Классы геохимического воздействия на ландшафты

Рис.1. Типизация воздействия дымовых выбросов различных ТЭС на природную среду

Геоэкологические исследования позволяют типизировать влияния разных ТЭС на ОС, зонировать территории по изменениям в ландшафтах, нормировать нагрузки на ландшафт, прогнозировать ущербы природе и хозяйству, разрабатывать необходимые природоохранные мероприятия, снижающие негативные последствия воздействий. Очень важным элементом геоэкологического проектирования ТЭС является повышение их КПД путем использования отходов производства в хозяйстве и для мелиорации природы (Казаков, 1985). Чем на более ранних стадиях проектирования ТЭС начнется обоснование природоохранных мероприятий тем более разнообразными, эффективными и дешевыми они могут быть. Кроме того, это позволяет предотвращать ошибки на стадиях принятия решений о начале проектирования ТЭС, выбора их типа и защитных мероприятий. Тем самым осуществляется предварительная геоэкологическая оптимизация проектов теплоэлектроэнергетики.

ИГ аспекты развития ветроэнергетики

Несмотря на длительную историю развития вертоэнергетика сейчас относится к нетрадиционным видам энергетики. Возможности ее развития определяются региональными и местными климатическими особенностями территории, характеризующимися скоростями и повторяемостью ветров, а также техническими параметрами ветроагрегатов. В связи с этим выделяют ветроэнергоресурсы, теоретически пригодные для практического использования и экономические ветроресурсы.

Современные ветроэнергетические установки (ВЭУ) могут работать в диапазоне скоростей ветра от 4 до 20-30 м/сек. Рентабельным считается использование установленной мощности ВЭУ не менее 3 тыс. час. в год. Мощность их колеблется от долей киловатта до тысячи киловатт. С высотой скорости ветра растут, поэтому мощные ветроэнергетические установки (ВЭУ) размещаются на башнях высотой от 50 до 250 м, малые ВЭУ, соотвественно, на высотах от 10 до 25 м.

Мощные ВЭУ могут включаться в единую энергосистему района, а малые - служат дополнительным энергоисточником для удаленных разрозненных хозяйств в слабоосвоенных и труднодоступных районах. В частности, малыми ветроэнергетическими агрегатами были оснащены некоторые маяки и метеостанции вдоль побережий Северного Ледовитого океана, водопои и стоянки на отдаленных пастбищах в пустынях и полупустынях Средней Азии. Соответственно по обеспеченности ветроэнергетическими ресурсами можно выделить районы, обладающие повышенным ветроэнергетическим потенциалом, и районы с недостаточными ветроэнергетическими ресурсами. К первым относятся территории, где среднегодовые или среднесезонные скорости ветра превышают 4 - 5 м/сек, а на стандартной высоте флюгера не менее 6 м/сек. Такие территории чаще приурочены к открытым побережьям и островам морей и океанов (побережье Северного Ледовитого и Тихого океанов, степным и пустынным ландшафтам, отдельным участкам - перевалам, ущельям - горных систем). Однако и на территориях, относящихся к районам с недостаточными ветроэнергетическими ресурсами (со скоростью ветров менее 4 м/сек) могут встречаться участки возвышенностей, где скорости ветра возрастают до 5-5,5 м/сек, что позволяет строить здесь малые ВЭУ (табл. 3.13.). В частности, даже в Московской области, где средние скорости ветра колеблятся от 3 до 4 м/сек, амплитуда скорости может достигать 2-3 м/сек в зависимости от положения в рельефе. ИГ исследования позволяют выявить и оценить ветроэнергетический потенциал как по крупным регионам, так и отдельных локальных точек или участков территории.

Аналогичные ИГ исследования могут вестись и по другим нетрадиционным возобновляемым энергоисточникам — геотермальным, приливным, солнечным и др. (Географ. обоснование ..., 1985; Нетрадиционные источники ресурсов ... 1987 и др.).

4.4. ИГ и геоэкологические проблемы рекреационного природопользования

Место рекреации в системе природопользования.Рекреация - один из видов природопользования. Однако для нее характерен ряд особенностей, отличающих ее от прочих видов. Для выяснения их следует представлять место рекреации в общей систематике природопользований [Зворыкин и др., 1987]:

1. Группа ресурсоэксплуатирующих природопользований.

2. Группа местоэксплуатирующих природопользований: а) производственные; б) непроизводственные (селитебное, культурно-мемориальное, лечебно-курортное, рекреационное).

3. Группа средоохранных природопользований: а) заповедники, казники, памятники природы; б) ресурсозащитное (водоохранные зоны и др.).

Своеобразие рекреационного природопользования в том, что его положение в группе местоэксплуатирующих природопользований несколько условно. Оно действительно лишь эксплуатирует территорию и потому должно стоять именно в этой группе. В то же время местами его воздействие на природные комплексы настолько велико, что по воздействию на природные ресурсы оно приближается к ресурсоэксплуатирующим природопользованиям. Однако, сбережение земель от производственной эксплуатации и передача их для рекреации способствуют сохранению природы. Поэтому она отнесена группе средоохранных природопользований и совместима с ними. Например, при создания национальных парков и музеев-заповедников рекреационные задачи сочетаются с задачами сохранения природы в состоянии, близком к естественному).

Именно за те качества, которые указывают на близость рекреации к – средоохранной группе природопользований, рекреационные территории становятся элементами природно-экологического и эколого-хояйственного каркасов регионов. Под природно-экологическим каркасом понимается система природных территорий, играющих важную роль в поддержании экологического равновесия региона.

Основным объектом изучении рекреационного природопользования является рекреационная территория. Рекреационные территории — это участки земной и частью водной поверхности, которые являются местами отдыха людей. В этот комплекс входят лесные и сельскохозяйственные угодья, дорожные земли, акватории, а также участки, где размещаются учреждения отдыха, поселения обслуживающего персонала, хозяйственные постройки, то есть вся рекреационная инфраструктура.

Бюджет свободного времени людей состоит из свободного времени года (отпуск, каникулы), недели (выходные дни) и суток. Соответственно, можно выделить три основных типа рекреационных территорий, которые делятся на подтипы.

1 тип - территории ежедневного отдыха, расположенные в радиусе пешеходной доступности от места постоянного жительства или работы. Из них наиболее важны городские скверы, парки и лесопарки как своеобразные “островки природы”, где люди могут снять накопившуюся за день усталость в более или менее естественной природной обстановке.

2 тип - территории еженедельного отдыха имеют наибольшее значение в первую очередь для жителей крупных и крупнейших городов. В них можно выделить два подтипа: а) территории стационарного отдыха, типа дачных поселков; б) территории маршрутного отдыха и туризма - пригородные рекреационные территории с определенным набором природных и (или) культурно-исторических достопримечательностей. Через них проложены маршруты выходного дня. В них коллективы людей с целью оздоровительно-познавательного отдыха проходят определенное расстояние получая заданные физические нагрузки. Это могут быть пешие, велосипедные, водные маршруты на байдарках, лодках и плотах, или автомобильные экскурсии и походы, зимой - на лыжах. Последнее время большую роль в развитии рекреации выходного дня играют учебные (экологические) тропы - экскурсионные маршруты разной протяженности (обычно от нескольких километров до десятков километров), цель которых заключается в экологическом образовании и воспитании посетителей. Как правило, на тропах проводятся мероприятия не только по благоустройству пути и остановок, но также по повышению их информативности [Чижова, 1997].

Территории 3-го типа - отпускного цикла также делятся на два подтипа - стационарного отдыха и маршрутного туризма, которые на практике близко соседствуют (например, отдых и лечение на курортах Кавказских Минеральных Вод сочетается с прогулками по терренкурам - пешеходным дорожкам и поездками в ближайшие горные районы). Подтип 3а - этих территорий с преобладанием стационарного отдыха. В нем условно выделяются “урбанизированные” и “природные” территории. В нашей стране сложилось несколько крупных рекреационных агломераций, по характеру застройки представляющих собой чисто городские “урбанизированные” территории. Самыми крупными по площади и количеству выполняемых функций являются агломерации Большого Сочи и Кавказских Минеральных Вод, состоящие из многих городов и мелких населенных пунктов. Они расположены в непосредственной близости друг от друга и специализируются на выполнении курортных функций. Данную группу можно подразделить на подгруппы: рекреационные территории с бальнеолечением (на основе минеральных вод и лечебных грязей) и территории с оздоровительными функциями, типа приморских и горнолыжных урбанизированных районов. Наибольшее развитие у нас получили смешанные приморские урбанизированные рекреационные территории с преобладанием стационарного отдыха и бальнеолечения (курортные комплексы Черноморского побережья Кавказа).

“Природные” рекреационные территории с преобладанием стационарного отдыха имеются практически во всех рекреационно освоенных регионах России и представлены системой туристических баз, домов отдыха и санаториев, созданных в природном окружении, обычно на берегах водоемов. Условность выделения этой группы рекреационных территорий связана с маршрутным и сочетающимся с ним стационарным отдыхом (например, трехдневный отдых на турбазе, затем передвижение по определенному маршруту). Поэтому она вплотную связана с рекреационными территориями отпускного цикла с преобладанием маршрутного отдыха и является переходной к нему.

Подтип 3б – территории отпускного цикла с преобладанием маршрутного туризма и отдыха. Они включает значительные по площади территории с набором интересных природных объектов и отличаются доминирующей ролью природных с вкраплением антропогенных элементов. Этот подтип включает также систему особо охраняемых природных территорий, типа национальных и природных парков, ландшафтных заказниказников, военно-исторических (Бородино и др.), историко-архитектурных и природно-исторических (Соловецкий) музеев-заповедников. Сюда же относятся и некоторые государственные заповедники, использование которых для туризма является исторически оправданным и целесообразным (Тебердинский, Красноярские “Столбы” и некоторые другие). Рекреационные территории этого подтипа занимают значительные площади и позволяют наилучшим образом сочетать интересы рекреации и охраны природной среды.

Рекреационные ресурсы — это компоненты географической среды и объекты антропогенной деятельности, которые используются или могут быть использованы для организации рекреационной деятельности. Примерами природных ресурсов рекреации служат лесные массивы, озера, грибные и ягодные места; к антропогенным ресурсам можно отнести архитектурные памятники, наскальную живопись и т.д.

Рекреационная инфраструктура — это материально-техническая база рекреационной деятельности. К ней относятся здания и сооружения (дома отдыха, пансионаты, туристские базы и приюты), а также специально оборудованные места самодеятельного отдыха, дорожно-тропиночная сеть и т.д.

Однако сколь привлекательными и разнообразными ни были бы рекреационные ресурсы и соответствующая инфраструктура,организация рекреационной деятельности требует еще и наличия определенных предпосылок. Предпосылки, или условия рекреационнойдеятельности — это совокупность явлений или отношений, которые обуславливают саму возможность проведения рекреационной деятельности. Различают природные предпосылки (например, теплый мягкий климат как одно из условий пляжно-купального отдыха), культурно-исторические (например, места, связанные с жизнью и деятельностью выдающихся деятелей науки и искусства, традиционно использующиеся для познавательного туризма и экскурсий) и социальные (высокий спрос на территории отдыха, сильная урбанизация территории и др.).

Вся совокупность рекреационных ресурсов, рекреационной инфраструктуры и предпосылок рекреационной деятельности составляет рекреационный потенциал территории.

.

4.5. Проектирование мелиоративных систем.

Мелиорация - это комплекс инженерно-строительных, ландшафтно-планировочных и других мероприятий, направленных на улучшение природных условий для тех или иных видов хозяйственной деятельности. Создание оросительных и лесомелиоративных систем в степном Заволжье и других районах ЕТС в 30 - 40 годы позволило преодолеть часто повторявшиеся в XIX - начале XX вв. неурожаи и голод в России и явилось основой продовольственной безопасности СССР в военное время и последующие 45 лет, вплоть до номенклатурно-буржуазного переворота 1991 - 1992 гг. В зависимости от существующего или планируемого вида хозяйственной деятельности (по целевой направленности) можно выделить сельско- и лесохозяйственные, транспортные, градостроительные, прочие отраслевые и многоцелевые мелиорации. Среди них по направлениям воздействия на природные компоненты и комплексы выделяют гидромелиоративные, климатические, снежные, земельные, фито и другие виды мелиораций. Каждый из этих видов мелиораций, в зависимости от характера воздействий на компоненты природы, может типизироваться дальше. Например, наиболее распространенные гидромелиорации делятся на обводнительные, осушительные, осушительно-увлажнительные и др. По характеру используемой техники и инженерных сооружений, по положению в ландшафтной системе и на элементах рельефа, они могут классифицироваться еще глубже.

Важным принципом инженерно-географических исследований при проектировании мелиоративных систем является принцип ландшафтно-обоснованной территориальной дифференциации мелиораций. При его реализации на конкретных территориях и ландшафтах, прежде всего, выявляют потенциальный мелиоративный фонд территории и обосновывают типы необходимых мелиоративных систем и конкретные методы мелиораций. Важным итоговым документом инжененрно-географических исследований является крупномасштабная ландшафтно-мелиоративная типологическая карта с объяснительной запиской. В ней обосновывается выбор типов мелиораций и соответствующих инженерных сооружений. При этом должны быть учтены не только положительные эффекты от мелиораций, но и возможные неблагоприятные следствия. Например, на орошаемых полях с плохо фильтрующими грунтами при высоких летних температурах, могут возникать выпотной режим, засоление, оглеение, просадки и т.д. Сильное влияние на характер мелиоративных систем и стоимость их строительства оказывает рельеф (уклоны, расчлененность, относительные превышения и др.). От этих показателей, в частности, зависит конфигурация оросительной сети и трассировка оросительно-осушительных каналов.

Для орошения оптимальными являются уклоны в 0,1-0,5%. Местности с уклонами в 0,05% и менее являются непригодными для самоточного орошения. В тоже время, при уклонах более 1-2% возможен размыв почв и стенок каналов. Кроме того, в обводнительных системах необходимы исследования по оценке потери воды через стенки каналов и в карстовых пустотах. Повышенные уклоны и сильная расчлененность рельефа требуют планировки территории, что существенно увеличивает объемы и стоимость земляных работ (до 30 и более % от стоимости всей мелиоративной системы).

По положению на элементах и формах рельефа различают, например, следующие типы оросительных систем: дельтовая, пойменная, террасовая, равнинная, предгорная, водораздельная (Звонкова, 1970).

Дельтовые ирригационные системы обычно имеют прямоугольную форму, значительные размеры, а орошение на них осуществляется методом затопления и по глубоким бороздам.

Оросительные каналы на аллювиальных равнинах часто прокладываются по насыпям. Дно и стенки каналов покрываются противофильтрационным материалом. Оросительные системы преимущественно прямоугольные.

В предгорьях орошение осуществляется, в основном, на конусах выноса. Оросительная система располагается веерообразно. Верхняя часть конуса выноса сложена более водопроницаемыми породами и хорошо дренируется. Поэтому оросительные каналы здесь требуют лучшей кальмотации стенок и днища.

В горных районах оросительные системы располагаются на террасах, куда со склонов может подаваться вода. На горных склонах орошение проводится на небольших выположенных участках.

Создание оросительных систем в районах с просадочными грунтами (лессовые равнины) часто сопровождается просадками на самих орошаемых землях и на прилегающих территориях. Такие просадки проявляются в виде трещин, блюдцеобразных западин без нарушения дернового покрова, террас просадки, воронок и др. Вертикальные смещения грунта в виде просадочных террас могут достигать 2 м. С удалением от каналов вертикальные размеры просадок уменьшаются. Невысокие просадочные террасы вдоль каналов обычно наклонены в сторону канала. Зоны распространения просадок охватывают территории на расстояние до нескольких десятков метров в стороны от оросительных каналов. На разных стадиях развития, эволюции и старения оросительных систем доминирующие в них процессы изменяются. Постепенно донная эрозия в руслах каналов затухает и начинает преобладать боковая, смещающая порой русла каналов в сторону на десятки метров и более (до 100-200 м). При этом в каналах наблюдаются оползни и обвалы берегов, заиливание, а порой и занос песком русел каналов. Обводнительные мелиорации в аридных зонах часто сопровождаются засолением как самих мелиорируемых земель, так и прилегающих территорий. Все эти вопросы должны быть исследованы и отражены в обоснованиях проектов мелиоративных систем. В лесной и лесостепной зонах наиболее эффективны осушительно-обводнительные мелиоративные системы реверсивного регулирования.

В таежной и потаежной зонах широко распространены осушительные мелиорации. Однако их эффективность сильно зависит от учета ландшафтных особенностей территоририи. Они бывают нескольких типов, закрытые и открытые. Зоны влияния отдельных мелиоративных канав, в зависимости от почвогрунтов, глубины, рельефа и других факторов в среднем колеблется от 15 - 25 м, до 50 - 60 м. Поэтому ширина чеков на сельскохозяйственной мелиоративной системе или расстояние между соседними канавами в среднем колеблются от 60 до 100 м. Влияние же всей мелиоративной системы в целом на прилегающие ландшафты может проявляться в радиусе до 1 - 2 км.

4.7. ИГ аспекты рекультивации нарушенных территорий

(“Кто сказал, что Земля умерла?

Нет она почернела от горя ...

... у Земли не отнять материнства”

В.Высоцкий)

Рекультивация - это комплекс инженерно-технических и ландшафтно-биологических мероприятий, направленных на восстановление нарушенных территорий с целью их дальнейшего использования в хозяйственной и природоохранной деятельности.

Соответственно различают технический и биологический этапы рекультиваций. Первый из них заключается в инженерно-планировчных мероприятиях по созданию благотворительного или близкого к естественному рельефа и нанесении на земную поверхность плодородного нетоксичного слоя грунта. Второй - биологический - этап рекультивации включает в себя восстановление растительности и почв.

В зависимости от направлений предполагаемого хозяйственного использования рекультивируемой территории выделяют такие виды рекультиваций:

- сельскохозяйственная (подготовка территории под сельскохозяйственные угодья путем выравнивания, нанесения плодородного слоя, внесения удобрений и др.);

- лесохозяйственная (небольшая планировка и посадка древесных пород);

- рекреационная (планировка поверхности, обустройство водоемов и т.д.);

- водохозяйственная (создание и окультуривание водоемов для рыборазведения и др.);

- для промышленного и гражданского строительства;

- санитарно-гигиеническая (обеззараживание, очистка обьекта);

- природоохранная рекультивация, направленная на нейтрализацию и консервацию токсичных пород и загрязнителей на территориях, не планируемых к хозяйсивенному использованию на ближайшую персективу, восстановление растительности.

Техническая рекультвация - наиболее трудоемкий этап рекультивации. Его эколого-хозяйственная эффективность выше, а стоимость ниже, если он осуществляется в едином технологическом комплексе “вскрыша - рекультивация”, либо “вскрыша - раздельное складирование пород - рекультивация”. При этом техногенных рельеф следует рассматривать как производный элемент техногенных и природных ландшафтных процессов и других геосистемных факторов.

В процессе инженерно-технической рекультивации осуществляется трансформация рельефа, направленная на выполаживание склонов отвалов, бортов карьеров, выравнивание дна карьеров и поверхности отвалов, засыпание выположенных склонов и слабонаклонных поверхностей плодородным слоем почво-грунта. Причем выполаживание крутых откосов отвалов и бортов карьеров может осуществляться в виде их сплошной планировки, либо путем трассирования. Обычно углы выполаживания техногенного рельефа при его рекультивации, в зависимости от вида рекультивации, составляют 5-15⁰(до 20⁰) на откосах и бортах и от 1-3⁰ до 3-5⁰ на верхних поверхностях отвалов и днищах карьеров в зависимости от планируемой хозяйственной деятельности. На выровненных поверхностях не должно быть западин и углублений, где могут застаиваться и концентрироваться воды атмосферных осадков. При этом следует учитывать, что при планировке (выравнивании) поверхностей, сложенных разными рыхлыми породами, возможна их неравномерная усадка, что может потребовать повторных планировочных работ.

В некоторых случаях при водохозяйственном, рекреационном и строительном направлениях рекультивации технический ее этап включает перекрытие рекультивируемых поверхностей песком, гравием, галькой.

При рекультивации карьеров и отвалов, расположенных в балках и оврагах, необходимо проектирование и строительство таких гидротехнических сооружений, как плотины, дамбы, водоотводные каналы. В некоторых случаях, с целью стабилизации склонов и выполаживания поверхностей, до осуществления биологической рекультвации их укрепляют различного рода решетками, цементными растворами, синтетическими смолами и т.д.

Просто правильно выбранная крутизна выполаживаемых при рекультивации склонов, даже в условиях островной вечной мерзлоты и каменистых грунтах Средней Сибири, может ускорять их естественное самозарастание лесом на 6 — 10 лет и больше, по сравнению с более крутыми склонами. За счет нанесения на выположенные поверхности мелкозема, этот разрыв в интенсивности самозарастания увеличивается. В лесостепной зоне ЕТС разница в проективном покрытии склонов разной крутизны 8 — 20 летних отвалов нетоксичных грунтов может достигать 10 — 25 %, да и по разнообразию видов в сообществах крутые склоны существенно уступают пологим.

Таким образом, при обосновании и оптимизации разных видов хозяйственной деятельности с целью организации ТПХС, сохранения, улучшения и восстановления ландшафтов заметно меняются анализируемые свойства природной среды и ориентация ИГ исследований. Существенно усложняются и приобретают свою специфику ИГ и геоэкологические исследования при разработке и обосновании проектов территориальной организации хозяйственной деятельности в целом по регионам.