КОНЦЕПТУАЛЬНО — МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ

ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОГРАФИИ (ИГ).

Антропогенез и концепция природно-хозяйственных систем

Общенаучные концептуально-методологические положения, принципы и понятия ИГ вырабатывались в процессе развития представлений о системной организации природы и общества в целом. Биотические компоненты по мощности и индивидуальной устойчивости считаются относительно слабыми, но весьма активными составляющими ГО. Их биогеохимическая активность и мощь особенно возрастают в связи с социальной (ценоточеской) их организацией. В современной экологии четко выделяются два тесно взаимосвязанных геоэкосистемных типа организации жизни — материально-физиологический и социальный. Наиболее активно развивающимся в социально-экологическом плане элементом биоты является человек, как социально-хозяйственное явление ГО. Поэтому современная географическая оболочка представляется геоэкосистемой, включающей в себя, кроме природных компонентных оболочек и ландшафтных комплексов, активно развивающуюся, эволюционирующую и расширяющуюся антропосферу. То есть сферу или подсистему возникшую в результате интенсивной хозяйственной деятельности общества как биосоциального явления природы, эволюционирующего на основе умственного развития человека. Хозяйственная деятельность общества тоже включает в себя материальный (технологический) и социальный типы организации. Она все глубже проникает и взаимодействует с компонентными природными оболочками и ландшафтными комплексами, трасформируя их. В результате формируются территориальные природно-хозяйственные геоэкосистемы (ТПХС). Им свойственны специфические круговороты вещества и энергии. В процессе их объединения все ярче выделяется и развивается новый уровень и форма организации вещества и энергии эволюционирующей ГО. Ведущим фактором антропо- или ноосферного (по В.И.Вернадскому) уровня организации ГО становится человек.

Начальный этап зарождения этого организационного уровня ГО, видимо, приходится на конец палеолита — начало неолита (10 - 8 тыс. лет назад). В этот период господствовал присваивающий тип хозяйственной деятельности, базирующийся на первобытно-общинной собственности. Природные ресурсы, продукция (добыча), навыки изготовления орудий охоты и знания принадлежали всей общине(племени). Такой тип организации общества позволял человеку успешнее защищаться от природных катаклизмов, быстрее обмениваться навыками, совершенствуя их, а также орудия охоты и войн, расширять свою экологическую нишу. Именно общинный строй позволил человечеству преодолеть очередной экологический кризис, связаннный с уменьшением количества крупных животных и, соответственно, продовольствия в палеолите. “Неолитическая революция” означала преодоление кризиса путем перехода человечества, в конце палеолита — неолите, от присваивающего к производящиму (земледелие, скотоводство) типу хозяйственной деятельности. Как предполагают, кризис этот был обусловлен, с одной стороны, похолоданием климата, с другой, “НТР” в совершенствовании орудий и способов охоты. Видимо, в этот период возникли первобытное ремесленичество и школы, как важнейшие элементы и механизмы новой, более быстрой чем физиологическая, ноосферной формы эволюции человека, а с ним и ГО. Именно они резко ускорив научно-техническое развитие, определили новое направление эволюциии человека и хозяйственной жизни общества. Производящий тип хозяйственной деятельности, особенно земледелие, позволяло на ограниченной территории прокормить большее количество членов общины. С началом неолита связывают появление традиционных земледельческих и скотоводческих культур, способных значительно и на больших территориях трансформировать природную среду. Это порождало новые экологические кризисы, резко меняющие скорости и направления совместного эволюционного развития природы и общества. В земледельческих общинах и централизованных государствах, со значительной долей государственной (государевой) и (или) общинной собственности, легче концентрировать и тратить больше избыточного общественного продукта на развитие культуры и образования (“школы”). Как следствие, в государствах и обществе с преобладанием такой формы собственности, развитие науки, культуры и производства в целом идет быстрее. Соответственно, быстрее развивается или прогрессивно эволюционирует и общество. Именно общинная собственность земли позволила создавать крупные ирригационные системы земледелия и наиболее развитые культуры Древнего Востока.. История человечества, в частности, экономики показывает, что захват и дележ общинной собственности наоборот обычно приводили или сопровождались упадком культуры, науки, экономики, образованности, распадом государственных образований, обострением экологических проблем и даже гибелью цивилизаций. Разделение на мелкие владения или захват общинных, “свободных” и государственных земель крестьянами в 19 веке, вели к их быстрому истощению и резкой активизации эрозии. Мелкие собственники не в состоянии вкладывать средства в противоэрозионные мероприятия и даже в поддержание плодородия земли. Следствия этого — падение производства, участившиеся неурожаи и голодные годы, наконец революции как способ выхода из кризиса. Аналогичная ситуация известна и из истории древней Греции, и из истории США. Избыточная централизация и жесткость в организации общества, связанные с абсолютной монополизацией власти (даже ремеслениками цеховиками) и материальных ресурсов также вели к замедлению развития, социальным кризисам и катастрофам. Исправлять и предотвращать негативные экологические изменения в природе, в государствах с централизованной экономикой, за счет высокой концентрации ресурсов, легче.

Исследования показывают, что многие современные ландшафты, культуры и обычаи народов сформировались в процессе длительного совместного развития природы и хозяйственной деятельности общества. О том, что облик современных степей есть результат длительного взаимодействия сельского хозяйства с природными ландшафтами говорил еще В.В.Докучаев в своей работе “Наши степи прежде и теперь”

В.И.Вернадский писал, что человек, в процессе хозяйственной деятельности целенаправленно изменял природу, несколько модифицируя ее или создавая новые, искусственные ее компоненты, основываясь на элементах существующих в природе. Условно нетронутая природа неизбежно менялась в новой реальной обстановке, постепенно приспосабливаясь к ней. Эти изменения обычно связаны с активизацией, ускорением или замедлением, степенью проявления существующих естественных процессов и явлений в ландшафтах.

Суть современной ситуации в том, что сейчас воздействия человека на природу столь интенсивны, а изменения в ней так глубоки, масштабны и быстры, что природные компоненты в геоэкосистемах не успевают приспособиться друг к другу и стабилизироваться в новых условиях. Поэтому на первый план выдвигается задача научно-обоснованного регулирования человеческой деятельности и природных явлений. Нужны методы, позволяющие направлять развитие природных и хозяйственных систем по пути коэволюции, определяющей их взаимное обогащение и повышение продуктивности.

Современные научно-системные представления и подходы к изучению взаимодействий природы и хозяйственных объектов начали активно развиваться и внедряться в географию в 70-х — 90-х годах. Связано это с накопленным опытом и материалами полевых исследований по геоэкологическому проектированию, обоснованиям хозяйственной деятельности и преобразований природы. В частности были разработаны и введены в географию понятия фитокультурных ландшафтов и фитомелиоративных комплексов (Бяллович Ю.П., Арманд Д.Л.), геотехнических систем (Куницин Л.Ф., Дьяконов К.Н., Ретеюм А.Ю.), антропогенных ландшафтов (Мильков Ф.Н.), природно-антропогенных, агроландшафтов и природно-хозяйственных систем (Т.В.Звонкова, Ю.Г.Саушкин, В.А.Николаев, А.И.Исаченко, Т.Д.Александрова и др.)

Существующие концептуальные предствления и модели таких территориальных природно-хозяйственных геоэкосистем (ТПХС или ПХС) позволяют дать следующее общее их определение:

Природно-хозяйственная геоэкосистема - это территориальная система региональной или локальной размерности, состоящая из взаимосвязанных природных и антропогенно модифицированных (экотонных) ландшафтных комплексов, а также специально созданных технических подсистем, функционирующая как относительно целостное, устойчивое образование, выполняющее определенные хозяйственные функции(товаро- и ресурсовоспроизводящие, средообразующие, а, в некоторых случаях, природоохранные).

ТПХС как и природные геосистемы бывают разных размерностей и иерархических уровней.

Естественная ландшафтная геоэкосистема — это хорошо сбалансированное по элементам и связям, устойчивое образование способное противостоять естественным колебательным изменениям (флуктуациям) параметров внешней среды. Поэтому. чтобы внедриться в такую геоэкосистему необходимо ослабить или разрушить связи между элементами, создав или освободив для себя экологическую нишу. Человек, создавая специализированную хозяйственную (техническую и другие) подсистему целенаправлено или непреднамерено разрушает часть природных структур и связей в ландшафтной геосистеме, определяющих их тип и устойчивость в изменяющейся внешней среде. При этом он должен возложить их функции на себя, поддерживая (хорошо или плохо) в устойчивом состоянии производство необходимой ему продукции и среду своего обитания. Одна из задач ИГ — найти такие пути и формы внедрения хозяйственных систем в окружающую среду, которые обеспечивают устойчиво эффективное производство и благоприятную для жизнедеятельности природную среду. Причем должны быть минимальными экономические затраты и экогенетические потери для природной среды и будущих поколений людей.

В жизнедеятельности человек использует разные природные ресурсы: воздух, воду, землю, руды, растения, животных и другие. Наглядно это проявляется в производстве, где в огромных объемах потребляется минеральное и органическое сырье. На начальных этапах производственной деятельности человек оптимизировал структуру хозяйства, исходя из простых экономических принципов. То есть, бесплатные, либо дешевые сырье, территории, рабочая сила, дешевое строительство, имеющийся рынок потребителей продукции — были основными критериями целесообразности производства.

Однако, по мере усложнения производства росли и потребности в квалифицированных постоянных рабочих. То есть, нужны условия для восстановления сил работников и воспроизводства специалистов. В результате появились затраты на технику безопасности, обучение и социальную сферу в селитебных зонах. Тем не менее, критерии экономической оптимизации производства оставались прежними. ИГ задачи ставились так: выявить территории с запасами наиболее дешевого сырья, необходимого для производства; проложить наиболее дешевые трассы для доставки сырья из других районов; выбрать площадки для безопасного и дешевого строительства предприятий и размещения рабочих поселков. Исходя из нормативно-технологических требований, в первую очередь анализировались природные факторы, влияющие на устойчивость инженерных сооружений, на удорожание строительства и функционирование производств.

Ко второй половине XX-го века, из-за роста масштабов хозяйственной деятельности реальностью стала угроза истощения и непредвиденной порчи многих сырьевых и непроизводственных природных ресурсов на крупнорегиональном и даже глобальном уровнях. Поэтому дополнительными критериями целесообразности и оптимальности хозяйственной деятельности становятся эколого-экономические последствия производства и состояние ОС, а также степень комплексности использования природных ресурсов и их разнообразие.

В принципе современный уровень развития науки и техники позволяет строить и поддерживать устойчивую работу сложных инженерных конструкций практически в любых природных условиях. Однако, увеличение надежности и безаварийности этих инженерных объектов резко увеличивает их стоимость. В ряде случаев из-за высокой стоимости защитных сооружений, в районах с неблагоприятными природными явлениями, производство становится либо экономически нерентабельным, либо аварийно экологически опасным. Особенно это относиться к сложным, дорогим инженерным системам и опасным производствам, когда недостатки одного из звеньев ведут к серьезной аварии всей системы. Поэтому актуальными становится ИГ анализ природных условий территорий предполагаемого строительства на ранних прединвестиционных стадиях проектирования. Особенно эффективно и выгодно это при массовом серийном строительстве, позволяющем применять типовые решения в проектировании, строительстве и создании защитных систем.

Инженерная география и экология.

Природно-хозяйственные системы — это полисистемные образования, в которых как и в экосистемах взаимодействуют разнокачественные явления. Поэтому геоэкология и ИГ сталкиваясь с проблемами интегральной оценки и комплексной оптимизации ТПХС, используют междисциплинарный экологический подход. Являясь по сути оптимизационным, экологический подход подчеркивает опасность абсолютизации целей любого социально-хозяйственного субъекта в ущерб его среде обитания. Восприятие среды обитания как части собственного “я”, характерное для экологического подхода, определяет подвижность границ между субъектом и объектом. То есть среда ТПХС может рассматриваться и как самостоятельная система большего масштаба (территориальная природно-хозяйственная система региона, природная зона или даже географическая оболочка в целом), и как их интегральная часть (система жизнедеятельности порожденная внутренними взаимодействиями). ТПХС при смене масштабов и направлений анализа становятся то субъектами, то средой других природных и природно-хозяйственных систем.

В таких условиях каждый хозяйственный субъект (система) должет уметь и желать “играть” как за себя, так и за другие подсистемы, соблюдая интересы каждого из участников социально-экологического процесса. При этом свои сиюминутные интересы подчиняются интересам будущего геоэкосистемы в целом. Экологический подход - это часть экологической культуры, живое восприятие ландшафта (А.Арманд, 1983). В результате из картины мира исключаются “ничейные” среды, так как они все реальнее входят в процессы производства и воспроизводства общественной жизни и все активнее вовлекаются в природные круговороты вещества и энергии.

Экологическая интерпретация знаний и управление в природопользовании. При разработке ИГ решений по оптимизации ТПХС и оценке перспектив их развития большое значение имеет социально-экономическая и геоэкологическая интерпретации результатов исследований. В свою очередь, на выводы из них влияет значимость ТПХС для страны и региона. Именно социально-экологическая трактовка характеристик ТПХС часто определяет экологическую политику на разных уровнях управления и является ее инструментом.

На интерпретации знаний базируются критерии допустимости нагрузок на ландшафты и человека, экологического совершенства технологий и управления ими. Критерии эти опираются обычно на оптимизационные установки природопользования: повышение эффективности использования земли; снижение отходности технологий (ресурсных потерь); повышение КПД и комплексности использования сырья, удобрений и других материалов;, утилизация вторичных ресурсов; совершенствование ландшафтно-планировочных и размещенческих технологий проектирования, минимизация эколого-экономических ущербов для природы и общества. Причем на разных этапах развития общества и при разных экоустановках одни и теже свойства природы и знания о них могут по разному интерпретироваться.

Например, пока природа воспринималась как неисчерпаемый источник ресурсов хозяйственной деятельности, знание о процессах в природе выполняли “сигнальную функцию” по отношению к нашим действиям. Перевод знаний о природных процессах на язык практических действий осуществлялся автоматически по принципу “можно - нельзя”. Так действуют и сейчас, когда последствия опасных природных явлений вполне очевидны. Их прогнозирование или проявление служит сигналом для отработанной системы жестких инженерно-технических и социальных мероприятий.

Иная ситуация складывается, когда эколого-географические факторы являются лишь условиями частично ограничивающими освоение территорий. Здесь тоже знания о природе и технологических особенностях ТПХС переводятся на язык технических или геоэкологических действий. Отличия же заключаются в способах реализации действий, обусловленных знанием ограничений и эколого-технологическими возможностями их преодоления. При этом предметная организация знаний переходит в проблемную (как лучше преодолеть ограничения). Проблема - это узел междисциплинарного взаимодействия, позволяющий привлекать уже накопленные знания из других наук. Она раскрывает возможные пути преодоления или смягчения кризисных ситуаций с использованием разнообразных методов мягкого и жесткого управления.

Обычно практическая деятельность регулируется (управляется) разного рода ограничителями, которые накладываются на нее в виде социально-экологических, технологических или иных нормативов, задающих общие правила поведения в природе. Например, понимание того, что существует ограниченная экологическая емкость (несущая способность) природной среды. В соответствии с ней устанавливаются предельные нагрузки на те или иные ландшафты. Задача инженерной георграфии определить их. В частности, нормируются соотношения между интенсивностью и видом промышленного загрязнения и способностью ландшафта к самоочистке, пибо между видами отдыха, нагрузкой на зеленые насаждения, природоохранными мероприятиями и ландшафтной архитектурой территорий.

На социально-технической интерпретации экологических последствий хозяйственной деятельности основываются обычно все ограничительные, компенсационные и защитные формы управления природопользованием. Однако, ограничители и запреты - лишь один из типов геоэкологической регуляции хозяйственной деятельности.

Другой тип регуляции природопользования связан с освоением, массовым сознанием эколого-технологических знаний или установок. Его можно рассматривать в общекультурном плане как экологические и технические знания, опосредованные в сознании через исторические, этнокультурные и психологические факторы. Проявляется он в типах поселений и застройки, озеленении территорий, приоритетах организации ТПХС, поведении людей которые, могут со временем меняться.

Ранее в геоэкологических моделях проектировщиков, различные технические обьекты (дороги, орудия производства и др.) рассматривались то как функциональные элементы, усиливающие возможности человека в его взаимоотношениях с окружающей средой, то как фильтры, защищающие его от неблагоприятных воздействий среды. Так у градостроителей город представлялся как фильтр, защищающий человека от неблагоприятных природных факторов жилыми помещениями и планировочными решениями. Однако, от одних природных факторов мы защищаемся, к другим стремимся. Поэтому понятие экологического фильтра должно включать как ослабление негативных воздействий природной среды на человека, так и усиление или сохранение благоприятных ее свойств. Встает вопрос о типах и структуре таких “фильтров”. Они могут быть постоянными, временными, ситуационными, природными и др. К тому же чем больше таких фильтров, тем сильнее их влияние на окружающую среду. Адсорбируя вредные вещества и энергию они сбрасывают их в окружающую среду в виде отходов. Создать абсолютно замкнутую безотходную систему невозможно. Встает проблема разработки геоэкологической концепции оптимизации ТПХС.

Концептуальные аспекты оптимизации ТПХС

Вначале определим само понятие оптимум и оптимизация. Оптимум — это теоретико-методологическое понятие, типа идеального или совершенного объекта, тела, состояния. Например, существуют понятия абсолютно черное тело, материальная точка, бог или коммунизм. Пощупать, достичь этих состояний невозможно, но к ним можно стремиться, приближаться и использовать как в теоретических построениях, так и на практике (точки отсчета, координаты, ориентиры). Понятие оптимума в практических построениях и моделях обычно представляет из себя некое пространство, область или интервал, которые можно конкретизировать, задавая граничные условия (пространственно-временные) и критерии. Так существуют понятия экологического оптимума для определенного вида в экологии или климатического оптимума в палеогеографии.

Оптимизация — это стремление к идеальному состоянию, которое задается критериями, понятиями и даже императивами. Так создать абсолютно замкнутую безотходную хозяйственную систему невозможно. Однако к этому можно стремиться с разных сторон, в том числе и используя геоэкологические концепции коэволюции, организации и оптимизации ТПХС. При этом подходы к оптимизации и критерии оптимальности могут существенно различаться, несколько смещая ее центр в пределах заданной граничными условиями области. То есть, понятия оптимальность и оптимизация многоаспектны. Они связаны с уровнем социально-экономического развития общества и его этнокультурными традициями. От них зависят характер и направления оптимизации. Существуют, исторически выработанные и запечатленные в культурах и мировых религиях, общечеловеческие представления о добре и зле, плохом и хорошем. На них могут опираться многие ценностные и моральные установки оптимизации природопользования. При этом важно, что даже при недостатке специальных знаний, эти установки могут воздействовать на практическую деятельность в виде неких “императивов”. Например, экологических Б.Коммонера: все связано со всем, природа знает лучше, ничто не дается даром. Императивы, налагаются на человеческую деятельность без специальной научной интерпретации в общедоступной форме. Однако сбщее правило оптимизации определяет, что абсолютизация (монополизация) какого-либо одного направления или критерия совершенствования ТПХС ведет к потерям и проигрышам по другим направлениям оптимизации. Так, эйфории по поводу быстрого решения экономических и социально-экологических проблем на основе гипертрофированного развития одной из отраслей или технологий всегда заканчивались кризисами. Развитие энергетики только на основе углеводородного топлива — это его быстрое истощение и сильное загрязнение природной среды золой, оксидами серы и азота; на основе гипертрофированного наращивания мощностей атомной энергетики — существенно увеличивает опасность радиоактивного загрязнения ГО; путем увеличения количества и мощностей ГЭС, ведет к затоплению больших площадей ценных земель. Пример комплексного инженерного геоэкологического подхода к оптимизации развития энергетики представлен в кн. “Географическое обоснование экологических экспертиз”(1985).

На данный момент заметно выделяются три главных направления оптимизации ТПХС: социально-экономическое, эколого-технологическое и геоэкологическое. Их смысловое содержание и общие показатели могут быть сформулированы так:

— высокая эффективность и устойчивость выполнения определенных социально-экономических функций;

— сохранение или увеличение биопродуктивности и ландшафтного разнообразия, при высоком качестве биопродукции;

— сохранение или улучшение экологического состояния ландшафтов, отсутствие опасности развития внутренних и внешних острых кризисных ситуаций.

Каждое из них имеет несколько аспектов. Оптимизация по любому из них должна вести к улучшению, либо не ухудшению состояния ТПХС по другим показателям. Это общеоптимизационный принцип. В сложных ситуациях действует принцип геоэкологического компромисса по направлениям.

Одной из главных проблем оптимизации является разработка концептуальной модели геоэкологически оптимальных ТПХС.

Суть геоэкосистемной концепции оптимизации ТПХС в том, что они представляются элементами нового уровня или формы организации вещества и энергии в географической оболочке (ГО). В них хозяйственная деятельность хорошо или плохо вписывается и регулирует биосферные процессы, определяющие круговороты вещества и энергии в ГО. Это может вести к устойчивому прогрессивному их развитию, либо к экологическим кризисам, революциям (бифуркациям в развитии) и катастрофам. Принцип экологического самообеспечения биосферы и ее продолжения — ноосферы, аналоговая основа конструирования организации ТПХС. Это же является и общим критерием их оптимальности. Природно-хозяйственная система должна создавать и поддерживать условия, необходимые как для собственного существования, так и для жизни человека и природы. В.И.Вернадский, Н.Н.Моисеев, Д.Л. Арманд, Ф.Н.Мильков, Г.Ф.Хильми, А.Д.Арманд, М.М.Камшилов, Ю.Г.Саушкин, Т.В.Звонкова, У.Моррис и др. считали, что формирование таких природно-хозяйственных систем — это процесс исторически неизбежный и закономерный.

С инженерно-геоэкологических позиций добиться этого можно удлиняя циклы или цепочки круговоротов, существующих в ландшафтах и биосфере в целом, не разрывая их. В природе удлинение функциональных циклов часто достигается за счет совершенствования ее организации, в частности, появления “посредников” и новых организационных уровней геоэкосистем. На каждом из них формируются свои круговороты, где (на время) задерживается часть вещества и энергии поступающих извне. Сопровождаются круговороты эндо- и экзотермическими реакциями (процессами), фазовыми переходами и превращениями веществ и энергии из одной формы в другую. Именно это и определяет выработку ТПХС новой продукции в виде, временно сконцентрированных и организованных в определенные формы и структуры веществ или энергии. В этом суть интегративной социально-экологической концепции создания высокоэффективных и устойчивых ТПХС, которая может лежать в основе ИГ разработок. Общий критерий прогрессивного развития и показатель благополучия и оптимальности ТПХС — одновременное увеличение их разнообразия, продуктивности и устойчивости в ОС.

При конструировании оптимальных ТПХС может широко использоваться в качестве дополнительного другой принцип - принцип географических или геоэкологических аналогий. В соответствии с ним, для экологического самообеспечения ТПХС используются механизмы адаптивного встраивания новых элементов геоэкосистем, наработанные в процессе эволюции естественных ландшафтов.

Важными практическими аспектами оптимизации ТПХС являются, во-первых, ее этапность по стадиям разработки проектов (прединвестиционная стадия, ТЭО и т.д.), во-вторых, соблюдение принципов иерархичности по значимости и масштабности проектов (Генпланы развития страны, отрасли, планы и схемы районных планировок, Генпланы размещения местных хозяйственных структур, экопаспорта и функциональное экозонирование территорий, и др.); В третьих, проектирование на вариантной основе.

Общие ИГ подходы к оптимизации ТПХС опираются прежде всего на инвентаризацию и геоэкологический анализ структуры и свойств ландшафтных и хозяйственных подсистем. При этом определяется ландшафтно-экологический и эколого-хозяйственный каркасы территории. На их основе составляется ее экологический паспорт. Экопаспорт территории является базой для моделирования и типового проектирования оптимальных ТПХС.

Практическими ИГ мероприятиями и приемами оптимизации ТПХС являются: — адаптивное вписывание хозяйственных структур в природные и сложившиеся природно-антропогенные комплексы с выгодой или минимальным ущербом для их состояния; — антропогенное регулирование и поддержание в устойчивом состоянии целенаправленно модифицированных и естественных геокомплексов; — разработка технологических мероприятий повышающих устойчивость ландшафтов к антропогенным нагрузкам; — разработка геоэкологических приемов смягчения и преодоления острых кризисных ситуаций. К приемам позволяющими оптимизировать структуру ТПХС относятся и мелиорация территорий на основе ландшафтного планирования и проектирования, с использованием принципов функционального зонирования, поляризации геоэколигической структуры и рекультивации территории. Эколого-технологические оптимизационные мероприятия включают в себя максимальную утилизацию отходов производств, адаптивное вписывание их в естественные ландшафтные круговороты вещества и энергии, создание природно-технологических защитных барьеров, рекультивацию и стабилизацию ландшафтов. При этом должны учитываться и соблюдаться законы и принципы необходимого разнообразия и экологического нормирования нагрузок на ландшафты.

Критериями прогрессивного развития и благополучия ТПХС является одновременное увеличение их разнообразия, продуктивности и устойчивости в ОС.

ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ

Этапы, их организация и содержание.

Цель общенаучных физико-географических исследований — получение информации об истории развития, организации, функционировании, свойствах природных геосистем и т.д.. Потребителем ее является, в основном, сам физико-географ. При инженерно-географических исследованиях потребителем географической информации становятся хозяйственник, проектировщик, строитель. Для них интерес представляет строго ограниченная целенаправленная информация, желательно представленная в свернутом количественном или полуколичественном виде, с оценкой степени вероятности наступления тех или иных событий. То есть, ИГ информация для заказчиков должна быть в выводах целенаправлено свернута и формализована. Она представляется не как “вещь в себе”, а как “вещь для них” - для конкретной практической деятельности. Однако для обосования представленных проектировщику выводов должен иметься весь набор исходной физико-географической информации.

В организационном плане ИГ исследования обычно делятся как бы на три этапа. Однако, конкретное содержание каждого из этапов может меняться в зависимости от типа проекта и стадии его разработки (прединвестиционная — предпроектная, ТЭО, проект, реализация конкретного проекта).

1.Подготовительный, камеральный этап исследований. Он включает анализ самого задания, значимости проекта, проектных, строительных и технологических характеристик хозяйственного объекта, сбор и анализ литературной и фондовой исходной информации о районе освоения. По техническим характеристикам проектируемого объекта определяются его нормативные требования к окружающей среде. Кроме того, составляется перечень требующихся для обоснования проекта данных, а также, работ, которые следует провести для их получения. Большую роль на этом этапе исследований играют сведения о зональных или региональных фоновых процессах и явлениях, в том числе опасных, материалы многолетних гидрометеорологических наблюдений, карты морфометрических и инженерно-геологических характеристик территории, аэро- и космоснимки.

На основе этой информации, составляются предварительные инженерно-географические и ландшафтные профили и карты. Они позволяют предварительно оценить территорию, выявить и наметить ключевые участки первоочередного изучения в поле. В заключении составляется план полевых работ, при необходимости проводится корректировка стоимости исследований.

2. Основной этап преимущественно полевых ИГ исследований. Его можно разделить на три стадии: а) рекогносцировочное обследование; б) детальные полевые исследования на ландшафтных ключах или профилях; в) первичная обработка полевых материалов, записей, проверка, корректировка, уточнение предварительных выводов и закономерностей.

Рекогносцировочное обследование необходимо для проверки соответствия полученных на подготовительном этапе представлений о территории, реальной природной и хозяйственной обстановке, а также идентификации установленных явлений и закономерностей на местности. Кроме того, уточняются границы ландшафтных районов, привязываются на местности профили и ключевые участки, определяется густота сети обследований. В рекогносцировочных маршрутах устраняются расхождения в субъективных подходах и взглядах на конкретные природные явления у разных исследователей, уточняются и формализуются критерии оценок природной среды. По возможности намечаются базовые стоянки для исследователей, визуальные ориентиры на местности, зоны вероятного проявления опасных природных процессов (осыпей, обвалов, затоплений и др.).

Вторая стадия — это детальные полевые исследования по стандартной методике полевых физико-географических, ландшафтных работ. То есть составляются или уточняются ландшафтные профили через всю исследованную территорию, на этих профилях описываются и картируются ключевые участки с типичными ландшафтно-геохимическими сопряжениями, выявляются характерные зональные и местные природные процессы. Особое внимание уделяется изучению технологически наиболее важных характеристик территории (несущая способность грунтов, инженерно-геологические процессы, технологически допустимые уклоны и устойчивость склонов, ветровые и снеговые нагрузки, перепады температур, агрессивность подземных вод, обводненность грунтов, возможность подтоплений и затоплений инженерных сооружений и прилегающих территорий и др.). Подробно изучаются процессы и явления с повышенной изменчивостью, а также технологически допустимые критические переходы параметров окружающей среды (уровни воды, уклоны, температуры и др.). Кроме того, анализируются возможные последствия жозяйственной деятельности.

На имеющейся ландшафтной карте или трансекте уточняются границы ландшафтных контуров и легенда. Качественная ландшафтная карта значительно снижает объемы полевых исследований, позволяя обследовать всего 10-15% от каждого из выделенных типов ландшафтных контуров. Плохие ландшафные карты и профили требуют для своего уточнения обследовать до 30-60% по каждому из типов выделенных ландшафтов. Соответственно, увеличивается плотность маршрутов и число точек комплексного и специального описания, а также время и стоимость работ.

Естественно, что земляные и биоиндикационные обследования лучше проводить в летний период времени. Ландшафтно-геофизические и геохимические индикационные и другие исследования, в зависимости от цели и выбранного метода можно проводить и в другие, даже в переходные сезоны (весна, осень).

Стационарные исследования организуются с самого начала полевых работ, так как они связаны с многократными наблюдениями, и требуют времени для обустройства ключевых участков. Их обустройство включает: а) маркировку и привязку к базисной сети местности и относительно друг друга точек наблюдения, рабочих профилей или трансект; б) организация синхронных наблюдений; в) реализация мероприятий, снижающих вероятность повреждения базисной сети наблюдения и меток; г) организация обработки и систематизации результатов наблюдений.

При этом проводится метрическое сопоставление приборов с разных ключевых участков и вырабатывается единая методика наблюдения и показатели для всех наблюдателей.

Рабочими материалами этого этапа исследований являются дневники, бланки описаний, таблицы с результатами наблюдений, откорректированные карты и аэрофотоснимки, отобранные образцы почв, вод, растений и др. Все они должны быть обработаны и представлены в таком виде, чтобы ими могли пользоваться коллеги исследователи и заказчики. Следующая стадия полевых работ — это кондиционная доводка и уточнение полевых материалов в районе исследований. На нее обычно отводится недели полторы камеральных работ на базовой станции экспедиции.

3. Обобщающий этап исследований, формулировка выводов и подготовка отчета. На заключительном камеральном этапе исследований обобщаются и формализуются результаты предыдущих этапов. При этом составляются сводные карты на исследованную территорию, обрабатываются и предоставляются в виде сводных таблиц, графиков, специализированных карт результаты наблюдений и обработки данных химического и других анализов образцов, составляется итоговый отчет для передачи заказчику.

Отчет обычно включает в себя следующие разделы:

1. Вводный раздел с описанием цели и задач исследований, обоснованием актуальности темы, данными об исполнителе и заказчике, физико-географической и административной привязкой объекта и территории исследований. Иногда здесь же, либо в отдельном разделе дается в кратком изложении методологические концепции и методики.

2. Эколого-технологические и инженерно-географические нормативные характеристики проектируемого хозяйственного объекта.

3. Фоновая физико-географическая, ландшафтная и компонентная характеристики района исследований. В этот раздел отчета включаются ландшафтные карты и профили исследованной территории. Специальный подраздел посвящается наиболее характерным опасным процессам и явлениям, с анализом их критических (экстремальных) и типичных инвариантных значений, (просадочности, карсту, сейсмичности, ураганам, наводнениям и т.д.).

4. Технолого-геоэкологическая оценка соответствия свойств территории нормативным требованиям проектируемого объекта. При этом учетываются возможные изменений в ландшафтах от воздействий проектируемого хозяйственного объекта. В этом разделе предоставляются различные инженерно-географические карты, характеризующие соответствие природных комплексов (или их отдельных параметров) технологическим требованиям хозяйственного объекта, а также прогнозные карты возможных изменений окружающей среды.

5. ИГ оценка вероятных последствий взаимодействия проектируемой деятельности с окружающей средой и заключение о ее опасности. В этом разделе также желательно представить соответствующие оценочные карты.

6. Рекомендации по предотвращению или минимизации нежелательных последствий взаимодействия в системе “хозяйственный объект - окружающая среда”, а также по геоэкологической оптимизации организационной структуры и функционирования ТПХС.

7. Заключение о целесообразности реализации и направлениях оптимизации проекта, необходимости его корректировки и требующихся дополнительных исследованиях.

Отчет защищается ответственным исполнителем перед закзчиком и составляется Акт о его приемке - сдаче.

К Отчету могут быть предъявлены принципиальные требования трех видов: -- к базовым географическим материалам (их полноте, достоверности, обеспеченности картографическими и другими фактическими данными); — к прогнозным и оценочным инженерно-географическим материалам и выводам (их полноте, формализованности, достоверности и др.); — к ИГ заключению и выводам(их четкости и обоснованности).

Соответственно весь Отчет логически может быть разделен как бы на три части. Первая, содержит данные об объекте проектирования и материалы комплексных ИГ исследований, обосновывающие последующие выводы. Он предназначен преимущественно для специалистов природоведов. Вторая часть, содержащая формализованные инженерно-географические оценки и рекомендации, предназначена преимущественно для инженеров проектировщиков. Третья часть с максимально сжатой информацией и выводами о допустимости, целесообразности и опасности реализации проекта — для лиц, принимающих решения о продолжении проектирования и реализации проекта.

Региональные инженерно-географические исследования

В зависимости от задания, масштабности и стадии планирования и проектирования для их обоснования проводятся различные региональные ИГ исследования. Они ведутся на относительно крупных территориях и ориентированы на выявление важнейших геоэкологических факторов и закономерностей регионального распределения свойств и условий природной среды, влияющих на хозяйственную деятельность. ИГ условия — это совокупность геоэкологических свойств и состояний ландшафтов влияющих на хозяйственную деятельность. Региональные ИГ свойства территорий изменяются в зависимости от географического положения, геолого-геоморфологического строения, климатических, гидрологических, исторических и антропогенных факторов. С помощью региональной ИГ сьемки выявляются участки распространения тех или иных свойств территории, определяющих природные условия хозяйственной деятельности. Эти участки фиксируются на ИГ картах и картах ИГ районирования по инженерным характеристикам природы.

Масштаб съемки определяется задачами исследований, стадией проектирования, степенью сложности и изученности территории. По масштабам ИГ съемки делятся на мелкомасштабные (1 : 500 000 и мельче), среднемасштабные (1 : 200 000 — 1 : 25 000), крупномасштабные (1: 10 000 и крупнее).

Мелкомасштабная съемка в виде полевых маршрутных исследований при составлении карт масштаба мельче 1 : 500 000 проводится, в основном, для уточнения, обобщения или увязки имеющихся материалов предыдущих исследований. На этих картах отражаются общие закономерности формирования и распространения тех или иных природных условий в пределах картируемой территории. Они используются как обзорные при региональном планировании хозяйственной деятельности и как фоновая основа для более детальных ИГ исследований.

Для обоснования технико-экономического доклада, схемы, а при простых ИГ условиях и для составления ТЭО проектного задания в поле проводится площадная инженерно-географическая съемка среднего масштаба. Причем съемка значительно упрощается если имеется мелкомасштабная ИГ карта и предварительно составлена ландшафтная карта. ИГ карты масштабов 1 : 200 000 — 1 : 100000 относят тоже к обзорным. Они используются для обоснования проектов крупных хозяйственных комплексов, например, населенных пунктов, промышленных комплексов, железнодорожных и автотрасс. Карты масштаба 1 : 50 000 — 1: 25 000 — основа для планирования застройки городов, крупных дорожных узлов и т.д.

Крупномасштабные съемки со значительным объемом полевых и лабораторных работ проводятся для ИГ обоснования проектного задания и самого технического проекта, например, застройки городских территорий, размещения конкретных объектов строительства, локальных транспортных коммуникаций и т.д. При этом составляются ИГ карты масштаба 1 : 10 000 и крупнее где инженерные параметры территории включаются в характеристики ландшафтных выделов рангов фаций, урочищ и их групп.

Хорошей базовой основой составления ИГ карт служат ландшафтные карты и карты физико-географического районирования с разреженной топосновой. Огромную помощь при составлении карт оказывают аэро- и космоснимки, а также аэровизуальные наблюдения. Однако степень дешифрируемости наземных объектов на аэроснимках разных территорий сильно отличается (табл. 2. 1.).

Таблица 2. 1. Классификация территорий по степени дешефрируемости аэрофотоснимков