Что такое геотехническая система
Геотехнические системы
Системы. Основные понятия
Система – это определенным образом упорядоченная материально-энергетическая совокупность, существующая и управляемая как единое целое за счет взаимодействия, распределения и перераспределения вещества, энергии и информации, имеющихся, поступающих извне и продуцируемых этой совокупностью, при условии преобладания внутренних связей над внешними.
Природные (естественные) системы можно представить двумя типами:
§ Биокосные системы, т.е. природные системы, образовавшиеся в результате взаимодействия биологических живых систем с окружающей их средой. Например, биосфера.
Искусственные (техногенные) системы представляют собой совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых технических элементов или объектов.
Как известно, практически любой техногенный объект (сооружение) не может существовать не испытывая воздействия окружающей среды и не воздействуя на эту среду. Таким образом, можно говорить о новом уровне систем, а именно геотехнических системах.
Геотехнические системы – это совокупность природных и техногенных объектов, во взаимосвязи и взаимозависимости за счет обмена веществом, энергией и информацией.
Из определения следует, что они включают в себя природные системы (биологические живые и биокосные) и техногенные системы в качестве подсистем.
Наличие в составе геотехнических систем биологических живых подсистем означает, что данные системы должны обладать основными свойствами живых систем, а именно:
§ Открытость системы, т.е. наличие обмена веществом, энергией, информацией с окружающей средой;
§ Саморегуляция (самоуправляемость), т.е. поддержание структуры системы и управление протекающими в ней процессами метаболизма за счет обмена информацией с окружающей средой и её переработки;
§ Самовоспроизводимость, т.е. способность к поддержанию оптимальной численности составляющих систему организмов при сохранении их характеристик.
При рассмотрении геотехнических систем необходимо учитывать, что они могут существовать только при сохранении определяющих характеристик природных подсистем, входящих в их структуру. В противном случае наблюдается деградация природных составляющих, доминирование технических и утрата состояния динамического равновесия в системе, следствием чего является образование новой системы техногенного характера (например: отвалы пустой природы, утраченные земли и т.д.).
Геотехнические системы, как любые другие системы, могут быть классифицированы по различным признакам. Основной принцип классификации систем исходит из их внутренней сложности. В соответствии с этим выделяют 4 основных типа систем:
1. Морфологические системы – это системы, содержащие одновременные по внешнему проявлению физические свойства, совокупность которых образует различимую и определяемую часть физической реальности. Морфологические (структурные) изменения в такой системе являются следствием изменения отдельных переменных в результате преобладания отрицательной обратной связи между её составляющими и взаимодействия с окружающей средой;
2. Каскадные системы – это системы, состоящие из цепи подсистем динамически связанных между собой перепадом массы, энергии или информации. В этом случае выходные параметры предыдущей подсистемы цепи являются входными для последующей. При изучении указанных систем основное внимание уделяется исследованию выходных параметров системы как функции входных. Каскадные системы обычно анализируются с использованием трех типов моделей, последовательно переходя от наиболее простой к наиболее сложной. Этими моделями являются:
§ Модель «черный ящик», т.е. модель, в которой система рассматривается как единое целое без учета её структуры и процессов, протекающих внутри нее;
§ Модель «серый ящик», т.е. модель, подразумевающая частичное рассмотрение ограниченного числа составляющих подсистем и основных процессов их связывающих и влияющих на выходные параметры системы в целом.
§ Модель «белый ящик», т.е. модель, максимально полно исследующая всю внутреннюю структуру системы и все процессы, протекающие в ней с целью получения наиболее детальной информации относительно способа влияния данного входного параметра на тот или иной выходной параметр системы.
3. Процессорные системы – это системы, образующиеся путем сочетания морфологических и каскадных систем при доминирующей роли отражательной обратной связи.
4. Управляемые системы – это процессорные системы, включающие в себя переменные, допускающие изменения в распределении массы, энергии и информации в каскадных подсистемах и вызывающие изменения равновесия в морфологических подсистемах.
Дата добавления: 2015-04-04 ; просмотров: 89 ; Нарушение авторских прав
Группы геотехнических систем
Объединяя в себе свойства природных подсистем, подчиняясь законам, по которым живут интегральные системы, каждый тип природно-технической геосистемы имеет свои только ему присущие особенности.
Учитывая особенности строения и функционирования геотехсистем, ведущую или подчиненную роль в них природной составляющей, глубину измененности этой природной составляющей под воздействием технической части системы, можно говорить о наличии нескольких групп геотехсистем. В них можно видеть некоторые сходные черты строения и функционирования и соответственно сходные пути реализации геоэкологических принципов.
Первую группу образуют промышленные, транспортные и городские геотехсистемы. Они более других насыщены техническими элементами, в них больший процент «запечатанных», т.е. занятых асфальтом, бетоном или техническими (инженерными) сооружениями, площадей.
Технические элементы геотехсистем промышленного назначения отличаются самой высокой степенью (интенсивностью, концентрированностью, дальностью) воздействий на вмещающие их геосистемы, да и на соседние с ними.
Технические элементы геотехсистем транспортного назначения – автомобильные, железные дороги, трубопроводы – интенсивно изменяют природу на небольших площадях. Специфика их проявляется в преобладании воздействий линейного характера: с одной стороны, они играют роль барьеров, препятствующих распространению животных и некоторых видов растений, нарушают структуру природных геосистем; с другой – биологических коридоров, способствуя продвижению масс насекомых, сорных растений и т.д.
Специфика городских геотехсистем, особенно крупных, в том, что в них часто сосуществуют и взаимодействуют друг с другом различные функциональные типы геотехсистем. Город, по сути, своеобразная интегральная комплексная геотехсистема. Отличие городов еще и в том, что одним из равноправных их элементов (а не только управляющего блока системы) является население, человек. Особенность функционирования их в большей мере, чем других геотехсистем, связана не только с природными и техническими, но и с социальными факторами. Таким образом, города точнее называть социально-природно-технически-ми геосистемами.
Этим «высоко технизированным» геотехсистемам как бы противостоят особо охраняемые территории. Хотя интенсивность человеческой деятельности на первый взгляд в них как; будто невелика, роль человека как управляющей подсистемы, как «защитника» этих территорий, осуществляющего с этой целью ряд технологических мероприятий (уход за лесом, установка изгородей для охраны от посетителей, интродукция некоторых видов животных и растений), достаточно значима. Это позволяет нам рассматривать особо охраняемые территории не просто как чисто природные объекты, не испытывающие никакого влияния человека и техники, а относить их к своеобразным природно-техническим геосистемам.
Промежуточное положение между двумя крайними группами занимает большинство природно-техническихгеосистем. В их создании роль человека и технических средств очень велика. Однако функционирование этих геосистем в значительной степени предопределено природными процессами саморазвития и саморегулирования, хотя и находится в большой зависимости от управляющей антропогенно-технической подсистемы. К числу таких природно-технических геосистем можно отнести водо-, лесо- и сельскохозяйственные системы.
В действительности на сравнительно небольших территориях часто взаимодействуют друг с другом геотехсистемы различного функционального назначения: промышленного и водохозяйственного, сельскохозяйственного и транспортного, рекреационного и природоохранного и др. В процессе территориального проектирования или планирования приходится иметь дело именно с комплексом природно-технических геосистем. Большое внимание должно уделяться функциональному зонированию территории, поиску рационального взаиморасположения различных геотехсистем с целью, максимального устранения или уменьшения конфликтов, могущих возникнуть между ними в процессе функционирования.
Одним из радикальных способов предотвращения негативных последствий является соблюдение в процессе проектирования природоохранных геоэкологических принципов.
Промышленные геотехсистемы
Промышленными геотехсистемами можно назвать совокупность технических объектов промышленного назначения, расположенных на определенной территории, природные комплексы которой принимают участие в их функционировании.
В промышленных природно-технических геосистемах можно выделить три подсистемы:
1.
техническую: комплексы инженерных сооружений промышленного назначения, объединенных единым производственно-технологическим процессом и производственной инфраструктурой;
2.
природную: природные комплексы или природные компоненты (в качестве природных условий и природных ресурсов – сырье, топливо и т.д.), использование которых необходимо для возникновения и существования производственных процессов и которые испытывают сильное воздействие от технических подсистем;
Взаимодействие всех трех подсистем проявляется в цепочке процессов: воздействие технических объектов на природу, изъятие природных ресурсов и привнесение техногенных веществ – отходов производства, изменение свойств природных компонентов и комплексов, как результат – их отрицательные последствия для условий жизни и деятельности населения (ухудшение здоровья, рост заболеваемости, сокращение продолжительности жизни и т.п.), на функционирование самого технического объекта (ухудшение качества и уменьшение количества продукции, ухудшение условий работы техники и т.д.), а также других (соседних) природно-технических геосистем.
Воздействия технических объектов на природную составляющую разнообразны по характеру и очень значительны по масштабам. Они проявляются в нарушении рельефа, почв, растительности, в загрязнении наиболее «мобильных» природных компонентов – воздуха и вод, способных распространять (передавать) загрязнения на дальние расстояния. Вследствие быстрого переноса загрязняющих веществ воздушными и водными потоками зона негативного воздействия распространяется далеко за пределы его источника. Вокруг промышленных предприятий формируются «техногенные геохимические ореолы».
Одно из отличительных свойств промышленных геотехсистем, характерное для современного промышленного производства, – высокая территориальная концентрация и интенсивность воздействий. Особо это заметно, когда много промышленных объектов существуют относительно близко друг от друга. Так, например, при совместном размещении нефтеперерабатывающих заводов и предприятий химической промышленности, выпускающих азотные удобрения, могут образоваться сильнодействующие токсичные вещества, поскольку выбросы этих производств (углеводороды, окись углерода, окислы азота) вступают в процесс фотохимической реакции.
Выделяют следующие виды воздействия промышленных объектов на окружающую природную среду:
1.
загрязнение техногенными токсичными веществами всех компонентов природного комплекса, нарушение (изъятие) земель, уничтожение растительности предприятиями добывающей промышленности с начальными стадиями обработки сырья (добыча, первичная обработка и обогащение каменного угля, горючих сланцев, руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья, добыча нефти и газа);
2.
загрязнение преимущественно токсичными веществами воздуха и вод предприятиями черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности;
3.
загрязнение воздуха тепловыми электростанциями, предприятиями строительных материалов, машиностроения и целлюлозно-бумажной промышленности (при сульфатном способе производства);
4.
загрязнение вод предприятиями машиностроения, целлюлоз
но-бумажной и лесохимической, лесопильной и деревообрабатывающей, легкой и пищевой отраслей промышленности;
5.
нарушение (изъятие) земель, уничтожение растительности в процессе добычи минерально-строительного сырья, торфа, лесоразработок, а также при функционировании крупных гидротехнических, сооружений.
3 Транспортные геотехсистемы
Геотехсистемы транспортного назначения представляют собой обязательный составной элемент инфраструктуры любой освоенной территории и играют большую роль в формировании и развитии экономики каждой страны, района, города.
Сам транспорт и геотехсистемы транспортного назначения оказывают существенное негативное воздействие на природу. Каждый вид линейных транспортных геотехсистем имеет ряд специфических особенностей.
Наибольшее отрицательное влияние исходит от наземного транспорта. Сильное влияние на природу оказывают автомобильные дороги. Это связано, во-первых, с тем, что современные автомагистрали имеют в несколько раз большую ширину, чем другие транспортные системы. Во-вторых, движущиеся автомобили выбрасывают в атмосферу значительное количество вредных веществ. Кроме того, интенсивно используемые автомобильные дороги являются источниками сильного шума, а также вибрации грунта.
Воздействие железных дорог на природную составляющую имеет несколько иной характер. Оно более интенсивно на этапе их сооружения и менее – в процессе функционирования.
Строительство магистральных трубопроводов, как и других, линейных транспортных сооружений, сопряжено с крупными нарушениями природных геосистем в результате работы строительной техники, отчуждения территорий при наземной прокладке трубопроводов.
Сооружение линий электропередач незначительно нарушает рельеф и растительный покров (существенные необратимые изменения возникают лишь при вырубке просек в лесных районах). Недостаточно исследовано влияние электрического поля в процессе эксплуатации ЛЭП. Так, например, известно, что при высокой относительной влажности воздуха (80 – 100 %) трассы становятся препятствием для крупных животных и птиц.
Негативное воздействие водного транспорта выражается главным образом в загрязнении водоемов нефтесодержащими и хозяйственно-бытовыми стоками с судов и в загрязнении атмосферы в результате погрузочно-разгрузочных операций в портах.
Судоходные каналы имеют ограниченное распространение, однако, техногенным изменениям подвергаются все компоненты природного ландшафта. Кроме того, каналы существенно изменяют гидрологический режим территории.
По особенностям технической составляющей среди транспортных геотехсистем можно выделить две большие группы – площадные (аэропорты, железнодорожные вокзалы, речные и морские порты) и линейные автомобильные и железные дороги, магистральные трубопроводы, судоходные каналы, линии электропередач. Наиболее распространены транспортные геотехсистемы линейного характера.
Все линейные транспортные геотехсистемы, расчленяющие естественные природные комплексы, играют в ландшафте роль гидрологических и экологических барьеров.
Повышение уровня грунтовых вод перед насыпью и понижение их рядом с выемками приводит, в частности, к дестабилизации лесных местообитаний (уменьшению прироста деревьев, их болезням и при особенно сильных изменениях – к их гибели).
Увеличение густоты сети экологических барьеров может поставить под угрозу сохранение экологической стабильности ландшафта. Лесные массивы и другие природные комплексы выступают как биоцентры, связанные друг с другом биокоридорами. Сеть биоцентров разных уровней и соединяющих их биокоридоров образует каркас экологической стабильности территории, которая часто нарушается транспортными магистралями. Сеть дорог, разделяя лесные массивы, ограничивает или делает вообще невозможным свободное перемещение не только крупных, но и мелких животных. Ограничение жизненного пространства способно вызвать вырождение некоторых видов.
Линейные транспортные геотехсистемы являются также зоной активизации некоторых экзогенных процессов. Косвенной причиной водной эрозии могут быть неправильно рассчитанные водопропускные сооружения. Дороги (в том числе грунтовые) и трубопроводы, проложенные вдоль склонов даже незначительной крутизны, вследствие уничтожения растительности становятся очагами бурного развития промоин, оврагов.
Линейные транспортные геотехсистемы выступают в качестве каналов техногенных геохимических миграций и распространения синантропных видов растений и животных (существование которых связано с жизнедеятельностью человека: тараканы, мыши, клопы, подорожник, крапива, лебеда и др.). Различными видами транспорта перевозится огромное количество веществ, которые частично рассеиваются в придорожной полосе. Существенным является загрязнение вод стоками с дорог, несущими остатки нефтепродуктов, антиобледенителей и т.д.
Загрязнение воздуха и почвы токсичными продуктами, содержащимися в отработанных газах автомобилей, оказывает угнетающее влияние на придорожную растительность при интенсивности движения свыше 45 тысяч автомобилей в сутки. Аккумуляция соединений свинца растениями придорожной полосы наблюдается даже при интенсивности движения свыше одной тысячи автомобилей в сутки, что делает опасным использование придорожных земель в сельском хозяйстве для выращивания овощей и для сенокосных угодий.
4 Городские геотехсистемы
Хотя разнообразие городов и их функций достаточно велико, в общем виде город можно рассматривать как территориально целостный и компактный ареал концентрации населения со всеми необходимыми условиями и оборудованием для жизни, труда и отдыха людей, которые преимущественно заняты несельскохозяйственной деятельностью.
В городах обычно сконцентрированы различные природно-технические геосистемы: промышленные, транспортные, рекреационные и др. Неоднородность источников воздействия на природу и тесная интегрированность различных воздействий в пределах города позволяют говорить о нем как о полифункциональной системе. Население, главный компонент этой системы, реагирует именно на интегрированное воздействие, последствия которого сказываются на условиях жизни и состояния здоровья. В городских поселениях, особенно в крупных городах, «давление на среду» оценивается на один-два порядка выше, чем за их пределами.
Взаимодействие хозяйства и природы в городах отличается большими, масштабами и концентрацией поступления отходов в природу, образующихся при реализации конечных звеньев ресурсных циклов: переработки и потребления материальной продукций. Чтобы представить объемы этих отходов, воспользуемся общей схемой средних значений основных «входных» и «выходных» потоков вещества, общих для типичного миллионного города развитых стран.
Общий объем материальных потоков, их сосредоточение зависят от сочетания основных, тесно взаимодействующих друг с другом функций города, среди которых выделяются: 1) жилье, 2) работа, 3) образование, 4) отдых, 5) коммуникаций.
Названным функциям на территории городов соответствуют геотехнические системы, занимающие определенные «функциональные» зоны города:
Основные вещественно-энергетические потоки, поступающие в городские поселения по «входным каналам», как правило, берут начало вне города. Снабжение городов водой для питьевых нужд 
все в большей мере осуществляется из подземных источников (грунтовыми водами). Продукты питания вкрупных городах, как правило, производятся за его пределами. Сельскохозяйственные угодья в черте средних и малых городов можно рассматривать как полуприродные ландшафты. Однако иногда они вредны для близлежащих; водоемов, так как туда смываются ядохимикаты и удобрения с полей. Энергоснабжение производится обычно за счет ввоза вещества (угля, нефти, природного газа) и энергии.
Потоки, направленные из городов, состоят из сточных вод, твердых отходов, выбросов в атмосферу. Сточные воды поступают практически ото всех геотехсистем: коммунально-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных. Для городских сточных вод характерна повышенная температура, загрязненность биогенными и синтетическими поверхностно-активными веществами. По своей вредности коммунально-бытовые сточные воды сравнимы с промышленными, так как на их разбавление до нормативного состояния требуется в среднем 10-кратный объем чистой воды. Ливневые и талые воды в большинстве городов поступают либо непосредственно в водоемы, либо через городскую канализацию всильно загрязненном состоянии.
Объем твердых бытовых отходов в городах промышленно развитых стран составляет в среднем 1,5 кг/сут на 1 человека. Часть отходов используется как вторичное сырье, а остальное складируется на свалках.
Главным источником загрязнения атмосферы в городах являются промышленные производства, в том числе предприятия теплоснабжения (ТЭЦ), различные отопительные системы, автотранспорт.
При охране природы в городах наибольшее внимание обычно уделяется воздуху и воде, так как они на первый взгляд более всего определяют условия жизнедеятельности и здоровья человека. Не менее существенны шумовые и энергетические загрязнения. Энергетическое загрязнение окружающей среды происходит в форме тепловых излучений (температура воздуха в городах на 1 – 2°С выше, чем в пригороде) и электромагнитной радиации (рентгеновских, гамма-лучей, других видов ионизации), основным источником которых в городах являются радиотелевизионные и радиорелейные станции, радиолокаторы, высоковольтные линии электропередач.
Шум от автомашин, поездов, трамваев, самолетов и других, режущих и «трудящихся» механизмов – специфический вид акустического загрязнения. Шум от уличного движения на магистралях крупного города достигает 110 Б. Напомним, что при уровне шума в 85 Б наступает ухудшение слуха.
Лекция № 12
Тема: Особенности геоэкологического проектирования различных групп ПТГС
1. Водохозяйственные геотехсистемы.
2. Сельскохозяйственные геотехсистемы.
3. Лесохозяйственные геотехсистемы.
4. Природоохранные геосистемы.
5. Взаимодействие различных типов природно-технических геосистем.
1 Водохозяйственные геотехсистемы
Роль водохозяйственных природно-технических геосистем, основу функционирования которых составляет взаимодействие управляемой техники с водными ресурсами, в жизни общества очень велика.
Энергетика (особенно гидроэнергетика), промышленное и коммунальное водоснабжение, водно-мелиоративное и рыбное хозяйство, водный транспорт – все эти отрасли непосредственно связаны с водохозяйственнымигеотехсистемами. Большое, влияние они оказывают также на решение многих задач в области охраны, природы, организации отдыха населения, здравоохранения.
По основному назначению водохозяйственные геотехсистемы могут быть объединены в следующие основные подтипы: промышленного и коммунального водоснабжения, водно-мелиоративные, водно-транспортные, рыбохозяйственные и комплексного назначения. Системы, входящие в каждый из подтипов, достаточно разнообразны. Особенно это касается систем промышленного и коммунального водоснабжения: гидротехнических комплексов при химических комбинатах, металлургических заводах и иных промышленных предприятиях, специальных комплексов при электростанциях – гидроэнергетических, атомных, тепловых и гидроаккумулирующих, а также комплексов, предназначенных для удовлетворения нужд в воде городов и поселков. Водоснабжение не единственная их задача. Вторая и не менее важная – удаление загрязненных или тепловых стоков с предварительной очисткой их перед возвращением в природу.
Водно-мелиоративные системы в своем большинстве обслуживают сельскохозяйственные производства, нуждающиеся в орошении или осушении земель. Кроме того, в их число входят системы, функционирование которых направлено на улучшение режима подземных и поверхностных вод в целях обеспечения благоприятных условий для производства строительных и эксплуатационных работ, для оздоровления местности или ее защиты от наводнений, селей и т.п. Назначение водно-транспортных (включая лесосплавные) и рыбохозяйственных ПТГС общеизвестно.
Особо следует сказать о водохозяйственных ПТГС комплексного назначения. Наиболее широко они представлены гидротехническими системами, основу которых составляют водохранилища на реках. Регулируя сток, они позволяют использовать водные ресурсы в каждом конкретном случае для нескольких целей. На крупных реках это чаще всего гидроэнергетика, водный транспорт, промышленное водоснабжение и ирригация, на малых – коммунальное водоснабжение, обеспечение водой посевов и скота, разведение рыбы и уток, рекреация.
2 Сельскохозяйственные геотехсистемы
Природно-технические геосистемы сельскохозяйственного назначения представляют собой один из типов природно-технических геосистем, формирующихся для целей и под влиянием сельскохозяйственного производства. Основной их задачей является обеспечение населения продуктами питания и промышленности – биоорганическим сырьем.
Сельскохозяйственные геотехсистемы можно рассматривать как результат неразрывного органического единства сельскохозяйственной деятельности человека, преобразующей природный ландшафт, с последствиями этих преобразований.
Воздействия многообразной деятельности человека на природную составляющую здесь проявляются в виде:
1.
привнесения инородных веществ и энергии, а также, веществ, свойственных природе, но в повышенных концентрациях: органических и минеральных удобрений и других химикатов, отходов животноводческих комплексов, выбросов продуктов сгорания топлива в процессе работы сельскохозяйственной техники, открытое сжигание отходов и т.д.;
2.
изъятия вещества и энергии: сбор урожая, сенокошение, выпас скота, изъятие воды для хозяйственных и бытовых нужд и т.д.;
3.
преобразования и искусственного перераспределения вещества и энергии в ландшафте: распашка, боронование и другие способы обработки почвы, мелиорация (осушение, орошение и т.д.), рекультивация, выпас скота.
Все эти типы воздействия необходимы для существования геотехсистем сельскохозяйственного назначения. Однако при неправильном соотношении различных воздействий и соотношения их масштабов из необходимых они превращаются в нежелательные, что ведет к отрицательным изменениям в геотехсистемах: усилению денудационных процессов, ухудшению микроклиматических и гидрологических условий, уменьшению содержания питательных веществ в почве, снижению устойчивости геотехсистем к внешним воздействиям и т.д. Все это в конечном итоге может вызвать негативные последствия, выражающиеся в:
1.
снижении производительности геотехсистем;
2.
сокращении производительной площади геотехсистем (в результате эрозии, дефляции, заболачивания, засоления и т.д.);
3) ухудшении условий существования человека (увеличение заболачиваемости, появление дискомфортных условий для труда, быта и отдыха);
4) ухудшении условий функционирования соседних природнотехническихгеосистем (уменьшение их производительности, сокращение площади и т.д.).
Особенность сельскохозяйственных геотехсистем в отличие от других геотехсистем состоит, во-первых, в относительной равнозначности в них природных и антропогенно-техногенных подсистем и, во-вторых, в широкой распространенности на Земле. Равнозначность подсистем ведет к тому, что они воспринимаются как антропогенно-техногенные образования в природных условиях, нарушающие естественные природные процессы и связи, а в сильно урбанизированных районах, напротив, как связующее с «естественной природой» звено. Значительная распространенность сельскохозяйственных геотехсистем делает их одним из важнейших элементов современной ландшафтной структуры крупных регионов и биосферы в целом.
Являясь во многих регионах одной из основных, а то и доминирующих геотехсистем» сельскохозяйственные геотехсистемы приобретают некоторые дополнительные социальные функции:
В двух последних случаях на сельскохозяйственную деятельность накладываются ограничения (экстенсивные виды деятельности, ограничения на использование химикатов и техники, определенный набор культур и т.д.).
3 Лесохозяйственные геотехсистемы
В задачи лесохозяйственных геотехсистем входит рациональное использование лесов, их воспроизводство и охрана. Леса, составляющие их основу, являются не только поставщиком древесины, без которой ныне не обходится практически ни одна отрасль народного хозяйства, не только источником многих других ценнейших продуктов растительного и животного происхождения, но и существеннейшим компонентом биосферы, выполняющим ряд очень важных средообразующих и природоохранных функций. Среди них – стабилизация естественных процессов, участие в создании условий, благоприятных для жизнедеятельности человека и удовлетворения его эстетических запросов, участие в обмене кислородом осуществление водоохранных, почвозащитных функций и многое другое.
Рассматриваемые геотехсистемы могут быть разделены на две группы: эксплуатационная и неэксплуатационная. В первой основная задача – заготовка древесины и другой лесной продукции. Наиболее характерная форма лесохозяйственных систем эксплуатационного профиля – лесхозы, площадь которых может варьировать в очень широких масштабах от нескольких тысяч гектаров в малолесных районах до сотен тысяч на избыточно-лесных территориях.
Во второй группе главное назначение лесохозяйственных геосистем сводится к обеспечению использования лесов в целях рекреации здравоохранения и заповедного дела, к обеспечению выполнения лесами средообразующей и природоохранной функций. Наиболее широко распространены рекреационные леса. Влияние, оказываемое лесохозяйственным ПТГС на природу, хозяйство и население, неодинаково.
С ростом потребностей общества в непроизводственных функциях леса деление последних на две группы становится условием. «Эксплуатационным» лесам теперь, помимо прежних («производственных») функций, вменяется в обязанность активно выполнять и ряд дополнительных – непроизводственных (средообразующей, почвозащитной).
4 Природоохранные геосистемы
Природоохранные геосистемы – необходимая составная часть окружающей человека среды.
К геосистемам природоохранного назначения относятся как естественные, так и слабоизмененные человеком ландшафты, основными функциями которых является сохранение эталонных ландшафтов (природных и природно-антропогенных) или отдельных их компонентов и возможно более полного генофонда организмов всех систематических групп.
Геосистемы природоохранного назначения могут обладать и другими функциями: просветительно-воспитательной, рекреационной, производственной, но все они имеют подчиненное значение и осуществляются с ограничениями, налагаемыми основными задачами.
Природоохранныегеосистемы состоят из природных и антропогенно-техногенных элементов. Последние представлены различными хозяйственными мероприятиями по охране и поддержанию геосистем и сооружениями (хозяйственные постройки, ограждения и т.д.). Человек участвует в функционировании природоохранных геосистем, проводя такие поддерживающие мероприятия, как выпас или сенокошение в степях и на лугах, санитарные рубки и очистку леса от захламления, регулирование численности животных, применение ядохимикатов и др., вплоть до активного изменения структуры ландшафтов и их «технизации» (создание защитных лесонасаждений, противоэрозионных, противопаводковых, противолавинных и других сооружений). Последние мероприятия применяются лишь на «буферных» территориях с целью повышения их защитных функций.
Наиболее оптимально природоохранные геосистемы могут выполнять свои функции лишь при создании единой природоохранной сети, включающей территории с различным режимом охраны. Такие сети должны включать: природоохранные окна, включающие наиболее уязвимые в экологическом отношении участки, и связывающие их коридоры.
5 Взаимодействие различных типов природно-технических геосистем
Природно-технические геосистемы в действительности часто тесно связаны друг с другом, воздействуют друг на друга. Поэтому при территориальном проектировании обычно приходится иметь дело с сочетанием нескольких типов геотех-систем. Природно-технические геосистемы, располагающиеся на одной территории, функционируют либо одновременно, либо попеременно со сдвигом во времени. В первом случае эксплуатируются одни и те же природные ресурсы, например один водоисточник для промышленных, коммунально-бытовых и сельскохозяйственных целей. Во втором – используются разные природные составляющие геосистем (почвы для сельского хозяйства и рельеф для зимних видов спорта). Природно-технические геосистемы разного вида, располагающиеся на одной территории, называют «синхронными», в пределах одного природного комплекса – «дублирующими в пространстве», функционирующие попеременно – «дублирующими во времени».
Отношения междуразличнымигеотехсистемами, объединенными в единую территориальную систему, могут быть нейтральными, соответствующими, т.е. дополняющими друг друга, и конкурирующими – препятствующими или ограничивающими возможности функционирования. Учет этих отношений особо важен при территориальном проектировании, цель которого – создание непротиворечивых структур природопользования.
Противоречия, называемые в практике территориального проектирования конфликтными, проблемными ситуациями, возникают прежде всего между различными землепользователями, занимающими определенное пространство. Возникают конкурентные отношения, которые приводят либо к смене типа геосистем (смена функции места), либо к их синхронному сосуществованию. Сильное воздействие на природные составляющие оказывают промышленные и транспортные системы, постоянно увеличивающие занимаемую площадь.
Противоречия и конфликты между различнымигеотехсистемами возникают в результате таких неблагоприятных процессов, как резкое сокращение запасов природных ресурсов из-за неэкономного их использования; нарушение механизма воспроизводства природных ресурсов ухудшение качества и территориального перераспределения природных ресурсов; загрязнение окружающей природной среды; сокращение числа редких и уникальных объектов природы и их исчезновение.
Вероятность возникновения конфликтов между типами геотехсистем, их характер и интенсивность зависят и от степени освоенности территории. В староосвоенных районах, где уже длительное время функционируют геотехсистемы, любые, даже незначительные новые воздействия могут резко усилить существующие, вызвать цепь необратимых последствий. В районах нового (первичного) хозяйственного освоения существуют условия для превентивного учета вероятных конфликтных ситуаций еще на стадии проектирования.
Взаимоувязкагеотехсистем разного функционального назначения на одной территории и природоохранные аспекты их создания находят свое отражение в территориальном проектировании, в схемах развития и размещения производительных сил, проектах районных планировок, генпланах городов, ландшафтно-устройственных и территориальных планах, в специальных разделах по охране природы, а также в отдельных проектных работах: территориальных комплексных схемах охраны природы, ландшафтных планах, материалах по экологической оценке территории.
Подводя итог рассмотрению свойств природных, интегральных и природно-технических геосистем, напомним, что все геосистемы есть сложные целостные пространственно-временные системы. Целостность природныхгеосистем обусловливается тесными взаимосвязями между природными компонентами (элементами), которые рассматриваются как равнозначные. Целостность интегральных геосистем обусловлена тесными связями между отдельными ее подсистемами (и между их элементами) – природной и антропогенно-техногенной, причем вторая подсистема играет роль «управляющей».
Все элементы природныхгеосистем отличаются однородной природной качественной определенностью; элементы интегральных геосистем имеют двойственную определенность – природную и общественную (техническую).
Пространственно-временной характер природных геосистем обусловлен как изменением их структуры от мест» к месту (территориальная дифференциация), так и сменой их состояний во времени (ритмические, циклические, эволюционные изменения, изменчивость и устойчивость). Смена этих состояний определяется главным образом процессами саморегулирования. Пространственно-временные свойства интегральных (природно-технических) геосистем обусловлены не только их природными территориальными и временными различиями, во и разным характером составляющих их технических систем, неодинаковым их функционированием и воздействием техники на природную составляющую. Важно то, что изменчивость и устойчивость интегральных геосистем обеспечивается сочетанием процессов саморегулирования и управления.
Воздействия на геосистемы приводят к ряду цепных реакций, сложные и разветвленные, они затрагивают и природные и социальные элементы (компоненты).
Все геосистемы, являясь целостными образованиями, обладают территориальной организацией. В природных геосистемах она обусловлена изменением связей и сочетаний природных компонентов или более мелких геосистем (меньших по площади территориальных участков). Иерархическая структура интегральных геосистем образована сложным сочетанием природных, хозяйственных, технических, социально-экономических элементов.