ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА рыбозащиты
Основные принципы выбора вариантов инвестиций
В условиях относительной стабильности плановой экономики СССР были выработаны основные теоретические положения и методические принципы оценок и выборавариантов инвестиций вразличных отрасляхнародного хозяйства и, в частности, в водном хозяйстве (Д.С. Щавелев, 1986). Эти наработки ценны тем, что в них всесторонне рассмотрены проблемы оценок проектов, связанных с крупными капиталовложениями и рассчитанных на длительные периоды их реализации.
С развитием в России рыночных отношений выяснилось, что теория и методы оценок эффективности инвестиций в отечественном варианте не применимы в условиях действия рыночного механизма по следующим причинам. Во-первых, они не учитывают исключительной динамичности в рыночной экономике экономических показателей, которые необходимо использовать в оценочных методиках в качестве экономических нормативов (ставки процентов, цены итарифы). Во-вторых, рыночная конъюнктура привносит в экономику элемент значительной стохастической неустойчивости.А это, в свою очередь, обязывает нас учитывать как важнейший фактор оценок проектов фактор риска в прогнозировании затрат и результатов. Свою специфику имеют также проекты инвестиций рыбозащитных устройств.
Аналогичные западные методики недостаточно приспособлены для оценок крупных долгосрочных проектов, при которых неизбежно применение приёмов усреднения экономических показателей. В условиях относительно стабильной экономики такие усреднения не могли приводить к большим погрешностям. Так, например, средний за большой период времени норматив эффективности капиталовложений 
вполне оправданно применялся для приведения всей проектной суммыкапиталовложений 
за этот период к нормативной прибыли за год. То есть предполагалось, что:
1) нет необходимости подробно учитывать структуру капиталовложений иэффекта по годам реализации проектов; 2) нормативная прибыль по проекту 
в среднем за год должна сравниваться с ожидаемой по проекту прибылью 
также в среднем за год для всего периода, равного нормативному сроку окупаемости 
лет. Таким образом, сумма проектных инвестиций сравнивалась с отдачей от этих инвестиций в виде проектной прибыли 
за весь срок 
.
По терминологии западных методик сравнение этих величин в форме разности есть чистая текущая стоимость ( 
)
, (5.1)
где − нормативный срок окупаемости, лет;
− средняя годовая ожидаемая по проекту прибыль;
− проектная сумма капиталовложений.
Если ЧТС > 0, то это значит, что 
, то есть 
ипроект выгоден. Но в западных методиках, отражающих рыночные процессы формирования затрат и результатов, впринципе не приемлема такая предельная степень усреднения.
Во-первых, в этих методиках берётся не нормативный, а максимальный ( 
)по всем сравниваемым проектам срок окупаемости.Во-вторых, как проектная прибыль ,так иинвестиции распределяются по годам этого срока. В-третьих,распределённые инвестиции и прибыль приводятся кединому моментувремени спомощью коэффициентов дисконтирования 
,зависящих отвремени (В.А. Кардаш, 1989).
Однакодля гибкой рыночной экономики даже такая дифференциация учитываемых условий недостаточна. Для неё годовые нормы дисконта − слишком грубое приближение к реальным процессам функционирования капитала. Поэтому при оценках и сравнении эффективности вариантов долгосрочных инвестиций В.А. Кардаш (1996) предлагает сочетать усреднённые и дифференцированные нормативы приведения затрат и результатов к сопоставимому по времени исчислению.
С точки зрения временной структуры затрат и отдачи от инвестиций проекты рыбозащитных сооружений весьма специфичны.
Во-первых, эффект от РЗУ и сооружений во многом определяется биологическими и гидрологическими процессами: режимами стоков и поведением рыб при их покатных миграциях. Исследования показали, что эти процессы носят циклический характер. Например, наблюдается чётко выраженная закономерность сезонной и суточной динамики концентрации рыб в водотоках. Поэтому эффективность работы РЗУ на водозаборах в большой степени зависит от суточных и сезонных режимов эксплуатации водозаборов, а также от колебаний величины стока. Отсюда следует, что экономические оценки проектов РЗУ должны учитывать режимы работы соответствующих водохозяйственных систем на базе речного водозабора и естественные режимы стоков в достаточно короткие интервалы времени. Из инвестиций в водохозяйственный проект в целом необходимо выделять инвестиции только в РЗУ. То же самое относится и к эксплуатационным затратам.
Во-вторых, реализация экономического эффекта от сохранения молоди рыб отодвигается во времени на много лет в будущее, а само РЗУ может давать отдачу многие десятки лет. Поэтому расчётный срок окупаемости ( )инвестиций в проект РЗУ должен быть настолько большим, чтобы проявился эффект от сохранения рыб в процессе многолетней эксплуатации РЗУ. С этим связана необходимость долгосрочных прогнозов динамики важнейших как биологических, так и экономических параметров, определяющих оценку проекта. В частности, необходимо учитывать выживаемость сохранённой молоди до промыслового возраста.
Срок строительства РЗУ 
нужно рассматривать как период, в течение которого "замораживается" капитал и не даёт отдачи в чистой прибыли.
Случайный фактор доживаниясохранённых благодаря РЗУ особей до промыслового возраста учестьне сложно. Поскольку мы в этом случае имеем дело с массовым явлением, то достаточно иметь средний коэффициент 
выживания от исходного 
-го видоразмера до промыслового возраста.
В рыночной экономикепри оценке проектов РЗУ особенно важен учёт тенденции изменения конъюнктурных непредвиденных колебаний таких экономических показателей, как цены на капитал и рыбопродукцию. Ключевым экономическим ориентиром для оценки и выбора вариантов инвестиций в рыночной экономике служит учётная ставка процента Центробанка, определяющая все другие цены финансового рынка и зачастую принимаемая в качестве цены капитала. Поэтому в оценочной методике большое внимание должно быть обращено на приёмы и методы прогнозирования этого показателя. В нашей экономике переходного периода, когда темпы инфляции превышают нормальный уровень, и экономические показатели неустойчивы, прогнозирование учётной ставки процента на период 5−7 лет может быть только вероятностным. Для вероятностного прогнозирования этого показателя целесообразно использовать известные схемы экспертных оценок.
В методике оценкии выбора варианта РЗУ необходимо принимать достаточно высокий пороговый уровень гарантированности оценки учётной процентной ставки. Что касается прогнозирования цен на рыбопродукцию, тоуже при современном уровнестабилизации денежной системы можно использовать методы прямой экстраполяции тенденций динамики цен или методы адаптивного прогнозирования.
Прогнозирование расчётной ставки процента по кредиту и цены капитала должно быть распределено по годам периода реализации проекта и окупаемости инвестиций даже при условии последующих усреднений этих показателей.
5.2 Оценка вариантов инвестиционных проектов
РЗУ водозаборов
В своих разработках мы будем опираться на существующие методики экономических оценок инвестиций, в условиях рынка с учётом отмеченных особенностей эколого-экономических процессов, при реализации рыбозащитных проектов.
К настоящему времени предложено множество различных общих методик оценок инвестиционных проектов, в том числе и с применением компьютерных технологий (Компьютерная экспертиза, 1994).
В международной практике наиболее широкое применение получила методика COMFAR (Пособие ЮНИДО, 1986), разработанная международной организацией United Nations Industrial Development Organisation (UNIDO) иадаптированная к российским условиям Московским Центром UNIDO.
Прежде всего, отметим, что в полностью хозрасчётной системе, каковой является рыночная экономика, в показателях окупаемости должна учитываться только чистая прибыль, а не балансовая или другая условная прибыль.
Чистая прибыль ( 
) для крупных долгосрочных бизнес-проектов рассчитывается по годовым интервалам с учётом особенностей её формирования в пределах годового цикла, как это имеет место при функционировании РЗУ.
Главным показателем экономической эффективности проектов РЗУ будем считать показатель чистой текущей стоимости ( ). Остальные показатели являются либо производными от него, либо его дополняющими.
В нашем случае от проекта РЗУ есть показатель прироста активов рыбопромысловой отрасли от реализации проекта за время 
полной окупаемости инвестиций в данный проект.
Для расчёта введём следующие обозначения.
Пусть 
− средняя годовая цена капитала за период характеризующая гарантированную долю прироста единицы капитала от его годового оборота. Параметр служит в качестве коэффициента дисконтирования. Эту роль в экономических расчётах выполняет, как правило, годовая процентная ставка Центробанка.
Через 
обозначим сумму инвестиций в РЗУ. Предположим, что инвестиции не распределены по годам, а сосредоточены в одном годовом периоде.
Через 
обозначим число лет, необходимых для достижения сохранённой молодью промыслового возраста. Пусть 
чистая прибыль за год 
от реализациирыбопродукции в количестве, сохранённом благодаря РЗУ. Тогда вычисляют по формуле
. (5.2)
Если 
, то проект эффективен, и чем больше величина , тем больше эффективность варианта РЗУ.
Если проект РЗУ реализовалсяв течение лет, ( >1), тонеобходимо учесть ираспределение инвестиционныхиздержек по годам: 
. Тогда является приведённой суммойинвестиций и определяется следующимобразом
. (5.3)
Индекс прибыльности инвестиций рассчитывается по формуле
. (5.4)
Если 
> 1, то проект эффективен (ЧТС > 0).
Показатель внутренней ставки доходности (ВСД) представляет собой предельный уровень цены капитала, при котором приведённая чистая прибыль от данного 
-го варианта инвестиций в точности равна приведённой сумме этихинвестиций. Иначе говоря, это такой уровень цены капитала (банковской процентной ставки) 
, при котором данный -ый вариант проекта имел бы нулевую чистую текущую стоимость ( = 0). Поэтому для данного -го проекта внутренняя ставка доходности 
от проекта РЗУ определяется из уравнения
. (5.5)
Если 
больше фактической банковской процентной ставки 
,то проект выгоден. Это означало бы, что если источником инвестиций в РЗУ были бы кредиты банка, то прибыль от сохранённой рыбопродукции не только покрыла бы выплаты процентов за кредит при условии возврата кредита (в расчётах чистой прибыли обязательно учитываются амортизационные отчисления по РЗУ), но и привела бы к приросту активов за счёт этой прибыли.
Из формул (5.2)−(5.5) следует,что основными характеристиками инвестиционных проектов РЗУ, необходимыми для их экономическойоценки, сравнения и отбора, являются 
параметр и временные параметры , и .
Расчёты и обоснования именно этих характеристик и составляют основу и специфику оценки инвестиционных проектов РЗУ. Рассмотрим сначала, как формируется показатель годовой чистой прибыли от сохранённой рыбозащитнымустройством рыбопродукции. При этом будем исходить из условий и предложений, принятых нами при построении модели экономической оптимизации параметров и режимов функционирования водохозяйственных систем с учётом рыбоохраны (см. зависимости 2.9−2.13). Нами введена функция 
интенсивности гибели молоди рыб -го видоразмера в водозаборе в зависимости от её концентрации в единице объёма воды 
и от коэффициента функциональной эффективности 
. Этот коэффициент зависит от варианта конструкции и реализации проекта РЗУ, т.е. 
, где − номер варианта 
.
Интенсивность сохранениярыб в процессе функционирования водозабора с РЗУ рекомендуется определять
, (5.6)
где 
− показатель, характеризующийкомпоновочно-конструктивное решение водозабора;
− количество воды, прошедшее через водозабор за время 
.
В разделе 2.6 рассмотренсуточный режим функционирования водозабора с РЗУ, когда проявляется циклический характер поведения рыб, выражающийся в изменении концентрации рыб в потоке в течение суток.
Для целей оценки инвестиционных проектов РЗУ процесс сохранения рыб необходимо обобщить для годового или сезонного цикла работы водозабора с РЗУ.
Чтобы при формировании показателя сохранности рыб за годовой цикл учесть влияние суточной или сезонной динамики ската молоди рыб в водотоке, необходимо использовать кусочно-линейную аппроксимацию функции 
.
Она может вычисляться таким образом
, (5.7)
где 
− концентрация рыб в единице объёма забираемой воды;
− количество воды, прошедшей через водозабор в -ый отрезок времени;
− число отрезков времени, на которые условно разбит годовой или сезонный цикл.
Обозначим через 
коэффициент промыслового возврата (выживаемости до промыслового возраста) особей молоди -го видоразмера. Эти коэффициенты можно рассматривать как полностью случайные и получать из имитационной модели, вероятностные законы которой могут учитывать как экологические факторы в водоисточниках, так и антропогенные факторы.
Пусть 
− цена рыбопродукции -го вида в год . Тогда суммарная выручка от реализации сохранённой рыбопродукции в год от РЗУ варианта будет равна
. (5.8)
Затраты на вылов иреализацию рыбы можно с достаточной точностью определять как долю от её реализационной цены. Пусть для каждого вида рыб она известна иравна 
от цены. Тогда размер "очищенной прибыли" (ОП) на единицупродукции составит
. (5.9)
Годовые эксплуатационныезатраты по РЗУ обозначим через 
,долю налогана прибыль − через 
. Тогда чистая годовая прибыль по -му вариантупроекта РЗУ в год составит
. (5.10)
Очень важно для обоснованного сравнения эффективности вариантов РЗУ определить роль временныхпараметров 
. Будем считать начальным временным параметром 
год, когда начинается реализация проекта РЗУ. Для всех сравниваемых вариантов проекта он должен быть одним и тем же, но срок окончания 
может быть для разных вариантов различным. Именно с этогогода начинается учёт сохраняемой молоди от РЗУ по варианту .
Год достижениясохранёнными особями промыслового возраста будет зависеть во-первых, от срока окончания строительства РЗУ, то есть от варианта , во-вторых, от видоразмера сохраняемой рыбы. Следовательно, параметр будет иметь два индекса ( 
). Если обозначим через 
срок достижения -ым видоразмером рыб промыслового возраста, то будем иметь
. (5.11)
Расчётный период должен быть одинаков для всех сравниваемых вариантов РЗУ. Его величина определяется из следующих соображений. Вo-первых, коэффициент дисконта 
быстро уменьшается при 
. Поэтому для формирования показателя окупаемости слишком отдалённые от начала 
эффекты играют малую роль. Во-вторых, срок службы РЗУ измеряется десятками лет, так что практически параметр не ограничен сверху. Методически оправданным будет принимать равным 10−15 лет.
Теоретически можно считать, что 
.
Учитывая разные сроки затрат капиталовложений и формирования 
для различных вариантов проекта РЗУ, суммарная приведённая к начальному году чистая прибыль должна рассчитываться по формуле
, (5.12)
где 
;
− коэффициент приведения к начальному моменту
затрат за весь период функционирования РЗУ.
Методика выбора экономически обоснованного варианта
Компоновочно-конструктивные варианты водозабора и РЗУ отличаются следующими параметрами:
а) общим размером и распределением инвестиций по годам
, (5.13)
где − номер варианта;
б) сроком окончания строительства ,который влияет на показатель приведённой чистой прибыли;
в) коэффициентамисохранности молоди рыб 
, что отражается на формировании показателей эффекта 
;
г) размерами эксплуатационных затрат .
Для сравнения вариантови отбора наилучшегоиз них необходимо предварительно рассчитать все эти проектные параметры для каждого из рассматриваемых вариантов.
По формуле(5.12) и(5.13) для каждого варианта рассчитываются показатели 
и 
. Сравнительная экономическаяэффективность вариантов определяется показателямичистой текущей прибыли (5.2) и индекса прибыльности (5.4). В частности по показателю ЧТС наилучшим будет вариант, для которого
. (5.14)
Оценку и отбор вариантов РЗУ можно проводить по показателям внутреннейставки доходности. В этом случае надо в формулах (5.12) и (5.13) заменить фиксированный параметр искомым 
и для каждого варианта проекта k решить относительно уравнение
. (5.15)
Наилучшимбудет тот вариант, для которого
.
Однако даже наилучший из рассматриваемых вариантов может оказаться экономически неоправданным, если 
, где 
− средняя цена капитала, прогнозируемая на период лет, на основе средневзвешенного процента по кредиту.
Для правильной оценки абсолютной экономической эффективности проекта РЗУ исключительно важную роль играет достоверность прогноза параметра . При этом степень риска оценок эффективности проекта можно свести к минимуму, применяя экспертные вероятностные оценки с привлечением крупных специалистов по экономическому прогнозированию. В качестве расчётных можно принимать только такие значения, которые удовлетворяют условию
.
Предлагаемая методика оценок и выбора проектного варианта реализована в виде программы для ПЭВМ. Применение методики рассмотрим на конкретном примере.
Исходные данные и результаты вычисления по программе приведены в таблицах 5.1−5.3.
Таблица 5.1 − Исходные данные для сравнения вариантов инвестиционных проектов
| Показатель | Номер проектного варианта | |||||
| Срок строительства (лет) | ||||||
| Инвестиции по годам, млн ден.ед. | ||||||
| Эксплуатационные затраты, млн ден.ед. | ||||||
| Коэффициент эффективности РЗУ по видоразмерам молоди | 0,78 | 0,60 | 0,76 | 0,60 | 0,70 | |
| 0,78 | 0,75 | 0,80 | 0,76 | 0,85 | ||
| 0,78 | 0,60 | 0,76 | 0,60 | 0,70 | ||
| 0,78 | 0,75 | 0,80 | 0,76 | 0,85 | ||
| 0,78 | 0,60 | 0,76 | 0,60 | 0,70 | ||
| 0,78 | 0,75 | 0,80 | 0,76 | 0,85 |
Таблица 5.2 − Рыбохозяйственные данные по учитываемым видоразмерам рыб
| Показатель | Номер проектного варианта | |||||
| Коэффициент прямого возврата | 0,004 | 0,006 | 0,002 | 0,004 | 0,003 | 0,060 |
| Цена одной особи, ден.ед. | 0,500 | 0,500 | 0,650 | 0,650 | 0,180 | 0,180 |
| Срок достижения промыслового возврата, лет | ||||||
| Доля издержек от реализационной цены | 0,600 | 0,600 | 0,680 | 0,680 | 0,450 | 0,450 |
| Суточная динамика концентрации молоди по 4-х часовым интервалам, шт./100 м3 | 2,5 | 0,3 | 0,0 | 0,3 | 0,7 | 0,0 |
| 3,7 | 0,3 | 2,1 | 0,7 | 2,3 | 0,5 | |
| 11,0 | 3,1 | 4,1 | 8,3 | 8,2 | 15,7 | |
| 26,8 | 8,9 | 5,2 | 15,1 | 12,3 | 35,1 | |
| 12,5 | 1,7 | 2,3 | 3,1 | 4,9 | 13,1 | |
| 4,0 | 0,8 | 0,7 | 1,3 | 1,7 | 1,0 |
Таблица 5.3 − Результаты сравнения вариантов инвестиционных проектов
| Показатель | Номер проектного варианта | |||||
| Приведённая к году t = 0 чистая прибыль по годам окупаемости, млн ден.ед. | 33,16 | 0,00 | 33,21 | 0,00 | 0,00 | |
| 26,13 | 17,97 | 26,22 | 18,11 | 0,00 | ||
| 16,33 | 14,34 | 16,39 | 14,45 | 12,90 | ||
| 10,21 | 8,96 | 10,24 | 9,03 | 10,27 | ||
| 6,38 | 5,50 | 6,40 | 5,65 | 6,42 | ||
| 3,99 | 3,50 | 4,00 | 3,53 | 4,01 | ||
| 2,49 | 2,19 | 2,50 | 2,21 | 2,51 | ||
| 1,59 | 1,37 | 1,56 | 1,38 | 1,57 | ||
| Суммарная чистая прибыль с учётом эксплуатационных затрат, млн ден.ед. | 92,04 | 49,82 | 93,92 | 49,23 | 33,86 | |
| Приведённые инвестиции, млн ден.ед. | 31,25 | 48,75 | 37,50 | 45,00 | 38,28 | |
| Чистая текущая стоимость, млн ден.ед. | 60,79 | 1,07 | 56,42 | 4,23 | -4,42 | |
| Внутренняя ставка доходности | 1,087 | 0,967 | 1,028 | 0,971 | - |
Как следует из таблицы 5.3, в приведённом примере наилучшим является проектный вариант № 1, у которого ЧТС = 60,79 млн ден. ед., а показатель внутренней ставки доходности − 1,087.
5.4 Имитационная модель сравнения
компоновочно-конструктивных вариантов
Процесс выбора оптимального варианта компоновочно-конструктив-ного решения водозабора с РЗУ в ходе проектирования представляет собой многократный перебор вариантов водозаборов, а в пределах каждого этого варианта ещё и конструкции РЗУ. В ходе оптимизации вычисляются экономические показатели по каждому из рассматриваемых вариантов и сопоставляются друг с другом.
Аналитическая модель (2.9) с компонентами (2.13) и (2.18) наиболее полно охватывает все стороны водохозяйственного комплекса. Однако, указанная модель громоздка, а прямое её использование при проектировании проблематично. Кроме того, в аналитической модели задача выбора компоновочно-конструктивного решения водозабора с РЗУ в явном виде не представлена. Если конкретизировать варианты компоновочно-конструктивных решений, то обнаружим, что на составляющие аналитической модели (2.9) влияет большое число параметров, описывающих эти варианты, и анализ аналитической модели становится затруднительным.
В функции качества водозабора 
, описывающей -ый вариант компоновочно-конструктивного решения водозабора для случая проектирования будут являться функциями вектора 
, 
; 
;
, 
.
Выразить аналитически эти функции вряд ли возможно, но их реально можно представить в других формах: табличной, в виде комплекса расчётных формул и логических связей, в виде отдельных алгоритмизуемых инструкций и методик расчётов. В этом случае практическая реализация аналитической модели для оптимизации компоновочно-конструктивных вариантов водозабора с РЗУ будет эффективной на базе разработанной нами соответствующей имитационной модели (П.В. Иванов, В.Б. Дьяченко,1996).
С помощью имитационной модели решаются следующие задачи:
─ адекватное отражение условий среды (в том числе покатной миграции молоди), в которых будет работать проектируемый водозабор;
─ экономический анализ каждого из возможных вариантов сочетаний компоновки водозабора и различных типов РЗУ;
─ определение оптимального компоновочно-конструктивного варианта водозабора и рыбозащитного устройства.
Применяемый системный подход обусловливает многовариантность выбора проектного решения. Это означает, что с помощью имитационной модели подвергаются анализу и оценке все возможные, с точки зрения задачи проектирования, компоновочно-конструктивные варианты водозабора с РЗУ.
В результате работы модели выбирается не только вариант технического решения водозабора и РЗУ, но и выполняется оценка проектного режима эксплуатации водозабора, который при необходимости также может быть подвержен оптимизации.
В качестве критерия оптимизации при имитационном моделировании принимаем минимум суммарных потерь у водопотребителя и в рыбном хозяйстве
, (5.16)
где 
− потери у водопотребителя и в рыбном хозяйстве соответственно при -ом варианте водозабора и l-ом варианте РЗУ.
Показатель 
в случае забора воды на орошение рекомендуется определять по зависимости
, (5.17)
где 
− потери эффекта от неподачи воды на орошение,
усл. ден. ед./100 м3 за 2 ч;
− число двухчасовых отрезков в периоде работы водозабора в течение суток (при круглосуточной работе водозабора = 12);
− коэффициент приведения разноразмерных величин к сопоставимому виду;
− проектный расход водозабора в -ые сутки рассматриваемого периода [ 
]
− фактический расход -го варианта водозабора в -ые сутки периода [ ].
Величина является случайной, зависящей от многих параметров, в том числе и от надёжности работы водозабора рассматриваемого -го варианта компоновочно-конструктивного решения. В простейшем случае она может определяться исходя из коэффициента готовности 
. В случае необходимости возможно моделирование работоспособности каждого агрегата насосной станции.
Вторая составляющая критерия оптимизации 
включает потери рыбного хозяйства источника орошения при использовании различных конструкций водозабора и РЗУ, а также эксплуатационные затраты и капитальные вложения на строительство водозабора и РЗУ. Показатель является реализацией части (затраты и потери) функционала (2.9) для имитационной модели и может быть выражен в следующем виде
, (5.18)
где 
− общественная стоимостная оценка одной особи -го видоразмера, усл.ден. ед.;
− коэффициент приведения будущей стоимости -го видоразмера к моменту сопоставления;
− коэффициент функциональной эффективности 
-го типа РЗУ при k-ом варианте водозабора по -му видоразмеру;
− концентрация молоди -го видоразмера в -ые сутки и -ый час времени, экз./100 м3;
− функция качества -го варианта водозабора при -ом типе РЗУ;
− расход водозабора в -ые сутки, м3/ч.;
− продолжительность интервала времени ( = 2 ч.);
− удельные эксплуатационные затраты по -му варианту водозабора и -му варианту РЗУ, усл. ден. ед./ 100 м3;
− не зависящие от объёма забора волы затраты на эксплуатацию к
k-го варианта водозабора с -ым РЗУ, усл. ден. ед.;
− коэффициент приведения капиталовложений к текущим затратам;
− капиталовложения на строительство -го варианта водозабора и -го варианта РЗУ, соответственно.
Укрупнённо алгоритм имитационной модели состоит в следующем.
1. Формирование описаний компоновочно-конструктивного варианта водозабора с РЗУ вектором параметров 
.
2. Имитация суточного режима работы водозабора , для каждых суток периода моделирования [ ].
3. Имитация динамики ската молоди рыб -го видоразмера и её концентрации у водозабора − 
для всех i =1,2, ..., m,
.
4. Установление экономических показателей для данного компоновочно-конструктивного варианта водозабора и РЗУ , , .
5. Вычисление по формулам (5.16)−(5.18) показателей 
, значения критерия 
.
Пункты 1−5 выполняются для всех возможных вариантов водозабора ( ) и РЗУ ( ).
На основании полученных значений 
, 
и 
проектировщик выбирает оптимальный вариант, отвечающий экологическим и экономическим требованиям.
Блок-схема алгоритма имитационной модели сравнения конструктивно-компоновочных вариантов водозабора с РЗУ приведена на рисунке 5.1.
Моделирование сезонной и суточной динамики ската молоди выполняется с использованием следующих зависимостей
; (5.19)
, (5.20)
где 
− концентрация молоди -го видоразмера в -ые сутки;
− математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение коэффициента суточной неравномерности ската молоди 
i-го видоразмера в -ые сутки;
− среднесуточная концентрация -го видоразмера за период ската;
− концентрация молоди -го видоразмера в -ые сутки и -ый час суток:
− математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение коэффициента часовой неравномерности ската молоди -го видоразмера в -ый час;
− значение случайной величины, имеющей стандартное нормальное распределение.
На начальных этапах проектирования в условиях неполной информации о динамике ската молоди основных видов рыб возможно применение упрощённой модели для обоснования выбора проектного варианта водозабора и РЗУ. Её отличие от рассмотренной выше модели состоит в том, что моделируется только суточная динамика ската и значения критериев вычисляются для расчётных суток.
Рисунок 5.1 − Укрупнённая блок-схема алгоритма имитационной модели сравнения компоновочно-конструктивных вариантов водозабора
Для каждого варианта компоновочно-конструктивного решения водозабора ( ) и РЗУ ( ), а в пределах каждого варианта — для всех эксплуатационных расходов 
в течение суток, вычисляется величина потерь у водопотребителя
, (5.21)
где 
− потери эффекта от неподачи воды потребителю,
усл. ден. ед./ 100 м3 за 2 ч;
− число двухчасовых отрезков в сутках ( = 12);
− коэффициент приведения разноразмерных величин к сопоставимому виду;
− потребность в водоподаче, м/ч;
− расход водозабора -го варианта конструкции в -ый интервал времени, м3/ч;
− коэффициент полезного действия оросительной системы.
Второй из основных экономических показателей − 
отражает потери рыбного хозяйства в источнике орошения при использовании различных вариантов конструкции водозабора и РЗУ, а также различных эксплуатационных режимов работы 
каждого варианта. Кроме того, в этом показателе учтены приведённые к сопоставимому виду эксплуатационные и капитальные затраты
, (5.22)
где 
− общественная стоимостная оценка не сохранённых при заборе воды рыб -го видоразмера в -ый интервал времени, усл. ден. ед.
,
− общественная стоимостная оценка одной особи -го видоразмера. усл. ден. ед.;
− концентрация рыб -го видоразмера в -ый интервал времени, экз./ 100 м3;
− коэффициент функциональной эффективности -го типа РЗУ при -ом варианте водозабора по -му видоразмеру;
− функция качества -говарианта водозабора при -ом типе РЗУ;
− коэффициент приведения к сопоставимому виду капиталовложений, текущих затрат и ущерба рыбному хозяйству. На основе усреднённой ихтиологической информации о суточной динамике молоди 
, ( )при моделировании необходимо восстановить суточную реализацию случайного процесса ската. Для этого возможно использовать метод аппроксимации распределения.
Принимаем, что случайная концентрация 
распределена в интервале 
от границы до 
, где 
− среднеквадратичное отклонение случайной величины ; 
− нижняя граница; 
− верхняя граница интервала; 
− номер реализации случайной величины концентрации в ряде имитаций.
Для восстановления реализации случайного процесса ската задаёмся коэффициентом вариации 
. Очевидно 
, отсюда 
.
Учитывая интервал распределения случайной величины, моделирование -го значения концентрации молоди -го видоразмера в интервале времени
может производиться следующим образом
, (5.23)
где 
− -oe значение случайной величины, имеющей равномерное распределение на отрезок [ 
].
Алгоритм имитационной модели обоснования выбора компоновочно-конструктивного варианта водозабора с РЗУ включает следующие блоки (рисунок 5.2).
1. Блок ввода основных технических, ихтиологических и экономических показателей 
, а также количества временных интервалов в периоде моделирования ( ), количества эксплуатационных режимов водозабора ( ), количества компоновочно-конструктивных вариантов водозабора ( 
) и РЗУ ( 
).
2. Блок задания начального номера варианта компоновочно-конструк-тивного решения водозабора.
3. Блок ввода экономических параметров текущего варианта водозабора.
4. Блок задания начального номера варианта рыбозащитного устройства для -го типа водозабора.
5. Блок ввода экономических параметров для рассматриваемого варианта РЗУ при -ом варианте водозабора.
6. Блок задания начального номера режима эксплуатации.
Рисунок 5.2 − Укрупнённая блок-схема алгоритма имитационной модели обоснования выбора компоновочно-конструктивного варианта водозабора
7. Процедура формирования компонентов вектора и вычисления по формуле (5.3) значения функции рыбоохранного качества для рассматриваемого варианта водозабора и РЗУ.
8. Блок задания первого интервала времени суток.
9. Процедура моделирования эксплуатационного режима расходов водозабора для текущего интервала времени.
10. Блок установления начального значения номера имитирования ситуации ската молоди рыб для текущего интервала времени.
11. Процедура моделирования концентрации молоди рыб -го видоразмера в -ый интервал времени.
12. Блок наращивания номера имитации .
13. Блок сравнения номера текущей имитации с заданным количеством имитаций 
.
14. Блок наращивания номера интервала времени.
15. Блок сравнения текущего номера имитации с конечным значением .
16. Блок вычисления по формулам (5.21) и (5.22) экономических критериев 
и 
.
17. Блок наращивания номера режима эксплуатации водозабора.
18. Блок сравнения номера текущего режима эксплуатации с заданным числом режимов .
19. Блок наращивания номера варианта РЗУ.
20. Блок сравнения текущего номера варианта РЗУ с заданным общим числом вариантов РЗУ.
21. Блок наращивания номера компоновочно-конструктивного варианта водозабора.
22. Блок сравнения текущего варианта водозабора с заданным общим количеством рассматриваемых вариантов водозабора .
23. Процедура реализации критерия выбора оптимального компоновочно-конструктивного варианта водозабора с РЗУ по зависимости (5.16).
24. Блок вывода результатов работы имитационной модели: набор номеров оптимального варианта, включающий номер компоновочно-конструктивного варианта водозабора, номер типа РЗУ и номер эксплуатационного режима работы; численные значения вектора функции качества и критериев и и 
; результаты имитации концентрации молоди рыб по каждому видоразмеру и значения расходов водозабора.
Рассмотренные алгоритмы имитационной модели реализованы на языке PASCAL версии 6.0 для персональных ЭВМ типа IBM PC.
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 1173;