25104 (Создание техноприродных систем), страница 2

Устойчивость техноприродных систем вступает в противоречие с устойчивостью измененной природной системы. Если природная система старается возвратиться в «первобытное» состояние, о чем было сказано ранее, то человек заинтересован в устойчивости техноприродных систем. Критерии устойчивости в обоих случаях противоположны. Если зарастание пашни служит критерием устойчивости геосистемы как природного образования, то этот же процесс рассматривают как свидетельство неустойчивости уже техноприродной системы, в данном случае — агрогеосистемы, назначение которой — поддерживать заданные свойства пашни для получения требуемого урожая определенных культур. Еще пример: осушительная система без поддержки человека приходит в негодность (мелеют каналы, заиляются и зарастают корнями дрен ы и т. п.). Следовательно, природная геосистема восстанавливает свой естественный водный режим, который был до осушения; и это — критерий ее устойчивости. С точки зрения техноприродной системы эта же ситуация является признаком неустойчивости.

Устойчивость преднамеренно модифицированной геосистемы (техноприродной системы) вместе с встроенным в нее техногенным блоком определяется как способность выполнять заданную социально-экономическую функцию.

Измененные человеком геосистемы, как правило, менее устойчивы, чем первичные, поскольку естественный механизм саморегулирования в них нарушен. Поэтому экстремальные отклонения параметров внешней среды, которые гасятся в естественной геосистеме, могут оказаться разрушительными для антропогенной модификации: один заморозок может погубить культурную растительность, пыльная буря за несколько дней может разрушить почвенный слой на распаханной территории.

Техногенный блок природно-технических систем менее устойчив и может существовать только при постоянной поддержке человеком.

Техноприродные системы природообустройства. Природообустройство — это сложное дорогостоящее ресурсо- и энергоемкое мероприятие, проводимое длительное время, для его осуществления необходимо создание комплекса сложных инженерных сооружений и устройств, надежно функционирующих в разнообразных природных условиях, часто экстремальных, при переменных погодных условиях. Поэтому на больших площадях строят инженерные системы природообустройства, т. е. комплекс сооружений, устройств, машин и оборудования, предназначенных для достижения той или иной цели. Инженерные системы природообустройства по своей сути являются техноприродными системами или природно-техногенными комплексами. При их создании необходимо руководствоваться принципами природообустройства.

К инженерным системам природообустройства относят:

-мелиоративные, предназначенные для реализации требуемого мелиоративного режима земель;

-экологические, предназначенные для восстановления естественной самоочищаемости загрязненных территорий, сокращения поступления на них загрязняющих веществ и их удаления, локализации очага загрязнения;

-природоохранные;

-противостихийные, предназначенные для борьбы с наводнениями, подтоплением, размывом берегов, с оползнями, селями и т. п.;

-регулирования поверхностного стока, необходимые при комплексном использовании водных ресурсов;

-водоснабжения, обводнения и водоотведения.

Состав мелиоративной системы зависит от вида мелиорируемых земель, совокупности регулируемых показателей мелиоративного режима. В общем, мелиоративная система включает регулирующие элементы, непосредственно осуществляющие мелиоративные воздействия, проводящие и ограждающие элементы, источники привлекаемых ресурсов, например воды, приемники технологических сбросов с мелиорируемой территории (дренажные воды, вредные вещества, наносы и т. п.). Помимо этого в состав системы входят объекты энергетического обеспечения, дороги, сооружения; средства контроля, связи и управления, обеспечивающие обратную связь между управляющими воздействиями и управляемым объектом и мониторинг состояния мелиорируемой и прилегающей территории, а также природоохранные сооружения, производственные базы, служебные и жилые помещения службы эксплуатации и консультативной службы, осуществляющей постоянное взаимодействие между землепользователями и мелиораторами.

Мелиоративные системы в зависимости от их крупности, важности могут принадлежать отдельным землепользователям: фермеру, предприятию; группе землепользователей; могут быть муниципальными; крупные системы, имеющие важное значение для экономики, могут быть в собственности субъектов Российской Федерации или даже федеральными.

Мелиорируемые земли, обслуживаемые мелиоративной системой, не входят в ее состав как собственность.

Надежность мелиорации и ее эффективность во многом зависят не только от технического совершенства мелиоративной системы, но и от правильного ее функционирования, соблюдения технологических режимов, умения управлять ею в неопределенных погодных условиях. Это обстоятельство, требующее принятия решений в условиях неопределенности и сопряженное со значительным риском не только экономического ущерба, но и аварий и разрушений, значительно усложняет управление мелиоративной системой по сравнению с другими предприятиями, менее зависящими от внешних условий. Ошибки в управлении гидромелиоративной системой (оросительной или осушительной) могут привести к переувлажнению или иссушению земель, прорыву дамб или плотин, подтоплению земель и др.

Поэтому очень важна правильная, научно обоснованная эксплуатация мелиоративных систем и прежде всего грамотное управление ею, основанное на мониторинге состояния земель, долгосрочном и краткосрочном прогнозе погодных условий. Этому может способствовать моделирование процессов на мелиорируемых землях в режиме реального времени с помощью приведенных далее моделей, разработка вариантов действия системы в зависимости от прогнозов и минимизация риска от принимаемых решений.

Инженерно-экологические системы строят на сильно загрязн енных территориях, признанных зоной чрезвычайной экологической ситуации или зоной экологического бедствия: загрязненных нефтепродуктами, тяжелыми металлами, другими техногенными загрязняющими веществами. Состав этих систем зависит от вида и степени загрязнения. Они содержат практически те же элементы, что и мелиоративные системы.

3. Основные положения проектирования техноприродных систем

В основе концепции проектирования и регламентирующих проектную практику принципов по природопользованию и природообустройству заложены следующие положения:

• выбирают из традиционных знаний некоторый минимум, который дополняют новейшими знаниями по ландшафтоведению;

• переводят геосистему в техноприродную геосистему или на более высокий уровень при проектировании техноприродных систем для выполнения ею заданных функций;

• предполагают, что работа на разных стадиях проектирования заключается в последовательном переходе от мелких масштабов (карт, схем, генеральных планов) к крупным масштабам для детальной планировки, при проектировании различных функциональных типов техноприродных систем с помощью своеобразных подходов, учете конкретных природных особенностей;

• переводят знания о геосистеме, используемые при проектировании, в традиционные формы и строго определенный принятый вид, которые будут основой для составления нормативных и рекомендательных документов (норм, правил, положений, указаний, руководств, пособий).

В процессе проектирования технических систем и для сохранения ландшафтов проектировщику необходимы некоторые знания: о природных комплексах, ландшафтах, свойствах ландшафтов, взаимодействии природы и человеческой деятельности, свойствах технической системы, свойствах новой природно-технической геосистемы, об особенностях сложных адаптивных систем и рекомендации, выраженные в виде принципов природообустройства.

При проектировании геотехнических систем необходимо руководствоваться следующими принципами:

любые природные территориальные системы сложены из взаимосвязанных компонентов природы и более мелких территориальных комплексов. Поэтому любое природное или антропогенное воздействие на ландшафт приводит к цепи изменений в его компонентах и образующих его частях и сопровождается изменениями на соседних и сопряженных с ним ландшафтах;

природный ландшафт — целостное образование, обладающее внутренней и территориальной организацией, поэтому одинаковое воздействие на ландшафты приведет к разному по размеру и интенсивности изменению;

ландшафт, как пространственно-временное образование, характеризуется одновременным сочетанием изменчивости и устойчивости;

при взаимодействии общества и природы формируются сложные разноуровневые системы: территориальные производственные комплексы, природно-технические системы, демоэкологические системы, интегральные геосистемы и т.д. Их особенность — неравнозначность;

система общество — природа является адаптивной системой. В то же время она способна выполнять определенный набор социально-экономических функций;

интегральные техноприродные системы, как и природные геосистемы, обладают устойчивостью и изменчивостью, но в отличие от природных геосистем их устойчивость и изменчивость обеспечиваются сочетанием процессов организации и управления;

любое воздействие на интегральную геосистему влечет за собой цепь изменений как в природной составляющей, хозяйственной, так и в населении.

4. Нормы техногенного воздействия на ландшафты

Совершенствование природопользования и природообустройства невозможно без разработки нормативов антропогенного и техногенного воздействия на ландшафты. Разработка нормативов направлена на сохранение ресурсо- и средовоспроизводящих свойств ландшафтов. Норма (от лат. norma — руководящее правило) — узаконенный, признанный, обязательный порядок, мера. Известны нормы осушения, орошения, высева семян и т. д. С чем же связано определение норм антропогенного и техногенного воздействия? Нормы — важнейшее средство управления, планирования, проектирования, закономерностей конструирования и контроля за любой деятельностью. Они — компромисс между желаемым (допустимым) и экономически возможным. При обосновании норм учитывают реальные возможности фактического этапа развития хозяйства и геосистемы. Например, для сохранения состава атмосферы неизменным в процессе любого производства необходимо исключить выбросы вредных веществ. Если это не удается экономически или технологически, то вводят нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ). Или по качеству воды — ее чистота и степень очистки связаны с загрязненным стоком в водоисточник. Здесь вводят нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) и т. д.

К омпромисс между допустимым воздействием на геосистему (в конечном счете, на здоровье человека) и реально возможными воздействиями зависит от уровня материально-технического развития общества и отражен в существующих и разрабатываемых нормативах. При повышении экономических возможностей общества и развитии технологий нормы необходимо оправданно ужесточать и пересматривать в направлении сокращения разрыва между желаемым и возможным при их унификации и стандартизации. При проектировании различают ландшафтные, геосистемные, комплексные нормативы, величины и интенсивности антропогенно-техногенной нагрузки на ландшафты. В нем не должны нарушаться или разрушаться воспроизводящие механизмы и их свойства. Нормы ограничивают нарушение функционирования отдельных компонентов, их свойств и ландшафта в целом. Нормы отдельных свойств компонентов для всего ландшафта не суммируют, а теоретически рассматривают эффективность их взаимодействия. Помимо этого, выявляют некоторые общесистемные показатели для целого ландшафта и обосновывают соответствующие нормы.

Нормы применяют в тех случаях, когда существует какое-то воздействие (нагрузка) и обнаруживается его последствие или изменение каких-либо показателей. Нагрузка может накапливаться и принять вид цепной реакции. Для охраны природы нормы вводят перед предполагаемым воздействием, что способствует предотвращению возникновения цепных реакций, изменений и, в конечном итоге, снижению числа используемых норм. Нормы должны учитывать состояние ландшафта — стабильное и устойчивое, оптимальное, среднее, переменное, допустимое или критическое. Отсюда непостоянность нормативов. Нормы не имеют пространственного назначения. Они учитывают территориальную дифференциацию свойств ландшафтов и ландшафтное разнообразие территорий. Например, дифференцируют водоохранные зоны вокруг водоемов, вдоль рек и каналов или санитарно-защитные зоны вокруг промышленных предприятий и т. д. Нормы планируют на значительный отрезок времени, отражают временную и пространственную организацию ландшафта, взаимодействие природы и техники при длительном функционировании техноприродной системы.

В первом случае ландшафт рассматривают как природно-антропогенную геосистему, в которой активная деятельность человека является одной из подсистем, и анализируют нагрузки на природную составляющую геосистемы, у которой должны быть сохранены ресурсе- и средовоспроизводящие свойства.

Во втором случае рассматривают деятельность технических систем, влияние которых распространяется на не анализируемый ландшафт. Здесь объектом считается активно воздействующая система, а субъектом — ландшафт. Для технической системы разрабатывают технические условия и нормы, способствующие повышению надежности функционирования и эффективности.

Список используемой литературы

1. Голованов А. И., Кожанов Е. С., Сухарев Ю. И. « Ландшафтоведение». – М.: КолосС, 2005 г.

2. Глазовская М. А. «Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР».- М .: Высшая школа, 1988 г.

3. Дьяконов К. Н., Аношко В. С. «Мелиоративная география». – М.: МГУ, 1995 г.