Концепция геотехнических систем
ГЛАВА 3. Объекты экологической экспертизы и мониторинга.
Классификация по видам природопользования,
ГЛАВА 3. Объекты экологической экспертизы и мониторинга.
Классификация по видам природопользования,
концепция геотехнических систем
Объекты экологической экспертизы и мониторинга выполняют социальные, экономические, экологические функции. Они же функционируют как составные части природно-техногенных ландшафтов. Отсюда следует, что может быть предложено значительное число их классификаций.
Основные из них:
· по отраслям хозяйств (или виду производственно-хозяйственной деятельности человека);
· по типу обмена веществом и энергией между природными геосистемами (ландшафтами) и инженерно- техническими сооружениями;
· по степени экологической опасности для человека и природы, т.е. по степени загрязнения.
Основа хозяйства – материальное производство, которое включает:
· отрасли, непосредственно создающие материальные блага - промышленность, сельское хозяйство, строительство;
· отрасли, доставляющие созданные материальные ценности потребителям, - транспорт и связь по обслуживанию материального производства;
· отрасли, связанные с продолжением процесса производства в сфере обращения;
· торговлю, материально-техническое снабжение, заготовки, общественное питание.
В непроизводственной сфере объектами выступают:
· транспорт и связь по обслуживанию населения и объекты жилищно-коммунального хозяйства;
· предприятия и полигоны обороны;
· отрасли культурно-социального обслуживания – просвещение, здравоохранение, культура, искусство, наука и её инфраструктура.
По отраслям хозяйства выделяют следующие типы объектов экологического проектирования:
1. Градостроение и сельские поселения.
2. Объекты энергетики с подразделением на гидроэнергетику, тепловую, атомную и нетрадиционную.
3. Промышленность с подразделением на черную и цветную металлургию, химическую, лесоперерабатывающую, строительных материалов, легкую, отраслей агропромышленного комплекса.
4. Транспортные с подразделением на объекты речного, железнодорожного, авиационного, трубопроводного.
5. Сельскохозяйственные объекты, в том числе мелиоративные.
6. Оборонные.
7. Рекреационные.
8. Природозащитные.
9. Культурно-исторические.
10. Природоохранные и биотехнологические.
Концепция геотехнических систем.Взаимодействие человека с природой осуществляется как непосредственно, так и через различные технические и инженерные устройства, причем роль и значение последних неуклонно возрастает. Обособление техники как особого вида влияния человека на природную среду предпринял в начале 30-х годов XX в. А.Е. Ферсман, предложивший термин «техногенез».
В начале 60-х годов Г.Ф. Хильми отметил возрастающую роль технических средств в преобразовании неблагоприятных свойств природной среды и пришел к выводу, что, «начав с преобразования природы, человек перейдет к ее организации и в конце концов будет вынужден создавать принципиально новую биосферу, состоящую из физической среды, населяющих ее организмов и включенных в природу технических устройств, контролирующих физическую среду и в значительной мере ее создающих».
Зародившаяся в 60-х годах XX в. в Институте географии АН СССР концепция геотехнических систем (И.П. Герасимов, Л.Ф. Куницын, В.С. Преображенский, А.Ю. Ретеюм, К.Н. Дьяконов и др.) получила широкое развитие в полевых исследованиях географов академических институтов и университетов.
С появлением термина «геологическая среда» (Е.М. Сергеев), под которой понимают горные породы и почвы вместе с природными и техногенными геологическими процессами, концепцию геотехнических (ГТС) и природно-технических систем (ПТС) в 80-е годы прошлого столетия стали разрабатывать геологи (Б.К. Бондарик, О.Н. Толстихин с коллегами).
ПТС– совокупность природных и искусственных объектов, формирующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений и технических средств, взаимодействующих с природными объектами.
В начальный период исследований ПТС разделялись на подсистемы по взаимодействию техники с конкретными компонентами природы – геотехнические, биотехнические, историко-архитектурные, тропотехнические, акватехнические. Однако ландшафтным геотехническим системам (ГТС) места не нашлось.
Целостность ГТС предопределена технологией производства и достигается вещественными, энергетическими и информационными потоками. В состав ГТС входят блоки или подсистемы контролирования, регулирования и управления. Средствами контролирования могут быть пилотируемые космические станции и искусственные спутники Земли, а также сравнительно простые приборы, собирающие информацию о состоянии различных частей ГТС (геологический мониторинг). Регулирование осуществляется шлюзами на мелиоративных осушительных системах, сельскохозяйственной авиацией, рассеивающей минеральные удобрения и т.д., управляют ГТС диспетчеры ГЭС, агрономы, инженеры. В ряде случаев функцию управления могут выполнять компьютерные системы.
ГТС – системы открытые, обменивающиеся со средой веществом и энергией. Поэтому они образуют сферу влияния, состоящую из зон, подзон и поясов, в пределах которых природные процессы в той или иной степени детерминированы функционированием ГТС. Управление ГТС предусматривает учет состояния всех подсистем, в том числе природной в сфере влияния, что необходимо для реализации на практике оптимизации работы ГТС.
Модель геотехнической системы позволяет рассматривать вещественно-энергетические и производственно технологические аспекты взаимодействия производства с ландшафтами. Она открывает возможность для осуществления прогноза изменения природно-территориальных комплексов под влиянием хозяйственной деятельности человека, т.е. решить одну из главнейших задач ОВОС. Концепция предусматривает экологическую, технологическую, экономическую и социальную оценку влияния ГТС на окружающую природную среду.
Модель ГТС может быть использована при проектировании многих объектов – нефтеперерабатывающих комплексов, водохранилищ ГЭС, тепловых электростанций, осушительных и оросительных систем, противоэрозионных, рекреационных и др.
С позиции экологии ландшафтов конструктивным оказалось понятие «технобиогеомы», предложенное М.А. Глазовской.
Технобиогеомы –ландшафтные системы или типы территорий, близкие по реакции на один вид техногенеза (вид освоения) и обладающие сходным уровнем экологической устойчивости. Технобиогеномы – исходные физико-географические объекты ландшафтно-экологического прогноза.
Системная методология изучения взаимодействия техники и природы и составления ОВОС.Методология базируется на рассмотрении актуальных связей между природными и техническими подсистемами. Выделяется несколько типов процессов, которые органически связаны с воздействием техники на окружающую среду (ОС) и могут вызывать негативные последствия.
1. Поступление в ОС чужеродной субстанции:
· выделение твердых минеральных отходов;
· выброс минеральной пыли;
· сбросы растворов (жидкие отходов);
· затопление (при создании водохранилищ);
· выделение органических веществ;
· накопление мусора;
· выделение микроорганизмов (фермами, заводами микробиологических препаратов);
· выделение живых организмов (акклиматизация, интродукция);
· генерирование электромагнитных излучений;
· шум;
· выброс радиоактивных элементов;
· выделение тепла.
2. Извлечение из компонентов ОС субстанции:
· добыча твердых минералов;
· добыча нефти;
· добыча газа;
· откачка и забор воды;
· добыча органических веществ (торф, сапропель);
· сбор растительной биомассы;
· заготовка леса;
· промысел животных.
3.Блокирование:
· остановка потоков минеральных веществ (вдоль береговых потоков наносов в море, песка в пустыне);
· подпор водных потоков (ручьев, рек, внутрипочвенных и подземных вод);
· остановка потоков снега (переноса снега у заграждений);
· предотвращение или резкое уменьшение испарения (почвенной влаги при вырубке лесов, с поверхности водоема при разливе нефти);
· остановка движущихся живых организмов (мигрирующих животных у искусственных препятствий);
· остановка потоков воздуха у сооружений.
4.Ускорение потоков без приложения внешней силы:
· поверхностных вод (в самотечных каналах при спрямлении русел рек);
· подземных вод при дренаже;
· воздуха (при линейной застройке городов и поселков);
· живых организмов (вынос мальков на поля с поливной водой);
· минеральных веществ (почвенных солей при подтоплении в аридном климате).
5.Превращения и мобилизация субстанции:
· воды (при таянии вечной мерзлоты, каптаже подземных вод);
· воздуха (благодаря бризам на берегах крупных водохранилищ);
· минерального вещества (эрозия, абразия, взмучивание илов со дна водоемов и водотоков, просадки в лессах, миграция солей к земной поверхности при орошении почв в засушливом климате, подвижки блоков земной коры, сопровождающиеся землетрясениями, после заполнения водохранилищ и откачки из недр нефти и газа);
· живых организмов (распугивание животных вокруг промышленных объектов или, наоборот, их привлечение пищевыми отходами);
· органических веществ (при вспашке);
· радиоактивных элементов (при выщелачивании из внесенных в почву фосфорных удобрений).
6.Иммобилизация субстанции:
· минеральных веществ (осаждений речных наносов в верхнем бьефе гидроузлов, захоронение твердых отходов);
· воды (заболачивание вырубок в Полесье, закачка сточных вод в скважины, закачка вод в нефтяные горизонты для поддержания внутрипластового давления);
· снега (непреднамеренное задержание снега вдоль дорог);
· органических веществ (складирование бытовых отходов);
· живых организмов (применение пестицидов, гербицидов, использование аттрактантов);
· радиоактивных веществ (захоронение отходов).
Одни и те же геотехнические системы могут быть источником различных типовых процессов. Например, с водохранилищами ГЭС связано поступление чужеродной субстанции – затопление террас, долины реки; блокирование потоков минеральных веществ (вдольбереговой поток наносов); мобилизация субстанции (бризы); иммобилизация субстанции (осаждение наносов).