Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Аношко В.С. Инженерная география с основами прогнозирования - файл 1.doc


Аношко В.С. Инженерная география с основами прогнозирования
скачать (1301 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1301kb.29.11.2011 03:21скачать

содержание

1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8
В. С. Аношко

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОГРАФИЯ С ОСНОВАМИ

ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
Пособие для студентов

географических специальностей


Минск

БГУ

2002

Аношко В. С. Учебное пособие для студентов географических специальностей вузов.

Мн., БГУ, 2002.- 211 с: ил. 18, табл. 14.

Рассмотрены предмет и методология инженерной географии. Определены факторы и географические закономерности трансформации ПТК под влиянием инженерных систем. Рассмотрены сущность, задачи и методы геопрогнозирования. Приводятся примеры комплексного и частного прогнозирования.

Ч А С Т Ь І

_________________ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОГРАФИЯ_________

Глава 1. СУЩНОСТЬ, ПРЕДМЕТ,

^ МЕТОДОЛОГИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОГРАФИИ

1.1. СУЩНОСТЬ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОГРАФИИ

КАК НАУКИ И УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Инженерная география — молодая научная и учебная дисциплина, формирующаяся в пределах прикладной (конструктивной) географии. Хотя проблемы, которые призвана решать эта наука, не новы и разрабатываются не одно столетие, они разбросаны по разным научным дисциплинам и направлениям, требуется объединение и синтез накопленных знаний. Инженерная география как наука комплексная находится в процессе становления, не имеет устоявшихся терминологических определений, и даже само понятие «инженерная география» разные специалисты трактуют по-разному. Большинство считает, что она рассматривает весь комплекс проблем взаимоотношений общества и природы, влияния хозяйственной деятельности на природные комплексы и их компоненты, включая и формирование природно-техногенных (геотехнических) систем. Правильная, аргументированная оценка (прогноз) последствий этого взаимодействия как в ближайшей, так и в отдалённой перспективе, являются обязательной составляющей инженерно-географических исследований. В связи с этим выделяются два методологических подхода к решению инженерно-географических задач. Первый — комплексная инженерная оценка ПТК и отдельных компонентов с точки зрения их влияния на деятельность человека и реакций на эту деятельность, включая их дальнейшую трансформацию и эволюцию. В этом русле формируются частные инженерно-географические дисциплины (инженерная геоморфология, инженерная геология, инженерная лимнология и др.) и разрабатываются рекомендации по решению частных прикладных задач. Второй — обобщение знаний о характере и направлениях изменений природной среды под влиянием производственной деятельности человека, о формировании геотехнических систем и о прогнозе их функционирования в будущем. В этом направлении образовались такие отраслевые (синтетические) дисциплины, как геоэкология (включая и геоэкспертизу), географическое прогнозирование, мелиоративная география, и др. (рис. 1).

Существуют и другие подходы к определению содержания инженерной географии, которые обобщённо можно представить в следующем виде:

• прикладная комплексная область знаний об оптимальном приспособлении хозяйства (от территориально-производственных комплексов до отдельных сооружений) к природным условиям, прежде всего к неблагоприятным и опасным явлениям, которая базируется на результатах отраслевых наук о Земле и социально-экономических наук;

• новый подход в изучении географических процессов, предпринимаемый в интересах рационального природопользования при проектировании геотехнических систем разных рангов и масштабов;

• решает проблему: что надо конкретно делать при осуществлении того или иного инженерного проекта, используя географическую среду для создания новых обстановок с наперёд заданными свойствами;

• изучает природно-технологические комплексы с целью установления тех или иных закономерных изменений географической среды, вызванных различными видами технологических воздействий; неотъемлемой частью подобного анализа, проводимого в целях более широкого географического прогноза, является прогноз частных изменений окружающей среды, вызванных технологическими процессами; в целом здесь анализируется взаимосвязь: человек – техника – географическая среда;

• исследование взаимодействий инженерных сооружений с окружающей средой, с прогнозной оценкой их на перспективу;

• занимается разработкой территориальной организации природы и общества и моделирует её в различных условиях, анализирует конструирование природно-хозяйственных систем с наперёд заданными функциями и устанавливает наиболее оптимальные адаптации хозяйственной деятельности людей и природы; она понимается как исследование механизмов взаимоотношений природы и общества при конструировании природно-хозяйственных геосистем.

Оценивая практическое значение инженерно-географических исследований, можно сделать вывод, что они определяют выбор мероприятий, обеспечивающих нормальную, экологически безопасную

Рис.1

эксплуатацию инженерных сооружений и геотехнических систем, а также являются основой для построения прогноза трансформации природной среды под влиянием хозяйственной деятельности человека и путей предотвращения нежелательных последствий.

В настоящее время наиболее значимыми задачами и проблемами инженерной географии, по мнению Ю.П. Селиверстова (1988), являются:

• выделение и классификация природно-технических, или природно-техногенных, геосистем и составляющих их элементов (преобразованных природных, вновь созданных из природных и искусственных);

• исследование инженерной трансформации этих систем, их элементов и форм, а также отдельных сочетаний;

• изучение современных антропрогенизированных (трансформированных) природных процессов и создаваемых ими явлений, а также аналогичных вновь создаваемых техногенных феноменов, особенно в областях активного действия опасных природных явлений;

• выяснение значения конкретных особенностей функционирования геосистем для эксплуатации инженерных сооружений той или иной специализации; разработка рационального размещения производства в зависимости от природной среды (географической поясности, зональности и локальных черт);

• исследование общих закономерностей взаимодействий инженерных сооружений разной формы и размерности на окружающую среду и определение оптимальных объемов контактов; определение предельно допустимых нагрузок на природу с учетом общих и региональных особенностей природной среды;

• разработка методики исследований взаимодействия инженерных сооружений с географической средой; усовершенствование методов специального картирования и систематического наблюдения (мониторинга) за изменением компонентов природы, их строения, функционирования, моделирующих экзогенных и возбужденных эндогенных процессов, а также за преобразованием инженерных объектов техногенными проявлениями;

• выработка критериев оценки природной среды (ландшафта, территории) и протекающих в ней процессов с инженерной точки зрения, установление параметрических характеристик элементов природы, пригодных для использования в технических расчетах;

• создание концепции комплексной рекультивации природы в зонах воздействий техногенных или инженерных преобразований – подбор наиболее рационального техногенного рельефа, поиск растительных форм, приспособленных к нарушенному почвенному покрову или к его отсутствию, а также к вновь созданным искусственным (антропогенным) образованиям типа строительного мусора, отходов промышленного производства и т. п., определение функциональных черт воссоздаваемых ландшафтов и т. д.;

• поиск наиболее рациональных условий складирования и захоронения производственных и бытовых отходов различной степени зараженности с минимальным ущербом для природы;

• исследование историко-географических и палеогеографических аспектов для выяснения тенденций естественного развития природной среды с целью всестороннего учета их при инженерном вмешательстве;

• разработка моделей функционирования природной среды в условиях воздействия того или иного техногенного (инженерного) объекта с целью прогнозирования поведения геосистемы и принятия мер для рационального использования осваиваемых территорий;

• исследование новообразованных искусственных техногенных явлений и вновь возникающих в природе различных антропогенных и техногенных процессов, связанных с функционированием инженерных сооружений и комплексов разного масштаба; предвидение и обоснование возможных обратимых или необратимых изменений природы и защитных мероприятий.

В связи со спецификой разных типов инженерных сооружений и особенностями территориальных объектов инженерного воздействия в общей инженерной географии будут возникать дисциплины более узкой направленности (инженерная география городов, отдельных регионов, горных стран, бассейнов рек и речных систем, водохранилищ и др.).

В настоящее время в основном сформировалась структура инженерной географии. Наиболее разработаны и созданы методологические основы таких составляющих её частей, как инженерная геоморфология, инженерная гидрология, конструктивная география рек, инженерная лимнология, инженерная экология, инженерная геология и др. Иногда слово «инженерная» заменяется другими, более конкретными понятиями: мелиоративная, агротехническая, гидротехническая и некоторыми другими. В большинстве случаев речь идет о более узкой направленности инженерно-географических исследований и сформировавшихся направлениях в пределах этой науки.

Важнейшими инструментами инженерной географии являются географическое прогнозирование, географическая экспертиза проектов и схем, географическое районирование. Общий процесс инженерно-географического исследования территории можно представить в виде следующей схемы (рис. 2).

Контрольные вопросы

  1. Определение инженерной географии как науки и учебной дисциплины.

  2. Основные задачи инженерной географии и подходы к их решению.

3. Этапы процесса инженерно-географических исследований.

^ 1.2. ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОГРАФИИ

Объектом инженерно-географических исследований может быть территориальная географическая единица в виде ПТК, ландшафта, геосистемы, т. е. ландшафтообразующее пространство, процессы внутри которого обусловливают дифференциацию земной поверхности, проявляющуюся в форме морфологической структуры. Однако из трех названных понятий для инженерно-географических целей наиболее удобно использовать геосистемный подход, так как при изучении других единиц (ПТК, ландшафт) основное внимание уделяется их генезису и морфологии, а при изучении геосистем – их функционированию и динамике (развитию).

Системный подход успешно применяется в естественных и общественных науках. Он рассматривается в качестве общенаучного метода, использование которого позволяет решать самые сложные задачи, стоящие перед учеными. Системный подход предполагает решение проблем путем представления объекта исследования как комплекса взаимодействующих систем разного порядка. Система – это множество элементов, находящихся во взаимосвязях и образующих определенную целостность, единство. Системы могут быть малыми, большими, простыми и сложными. В качестве системы может рассматриваться предмет любой природы, имеющий специфические свойства. Наряду с понятием «система» имеется термин «структура», включающий способ соединения предметов, в результате чего образуется новый предмет с отличительными свойствами. Системный и структурный анализы существенно различаются между собой. Сис-

Рис.2

темный анализ сначала изучает свойства предмета в целом, а затем его элементарный состав. Структурный – направлен на рассмотрение отдельных составных частей. Смешанный системно-структурный анализ позволяет получить наиболее полную характеристику изучаемого предмета.

Основная задача системного подхода – представить изучаемый объект в виде совокупности элементов, находящихся во взаимосвязи и взаимообусловленности.

Согласно Д.Л. Арманду, склонность системы к сохранению базируется на распространенном в природе принципе Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать, изменяя какое-либо из условий, определяющих это равновесие, то оно сменится в том направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшится. Все природные системы открытые, так как нет твердых границ, на которых бы прекращался обмен вещества и энергии на Земле.

Широкие возможности, представляемые в географии системным подходом, основываются, прежде всего, на том, что он является совокупностью методов, пригодных для изучения сложных систем с большим числом переменных, которые могут быть вначале измерены весьма неточно или оставаться неидентифицированными. Главное условие системного подхода в географии заключается в необходимости последовательно соблюдать принципы системности на всех уровнях научного исследования. В силу того, что всякий природный объект, и каждый компонент природного комплекса представляют собой систему, возникает немало сложностей. В связи с этим многие исследователи считают, что раздельное рассмотрение природных территориально-производственных систем и территориальных систем населения и анализ их взаимосвязей дают более конструктивные выводы, нежели рассмотрение природных систем в качестве единого географического комплекса, сочетающего в себе природу, население, хозяйство.

В.Б. Сочава первым предложил термин «геосистема», включающий как абиогенные, так и биогенные компоненты и их взаимосвязи, что позволило четко определить предмет исследования физической географии. Между геосистемой и природным комплексом имеются существенные различия. Всякий природный комплекс есть геосистема, однако, не всякая геосистема является природным комплексом. Это вызвано тем, что в геосистеме важнейшими свойствами являются целостность и функционирование, а в природном комплексе– взаимосвязи компонентов и их место в общей структуре.

В последнее время под геосистемой понимаются относительно автономные совокупности природно-территориальных и социально-экономических компонентов. Объединенные однородными условиями компоненты геосистемы связаны между собой потоками вещества, энергии и информации: перемещением твердого материала, влагообменом, биогенной миграцией химических элементов и социальными факторами.

Таким образом, геосистемы – это особый план иерархически организованных систем. В сложной иерархии геосистем В.Б. Сочава (1974) выделил три главных уровня: планетарный, представлен географической оболочкой Земли; региональный – в виде крупных структурных частей географической оболочки (зоны, страны, провинции); локальный, или топологический, – относительно простые образования, предельные единицы физико-географической дифференциации, характеризующиеся признаком неделимости по всем основным компонентам.

Среди методологических течений, отражающих применяемые в физической географии направления и подходы, чётко выделяются следующие три группы: типологические, генетические и функциональные. Типологический подход предполагает расчленение территории по типологическим признакам (свойствам) природных компонентов (рельефа, почв, растительности, климата и т. д.). Генетический подход заключается в рассмотрении отдельных природных компонентов или их свойств в отношении к различным факторам среды (внешним условиям). В результате образуются системы взаимосвязанных объектов. Суть функционального подхода в познании механизма взаимодействия между объектами.

Исследуя вопрос об идентичности ландшафтных единиц (фации, урочища) и природных систем, А.Д. Арманд и Т.П. Куприянова пришли к выводу, что в схемах районирования не все типы систем находят отражение. Они делят геосистемы на вертикальные, когда преобладает вертикальное перемещение потоков вещества и энергии, и горизонтальные, в которых превалирует горизонтальное направление потоков. Эти два направления движения потоков в ландшафтной сфере Земли – следствие существования двух факторов: вектора силы тяжести, направленного к центру Земли, и формы поверхности Земли, параллельно которой происходит перемещение материальных масс. Как вертикальные, так и горизонтальные системы могут быть статическими или динамическими в зависимости от наличия или отсутствия в них постоянных потоков.

Границы природных систем носят несколько условный характер и проводятся по линии ослабления связи между элементами, т. е. по поверхностям, вдоль которых передача вещества и энергии наименьшая.

Основными свойствами геосистем, которые учитываются при изучении особенностей формирования и функционирования мелиоративно-географических систем, являются целостность, динамика, эволюция, структура, устойчивость и др. Целостность геосистемы заключается во взаимосвязи и взаимообусловленности её геолого-геоморфологической основы, почв, вод, воздушных масс, биологических компонентов, определяющих взаимосвязанность потоков вещества и энергии и обусловливающих режимные характеристики.

Совокупность процессов обмена и трансформации энергии и вещества в географических комплексах А.Г. Исаченко называет функционированием. Выделяются следующие «функции» геосистем: трансформация солнечной энергии, механическое перемещение вещества под действием силы тяжести, циркуляция воздуха и влаги, биологический круговорот веществ и др. Динамика геосистемы отражает её способность к изменению и возвращению в исходное состояние, т. е. обратимое изменение. Геосистема будет находиться в устойчивом состоянии до тех пор, пока все изменения её, независимо от вызывающих их причин, будут обратимыми. Это относится и к геосистемам, испытывающим антропогенное воздействие. Следует учитывать, что эволюционное развитие геосистемы – это необратимое, поступательное изменение, проявляющееся через постепенную перестройку её структуры. Эволюционное изменение не является характеристикой динамичности геосистем, а служит показателем их фонового состояния при изучении динамики.

Взаимное расположение составных частей геосистемы и характер их соединения включается в понятие «структура геосистемы». От структурных особенностей геосистемы зависит направленность и интенсивность потоков вещества и энергии, которые понимаются как взаимосвязи между структурными элементами геосистемы. Геосистемам присущи два вида специфической структурной организованности: вертикальная и горизонтальная. Вертикальная включает литосферу, поверхностные воды, атмосферу, находящиеся во взаимосвязи и взаимопроникновении. Горизонтальные структурные части геосистемы – территориальные составные её части или отдельные геосистемы более низкого таксономического ранга. Например, геосистемы локального ранга являются составными частями геосистем региональных, а те в свою очередь – составными структурными частями географической оболочки.

Важное свойство геосистем – временная структура, так как составные части располагаются в определённом порядке не только в пространстве, но и во времени. А.Г. Исаченко указывает, что каждой геосистеме присущи сезонные аспекты, которые можно рассматривать как своего рода структурные единицы геосистемы.

Относительное постоянство структуры, как горизонтальной, так и вертикальной, в процессе функционирования геосистем выражается через их устойчивость, т. е. способность геосистемы возвращаться в своё исходное состояние. Под устойчивостью геосистемы понимается степень сохранения её структуры и основных функций и свойств, если под воздействием внешних или внутренних факторов часть свойств или функций системы претерпела существенные изменения и отклонения от нормального состояния. Устойчивое состояние геосистем проявляется прежде всего через структурную их организацию. Однако эта устойчивость носит флуктуационный (колебательный) характер, т. е. ей присущи некоторые отклонения от среднего состояния. Чем больше степень нарушенности структуры геосистемы, тем меньше вероятность её самовосстановления. В.Б. Сочава (1978) выделил две категории геосистем с нарушенной структурой: 1) относительно сохранившие свои спонтанные потенции и способные воспроизвести первоначальную структуру за счёт факторов саморегуляции; 2) коренным образом изменившие свою структуру, восстановление которой возможно лишь через очень длительный срок и только при воздействии планетарно-региональных движущих сил.

Устойчивость геосистем в значительной степени определяется наличием в них обратных связей. При этом если положительные обратные связи усиливают преобразовательный процесс, то отрицательные способствуют восстановлению равновесия, т. е. играют стабилизирующую роль. Эта зависимость прослеживается как на региональном, так и на локальном (топологическом) уровнях.

Устойчивость геосистемы не имеет прямой зависимости от жестокости связки её структурных элементов, а определяется динамичностью последних, т. е. способностью иметь непостоянную связь. Важным фактором устойчивости геосистем является сложность их структуры. Установлено, что устойчивость (стабильность) геосистем тесно связана с их сложностью, т. е. разнообразием структурных элементов.

С устойчивостью геосистемы тесно связаны обратимость или необратимость её преобразований под воздействием антропогенных и других факторов. Поэтому при желании целенаправленного преобразования, в том числе мелиоративного, интенсивность преобразовательного воздействия должна быть достаточной для перевода системы в неустойчивое состояние и перехода её в другое состояние, отличающееся другой параметрической и функциональной характеристикой. Если же для создания необратимого процесса в системе оказанных усилий недостаточно, то желаемое преобразование достигнуто не будет.

Рассмотренные особенности строения, свойств и развития геосистем в полной мере проявляются при воздействии на природные комплексы.

Методологической основой инженерной географии является концепция формирования геотехнических систем. Исследуя проблемы образования геотехнических систем, Г.Ф. Хильми подчёркивал способность технических устройств активизировать выход энергии из биосферы. Он указывал, что насыщенность биосферы техникой приведёт к появлению неизвестных ранее организационных законов. Этот подход способствовал развитию геотехнической концепции в географии. Проведена классификация технических средств воздействия на геосистемы, изучены основные взаимодействия технических систем и геосистем.

Согласно К.Н. Дьяконову, геотехническая система – это природно-техническое образование физико-географической размерности, у которого природные и технические части настолько сильно взаимосвязаны, что функционируют в составе единого целого, хотя отдельные подсистемы, как системы открытые, получают сигналы управления не только из общества, но и из природы – внешней среды.

Технические системы оказывают весьма сильное направленное воздействие на геосистемы. В результате происходит перестройка последних в структурном и функциональном плане.

Во взаимодействии инженерных систем и геосистем существуют определённые закономерности. Они проявляются во влиянии инженерных систем на природные комплексы и влиянии природных условий на функционирование инженерных систем.

Исходя из того, что зона влияния характеризуется большой неоднородностью происходящих в ней изменений, Ф. Н. Мильков ввёл понятие «поле обратного воздействия». Например, в поле обратного воздействия водохранилищ выделяются три полосы: геоморфологическая, гидрогеологическая и климатическая. Каждой из них присущ свой характер изменения природных комплексов и отдельных компонентов. При этом особое значение имеет учёт внутрисистемных качественных обратных связей. Эти связи довольно разнообразны и присущи не только целенаправленно преобразованным ландшафтным комплексам, но и взаимосвязанным с ними комплексам смежных территорий. Обратные связи – то горизонтальные потоки вещества и энергии, направленные в сторону инженерных систем. Наличие обратных связей вызывает такие явления, как заиление водохранилищ и мелиоративных каналов, засорение и разрыв дренажных сетей, разрушение плотин и шлюзов и др. Исследования проблемы взаимодействия природных комплексов и технических систем показывают, что большой ущерб народному хозяйству могут нанести разрушения, вызванные недоучётом воздействия природного комплекса на технические сооружения. Эта величина должна быть ниже той, которую может выдержать техническое устройство.

Изменения изначального состояния природы могут быть разделены на несколько групп: 1) изменения абиогенных компонентов природных комплексов; 2) изменения как отдельных видов биогенных компонентов, так и целых биоценозов; 3) изменения хозяйственных условий и появившихся новых форм и объектов природопользования.

Чтобы выяснить изменения, которые произойдут в комплексе сооружений, необходимо чётко представлять и иметь возможность фиксировать изменения, происходящие в каждом компоненте ландшафта и отдельных блоках. Под влиянием хозяйственной деятельности человека одни блоки ландшафта могут изменяться медленно и образовывать «жёсткий скелет системы», другие – быстрее.

В результате воздействия происходят как глубокие изменения, затрагивающие всю структуру ландшафта, так и поверхностные, касающиеся отдельных компонентов или параметров.

Связи, формирующиеся в новых системах, также разнообразны по характеру, уровню тесноты, степени разветвлённости. Среди них следует выделить связи, определяющие целостность всей системы, которые называются жёсткими, и связи, называемые гибкими, которые могут видоизменяться, не приводя при этом к распаду системы. Большинство жёстких связей материальны, так как сопровождаются потоком вещества (вода, химические элементы, органическое вещество и др).

Система может быть определена и формально описана при условии, если можно описать и количественно охарактеризовать все составляющие её компоненты и взаимосвязи между ними.

Влияние антропогенных и природных факторов выражается через изменение количественных параметров инженерно-географи-ческой системы. Оно может быть прямым, если существует непосредственная зависимость компонента от фактора, и опосредствованным, если воздействие фактора проявляется через всю систему в целом.

Инженерно-географическая система объединяет наиболее тесно сопряжённые участки земной поверхности. Основа их формирования– потоки вещества и энергии, изменённые как пространственно, так и по интенсивности. Следовательно, в основе изучения систем должен быть анализ потоков вещества и энергии, а также характера направленности и силы воздействия на них сооружений. Перемещение вещества в системе определяется биогеохимическими процессами и геолого-геоморфологическими условиями, а перемещение энергии в основном биоклиматическим фактором, поэтому определяющие параметры инженерно-географических систем соответственно следующие: биогеохимические, гидрогеологические, геоморфологические и биоклиматические.

Таким образом, инженерно-географическая система – это разновидность геотехнической системы, характеризующаяся закономерным сочетанием природных компонентов, инженерных систем и сооружений, а также социальных и экономических составляющих, находящихся в тесном взаимодействии и образующих единую систему. Она не является окончательно сформировавшейся, а представляет собой переменное состояние природных систем, подверженных воздействию инженерных сооружений. Это контролируемые (эпизодически или регулярно) системы, степень управления (контроля) которых зависит от уровня изученности протекающих в них процессов и состояния технического блока.

Инженерно-географическая система состоит из взаимосвязанных природного, технического, экономического и социального блоков, часто не имеющих чёткой территориальной выраженности.

Техническая составляющая (блок) инженерно-географических систем представляет собой инженерные системы или сооружения, которые, в свою очередь, определяются видом природопользования, то есть виды природопользования, которые образуются на протяжении длительного исторического периода развития хозяйства, являются фактором преобразования природной среды соответствующей территории. Изменения, протекающие в природной среде под влиянием разных видов природопользования, имеют свою специфику в направленности и интенсивности изменений отдельных природных компонентов и процессов. Однако значительная часть видов природопользования имеет близкие воздействия на ПТК, и по этим показателям виды могут быть объединены в отдельные группы.

Выделяются следующие группы видов природопользования: сельскохозяйственное, промышленное, строительное, водохозяйственное, лесохозяйственное, градостроительное, рекреационное.

Наиболее распространённым, разнообразным и продолжительным по времени является сельскохозяйственное природопользование. По характеру воздействия на ландшафты оно делится на земледельческое, пастбищно-животноводческое и мелиоративное. Земледельческое воздействие включает: механическое (структура земель, распаханность, освоенность), физическое (влияние земледельческой техники), агротехническое (севообороты, технология возделывания растений), химическое (применение удобрений, пестицидов). Пастбищно-животноводческое воздействие проявляется в непосредственном влиянии животных на растительность, уплотнение и изменение водно-воздушного режима почвы, поступление питательных веществ в почву; стойловое содержание (животноводческие комплексы) вызывает загрязнение стоками почв, вод, воздуха. Мелиоративное воздействие на ландшафт происходит через осушительные и оросительные системы, изменяющие структуру ландшафта, водно-воздушный режим почв, микроклимат, гидрографическую сеть; через культуртехнические и планировочные работы, вызывающие перемещение огромной массы почво-грунтовой смеси, формирование микрорельефа, изменение мощности плодородного (гумусового) слоя почвы; с орошением связано засоление почв и почвенно-грунтовых вод; лесомелиоративное воздействие ведёт к созданию лесополос, облесению склонов, оврагов, песков, прибрежных зон, к изменению характера стока.

Промышленное воздействие на ландшафт выражается в загрязнении окружающей среды производственными отходами, отчуждении территории под промышленные объекты, в насыщении ландшафта техногенными системами. Горнодобывающая промышленность ведёт к образованию карьеров, техногенных форм рельефа (терриконов, просадок, отвалов), созданию рекультивированных (вторичных) ландшафтов.

Строительные мероприятия вызывают разрушение почвенного и растительного покрова, изменение формы рельефа (срезание положительных и засыпка отрицательных форм), намыв грунтов, закрепление и изменение физических свойств грунтов (техническая мелиорация). Градостроительство ведёт к формированию городского ландшафта, отчуждению земель, изменению рельефа, почв, уровня и состава вод, интенсивному техногенному насыщению, формированию микроклимата и состава атмосферного воздуха, образованию зоны влияния городского поселения.

Водохозяйственное воздействие проявляется в создании водохранилищ, прудов, каналов, спрямлении русл рек, изменении количественных и качественных параметров водотоков, техногенном насыщении гидрографической сети (шлюзы, дамбы, мосты), подтоплении прилегающих земель, создании специфического микроклимата.

Лесохозяйственное воздействие проявляется через эксплуатационные мероприятия (сплошная или выборочная рубка, прокладка дорог, вывоз лесоматериала, подсочка смолы), изменение видового состава растительности и животных, осушительную мелиорацию, внесение химических мелиорантов.

Рекреационное воздействие вызывает уплотнение почв отдыхающими, дигрессию растительности, изменение состава вод, строительство рекреационных объектов и инфраструктуры; необходимость мероприятий по усилению пейзажной выразительности, микроклимата, видового состава растительности.

В результате формируются ландшафты разной степени антропогенной преобразованности, которую можно определить по методике, предложенной П. Г. Шищенко (1988). Суть её заключается в том, что каждый вид природопользования имеет свой ранг преобразованности (r): охраняемые территории – 1; леса – 2; болота и заболоченные земли – 3; луга – 4; сады – 5; пашня – 6; сельскохозяйственная застройка – 7; городская застройка – 8; водохранилища, каналы – 9; земли промышленного использования – 10.

Индекс антропогенной преобразованности территории можно определить по формуле:

UАП=Σ(rg),

где UАП – индекс антропогенной преобразованности, r – её ранг, g –доля (%) данного вида природопользования в регионе.

Экспертным методом устанавливается вес каждого вида природопользования в суммарной преобразованности региона. Принят индекс глубины преобразованности: охраняемые территории – 1; леса – 1,05; болота, заболоченные земли – 1,1; луга – 1,15; сады, виноградники – 1,2; пашня – 1,25; сельскохозяйственные застройки – 1,3; городские застройки – 1,35; водохранилища – 1,4; земли промышленного использования – 1,5.

С учётом этого можно определить степень антропогенной преобразованности ландшафтов региона следующим образом:

КАП=Σ (rί pί q) п / 100,

где rί – ранг антропогенной преобразованности ί-ым видом использования, рί–площадь ранга (%), q – индекс глубины преобразованности ландшафта, п – количество выделов в пределах контура ландшафтного региона, деление на 100 для удобства пользования коэффициентом. КАП изменяется в пределах 0<K<10.

Построена пятиступенчатая шкала преобразованности ландшафтов:

1. слабопреобразованные – 2,0–3,8;

2. преобразованные – 3,81–5,3;

3. среднепреобразованные – 5,31–6,5;

4. сильно преобразованные – 6,51–7,4;

5. очень сильно преобразованные – >7,4.

КАП могут рассматриваться как нормативные коэффициенты антропогенной преобразованности ландшафтов региона, отражать преобладающее влияние того или иного фактора. Они используются как количественная мера дифференциации ландшафта и обоснования схем ландшафтного районирования территории для целей регионального проектирования.

Контрольные вопросы

  1. Системный подход к определению предмета исследований в инженерной географии.

  2. Виды природопользования и их воздействия на ПТК.

  3. Структура геотехнических систем.

4. Методы определения антропогенной преобразованности ПТК.

^ 1.3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Положительный эффект от строительства инженерных сооружений может быть достигнут при правильном, дифференцированном их применении с учётом природных особенностей территорий. Это подтверждается многочисленными примерами и стало аксиомой не только в инженерной географии, но и в практике. Однако это возможно только при соблюдении общегеографических принципов, важнейшими из которых являются следующие: региональный, экологический, исторический, историко-генетический.

Суть регионального принципа в том, что природопреобразовательные мероприятия должны проводиться с учётом особенностей природных условий региона. Этот принцип основывается на учении В. В. Докучаева, А. И. Воейкова, А. А. Григорьева, Н. А. Гвоздецкого, Л. С. Берга, Ф. Н. Милькова, А. Г. Исаченко и других исследователей. Ими установлены закономерности формирования природных зон, разработана теория географического районирования, проведено районирование крупных регионов. Региональный принцип предполагает формирование геотехнических систем, обладающих генетическим единством, территориальной целостностью и индивидуальной структурой. Полная информация об особенностях физико-географических компонентов и ПТК служит основой регионального проектирования.

Первым на необходимость учета регионального принципа при разработке систем хозяйственного использования территории указал В. В. Докучаев. Поскольку каждая природная зона характеризуется определёнными климатическими, гидрологическими, почвенными и другими условиями, он предположил, что «основные направления сельского хозяйства, а также цели и задачи опытных полей и агрономических школ будут создаваться как строго зональные…» (В. В. Докучаев. Соч. Т. 1, 1948.с. 42).

Наряду с зональными особенностями территории требуются знание и учёт внутризональных характеристик, так как регион имеет сложную и разнообразную структуру и не отличается внутренней однородностью. В данном случае исследования ведутся на уровне типологических природных комплексов. Типологические природные комплексы имеют общую природу образования, но не образуют сплошных ареалов. Важно и то, что однотипные природные комплексы, формирующиеся под воздействием разных региональных факторов, приобретают индивидуальные черты, характерные только для конкретных зональных условий. Такие типологические природные комплексы, несмотря на общность природы, требуют различных способов и методов использования.

Таким образом, региональный принцип предполагает формирование геотехнических систем на основе глубокого анализа местных природных условий. Объектом исследования инженерной географии является конкретная территория с набором определённых природных и хозяйственно-экономических параметров, определяющих её состояние. Состояние данной территории и факторы, её определяющие, представляют собой региональное единство, так как находятся в генетических связях друг с другом.

В связи с этим принцип региональности включает и принцип комплексности, когда объект инженерно-географических исследований представляется как целостный регион со всем комплексом происходящих в нем природных и природно-техногенных явлений. Поэтому инженерные решения любого уровня должны обосновываться не с позиций их соответствия отдельным компонентам, но и всему комплексу взаимосвязанных процессов и явлений. Согласно принципу комплексности исследуются не только геосистемы, целенаправленно преобразуемые инженерными системами, но и находящиеся во внешней зоне их влияния.

Реализация регионального принципа осуществляется путём проведения инженерно-географического районирования и функционального зонирования территорий проектируемых систем и зон их влияния.

Экологический принцип заключается в необходимости учёта экологической целесообразности создания инженерных систем. Подчёркивая важность этого принципа, В. Б. Сочава указывал, что «экология в широком смысле является тем фильтром, через который надлежит пропустить географическую информацию раньше, чем использовать её при решении вопросов сельского и лесного хозяйства.

Экологические подходы к решению прикладных и теоретических географических проблем стали формироваться в начале ХХ в. благодаря работам В. В. Докучаева, А. Н. Краснова, Г. И. Танфильева, Г. Н. Высоцкого.

Большой вклад в развитие экологических концепций в географии внёс Л. Г. Раменский, разрабатывающий учение о внешней обусловленности различных местообитаний и жизненных сред. Особое значение для прикладной географии, в том числе и мелиоративной, имеют разработки по экологии земель как учении о природных факторах, определяющих условия землепользования. Проблемы экологии земель неразрывно связаны с обоснованием мелиораций, охраной земельных и водных ресурсов, повышением плодородия почв.

На основании теории и практики экологии земель сформировались агроэкологические направления исследований природных ресурсов для целей сельского хозяйства (оценка, районирование, обоснование и др.). Агроэкологическое значение отдельных природных ресурсов, компонентов или комплексов (агропотенциала) фактически лежит в основе мелиоративно-географических оценочных исследований.

Соблюдение экологического принципа имеет большое значение с точки зрения сохранения и разумного использования не только биологических, но и других природных ресурсов (водных, минеральных, почвенных), состояние которых во многом определяется биологическими компонентами.

В результате воздействия на природные комплексы (геосистемы) происходит изменение их структуры и основных свойств. Степень этого изменения зависит от интенсивности, направленности и продолжительности воздействия, а также способности природных комплексов сохранять первоначальную структуру, от их устойчивости. Инженерная составляющая факторов трансформации природных комплексов проектируется и является управляемой, природные способности воспроизвести первоначальную структуру выражаются через устойчивость и саморегуляцию.

Саморегуляция – индивидуальное свойство природно-террито-риальных комплексов, имеющее зональный характер и топологические черты проявления. Наибольшей степенью саморегуляции отличаются комплексы, формирующиеся в условиях, когда имеется оптимальное соотношение тепла и влаги. При нарушении этого соотношения способность комплексов к саморегуляции значительно уменьшается.

Путём регулирования соотношения тепла и влаги можно создать оптимальные условия для спонтанного функционирования местных геосистем без изменения их структуры. В естественных условиях за счёт саморегуляции обеспечивается равновесие геосистем в условиях естественного колебания таких факторов, как засухи, похолодания, уровни грунтовых вод, интенсивность поверхностного стока и др. В. Б. Сочава пришел к выводу, что саморегуляция не препятствует эволюционному развитию природы, а в отдельных случаях даже способствует ему. C cаморегуляцией связана способность природной среды к самоочищению.

Создание оптимальных условий для спонтанного функционирования геосистем и их способности к саморегуляции прямым образом связано с продуктивностью. В оптимальных условиях геосистемы имеют не только наибольшую способность к саморегуляции, но и наибольшую естественную продуктивность. Однако уровень естественной продуктивности, как правило, значительно ниже требуемого. В то же время игнорирование законов спонтанного развития природных комплексов приводит к деградации природы.

Степень допустимости воздействия на природные объекты в связи с мерой их устойчивости считается важнейшим теоретическим вопросом инженерной географии. Возникает необходимость соблюдения критериев устойчивости: мера допустимого изъятия вещества и энергии из системы; мера допустимого загрязнения системы; мера техногенного насыщения системы; мера эквивалентного возврата (геоэквивалента) вещества и энергии в систему.

Экологический принцип дополняется принципом упредительности природоохранных мероприятий и принципом постоянного контроля. Первый выражается в необходимости проектирования и проведения природоохранных мероприятий до начала появления негативных с экологической точки зрения процессов. Реализуется этот принцип путем разработки геоэкологических прогнозов. Принцип постоянного контроля представляет исследование всех динамических процессов и явлений геосистем посредством организации ландшафтно-экологического мониторинга.

Исторический принцип вытекает из теснейшей связи географии и истории: физическая география связана с историей развития природы, экономическая – с историей общества. Понимание и познание будущего в географии немыслимо без знания настоящего и прошлого.

Исторический принцип реализуется в двух направлениях. Во-первых, это использование опыта, накопленного в течение длительного периода развития человечества, а также творческое применение результатов, являющихся своего рода историко-географическими вехами формирования и развития этого научного направления. Во-вторых, это учет возраста объектов географических исследований (геосистем, природно-территориальных комплексов, отдельных компонентов или процессов).

Природные условия, характеризующиеся большим хорологическим разнообразием и динамикой даже на топологическом уровне, способствовали развитию (и разнообразию) приёмов и орудий, применяемых для эксплуатации природных ресурсов, в конечном счёте, влияя на общественное развитие, а следовательно, и на историю общества. По К. Марксу, географическая среда влияет на человека через посредство производственных отношений, возникающих в данной местности на основе данных производительных сил, первым условием развития которых являются свойства этой среды.

Анализируя проблемы природы и общества, Г. В. Плеханов писал, «что развитие производительных сил, определяющее собою в последнем счёте развитие всех общественных отношений, определяется свойствами географической среды. Но, раз возникнув, данные общественные отношения сами оказывают большое влияние на развитие производительных сил. Таким образом, то, что первоначально является следствием, в свою очередь становится причиной; между развитием производительных сил и общественным строем возникает взаимодействие, в различные эпохи принимающее самые разнообразные виды». (Избр. философ. пр., т.3 1957, с.154). И далее: «влияние географической среды на общественного человека представляет собой переменную величину. Обусловливаемое свойствами этой среды развитие производительных сил увеличивает власть человека над природой и тем самым ставит его в новое отношение к окружающей его географической среде…».

Таким образом, географическая среда, являясь одним из условий общественного развития, оказывает влияние на историю общества и соответственно законы, отражающие взаимоотношения человека и природы, имеющие не только природный, но и общественно-исторический аспект.

«Восстановление полной истории антропогенных трансформаций имеет большое значение для познания современного ландшафта, так как многие черты его несут на себе печать прошлого в форме остаточных («реликтовых») элементов (Ф. Н. Мильков. Природные зоны СССР. 1977. С. 25). В связи с этим большое значение имеет возраст геосистем. В. Б. Сочава предложил следующую трактовку этого понятия: возраст геосистемы – это продолжительность её существования в эволюционном ряду в качестве определённого структурно-динамического типа. Различают возраст геосистемы и возраст отдельных её компонентов. Возраст отдельных компонентов может быть больше возраста самой системы. Возраст геосистемы определяется сроком, в течение которого взаимоотношения между её компонентами продолжали оставаться одинаковыми. Отмечается общая закономерность: чем выше ранг таксономической единицы природных комплексов, тем больше их возраст.

Таким образом, при характеристике возраста геосистемы все подходы имеют не чисто историческое, а историко-генетическое направление. Поэтому одним из важнейших методов географических исследований является составление историко-генетических рядов.

С историческим принципом в инженерной географии связаны такие принципы, как стадийности и непрерывности. Принцип стадийности выражается в решении инженерно-географического устройства региона путем последовательных приближений – стадий. Каждой стадии соответствует ранг и масштаб исследуемых геосистем, содержание информации. Применение этого принципа можно видеть на примере соотношения стадий мелиоративного проектирования и ландшафтных единиц (табл. 1).

Принцип непрерывности заключается в непрерывном решении задач, связанных с функционированием геотехнических систем. Он предполагает корректировку проектных решений на разных стадиях (строительства, эксплуатации, реконструкции).

Постоянная актуальность исторического принципа подчёркивается ещё и тем, что оценка природной среды и её компонентов исторична, поскольку с развитием общественных потребностей и техники изменяется роль различных природных ресурсов и отношение общества к ним.
  1   2   3   4   5   6   7   8



Скачать файл (1301 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации