод инструментов в первый год не может превысить количества выделяемых денежных средств. Для второго года получаем:

nn

Z x„ C . + Z x «( Z . - R - ) <  S 2 .      (8)

i = 1                     i = 1

Очевидно, что во второй и все последующие годы выделяемые средства должны покрывать не только затраты на ввод новых инструментов – C_i , но и издержки по функционированию старых – ( Z_i – R_i ). Такие издержки могут быть и отрицательными, что означает превышение доходности от функционирования инструмента над затратами на его «поддержание».

В общем виде для любого периода j , кроме первого, бюджетное ограничение выглядит следующим образом:

nn

Z X j C - ⁺ZZ x * ( Z - R - ) <  S j .     (9)

i = 1                 k <  j i = 1

Для конкретной задачи с 26 инструментами регулирования и рассматриваемым периодом 5 лет, в каждый из которых может выделяться не более 5 000 тыс. руб., задача примет вид:

5   26

L ^{( X} 1 ,..., x 26 ) = ZZ x , ■ u i ^ max, (10) j = 1 - = 1

при ограничениях:

У x, <  1 ,

1j         , j=1

у x <  1,

2 j , j = 1

]L x2., < 1, j=1

у x,,C, < 5000, i1i i =1

у x,C +У x.,(Z -R ) <5000, i2 i              i1 i i, i =1

262 26

Zx,3C+ZZxk(Zi-Ri) < 5000, i=1                k =1 i=1

26               326

Z x-4 Ci+ZZ xk (Zi- Ri) < 5000, i=1                k= 1

26             426

Z x - 5 C + ZZ x k ( Z i - R i ) <  5000 . i = 1                 k = 1 i = 1

В случае если оптимальное решение окажется не целым, то придется также дополнительно использовать методы целочисленного программирования.

Результаты решения конкретной задачи для максимизации снижения уровня загрязнения приведены в таблице. Согласно полученному решению максимально возможный эффект достигается уже к 3-му году, в котором общий уровень загрязнения системы будет снижен в 1 631,86 раза.

Из таблицы можно увидеть стратегический пятилетний план – решение задачи об использовании экономических инструментов экологического регулирования городского землепользования. Символом «В» помечаются годы, в которые функционирует определенный инструмент. Разность затрат на ввод и функционирование ин- струментов, а также возможность получения дохода от их использования приводят к тому, что ввод производится последовательно в течение длительного периода времени. Общее количество введенных инструментов равно 23. Очевидно, что закрытие грязного производства является слишком дорогим для города. Остальные же инструменты, которые не вошли в ряд выбранных алго- ритмом для применения, просто не отвечают в рамках заданной задачи соотношению «затраты – эффективность». Данная модель может быть использована для конструирования средне- и долгосрочных проектов по внедрению и использованию различных инструментов регулирования городского землепользования на различных уровнях управления.

Таблица

План введения инструментов *

Инструмент	1-й год	2-й год	3-й год	4-й год	5-й год
Составление экологических прогнозов	–	–	–	В	В
Учет и экономическая оценка земельных участков	–	–	–	–	В
Взимание платы за пользование землей	В	В	В	В	В
Дифференциация платы за землю	–	–	–	–	–
Выкуп земельных участков	–	–	–	В	В
Установление лимитов на выбросы и сбросы	–	–	–	В	В
Установление платы за сбросы и выбросы	В	В	В	В	В
Установление штрафов за сверхнормативное загрязнение	–	В	В	В	В
Строительство очистных сооружений	–	–	–	–	–
Внедрение наилучших технологий	–	–	В	В	В
Переработка отходов	–	–	–	В	В
Система экологического страхования	В	В	В	В	В
Закрытие «грязного» производства	–	–	–	–	–
Внедрение экологической экспертизы	–	–	–	В	В
Внедрение экологического аудита	В	В	В	В	В
Система контроля качества окружающей среды	–	–	–	В	В
Лицензирование природоохранной деятельности	В	В	В	В	В
Создание экологических фондов	В	В	В	В	В
Установление налоговых льгот	–	–	–	В	В
Установление платежей за право аренды земли	–	В	В	В	В
Торговля правами на загрязнение	–	В	В	В	В
Использование системы «залог – возврат»	В	В	В	В	В
Внедрение ипотеки	–	В	В	В	В
Внедрение системы экологического образования	В	В	В	В	В
Облагораживание территорий, в том числе озеленение	–	–	–	В	В
Система материальной компенсации ущерба	–	–	–	В	В

* Достигаемый эффект для 1-го года – 18,18; 2-го – 36,64; 3-го – 65,96; 4-го – 3 268,48; 5-го – 3 595,32.

Величина затрат для 1-го года – 4 800; 2-го – 4 900; 3-го – 4 950; 4-го – 4 250; 5-го – 950 тыс. руб.

В качестве одного из основных показателей, используемых для расчетов эффективности инвестиционных проектов, используется чистый доход. Чистый доход представляет собой накопленный эффект (сальдо денежного потока) от реализации проекта за расчетный период, то есть сумму денежных поступлений каждого периода, указанных в левой части неравенства (9). Дисконтирование денежных потоков позволяет более точно учесть изменение стоимости денег во времени. Однако применение дисконтирования представляет собой более сложный вопрос, связанный с другой математической формализацией. Решение данной задачи, а также использование возможности накопления и инвестирования денежных средств, неиспользованных в течение какого-либо периода, являются предметом дальнейшего исследования.