Geum.ru
Темы диссертаций по экономике » Математические и инструментальные методы экономики

Система экономико-математических моделей водораспределения на существующих магистральных и межхозяйственных оросительных каналах тема диссертации по экономике, полный текст автореферата



Автореферат



Ученая степень кандидат экономических наук
Автор Эминова, Марина Юсуфовна
Место защиты Ростов-на-Дону
Год 2010
Шифр ВАК РФ 08.00.13
Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Система экономико-математических моделей водораспределения на существующих магистральных и межхозяйственных оросительных каналах"

004606904 На правах рукописи

Эминова Марина Юсуфовна

СИСТЕМА ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ

МОДЕЛЕЙ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА СУЩЕСТВУЮЩИХ МАГИСТРАЛЬНЫХ И МЕЖХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ

Специальность 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

- 1 МЛ 2010

Ростов-на-Дону - 2010

004606904

Работа выпонена в ФГОУ ВПО Новочеркасская государственная мелиоративная академия на кафедре менеджмента и экономико-математических методов.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кисаров Олег Петрович

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор Арженовский Сергей Валентинович доктор технических наук, профессор Ольгаренко Владимир Иванович

Ведущая организация: Донской государственный

аграрный университет

Защита состоится л ? 2010 г. в часов на заседании объе-

диненного диссертационного совета ДМ 212.209.03 в Ростовском государственном экономическом университете (РИНХ) по адресу: 344002, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 69, ауд. 213.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ростовского государственного экономического университета (РИНХ) и на сайте www.rsue.ru.

Автореферат разослан л 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

И.Ю. Шполянская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Кризис начала 90-х годов привёл к обвальному падению сельского хозяйства Российской Федерации. Особенно в трудных производственно-экономических условиях оказалось орошаемое земледелие. Сложности сельскохозяйственного производства определились изменением хозяйственных отношений между государством, производителями сельскохозяйственной продукции и потребителями. Прекратилось строительство новых оросительных систем в связи с отсутствием необходимых финансовых средств у государства. Однако государство взяло на себя функции по поддержанию в рабочем состоянии межхозяйственных и магистральных каналов, которые остались в Федеральной собственности. Фактически же государство в лице МСХ РФ в 90-х годах не выпоняло и этой функции. Начиная с 2000 года финансирование эксплуатационного обслуживания подводящей сети, осуществлялось лишь в усечённом варианте. В результате каналы существенно снизили свою пропускную способность, а орошаемые земли лишились большей части поливов. Возникла необходимость оценить затраты государства на поддержание подводящей сети а также ущерб, наносимый сельскому хозяйству вследствие их отсутствия.

Заинтересованность в оценке государственных субсидий на поддержание каналов проявляют существующие во всех субъектах Российской Федерации орошаемой зоны Федерального государственного учреждения (ФГУ) по мелиорации земель и сельскохозяйственному водоснабжению. Они призваны согласовывать интересы хозяйств орошаемой зоны и государства, а также реализовывать восстановительные работы на магистральных и межхозяйственных каналах.

Степень изученности исследуемой проблемы. Задача водораспреде-ления на оросительной сети в условиях развития мелиорации широко разрабатывалась в ЮжНИИГиМе: Кисаровым О.П., Шишкиным В.О., Гузыки-ным Д.С., Гавриловым A.A.; в институте водных проблем: Пряжинской В.Г.,

Храновичем И.Л., Ярошевским Д.М., Левит-Гуревичем Л.К., отдельные важные задачи экономики мелиорации были решены Кардашем В.А., Кобачевьм Е.Б.

Задача возникла в связи с переходом российской экономики на рыночные отношения между производителями продукции и участвующими в этом процессе государственными структурами. Расчёт водораспределения на существующих каналах вынужден учитывать снижение пропускной способно-

ста каналов ниже проектной величины. Неустойчивость финансовой системы, колебания валютного курса, непрерывный и необъективный рост цен, как на сельскохозяйственную продукцию, так и на ресурсы, используемые в сельскохозяйственном производстве, потеря регулируемой системы цен, не позволяют решать оптимизационные задачи водного и сельского хозяйства. Возникла необходимость опереться на более устойчивую систему оценок, позволяющую получать достоверное решение.

Предлагается обратиться к системе ценообразования на основе объективно-обусловленных (двойственных) оценок ресурсов.

Первым использовать объективно-обусловленные оценки в качестве меры стоимости ресурсов предложил Канторович Л.В., в последующем идея была развита в трудах Воконского В. А. и его учеников при постановке задач регионально-отраслевого планирования народного хозяйства. Кроме двойственных, предложены прагматические методы оценки оптимальных решений задач планирования с помощью замыкающих затрат. Эта идея нашла реальное воплощение в планировании топливно-энергетического комплекса (Абегов М.М.). В водном хозяйстве применение двойственных оценок и замыкающих затрат (в качестве рентных оценок) предложил Данилов-Данильян В.И.

Целью диссертационного исследования является решение задач оптимального водораспределения в системе орошаемого земледелия с применением двойственных оценок воды, с целью определения экономической значимости ресурса в системе накопления валового внутреннего продукта (ВВП).

Для достижения дели в диссертационном исследовании поставлены следующие задачи:

Ч числено исследовать поведение двойственных оценок воды на базе задачи линейного программирования на примере типового сельхозтоваропроизводителя;

Ч разработать модель реконструкции крупных каналов, определяющую выбор противофильтрационных экранов по критерию минимума приведённых затрат для заданного уровня экономии водных ресурсов;

Ч построить модель оптимального водораспределения на оросительной системе по критерию максимума экономического эффекта в двойственных оценках;

Ч разработать агоритм реализации модели водораспределения с помощью рекуррентного соотношения Белмана;

Ч провести численные эксперименты по оценке экономической эффективности оптимальности водораспределения между экономическими зонами Краснодарской оросительная система (КРОС). Провести сравнительный анализ затрат на восстановление каналов с приращением положительного экономического эффекта в орошаемых хозяйствах.

Объектом исследования являются магистральные и межхозяйственные оросительные каналы бассейна реки Кубань.

Предмет исследования процесс водораспределения на магистральных и межхозяйственных оросительных каналах при ограниченной водоподаче.

Теоретическую базу исследования составляют: теория двойственного анализа и методов построения двойственных оценок ресурсов; принцип Белмана и построенный на его основе метод динамического программирования. Регрессионный анализ, целочисленные модели; метод решения целочисленных моделей (метод Гомори).

Информационно-эмпирическую базу исследования составили: схема комплексного использования и охрана водных ресурсов бассейна реки Ку-

бань; технико-экономическое обоснование проекта 1-ой очереди Краснодарской оросительной системы (КРОС); проект реконструкции Большого Ставропольского канала (БСК); водный кодекс Российской Федерации. Использовались инструментальные программы: Microsoft Office Excel, интегрированная среда разработки (ИСР) Delphi.

Работа выпонена в соответствии с паспортоги специальности 08.00.13.

- Математические и инструментальные методы экономики: п. 1.4 Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений.

Научная новизна результатов исследования. Элементы новизны содержат следующие результаты:

1. Разработана процедура построения двойственных оценок водных ресурсов, впервые применяемая для расчёта экономической эффективности орошаемого земледелия, позволяющая установить реальную значимость входящих в него ресурсов для формирования прибыли, отличающаяся от существующей системы ценообразования в мелиорации и водном хозяйстве применением двойственных оценок водного ресурса;

2. Построена нелинейная модель водораспределения на оросительной системе, отличающаяся более высокой адекватностью от ранее используемых в практике экономического планирования линейных моделей, позволяющая с большей степенью достоверности рассчитывать истинную-потребность хозяйств в водном ресурсе;

3. С учётом класса модели разработан агоритм её реализации, основанный на принципе динамического программирования Белмана. Он позволяет решать нелинейную задачу водораспределения и соответственно получать более надёжные численные результаты. Ранее применялись линейные модели, не позволяющие отдельно выделить процесс водораспределения по

каналам;

4. Предложен подход для исключения из поной процедуры решения задачи водораспределения блока фильтрационных потерь и разработана допонительная-целочисленная модель для расчёта оптимального набора про-тивофильтрационных экранов, что позволяет заменить в расчётах среднестатистические фильтрационные потери на дифференцированные по участкам каналов фильтрационные потери, близкие реальным;

5. Проведена сравнительная оценка затрат на восстановление каналов и потерь прибыли в орошаемых хозяйствах, отличающаяся расчётом экономической эффективности в двойственных оценках, которая показывает, что поное финансирование ремонтных работ на подводящей оросительной сети окупается эффективностью орошения, на 3-4 порядка превышающая ремонтные работы.

Основные положения, результаты и выводы диссертации, выносимые на защиту:

1. Обоснование целесообразности использования в качестве меры стоимости сельскохозяйственной продукции, полученной на орошаемых землях, двойственных оценок водных ресурсов, построенных на основе математических моделей деятельности сельскохозяйственного производства.

2. Нелинейная модель оптимального водораспределения, построенная на базе двойственных оценок водных ресурсов, в условиях ограниченной пропускной способности каналов.

3. Агоритм реализации модели водораспределения на простых и ветвящихся графах, имитирующих систему каналов.

4. Целочисленная модель выбора системы противофильтрационных экранов каналов, позволяющая уточнить фактические фильтрационные потери и учесть их при водораспределении.

5. Численные эксперименты, обосновывающие целесообразность вложения финансовых средств на восстановление магистральных и межхозяйственных каналов.

Практическая ценность результатов исследования. Обоснование возможности построения системы двойственных оценок водных ресурсов, которая служит основой для применения в ФГУ по мелиорации земель водохозяйственных моделей, имеющих в качестве целевой функции прибыль. Двойственные оценки водных ресурсов более устойчивы по отношению к конъюнктуре рынка сельскохозяйственной продукции и могут лечь в основу определения реальной платы, которую дожно вносить сельское хозяйство за использование водных ресурсов.

Модель оптимальности водораспределения может быть использована для фактического определения величины располагаемых водных ресурсов и их снижения при сокращении объёмов финансирования восстановительных работ. Сравнительные расчёты затрат на восстановление каналов и прибыли, получаемой за этот же период от орошения (с учётом дисконтирования) доказывают абсолютную необходимость и экономическую обоснованность участия государства в восстановительных работах.

Апробация результатов исследования. Основные положения и выводы проведённого исследования докладывались и получили положительную оценку на: научно-практической конференции сотрудников, аспирантов и студентов Новочеркасской государственной мелиоративной академии Актуальные проблемы мелиорации и водного хозяйства Юга России (г. Новочеркасск, 2003); Международной научно-технической конференции Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании (г. Пенза, 2004); третьей Всероссийской научно-практической конференции Проблемы и перспективы Российской экономики (г. Пенза, 2004); Международном научно-практическом семинаре Опыт и перспективы использования поливной техники на орошаемых землях (г. Новочеркасск, 2005). Также опубликованы 3 статьи в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Результаты исследования внедрены в ФГУ Управление Ростовмелио-водхоз. Работа использована в службе главного инженера для расчёта и

оценки потребности в государственных средствах на текущий и капитальный ремонты, а также реконструкцию магистральных и межхозяйственных каналов.

Публикации. По теме диссертации автором лично и в соавторстве опубликовано 7 научных работ, общим объёмом 1,28 печатных листа (лично автора - 0,75 п.л.).

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованной литературы из 87 наименований, включает 8 таблиц и 20 рисунков.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, определены цель, задачи, объект, предмет, методы исследования, инструментарий исследования, приведены положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе Проблемы использования водных ресурсов в экономической системе государства даётся общая характеристика водных ресурсов. Одной из задач рассматриваемой работы является исследование значимости водных ресурсов, их реальной стоимости и упущенных возможностей агропромышленного комплекса (АПК) при снижении водопользования орошаемых земель. Экономические потери АПК необходимо сравнить с затратами, направленными на поддержание в рабочем состоянии магистральных и межхозяйственных каналов. Оценку очевидной полезности деятельности АПК при поном обеспечении водными ресурсами можно выразить в виде приращения ВВП, повышения сбора налогов с орошаемых земель, снижения безработицы в сельском хозяйстве.

В настоящее время с высокой степенью достоверности рассчитать экономическую целесообразность водных ресурсов для орошения достаточно затруднительно ввиду отсутствия объективных цен на них. Этому препятствуют, во-первых, особенности водных ресурсов, во-вторых, среднестатистическая бездефицитность воды, а в-третьих, достаточно низкая эффективность

сельскохозяйственного производства на орошаемых землях, не позволяющая вводить экономически обоснованные тарифы платы за воду. Поэтому предлагается использовать не реальную плату за воду, а оценку приращения ВВП от реализации приращения продукции сельского хозяйства, получаемой на орошаемых землях.

Современная экономическая теория исходит из того, что рыночная це-

на ресурсов не формируется на основе средних затрат, а опирается на реальные законы спроса и предложения, откуда следует неприемлемость определения цен на воду с помощью затратного метода. Одним из путей построения объективной системы цен на воду является использование объективно-обусловленных или двойственных оценок, которые по природе своей соответствуют предельным затратам на использование данного ресурса. Если для производства сельскохозяйственной продукции на орошаемых землях сформулировать задачу линейного программирования, то легко рассчитать систему двойственных оценок для используемых в процессе производства ресурсов, в том числе и двойственных оценок воды. Двойственные оценки можно использовать для выражения доли общехозяйственного результата за счёт использования воды. Следует понимать, что использование двойственных оценок целесообразно в точке максимума задачи, так как они существенно зависят от дефицита используемого ресурса (в случае отсутствия дефицита двойственная оценка равна нулю). Численные расчёты двойственных оценок с помощью задачи линейного программирования показывают, что зависимость двойственной оценки воды от использования её объёма представляет собой убывающую функцию, состоящую из участков постоянного значения, переходящих в вырожденных точках скачкообразно один в другой.

На рисунке 1 показана диаграмма изменения двойственной оценки воды в зависимости от объёма её использования. Вырожденные точки соответствуют изменению потребности в других ресурсах: земли и удобрений.

Для нелинейных задач и соответственно нелинейных производственных функций Воконским В.А. предложено использовать маржинальное со-

отношение для определения двойственной оценки любого ресурса, входящего в задачу:

где П* - оптимальное решение (прибыль) при использовании 1-го ресурса в количестве /,Х .

Рисунок 1 - Диаграмма изменения двойственной оценки воды Л в зависимости от объёма её использования II

Для нелинейных задач двойственная оценка, получаемая из (1) будет также убывающей функцией ресурса. В случае, если производственная функция описывается ветвью параболы, то двойственная оценка будет линейной убывающей функцией ресурса. При более сложных производственных функциях двойственная оценка будет нелинейной функцией ресурса. Таким образом, можно видеть, что оценки ресурса существенно зависят от класса модели, применяемой для планирования производства. Сугубо практический подход показывает, что диапазон использования двойственной оценки воды в линейной интерпретации не достигает точки вырожденности, так как плановое использование воды рассчитано на некоторый дефицит потребления (норма обеспеченности), а в последующем оросительные системы

по мере амортизации снижают свою пропускную способность и соответственно увеличивается дефицит использования водных ресурсов.

Помимо двойственных оценок существует предложение определять реальную значимость водных и других ресурсов с помощью рентных оценок. Наиболее чётко это предложение заявлено Даниловым-Данильяном В.И. Но практическое использование этой идеи натакивается на серьёзную проблему нахождения замыкающих затрат при использовании данного ресурса. Замыкающие затраты легко определяются в энергетической сфере, но достаточно сложно - в отраслях водного хозяйства.

Во второй главе Водораспределение на системе каналов рассматривается процедура формирования модели распределения воды в каналах. В основу построения модели закладываются вспомогательные исследования, обеспечивающие информационную базу для неё. К первому вспомогательному исследованию относится формирование водного баланса. Уравнение водного баланса складывается из учёта, входящего и исходящего поверхностного и фильтрационного потоков через ложе каналов. Оценка поверхностного потока не представляет сложности, а серьёзные проблемы возникают только при рассмотрении фильтрационных потерь. К оценке фильтрационных потерь можно применить два подхода: статистический и модельный.

В первом подходе все известные способы борьбы с фильтрацией оцениваются некоторой регрессионной зависимостью стоимости противофильт-рационных мероприятий и достигаемых при этом снижений фильтрационных потерь. Нами предложен самый простой вариант представить эту зависимость в виде прямой линии. Оценка точности этой зависимости достаточно низка, объясняется это тем, что обработке подвергается система целочисленных вариантов противофильтрационных мероприятий. Несмотря на неудовлетворительную точность эта зависимость удобна для последующих расчётов в составе модели водораспределения.

В то же время предложен вариант корректировки этой зависимости с помощью целочисленной модели выбора оптимального набора противо-

фильтрационных экранов (модельный подход):

Пусть ] - индекс типа облицовки (способа снижения потерь),') 6 3; г Ч индекс отрезка канала, для которого допускается однородное про-тивофильтрационное мероприятие, г е /.

В общем случае у(0 классифицируется по природным условиям и технологическим соображениям. У включает также комбинации облицовок. Переменные Ху, г е I, / е У,

(О/облицовка ] Ч отвергается',

на I -ом участке (2)

1/ облицовка ] Ч принимается,

X Ч 1, (если земляное русло тоже лоблицовка, то ] Ч0), _/<=Х/.

Критерий экономической эффективности - максимум прибыли от экономии воды:

шах, (3)

где Ху - часть прибыли от экономии воды при применении _/ -го типа облицовки;

Кроме того, нужно учесть:

1) ограничения на лимитированные материалы:

X 2 ссух, < ; (4)

где X - множество лимитированных материалов;

(7, - объём 1-го лимитированного материала, выделяемого на реконструкцию оросительной системы; а у - расход 1-го материала на создание облицовки типа ] на г-ом участке канала, если уе/ (т.е., если у'-ые облицовки нуждаются в 1-ом материале);

2) ограничения на трудовые ресурсы:

ТХЬуХуйВ,

где В Ч общий объём трудовых ресурсов, привлекаемых в течение нормативной продожительности восстановления; Ьу - потребность в трудовых ресурсах для облицовки у-го типа {-го

участка;

3) ограничения на производительность промбаз:

где Рк - производительность промбазы к-то типа в течение нормативной

продожительности восстановления; К - множество типов промбаз;

ру - потребность в продукции промбазы к -го типа для облицовки ] -го

типа I -го участка, если 7 е ; 4) ограничения на возможность механизации работ:

где Му Ч общая производительность у-то комплекса машин и механизмов в течение нормативной продожительности строительства; гПд - объём работ, выпоняемых у -ым комплексом на облицовку у-го

типа 1-го участка, если У е 3г\ N - множество номеров индекса у.

Второе вспомогательное исследование Ч разработка методики построения двойственных оценок для конкретных случаев производственной деятельности на орошаемых землях. Наиболее просто строить двойственные оценки, если производство описывается задачей линейного программирования. В этом случае двойственные оценки для данного варианта функциони-

I I гПуХу <Му ; у е И;

рования являются решением сопряжённой двойственной задачи линейного программирования. Однако наше исследование предполагает изменение вариантов функционирования и, прежде всего, изменение объёмов водоподачи. Поэтому для построения двойственных оценок используется известная зависимость:

= (8) ди] '

где (р] Ч производственная функция ] -го орошаемого массива (прибыль, зависящая от объёма используемых водных ресурсов);

1} - - объём используемых водных ресурсов;

Х^ - соответственно двойственная оценка воды.

Реальные производственные функции строятся с помощью линейных или квадратичных моделей для конкретных орошаемых массивов конкретного проекта. В данном случае используются материалы проекта Краснодарской оросительной системы и реальные данные функционирования первой очереди этой системы. В составе проекта были построены производственные функции (ру (I/j ). В нашем исследовании используются двойственные оценки, построенные на основании предложенных в проекте производственных функций с помощью формулы (8).

На рисунке 2 показан графический вид зависимости двойственных оценок от объёма используемой воды для некоторых массивов КРОС.

Для удобства расчётов двойственные оценки аппроксимированы экспоненциальными кривыми.

Используя элементы приведённого водного баланса (фильтрационные потери) в статистической форме и двойственные оценки можно построить модель водораспределения по системе существующих магистральных и межхозяйственных каналов, которая имеет вид:

Х^руб.1 м3

1 -, 0.8 -0.6 0.4 0.2 О

иМН..М

у = 0,9655е"

Л/,руб./м> 1

0.8 0.6 0.4 0.2 0

II зона

Х],руб.1 М 1

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

у = 0,9Ше^ОПх , Я2 =0,9742.

III зона

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90

у = 1,0377еч,,0

Рисунок 2 - Двойственные оценки для первых трёх зон КРОС

Uj>Q;jzJ;

У) - П О+ед).

где а- - комплекс гидравлических параметров, вычисленных по формулам гидравлики, определяющих линейный коэффициент потерь от фильтрационного потока уу}- определяется в диапазоне от 1 до

е}, где ^ - максимальный коэффициент фильтрации без использования экранов;

Fj Ч затратная часть целевой функции, в общем случае зависит от

фильтрации по участкам и суммарному расходу воды по каналам. Предполагается, что j-ъш участок обладает однородными фильтрационными свойствами. Вид функции Р^ меняется в зависимости

от вида рассматриваемых затрат (строительство, реконструкция, капитальный, текущий ремонт).

Решение данной модели поностью определяет оптимальное (в двойственных оценках) водораспределение по системе магистральных и межхозяйственных каналов.

В третьей главе Численная реализация модели водораспрсделе-ния обсуждаются подходы к поному и частичному решению задачи водо-распределения, представленной моделью (9). В общем случае эта модель численно реализуема с помощью двух агоритмов: рекуррентного соотношения динамического программирования и агоритма направленного перебора вариантов для аддитивных функций (киевский веник). Общий порядок ре-

шения предложенной задачи выглядит следующим образом.

Выделим на дереве, описывающем ирригационную систему, простые точки и точки бифуркации. Процесс перебора организуем в направлении, обратном потоку ресурса от концевых точек к точкам бифуркации первого порядка, затем к точкам бифуркации второго порядка и т.д. до начала дерева.

Пусть Т] Ч параметр состояния, определяемый как г/ = (/к,

./' - соответствует множеству номеров дуг, вышележащих относительно расчётной дуги.

Тогда вычисления в простых точках производятся с помощью рекуррентного соотношения:

Ми^кЬМ^к/Ук-0+

( Г -1 1 ^

Ук+1<Ук<{\ + ак)Уы;

1<^+1< П(1 + аг);

л(1,4+1)

В точках на концах ветвей значение функции состояния равно:

Л1(^,Г2) = тах

где Ук Ч характеристика фильтрационных потерь в точке бифуркации; Ак - функция состояния;

1/к - искомый объём воды (искомая переменная) в к водовыдел; ик - оптимальный объём водоподачи в водовыдел. 0<ик<тт(т],и^-,

ОйцйтЦг, Е и{\;

Вычисление в точках бифуркации более сложно. Присвоим точке бифуркации индекс к. Пусть с помощью рекуррентного соотношения (11) получены функции состояния во всех простых точках, предшествующих точке бифуркации. Присвоим ветвям, исходящим из точки бифуркации индекс V. Предварительно необходимо решить следующую задачу:

А-1 {n>Yk) = max 5>v {nvYk);

Zrjv=Ti; \ 0<ri< /t

^>0; v = iJiV; Это типичная задача динамического программирования, для решения

которой можно построить рекуррентное соотношение:

= оах Кfa)+K-i\ mini ~Vv, I ut

Vv L ^ I 1=1

0<77v<min foul},

0<<min

bk-i(tl.Yk) = LN{jj,Yk). (13)

Далее вычисления в точке бифуркации производятся с помощью рекуррентного соотношения (11), где под функцией состояния предшествующей точки, понимается функция, вычисленная с помощью (13).

Следует иметь в виду, что оптимизация по Yv производится в диапазо-

Yk<Yv<{\ + av)Yk. Эту процедуру можно организовать по вышеупомянутому агоритму направленного перебора вариантов для аддитивных функций Yj. Для этого

на каждом шаге динамического программирования необходимо фиксировать параметры этого шага, принимать их за постоянные величины и решать задачу по определению оптимальных значений Yj. Затем Yj принимается в качестве постоянной величины и вновь реализуется агоритм динамического

программирования. Очевидно, что двойной перебор параметров задачи увеличивает число расчётов на порядок, что значительно осложняет реализуемость задачи водораспределения.

Нами предложен более простой приближённый подход к оценке значений Yj. Для этой цели рассматривается на каждой из дуг графа оросительной

системы целочисленная задача выбора противофильтрационных экранов. Из проектов известно, что облицовки каналов принимаются, как правило, едиными для больших участков того или иного канала, включающего несколько дуг. Это определяется технологическими особенностями экранирования каналов и означает, что множество целочисленных задач (2-7) для конкретной системы будет сравнительно мало и их решение не вызовет особых затруднений. Найдя коэффициенты фильтрации, а затем, пересчитав их в У^, последние подставляются в агоритм (11-12). Ошибка от замены текущего значения на оптимальное не будет значительной, так как по экспериментальным данным гидравлики расход воды в канале практически в разумных пределах не связан с коэффициентом фильтрации. Далее в используемых агоритмах водораспределения Yj будут считаться постоянными величинами.

Построим рекуррентное соотношение для решения задачи, содержащей только простые точки:

где 11 - объём используемых водных ресурсов; Л Ч соответственно двойственная оценка воды;

где (р^ - производственная функция ) -го орошаемого массива (прибыль, зависящая от объёма используемых водных ресурсов);

Физически Т] означает количество воды, попадающее во все последующие зоны на ветвях графа, включая и зону с индексом _/;

р-К^ - затраты на капитальный и текущий ремонты с нормативным

коэффициентом р.

Конкретное решение проводится для графа, представленного на рисунке 3.

Рисунок 3 - Упрощённый граф, имитирующий водораспределительную систему

В качестве затрат принимаются затраты на текущий и капитальный ремонты совместно, отнесённые на один год, с учётом что текущий ремонт проводится ежегодно, а капитальный раз в пять лет.

В результате решения построен график для приведённого канала с учётом равномерности производства по всей территории (рисунок 4).

Рисунок 4 - Изменение параметра состояния Lj по шагам у Из графика рисунка 4 следует, что максимальное значение параметра

состояния достигается на первом шаге решения, эта точка является оптимальной для 7=10. При однородных исходных данных график параметра состояния линеен.

Решение задачи водораспределения для ветвящегося графа осуществляется в 2 этапа:

- на первом этапе находятся оптимальные решения для всех простых точек как функции от объёма воды, поступающего в эти точки;

- на втором этапе эти функции суммируются в узлах по нижеприведённому агоритму:

4_г07) = тах1ХД|7У); =Ц\ т\у > 0. (18)

В формуле (18) введены новые индексы:

к - номер узловой точки;

V - номер всех простых точек, лежащих за точкой к. Решение для простых точек считаются уже определёнными по агоритму (14-17).

Важным результатом исследования является оценка затрат, необходимых на текущий и капитальный ремонты подводящих каналов. Для этих целей рассмотрены варианты поного отсутствия затрат и поного обеспечения финансирования ремонтных работ. По упрощённой оценке каналы, не получающие своевременного финансирования на восстановительные ремонты почти поностью теряют свою пропускную способность в течение 10-12 лет. Если использовать для примера орошаемый массив 5 тыс. га и подводящий канал длиной 10 км, то затраты на поддержание такого канала за 10 лет составят 97,8 мн. руб. в текущих ценах, а доход хозяйств на 5 тыс. га за те же 10 лет составит 180 мрд. руб. в двойственных оценках, т.е. на три порядка больше, чем затраты на текущий и капитальный ремонты в целом.

В заключение диссертационной работы сформулированы основные теоретические обобщения и практические выводы проведённого исследования.

Основные положения диссертации нашли своё отразкеиие в следующих публикациях:

Статьи в периодических научных изданиях, выпускаемых в РФ и

рекомендованных ВАК:

1. Эминова, М.Ю. Использование двойственных оценок для корректировки стоимости воды в искусственных водотоках / О.П. Кисаров, М.Ю. Эминова // Научная мысль Кавказа: сб. науч. тр. / Северо-Кавказский науч. центр высшей школы Спецвыпуск 2. - Новочеркасск, 2002. - С. 93-96. Ч 0,19 пл.

2. Эминова, М.Ю. Целочисленная модель восстановления противо-фильтрационных свойств действующих каналов / О.П. Кисаров, М.Ю. Эминова // Известия высших учебных заведений / Северо-Кавказский регион (техн. науки). - Новочеркасск, 2005. Прилож. № 4. - С. 114-115. - 0,13 п.л.

3. Эминова, М.Ю. Управление водораспределением на действующих каналах водохозяйственных систем / М.Ю. Эминова // Известия высших учебных заведений / Северо-Кавказский регион (техн. науки). - Новочеркасск, 2005, № 2. - С. 147-148. - 0,06 пл.

Статьи в периодических научных изданиях, в материалах конференций и в сборниках научных трудов вузов:

4. Эминова, М.Ю. Особенности структуры производственных функций, применяемых в водном хозяйстве / О.П. Кисаров, М.Ю. Эминова // Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании: сб. науч. ст. 13 Междун. науч.-техн. конф. / Пензенская гос. технол. акад. - Пенза:, 2004. - С. 23-25. - 0,18 п.л.

5. Эминова, М.Ю. Расчёт эффективности экономии водных ресурсов в искусственных водотоках с помощью двойственных оценок / О.П. Кисаров, М.Ю. Эминова // Актуальные проблемы мелиорации и водного хозяйства Юга России: сб. науч. ст. науч.-практ. конф. сотрудников, аспирантов и студентов / Новочерк. гос. мелиор. акад. - Новочеркасск, 2003. - С. 125-129. -0,25 п.л.

6. Эминова, ШО. Экономико-математические модели оптимального планирования производства в сельскохозяйственных фирмах / О.П. Кисаров, М.Ю. Эминова // Опыт и перспективы использования поливной техники на орошаемых землях: сб. науч. тр. по матер, междунар. науч.-практ. семинара / Росс, науч.-исс.ин-т. проблем мелиорации. - Новочеркасск, 2005. - С. 252256. - 0,28 пл.

7. Эминова, М.Ю. Рентная оценка земли и воды в орошаемом земледелии / М.Ю. Эминова // Проблемы и перспективы Российской экономики: сб. ст. третьей Всерос. науч.-практ. конф. / Пензенский гос. ун. архит. и ст-ва. -Пенза, 2004. - С. 99-102. - 0,19 пл.

Подписано в печать2704_-2010 г. Формат 60x84 1/16

Объём _1_п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 87

Типография ФГОУ ВПО НГМА, 346428, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская 111

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидат экономических наук , Эминова, Марина Юсуфовна

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

В ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ГОСУДАРСТВА.

1.1. Общая характеристика водных ресурсов.

1.2. Способы транспортирования воды.

1.3. Оценка экономической значимости водных ресурсов в производстве

1.4. Рентная оценка воды.

2. ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ НА СИСТЕМЕ КАНАЛОВ.

2.1. Учёт фильтрационных потерь из каналов.

2.2. Целочисленная модель реконструкции крупных каналов.

2.3. Упрощенная модель экономии водных ресурсов на основе аппроксимации фильтрационных потерь.

2.4. Оптимальное распределение на системе каналов.

2.4.1. Водный баланс на дугах каналов.

2.4.2. Модель оптимального водораспределения общего объёма водозабора между вершинами сети.

2.5. Основы информационной подготовки для модели водораспре-деления.

2.5.1. Структура производственной функции <рj и соответственно двойственной оценки Х^.

2.5.2. Затратные составляющие целевой функции модели (39).

3. ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ.

3.1. Агоритмы водораспределения в зависимости от степени экономических затрат на восстановительные работы.

3.1.1. Агоритм водораспределения по действующему каналу при государственном финансировании капитального и текущего ремонтов.

3.1.2. Рекуррентное соотношение для решения задачи, содержащей только простые точки.

3.1.3. Решение задачи (50-52!) для ветвящегося графа; суммирование ветвей.

3.2. Решение задач водораспределения с учётом затрат на реконструкцию каналов.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Система экономико-математических моделей водораспределения на существующих магистральных и межхозяйственных оросительных каналах"

Актуальность темы исследования. Кризис начала 90-х годов привёл к обвальному падению сельского хозяйства Российской Федерации. Особенно в трудных производственных условиях оказалось орошаемое земледелие, сконцентрированное в Южной зоне Российской Федерации. Сложности, возникшие в орошаемом земледелии, определились изменением хозяйственных отношений между государством, производителями сельскохозяйственной продукции и потребителями. Между последними двумя с большими трудностями (которые продожаются до сих пор) устанавливаются рыночные отношения. Государство взяло на себя функции обеспечения финансированием эксплуатируемых межхозяйственных и магистральных сетей каналов, которые остались в ведении государства. Строительство новых оросительных систем государство в ближайшей перспективе отказалось развивать, несмотря на все преимущества, приносимые мелиорацией как отраслью. Локальное развитие допускалось лишь силами хозяйств, фермеров и индивидуальных производителей. Однако по-прежнему сохранились большие площади, подготовленные для орошаемого земледелия. Их функционирование возможно только при обеспечении работоспособности магистральных и межхозяйственных каналов. Поскольку государство в силу отсутствия финансовых возможностей в 90-е годы практически не выпоняло взятых на себя обязательств, то все каналы, находящиеся в ведении государства, стали приходить в упадок, приведший к снижению пропускной способности каналов и, соответственно, к снижению подачи воды на орошаемые земли. Объём продукции, получаемый с орошаемых земель, резко снизися, что привело к существенным диспропорциям сельскохозяйственного производства в зоне орошаемого земледелия. Так из-за снижения орошения кормовых угодий резко снизилось производство животноводческой продукции, в первую очередь, крупного рогатого скота. Значительно сократилось производство овощей и поступление их на товарный рынок. Почти поностью прекратили существование рыборазводные пруды.

Возникла настоятельная необходимость либо срочно восстанавливать всю подводящую сеть, либо поностью отказаться от орошаемого земледелия, переходить на богарное. Естественно, что хозяйства, обладающие опытом выращивания продукции на поливах, получали урожай упомянутых видов сельскохозяйственной продукции в многократно более высоком объёме, чем на богарных землях. Поэтому сельскохозяйственная общественность и региональное руководство неоднократно обращались к Министерству сельского хозяйства с просьбой урегулировать проблемы, связанные с восстановлением подводящей мелиоративной сети. После 2000 года по мере роста государственного бюджета стали выделяться средства на ремонт и восстановление каналов. Тем не менее, для поного восстановления этих средств недостаточно, учитывая, что за предыдущие 10 лет каналы существенно снизили свои потенциальные возможности по пропуску оросительной воды. Поэтому возникла необходимость создать аппарат оптимальности водораспре-деления ограниченных водных ресурсов по системе существующих каналов. Кроме того, необходима доказательная база, что вложенные средства восстановления каналов многократно окупаются в орошаемом земледелии.

Заинтересованность в оценке государственных субсидий на поддержание каналов проявляют существующие во всех субъектах Российской Федерации орошаемой зоны Федерального государственного учреждения (ФГУ) по мелиорации земель и сельскохозяйственному водоснабжению. Они призваны согласовывать интересы хозяйств орошаемой зоны и государства, а также реализовать восстановительные работы на магистральных и межхозяйственных каналах.

Степень разработанности проблемы. Задача водораспределения на оросительной сети в условиях развития мелиорации широко разрабатывалась в ЮжНИИГиМе: Кисаровым О.П., Гузыкиным Д.С., Гавриловым А.А., в институте водных проблем РАН (до 1991 г. АН СССР): Пряжинской В.Г., Храновичем И.Л., Ярошевским Д.М., Левит-Гуревичем Л.К. и др.

Задача возникла в связи с переходом российской экономики на рыночные отношения между производителями продукции и участвующими в этом процессе государственными структурами. Истоки проблемы заключаются в том, что государство оставило в своём ведении финансовое поддержание водораспределительной сети каналов, но не выпоняет по отношению к ним свои функции. Зарубежные источники не упоминают об этой задаче, так как во всём мире, не считаясь с кризисами, мелиорация как орошаемых, так и осушенных земель продожает развиваться. Упомянутая задача, в принципе, может опираться на ранее разработанные общие задачи оптимизации водо-распределения, однако имеет свои специфические особенности: прежде всего ограничение на пропускную способность каналов ниже проектной и эпизодическое дальнейшее снижение пропускной способности при неустойчивом финансировании восстановительных работ. Неустойчивость финансовой системы, колебания валютного курса, непрерывный и необъективный рост цен, как на сельскохозяйственную продукцию, так и па ресурсы, используемые в сельскохозяйственном производстве, потеря регулируемой системы цен, не позволяют решать оптимизационные задачи водного и сельского хозяйства. Поэтому возникла необходимость опереться на более устойчивую систему оценок, позволяющую принимать достоверные решения. В этой связи целесообразно вернуться к предложению ценообразования на основе объективно обусловленных или двойственных оценок ресурсов, которые можно получить только при решении оптимизационных задач.

Первым использовать двойственные оценки в качестве меры стоимости ресурсов предложил один из создателей линейного программирования Канторович JI.B. К более поздним разработкам этой идеи следует отнести труды Воконского В.А., посвящённые регионально-отраслевому планированию народного хозяйства.

Кроме двойственных оценок существуют прагматические методы оценивания оптимальных решений задач планирования с помощью замыкающих затрат. Наиболее близко к прагматическим задачам подошли в планировании топливно-энергетических комплексов (Абегов М.М.). В водном хозяйстве применение и двойственных оценок, и замыкающих затрат (в качестве рент ных оценок) предложил академик Данилов-Данильян В.И.

Целыо диссертационного исследования является решение задач оптимального водораспределения в системе орошаемого земледелия с применением двойственных оценок воды, с целыо определения экономической значимости ресурса в системе накопления валового внутреннего продукта (ВВП).

Для достижения цели в диссертационном исследовании поставлены следующие задачи: численно исследовать поведение двойственных оценок воды на базе задачи линейного программирования для одного типового сельхозтоваропроизводителя; разработать модель реконструкции крупных каналов, определяющую выбор противофильтрационных экранов по критерию минимума приведённых затрат для заданного уровня экономии водных ресурсов; построить модель оптимального водораспределения на оросительной системе по критерию максимума экономического эффекта в двойственных оценках; разработать агоритм реализации модели водораспределения с помощью рекуррентного соотношения Белмана; провести численные эксперименты по оценке экономической эффективности оптимальности водораспределения между экономическими зонами Краснодарской оросительная система (КРОС). Провести сравнительный анализ затрат на восстановление каналов с приращением положительного экономического эффекта в орошаемых хозяйствах.

Объектом исследования являются магистральные и межхозяйственные оросительные каналы бассейна реки Кубань.

Предмет исследования процесс водораспределения на магистральных и межхозяйственных оросительных каналах при ограниченной водоподаче.

Теоретическую и методическую основу диссертационной работы составляют: теория двойственного анализа и методов построения двойственных оценок ресурсов; принцип Белмана и построенный на его основе метод динамического программирования. Регрессионный анализ, целочисленные модели; метод решения целочисленных моделей (метод Гомори).

Информационно-эмпирическую базу исследования составили: схема комплексного использования и охрана водных ресурсов бассейна реки Кубань; технико-экономическое обоснование проекта 1-ой очереди Краснодарской оросительной системы (КРОС); проект реконструкции Большого Ставропольского канала (БСК); водный кодекс Российской Федерации. Использовались инструментальные программы: Microsoft Office Excel, интегрированная среда разработки (ИСР) Delphi.

Работа выпонена в соответствии с паспортом специальности 08.00.13. - Математические и инструментальные методы экономики: п. 1.4 Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений.

Научная новизна результатов исследования. Элементы новизны содержат следующие результаты:

1. Разработана процедура построения двойственных оценок водных ресурсов, впервые применяемая для расчёта экономической эффективности орошаемого земледелия, позволяющая установить реальную значимость входящих в него ресурсов для формирования прибыли, отличающаяся от существующей системы ценообразования в мелиорации и водном хозяйстве, применением двойственных оценок воды;

2. Построена нелинейная модель водораспределения на оросительной системе, отличающаяся более высокой адекватностью от ранее используемых в практике экономического планирования линейных моделей. Она позволяющая с большей степенью достоверности рассчитывать истинную потребность хозяйств в оросительной воде;

3. С учётом класса модели разработан агоритм её реализации, основанный на принципе динамического программирования Белмана. Он позволяет решать нелинейную задачу водораспределения и соответственно получать более надёжные численные результаты. Впервые рекуррентные соотношения Белмана построены для ветвящихся графов;

4. Предложен подход для исключения из поной процедуры решения задачи водораспределения блока фильтрационных потерь и разработанна допонительная целочисленная модель для расчёта оптимального набора про-тивофильтрационных экранов, что позволяет заменить в расчётах среднестатистические фильтрационные потери на дифференцированные по участкам каналов фильтрационные потери близкие реальным;

5. Проведена сравнительная оценка затрат на восстановление каналов и потерь прибыли в орошаемых хозяйствах, отличающаяся расчётом экономической эффективности в двойственных оценках, которая показывает, что поное финансирование ремонтных работ на подводящей оросительной сети окупается эффективностью орошения на 3-4 порядка превышающая ремонтные работы.

Основные положения, результаты и выводы диссертации, выносимые на защиту;

1. Обоснование целесообразности использования в качестве меры стоимости сельскохозяйственной продукции, полученной на орошаемых землях, двойственных оценок водных ресурсов, построенных на основе математического анализа деятельности хозяйств.

2. Нелинейная модель оптимального водораспределения, построенная на базе двойственных оценок воды, в условиях ограниченной пропускной способности каналов.

3. Агоритм реализации модели водораспределения на простых и ветвящихся графах, имитирующих систему каналов.

4. Целочисленная модель выбора системы противофильтрационных экранов каналов.

5. Численные эксперименты, обосновывающие целесообразность вложения финансовых средств на восстановление магистральных и межхозяйственных каналов.

Теоретическая и практическая значимость полученных результатов.

Обоснование возможности построения системы двойственных оценок водных ресурсов, служит основой для применения водохозяйственных моделей, имеющих в качестве целевой функции прибыль. Двойственные оценки водных ресурсов более устойчивы по отношению к конъюнктуре рынка сельскохозяйственной продукции и могут лечь в основу определения реальной платы, которую дожно вносить сельское хозяйство за использование водных ресурсов.

Модель оптимальности водораспределения может быть использована для фактического определения величины располагаемых водных ресурсов, их колебаний при изменении объёмов финансирования восстановительных работ. Сравнительные расчёты затрат на восстановление каналов и прибыли, получаемой за этот же период от орошения (с учётом дисконтирования) доказывают абсолютную необходимость и экономическую обоснованность участия государства в восстановительных работах.

Внедрение и апробация результатов работы. Основные положения и выводы проведенного исследования докладывались и получили положительную оценку на: научно-практической конференции сотрудников, аспирантов и студентов НГМА Актуальные проблемы мелиорации и водного хозяйства Юга России (г. Новочеркасск, 2003); Международной научно-технической конференции Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании (г. Пенза, 2004); третьей Всероссийской научно-практической конференции Проблемы и перспективы Российской экономики (г. Пенза, 2004); Международном научно-практическом семинаре Опыт и перспективы использования поливной техники на орошаемых землях (г. Новочеркасск, 2005). Также опубликованы 3 статьи в периодических научных изданиях, рекомендованных ВК РФ.

Результаты исследования внедрены в ФГУ Управление Ростовмелио-водхоз. Работа использована в службе главного инженера для расчёта и оценки потребности в государственных средствах на текущий и капитальный ремонты, а также реконструкцию магистральных и межхозяйственных каналов.

Публикации. По теме диссертации автором лично и в соавторстве опубликовано 7 научных работ, общим объёмом 1,28 печатных листа (лично автора - 0,75 п.л.).

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованной литературы из 87 наименований. Текст диссертации изложен на 111 страницах, включает 8 таблиц, 20 рисунков.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Эминова, Марина Юсуфовна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Оценена экономическая значимость водных ресурсов в народнохозяйственной и в частности сельскохозяйственной политике государства. В представленной работе оценивается сельскохозяйственный аспект: характер использования водных ресурсов в орошаемом земледелии в период 19902008 годов. С учётом резкого снижения экономического потенциала страны и последующего кризиса 1998 года государство фактически отказалось от развития орошаемого земледелия. Однако, учитывая наличие значимого объёма орошаемых земель, было очевидным, что существующие основные фонды мелиорации следует сохранить. Исходя из того, что сельское хозяйство перешло на новые экономические отношения государство передало на баланс сельскохозяйственным предприятиям внутрихозяйственную оросительную сеть. Естественно, что магистральные и межхозяйственные оросительные сети в силу высокой стоимости основных фондов были оставлены в составе Федеральной собственности. Соответственно государство взяло на себя обязательство поддерживать эти сети в нормальном эксплуатационном состоянии. Однако фактически в большинстве орошаемых зон в девяностые годы государство не выпонило своих обязательств. В последующие годы они выпонялись в недостаточном объёме. В результате магистральные и межхозяйственные сети стали приходить в упадок, и это привело к снижению сельскохозяйственного производства. Поэтому очень важно оценить экономически к каким последствиям ведёт нарушение эксплуатационного режима рассматриваемых сетей.

2. В практике финансовых расчётов в водном хозяйстве в период интенсивного развития мелиорации в СССР не сформировалось понятие цены воды, которое бы отражало истинную значимость водных ресурсов в процессе сельскохозяйственного производства. Несмотря на многочисленные обсуждения этого вопроса и некоторые не впоне удачные предложения сельскохозяйственные организации не вносили плату за воду как за первостепенно важный ресурс в орошаемом земледелии.

В настоящее время хозяйства вносят плату за эксплуатационную подачу воды во внутрихозяйственную сеть, т.е. оплачивают стоимость электроэнергии и существующий норматив за водопользование. Однако эти показатели имеют очень мало общего с оценкой воды как природного ресурса, необходимого сельскому хозяйству. В настоящей работе предложен подход, впервые заявленный экономистами ЦЭМИ и сводящийся к использованию аппарата двойственных оценок ресурса, выступающих в качестве цены воды, которую можно использовать в расчёте прибыли как части ВВП, формируемой в орошаемом земледелии. Одновременно исследована возможность использования методики оценки водных ресурсов во всех отраслях с помощью замыкающих затрат, предложенной институтом водных проблем. Оба подхода требуют для своей реализации построение экономико-математических моделей водораспределения для орошаемого земледелия. Получив из моделей оценки водных ресурсов, можно сравнивать потери на поддержание магистральной и межхозяйственной сетей с потерями в сельскохозяйственном производстве на орошаемых землях при отсутствии этих затрат.

3. Численными экспериментами с использованием модели линейного программирования установлены закономерности поведения двойственных оценок при изменении объёма одного из используемых ресурсов. Во-первых, результаты эксперимента, несомненно, соответствуют трём основным теоремам двойственности, но, кроме того, установлено, что падение двойственных оценок с ростом ресурсов происходит скачкообразно при неизменных значениях двойственных оценок между скачками общей зависимости.

4. Прибыль, выраженная в двойственных оценках, представляется непрерывной выпуклой кверху кривой, состоящей из двух явно выраженных зон. Первая зона роста прибыли легко приближенно описывается восходящей прямой линией. Вторая зона - зона, в которой прибыль не зависит от количества используемого ресурса. Кроме того, в двойственных оценках проанализирована как ресурс земля. Расчёт показывает, что прибыль в двойственной t ! 1 оценке от занимаемой орошаемой площади представляет собой слабовыпуклую вверх кривую, в то время как в закупочных ценах она является растущей прямой линией.

5. В общем объёме гипотетических затрат государства на поддержание каналов в нормальном рабочем состоянии выделены три категории восстановительных работ:

- текущий ремонт; капитальный ремонт; реконструкция.

Под реконструкцией преимущественно подразумевается облицовка каналов противофильтрационными экранами. Последние играют большую роль в тех регионах, где каналы проходят в грунтах, допускающих повышенную фильтрацию и не имеющих противофильтрационных экранов.

Предложена целочисленная модель реконструкции магистральных и межхозяйственных каналов, позволяющая рассчитать экономию воды, которую можно выразить в дальнейшем в двойственных оценках. Модель допускает численную реализацию вторым агоритмом Гомори. Для приближенных расчётов предложена соответствующая одномерная упрощённая модель, использующая регрессионное описание связи между стоимостью экранов и их коэффициентом фильтрации.

6. Магистральная и межхозяйственная сеть одной конкретно выбранной системы легко представима линейным ветвящимся графом, узлы которого соответствуют точкам водозабора на производственных участках сельскохозяйственных предприятий, а дуги описывают каналы. Предложена модель водораспределения по системе линейных дуг, учитывающая производственную функцию, выраженную в двойственных оценках, затраты на проведение ремонтов или реконструкции с учётом потерь воды и с ограничениями по водным ресурсам. Каждая из производственных функций описывается произведением объёма используемой воды и двойственной оценки этой же воды. Двойственные оценки получены как производные прибыли хозяйств от оро

I { шаемого земледелия, разработанные ранее в схеме комплексного использования и охраны водных ресурсов реки Кубань для основных участков (зон) Краснодарской оросительной системы (КРОС). Модель сопровождается агоритмом, использующим процедуру рекуррентного соотношения, построенного по принципу Белмана (динамическое программирование). Агоритм представлен самостоятельно для простых точек и узлов (или точек бифуркации).

7. Разработанная модель и её агоритм решения использованы для проведения численных экспериментов, позволяющих приближенно определить эффективность водораспределения в двойственных оценках.

Проведены соответствующие расчёты водораспределения по приведённому агоритму для простых точек с учётом величины произведенных затрат на текущий и капитальный ремонты. Численный эксперимент показывает, что наибольшее значение параметра состояния соответствует головному участку рассматриваемого илюстративного канала из пяти узлов. Это только подтверждает известное на практике распределение эффективности по длине канала при однородных полях орошения и техническом состоянии всех каналов. Рассмотрен случай нулевых затрат на текущий и капитальный ремонты. Показано, что при этом упущенная прибыль только за первые 10 лет, в течение которых канал поностью приходит в нерабочее состояние на три порядка превышает выигрыш за счёт экономии средств на оплату ремонтов. Если учесть, что проектный срок службы магистральных и межхозяйственных каналов принимается равным 100 годам, то за оставшиеся 90 лет упущенные возможности будут ещё больше.

8. Рассмотрены возможности проведения облицовочных работ канала в рамках модели водораспределения. Подобран агоритм киевский веник для решения этой задачи в рашсах общей модели. Однако задача становится на порядок более громоздкой из-за введенш допонительных переменных.

Предложен приближенный метод расчёта затрат на экраны отдельно от модели водораспределения, результаты которого можно подставить в эту модель. В основу расчёта заложена целочисленная модель реконструкции крупных каналов, приведённая выше. Это позволило решать задачу водораспределения без существенного нарушения точности выбора состава экранов. В качестве примера расчёта экранов приведены результаты решения для Большого Ставропольского канала (БСК).

Диссертация: библиография по экономике, кандидат экономических наук , Эминова, Марина Юсуфовна, Ростов-на-Дону

1. Об утверждении порядка предоставления в 2001 году субсидий из федерального бюджета на государственную поддержку отдельных отраслей сельскохозяйственного производства: постановление Правительства РФ // Собрание законодательства РФ, 2001, № 16, ст. 1599.

2. О федеральном бюджете на 2003 г. 24.12.02: федеральный закон РФ // Собрание законодательства РФ. 2002. - № 52. Ч Ч. 1, ст. 5132.

3. Аверьянов, С.Ф. О расчёте фильтрационных потерь из экранированных каналов / С.Ф. Аверьянов // Гидротехника и мелиорация. 1957. - № 4.

4. Аверьянов, С.Ф. Фильтрация из каналов и её влияние на режим грунтовых вод / С.Ф. Аверьянов. М.: Колос, 1982. - 237 с.

5. Аганбегян, А.Г. Система моделей народнохозяйственного планирования / А.Г. Аганбегян, К.А. Багриновский, А.Г. Гранберг. М.: Мысль,. 1972.

6. Белман, Р. Динамическое программирование / Р. Белман. М.: ИЛ, 1960.-264 с.

7. Белман, Р. Прикладные задачи динамического программирования / Р. Белман, С. Дрейфус. М.: Наука, 1964.

8. Великанов, А.Л. Применение метода динамического программирования к распределению водных ресурсов / А.Л. Великанов, Д.Н. Коробова // Проблемы изучения и использования водных ресурсов. М.: Наука, 1972.-С. 101-108.

9. Водный кодекс Российской Федерации: федеральный закон от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ.

10. Воков, С.Н. Землеустройство: Т. 4: Экономико-математические методы и модели. / С.Н. Воков. М.: Колос, 2001. - 696 с.

11. Воконский, В.А. Принципы оптимального планирования / В.А. Воконский //Экономика. М., 1973.

12. Волосухин, В.А. Оценка эффективности в мелиорации: монография. /I160 с.

13. Гловер, Ф. Целочисленное программирование и комбинаторика: Т. 1: Исследование операций: Методические основы и математические методы / Ф. Гловер; под ред. Дж. Моудера, С. Эмаграби. М.: Мир, 1981. Ч 712 с.

14. Голыптейн, Е.Г. Новые направления в линейном программировании / Е.Г. Голыптейн, Д.Б. Юдин. Ч М.: Советское радио, 1966. 243 с.

15. Гурин, JI.C. Задачи и методы оптимального распределения ресурсов / J1.C. Гурин, Я.С. Дымарский, А.Д. Меркулов. М.: Советское радио, 1968.

16. Данилов-Данильян, В.И. Экономический механизм управления водным хозяйством: монография. / В.И. Данилов-Данильян; ИВПРАН. М.: Научный мир, 2006.

17. Емцов, Р.Г. Микроэкономика / Р.Г. Емцов, М.Ю. Лукин. М.: Дело и сервис, 1999.-274 с.

18. Задков, А.П. Стимулирование устойчивости сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. / А.П. Задков; Амурский КНИИ ДВНЦ СССР. Владивосток, 1985. - С. 44 - 49.

19. Замков, О.О. Математические методы в экономике / О.О. Замков, А.В. Тостопятенко, Ю.Н. Черемных. М.: Дело и сервис, 1998. - 366 с.

20. Защитные покрытия оросительных каналов / B.C. Атунин, В.А. БороIдин, В.Г. Ганчиков |и др.; под ред. B.C. Атунина. М.: Агропромиз-дат, 1987, 1988. - 1бЬ с.

21. Иванов, П.В. Обобщенная модель эколого-экономической оптимизациизабора воды в водох вопросы водн. х-ва iэзяйственные системы / П.В. Иванов // Актуальные мелиорации: сб. науч. ст. / Новочерк. гос. мелиор.акад. Новочеркасск, 1994. - С. 55-58.

22. Канторович, JI.B. Пути применения математических методов в сельскохозяйственном производстве / Л.В. Канторович // Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства: сб. Ама-Ата: Наука, 1965. - Вып. 3.

23. Канторович, JI.B. Экономический расчёт наилучшего использования ресурсов / Канторович, JI.B. М.: Наука, 1959.

24. Канторович, JI.B. Об оценке эффективности капитальных затрат / JI.B. Канторович, В.Н. Богачев, JI.B. Макаров // Экономика и математические методы. 1970. - Т. 6. - № 6.

25. Кардаш, В.А. Экономическая оптимизация в орошении / В.А. Кардаш // Вопросы анализа плановых решений в сельском хозяйстве. Ч. II. Новосибирск: ИЭ и ОПП, 1972. - С. 158-175.

26. Кардаш, В.А. Моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве / В.А. Кардаш Э.О. Рапопорт. Новосибирск: Наука, 1979. -160 с.

27. Кисаров, О.П. Водный баланс ирригационной сети / О.П. Кисаров // Гидротехника и сельскохозяйственное водоснабжение: сб. Ч. 1. Вып. 14. Ростов н/Д, 1973.

28. Кисаров, О.П. Об оптимальном распределении водных ресурсов бассейна реки для сельскохозяйственной отрасли / О.П. Кисаров // Кибернетика. Киев: Донецкое отделение, 1969. - № 2.

29. Кисаров, О.П. Оптимальное планирование размещения и развития ирригации в бассейне р. Кубани / О.П. Кисаров // Оптимизация режимов и параметров ГЭС и водохозяйственных систем: тез. докл. Всесоюз. симп. -М., 1973.

30. Кисаров, О.П. Особенности экономического обоснования перспективного планирования ирригации / О.П. Кисаров // Труды НИМИ. Т. 13.

31. Вып. 1. Новочеркасск, 1973.j

32. Кисаров, О.П. Планирование размещения орошаемых земель в условияхIриска / О.П. Кисаров // Методы системного анализа в проблемах рационального использования ресурсов; под ред. Н.Н. Моисеева. М.: 1977, Т. З.Ч. 1 -212 с.

33. Кисаров, О.П. Производственные функции в задаче размещения ирригационных сооружений / О.П. Кисаров // Математический анализ экономических моделей: сб. Ч. 3. Ч Новосибирск, 1972.

34. Кисаров, О.П. Стоимость воды и закон / О.П. Кисаров // Вода России: Ежемесячник. Екатеринбург: Роскомвод, РосНИИВХ, 1999. - № 6.

35. Кисаров, О.П. Стохастические модели ирригации / О.П. Кисаров // Проблемы кибернетики. Ч М.: Наука, 1974. Вып. 28.

36. Кисаров, О.П. Планирование ирригации в бассейне р. Кубань с применением ЭВМ / О.П. Кисаров, О.Б. Кореньков // Гидротехника и сельскохозяйственное водоснабжение: сб. 4.1. Вып. 14. Ч Ростов н/Д, 1973.

37. Кисаров, О.П. Проектирование систем лиманного орошения с применением методов математического моделирования / О.П. Кисаров, Б.Б. Шумаков // Физическое и математическое моделирование в мелиорации: сб. М.: Колос, 1973.

38. НГМА / Новочерк. гос. мелиор. акад. Новочеркасск. - 2003. - С. 125

39. Кисаров, О.П. Целочисленная модель восстановления противофильтра-ционных свойств действующих каналов / О.П. Кисаров, М.Ю. Эминова // Известия высших учебных заведений / Северо-Кавказкий регион (техн. науки). 2005. Прил. № 4. С. 114-115.

40. Коваленко, Б. Г. Расчёты водораспределения и оперативного управления оросительными системами / Б.Г. Коваленко, В.З. Меренков // Вопросы водного хозяйства. Киргистан, 1972. - Вып. 28. Ч С. 14-43.

41. Коганов, А.В. Пути организационного развития мелиорации и водного хозяйства России в период экономических реформ / А.В .Коганов, Е.Б. Кобачев, В.Н. Щедрин. М.: ЦНТИ Мелиоводинформ, 1998. - 117 с.

42. Колемаев, В.А. Математическая экономика / В.А. Колемаев. М.: ЮНИТИ, 1998.-240 с.

43. Корбут, А.А. Дискретное программирование / А.А. Корбут, IO.IO. Фин-келыптейн. М.: Наука, 1969.

44. Костяков, А.Н. Основы мелиораций / А.Н. Костяков. 6-е изд., перераб. и доп. -М., 1960.-663 с.'

45. Лаукс, Д.П. Планирование и анализ водохозяйственных систем / Д.П. Лаукс, Дж.Р. Стединжер, Д.А. Хейт. М.: Энергоатомиздат, 1984. -400 с.

46. Лурье, А.Л. О математических методах решения задач на оптимум при планировании социалистического хозяйства / А.Л. Лурье. М.: Наука, 1964. "j

47. Маслов, Б.С. Справочник1по мелиорации / Б.С. Маслов, И.В. Минаев,

48. К.В. Губер. М.: Росагропромиздат, 1989. - 384 с.

49. Математика и кибернетика в экономике: словарь-справочник/сост.: -М.: Экономика, 1975. 700 с.

50. Математическое моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве ; под ред. A.M. Гатаулина. Ч М.: Агропромиздат, 1990. Ч 432 с.

51. Мелиорация и водное хозяйство. Т. 1. Экономика: справочник / Е.И. Сердюк, В.И. Кузнецов, Л.Г. Артемова; под ред. В.Ф. Маховикова. Ч М.: Колос, 1984.-255 с.

52. Мелиорация и водное хозяйство: Т 6.: Орошение: справочник / под ред. Б.Б. Шумакова. М.: Агропромиздат, 1990. - 415 с.

53. Механизация полива: справочник / Штепа Б.Г., Носенко В.Ф., Виннико-ва Н.В. и др. М.: Агропромиздат, 1990. - 336 с.

54. Михалевич, B.C. Последовательные агоритмы оптимизации и их применение / B.C. Михалевич // Кибернетика. Ч 1965. № 1, 2.

55. Моисеев, Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем / Н.Н. Моисеев. М.: Наука, 1971.-424 с.

56. Обоснование стратегий управления водными ресурсами / под ред. В.И. Данилова-Данильяна. М.: Научный мир, 2006. - 336 с.

57. Оптимальный план отрасли / под ред. И.Я. Бирмана. М.: Экономика, 1970.-431 с.

58. Погоров, Т.А. Влияние высоты растительности на пропускную способность каналов / Т.А. Погоров // матер, конф. мол. ученых и сотр. ФГНУ РосНИИПМ; ФГНУ ЦНТИ Мелиоводинформ. М., 2002. - С. 65-67.

59. Попов, И.В. Мелиоративные каналы / И.В. Попов. М.: Колос, 1969.

60. Пряжинская, В.Г. Выбор оптимальных вариантов строительства и эксплуатации оросительных систем / В.Г. Пряжинская // Применение математических методов и вычислительной техники в гидротехнике и мелиорации: ЦБНТИ. ~ 1966. Вып. 2.t .

61. Пряжинская, В.Г. Математическое моделирование в водном хозяйстве /

62. В.Г. Пряжинская. |<Л.: Наука, 1985. - 112 с.

63. Пряжинская, В.Г. Производственные функции оросительных систем для условий неустойчивого увлажнения / В.Г. Пряжинская, И.М. Каплин-ская, В.М. Шнайдман // Водные ресурсы реки Терек и их использование. -Ростов-на-Дону: Южгимпроводхоз, 1983. Ч С. 188-201.

64. Пряжинская, В.Г., Компьютерное моделирование в управлении водными ресурсами / В.Г. Пряжинская, Д.М. Ярошевский, JT.K. Левит-Гуревич. М.: Физматлит, 2002. - 496 с.

65. Системный подход к управлению водными ресурсами. Ч М.: Наука, 1985.-392 с.

66. Справочник по гидравлике / под ред. Б.А. Большакова. Ч 2-е изд., пере-раб. и доп. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1984. Ч 343 с.

67. Схема комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна реки Кубани: Основные положения: конспект. Ч Ростов н/Д: Южги-проводхоз, 1970. Ч 91 с.

68. Технико-экономическое обоснование реконструкции Кубанского водохранилища в Ставропольском крае: конспект. Ч Пятигорск: Севкавги-проводхоз, 1979. 127 с.

69. Федоренко, Н.Н. О критериях и методах оценки экономической эффективности хозяйственных мероприятий / Н.Н. Федоренко, Д.С. Львов, Н.Я. Петраков // Экономика и математические методы: Т. 18. Вып. 1.-М.: ЦЭМИ.- 1982.

70. Франс, Дж. Математические модели в сельском хозяйстве / Дж.Франс, Дж. Х.М. Торнли; пер. с англ. А.С. Каменского; под ред. Ф.И. Ерешко. -М.: Агропромиздат, 1987. 400 с.

71. Хедли, Д. Нелинейное ь динамическое программирование / Д. Хедли.1. М.: Мир, 1967. ;1Ъ. Хедли, Дж. Анализ систем управления запасами / Дж. Хедли, Т. Уайтин; пер. с англ. М.А. Каснера, А.С. Манделя, А.Л. Райкина; под ред.

72. А.Л. Райкина. М.: Наука, 1969. - 512 с. 74. Хранович, И.Л. Управление водными ресурсами. Потоковые модели /I

Похожие диссертации