Федеральне агентство з вищої освіти РФ
УГЛТУ
КАФЕДРА ЛАНДШАФТНОГО БУДІВНИЦТВА
Реферат з предмету «Ландшафтознавство»
Тема:
«Створення техноприродних систем»
Єкатеринбург 2009
ПЛАН
Введення
1. Поняття про управління.
2. Техногенні впливи на геосистеми.
3. Основні положення проектування техноприродних систем.
4. Норми техногенного впливу на ландшафти.
Список використаної літератури.
Введення
Природооблаштування направлено на створення нової якості території як навколишнього середовища. Під якістю навколишнього середовища в даній місцевості розуміють ціннісну характеристику функціонального єдності істотних її властивостей, нову внутрішню і зовнішню визначеність, відносну стійкість, відмінність її від одних місцевостей і схожість з іншими. Меліорація земель різного призначення надає їм нову якість у відповідності до вимог конкретних землекористувачів, наприклад, у сільському господарстві - це перш за все родючість грунту, при цьому грунт виступає як середовище існування для сільськогосподарських рослин. При меліорації земель лісового фонду враховуються вимоги лісу до навколишнього середовища. При меліорації земель населених пунктів враховуються вимоги містобудування до рельєфу місцевості, міцності грунтів як підстав споруд, глибин і якості підземних вод, що контактують з підземними спорудами; враховуються санітарно-гігієнічні вимоги до якості повітря, грунтів, вод та інші. При рекультивації земель стоїть завдання відновлення якості навколишнього середовища, порушеного при інтенсивному природокористуванні (видобутку корисних копалин, рубці лісу і т. п.). Вимоги до якості відновлюваних територій також залежать від виду майбутнього їх використання. Природоохоронне облаштування територій також головною своєю метою ставить створення навколишнього середовища нової якості.
Досягнення нової якості навколишнього середовища, підтримання його на необхідному рівні здійснюється створенням техноприродних систем, тобто природних систем, в які людина вбудовує штучні блоки у вигляді споруд, елементів і т. п.
1. Поняття про управління
Вплив людини на ландшафти обов'язково супроводжується управлінням природними процесами. За допомогою управління людина підтримує заздалегідь обране стан природного або техноприродних системи. Це може бути колишнє чи знову придбане стан, що забезпечує стійкість геосистеми, необхідний режим функціонування, виконання цільової виробничої функції. Систему, що здійснює функцію управління, називають системою управління. Вона складається з двох підсистем: керуючої (суб'єкт) і керованої (об'єкт). Керуюча підсистема видає управлінські команди і має інструменти управління, а керована - приймає ці команди і згідно з ними через засоби управління перебудовується. Напрямок зв'язку від суб'єкта до об'єкта - прямий зв'язок, а від об'єкта до суб'єкта - зворотна.
До суб'єктів управління природокористуванням або природо-облаштуванням відносять наукові, проектні, виробничі, природоохоронні, контролюючі організації.
Об'єктом управління виступають геосистеми та техноприродні системи різного масштабу і рівня.
Управляти природокористуванням або природооблаштування складно, тому що, по-перше, геосистеми - відкриті системи, безперервно обмінюються речовиною і енергією, а по-друге - це складні системи у функціонуванні, динаміці та еволюції. Тут відбуваються зміни під впливом природних і техногенних факторів, коли процеси саморегулювання й самоорганізації геосистем супроводжуються процесами управління.
Управління може бути м'яким і жорстким. М'яке управління грунтується на використанні суб'єктом природних механізмів саморегулювання об'єкта. Наприклад, окашіваніе, прополка бур'янів, створення лісосмуг, розпушування, залуження. Жорстке управління здійснюється прямим техногенним впливом суб'єкта на керований об'єкт, будівництвом інженерних систем природооблаштування (меліоративних, рекультиваційних, водогосподарських, протівостіхійних та ін.)
При організації управління природними процесами і підтримки заданих режимів необхідно розбиратися в ланцюжках природних зв'язків у геосистемах, оборотних або необоротних реакціях в ландшафті, стійкості або мінливості його станів, швидкісних умовах протікання процесів, видах локальної та регіональної трансформації. Маючи таку інформацію про ланцюжках взаємозв'язків, вибирають найбільш прийнятні місця, впливаючи на які перетворять компоненти геосистеми. Логічна послідовність дій і утворює систему управління природними процесами. Необхідного ефекту
в управлінні добиваються через зміну властивостей природних компонентів і через підтримку необхідних режимів їх функціонування.
У керуючій діяльності техноприродних системами виділяють два взаємопов'язані етапи: випереджаючого та оперативного управління. Випереджаюче управління полягає у вивченні об'єкта, проектуванні технічних систем, будівництві техноприродних систем, а оперативне - в регулюванні процесів у природно-технічних системах. Через механізми зворотного зв'язку інформація про стан природно-технічної системи передається людині, яка виправляє подальше управління. Основна роль аналітика в управлінні процесами функціонування природно-технічних систем у ландшафтах-наукове обгрунтування раціональних форм природокористування та природооблаштування, вибір м'яких або жорстких форм регулювання, попереднє дослідження ландшафту.
Випереджаюче управління - це комплекс послідовних і пов'язаних між собою дій, які перебувають:
із збору вихідної інформації, яка містить об'єктивні відомості про сучасний і майбутній стан природних геосистем: їх функціонуванні, динаміці, еволюції, ресурсах ландшафту, фактичних антропогенних навантаженнях та забрудненні компонентів геосистем; використання літературних даних, фондового накопичення стаціонарів, проектів, аеро-та космічної зйомки, топографічних і спеціальних карт, природно-господарського моніторингу; аналізу отриманої інформації на відповідність досліджуваного ландшафту економічним потребам суспільства, запланованих видів господарської діяльності, супутніх антропогенних навантажень, ймовірних наслідків при перекладі ландшафту в інший стан;
ландшафтно-екологічного прогнозу, що дозволяє передбачити наслідки антропогенного природокористування та природооблаштування; розгляду для визначення напрямків, швидкості і масштабів майбутніх змін геосистем різних рівнів; типів змін: цілеспрямованих (усвідомлено змінюваних), нецілеспрямованістю (супутньої взаємозв'язку), природних (без участі людини). Прогнозування можна здійснювати на математичних моделях, що описують зміну природних геосистем під впливом проектованих інженерних об'єктів та різних видів використання;
оцінки змін геосистем для вибору найкращого варіанта господарського використання території. У суб'єкта виділяють два основних напрямки: технологічне (виробниче) та соціально-екологічне. Технологічна оцінка - ступінь придатності геосистеми для будь-якого виду господарської діяльності (інженерно-будівельної, сільськогосподарської, лісогосподарської тощо). Соціально-екологічна оцінка розглядає зміни природного середовища для життя і діяльності людей;
проектування техноприродних систем - вибору території для їх розміщення, призначення найбільш раціональних параметрів і режимів експлуатації технічних споруд і пристроїв, нормування навантажень на геосистеми і навколишні території з урахуванням їх стійкості, прогнозування співвідношень між технікою і природою, розробки природоохоронних заходів;
екологічної експертизи, що полягає в узгодженні планів господарського розвитку з природно-ресурсним потенціалом території. При цьому критеріями оцінки є правові норми, ГОСТи, БНіП, нормативи ГДК і ін
На закінчення проекту дають висновки та рекомендації екологічного аналізу.
Оперативне управління - це регулювання, тобто приватний випадок керування. Випереджаюче управління дозволяє спланувати переклад геосистеми (ландшафту) з природного стану в техноприродні (геотехнічне). Надалі робота геотехнічної системи неможлива без оперативного управління. За допомогою регулювання впливають на геотехнічну систему, забезпечуючи її проектне стан. Для цього контролюють вимірювання керованих змінних і порівнюють їх із заданими характеристиками. Регулююча система ліквідує відхилення в об'єкті регулювання.
Оперативне управління техноприродних системами можливе через ланцюга природних зв'язків, кругообіг в різних системах (грунт - рослина та ін) або через зміну процесів, властивостей компонентів геосистеми.
Кругообіг і процеси в техноприродних системах можна регулювати за допомогою технічних споруд, пристроїв, різних технологічних прийомів. Жорстке управління здійснюють за допомогою інженерно-технічних споруд, м'яке - за допомогою природних механізмів саморегулювання ландшафту.
2. Техногенні впливи на геосистеми
Важлива проблема - співіснування та взаємодія природних ландшафтів і вбудованих у них людиною штучних споруд, пристроїв і визначення, наскільки змінюється ландшафт при зміні рослинного покриву, режиму течії річок при будівництві водосховищ, кар'єрів, шахт і т. д.
Вбудовані в ландшафт або в геосистеми будь-якого рангу штучні споруди або вносяться до нього нові елементи (по посіви нових культур, будівлі, споруди) функціонують у ньому,
підкоряючись природним законам. Нові техногенні або антропогенні об'єкти фізично входять в ландшафт, стають його елементами, але ландшафт залишається природною системою. У певному сенсі неважливо, як з'явився в складі ландшафту той чи інший елемент: утворився водойму в результаті природної загати на річці або людина насипав у руслі греблю, утворився яр природним шляхом або в результаті неправильної оранки схилів. Важливо те, що ці елементи працюють разом з природними, і саме їх взаємодію потрібно вивчати, щоб зменшити негативні наслідки зміни ландшафту.
При оцінці впливів людини на природу, конкретно на певні геосистеми, в тому числі і на ландшафти, треба мати на увазі фундаментальне обставина, що полягає в тому, що як би сильно не був змінений ландшафт людиною, якою б мірою не був насичений результатами людської праці , він залишається частиною природи, у ньому продовжують діяти природні закономірності. Людина не в змозі скасувати об'єктивні закони функціонування та розвитку геосистем, знівелювати якісні відмінності між ландшафтами тайги і степу, степу і пустелі.
Вплив людини на ландшафт слід розглядати як природний процес, в якому людина виступає як зовнішній чинник. При цьому треба мати на увазі, що нові елементи, впроваджувані людиною в ландшафт (ріллі, споруди, техногенні викиди), не випливають із структури ландшафту, не обумовлені ним і тому виявляються чужорідними елементами, не властивими конкретному ландшафту. Тому ландшафт прагне здобути їх або «переварити», модифікувати. У зв'язку з цим антропогенні елементи, впроваджувані в ландшафт, є нестійкими, не здатними самостійно існувати без постійної підтримки людини. Так, культурні рослини, якщо за ними не доглядати, не відновлювати, будуть витіснені дикими, рілля заросте, канали в земляному руслі або запливут, або будуть меандріровать, як річки, будівлі зруйнуються.
Наслідком цього, по-перше, є необхідність постійної витрати людиною праці і ресурсів на підтримку таких елементів, необхідність догляду, ремонту, реконструкції, а по-друге, для підвищення стійкості впроваджуваних елементів людина повинна максимально зменшувати їх «чужорідність» для ландшафту.
Для оцінки видів і глибини техногенного впливу, визначення допустимого рівня впливу чи допустимого антропогенного навантаження на геосистему, за якими наступають незворотні і небажані її зміни, необхідно в кожному конкретному випадку визначати стійкість геосистеми до техногенних навантажень.
Будь-яка геосистема пристосована до певних умов, у межах яких вона стійка і нормально функціонує навіть при збуреннях зовнішніх природних факторів (динамічність геосистеми). Техногенні обурення часто перевершують природні, вони більш різноманітні, деякі взагалі відсутні в природі, наприклад забруднення штучними речовинами. Все це викликає необхідність у спеціальних дослідженнях реагування геосистеми на конкретні дії, які повинні бути покладені в основу проектів за природокористування і природооблаштування. Відзначимо тут важливість довготривалих кількісних прогнозів поведінки геосистем при різних варіантах техногенних впливів.
Ступінь зміни ландшафту залежить від того, які компоненти зазнали модифікації або навіть руйнування. З цих позицій виділяють первинні і вторинні компоненти. Геологічний фундамент і властивості повітряних мас, тобто клімат, є базовими, первинними, що формують зовнішній вигляд ландшафту. До речі, їх змінити людині найважче, хоча приклади цього вже є: розробка родовищ відкритим способом, коли кар'єри досягають глибини 100 ... 200 м і більше, а в плані вимірюються десятками кілометрів. Легше за все людина змінює вторинні компоненти: рослинний покрив, грунту, сильно впливає на поверхневі води, але вторинні компоненти й відновлюються легше.
Змінену геосистему потрібно розглядати як особливу техноприродних систему, в яку вбудовані техногенні, чужорідні для природи блоки: посіви сільськогосподарських культур, будівлі, споруди, комунікації і т. п. У такій системі техногенні та природні блоки функціонують, підкоряючись природним законам. Разом з тим треба розглядати і взаємодія техногенних блоків, їх залежність від соціально-економічних умов, наприклад, у відношенні власності: земля належить одному суб'єкту, а споруди, побудовані на ній, - іншому.
Стійкість техноприродних систем вступає в протиріччя зі стійкістю зміненої природної системи. Якщо природна система прагне повернутися в «первісний» стан, про що було сказано раніше, то людина зацікавлена у стійкості техноприродних систем. Критерії стійкості в обох випадках протилежні. Якщо заростання ріллі служить критерієм стійкості геосистеми як природного утворення, то цей же процес розглядають як свідчення нестійкості вже техноприродних системи, в даному випадку - агрогеосістеми, призначення якої - підтримувати задані властивості ріллі для отримання необхідного врожаю певних культур. Ще приклад: осушувальна система без підтримки людини приходить в непридатність (міліють канали, заіляются і заростають корінням дре
ни і т. п.). Отже, природна геосистема відновлює свій природний водний режим, який був до осушення, і це - критерій її стійкості. З точки зору техноприродних системи ця ж ситуація є ознакою нестійкості.
Стійкість навмисно модифікованої геосистеми (техноприродних системи) разом з вбудованим в неї техногенним блоком визначається як здатність виконувати задану соціально-економічну функцію.
Змінені людиною геосистеми, як правило, менш стійкі, ніж первинні, оскільки природний механізм саморегулювання в них порушений. Тому екстремальні відхилення параметрів зовнішнього середовища, які гасяться в природному геосистеме, можуть виявитися руйнівними для антропогенної модифікації: один заморозок може погубити культурну рослинність, пилова буря за кілька днів може зруйнувати грунтовий шар на розораної території.
Техногенний блок природно-технічних систем менш стійкий і може існувати тільки при постійній підтримці людиною.
Техноприродні системи природооблаштування. Природооблаштування - це складне дороге ресурсо-і енергоємне захід, що проводиться тривалий час, для його здійснення необхідно створення комплексу складних інженерних споруд і пристроїв, надійно функціонують у різноманітних природних умовах, часто екстремальних, при змінних погодних умовах. Тому на більших площах будують інженерні системи природооблаштування, тобто комплекс споруд, пристроїв, машин і устаткування, призначених для досягнення тієї чи іншої мети. Інженерні системи природооблаштування за своєю суттю є техноприродних системами або природно-техногенними комплексами. При їх створенні необхідно керуватися принципами природооблаштування.
До інженерних систем природооблаштування відносять:
-Меліоративні, призначені для реалізації необхідного меліоративного режиму земель;
-Екологічні, призначені для відновлення природної самоочіщаемості забруднених територій, скорочення надходження на них забруднюючих речовин та їх видалення, локалізації вогнища забруднення;
-Природоохоронні;
-Протівостіхійние, призначені для боротьби з повенями, підтопленням, розмивом берегів, з зсувами, селями і т. п.;
-Регулювання поверхневого стоку, необхідні при комплексному використанні водних ресурсів;
-Водопостачання, обводнення і водовідведення.
Склад меліоративної системи залежить від виду меліорованих земель, сукупності регульованих показників меліоративного режиму. Загалом, меліоративна система включає регулюючі елементи, які безпосередньо здійснюють меліоративні впливу, які проводять і огороджувальні елементи, джерела залучених ресурсів, наприклад води, приймачі технологічних скидів із меліорується території (дренажні води, шкідливі речовини, наноси і т. п.). Крім цього до складу системи входять об'єкти енергетичного забезпечення, дороги, споруди; засоби контролю, зв'язку та управління, щоб забезпечити зворотний зв'язок між керуючими впливами і керованим об'єктом і моніторинг стану меліорується та прилеглої території, а також природоохоронні споруди, виробничі бази, службові та житлові приміщення служби експлуатації та консультативної служби, що здійснює постійну взаємодію між землекористувачами та меліораторами.
Меліоративні системи залежно від їх крупності, важливості можуть належати окремим землекористувачам: фермеру, підприємству; групі землекористувачів; можуть бути муніципальними; великі системи, що мають важливе значення для економіки, можуть бути у власності суб'єктів Російської Федерації або навіть федеральними.
Меліоровані землі, які обслуговуються меліоративної системою, не входять до її складу як власність.
Надійність меліорації і її ефективність багато в чому залежать не тільки від технічної досконалості меліоративної системи, але і від правильного її функціонування, дотримання технологічних режимів, вміння керувати нею в невизначених погодних умовах. Ця обставина, яка вимагає прийняття рішень в умовах невизначеності і поєднане із значним ризиком не тільки економічних збитків, але і аварій і руйнувань, значно ускладнює управління меліоративної системою в порівнянні з іншими підприємствами, менш залежними від зовнішніх умов. Помилки в управлінні гідромеліоративної системою (зрошувальної або осушувальної) можуть призвести до перезволоження або иссушению земель, прориву дамб або гребель, підтоплення земель та ін
Тому дуже важливою є правильна, науково обгрунтована експлуатація меліоративних систем і перш за все грамотне управління нею, засноване на моніторингу стану земель, довгостроковому і короткостроковому прогнозі погодних умов. Цьому може сприяти моделювання процесів на меліорованих землях в режимі реального часу за допомогою наведених далі моделей, розробка варіантів дії системи залежно від прогнозів і мінімізація ризику від прийнятих рішень.
Інженерно-екологічні системи будують на сильно забруд
наних територіях, визнаних зоною надзвичайної екологічної ситуації або зоною екологічного лиха: забруднених нафтопродуктами, важкими металами, іншими техногенними забруднюючими речовинами. Склад цих систем залежить від виду та ступеня забруднення. Вони містять практично ті ж елементи, що і меліоративні системи.
3. Основні положення проектування техноприродних систем
В основі концепції проектування і регламентуючих проектну практику принципів з природокористування і природооблаштування закладені наступні положення:
Ø вибирають з традиційних знань деякий мінімум, який доповнюють новітніми знаннями з ландшафтознавства;
Ø переводять геосистему в техноприродних геосистем або на більш високий рівень при проектуванні техноприродних систем для виконання нею заданих функцій;
Ø припускають, що робота на різних стадіях проектування полягає в послідовному переході від дрібних масштабів (карт, схем, генеральних планів) до великих масштабів для детального планування, при проектуванні різних функціональних типів техноприродних систем за допомогою своєрідних підходів, обліку конкретних природних особливостей;
Ø переводять знання про геосистеме, використовувані при проектуванні, в традиційні форми і строго певний прийнятий вид, які будуть основою для складання нормативних та рекомендаційних документів (норм, правил, положень, вказівок, інструкцій, посібників).
У процесі проектування технічних систем і для збереження ландшафтів проектувальнику необхідні деякі знання: про природних комплексах, ландшафтах, властивості ландшафтів, взаємодії природи і людської діяльності, властивості технічної системи, властивостях нової природно-технічної геосистеми, про особливості складних адаптивних систем та рекомендації, висловлені в вигляді принципів природооблаштування.
При проектуванні геотехнічних систем необхідно керуватися такими принципами:
будь-які природні територіальні системи складені з взаємозалежних компонентів природи і дрібніших територіальних комплексів. Тому будь-яке природне або антропогенний вплив на ландшафт призводить до ланцюга змін в його компонентах і утворюють його частинах і супроводжується змінами на сусідніх і пов'язаних з ним ландшафтах;
природний ландшафт - цілісне утворення, що має внутрішньої і територіальною організацією, тому однаковий вплив на ландшафти призведе до різного за розміром і інтенсивності зміни;
ландшафт, як просторово-тимчасове утворення, характеризується одночасним поєднанням мінливості і стійкості;
при взаємодії суспільства і природи формуються складні різнорівневі системи: територіальні виробничі комплекси, природно-технічні системи, демоекологіческіе системи, інтегральні геосистеми і т.д. Їх особливість - нерівнозначність;
система суспільство - природа є адаптивною системою. У той же час вона здатна виконувати певний набір соціально-економічних функцій;
інтегральні техноприродні системи, як і природні геосистеми, володіють стійкістю і мінливістю, але на відміну від природних геосистем їх стійкість і мінливість забезпечуються поєднанням процесів організації і управління;
будь-який вплив на інтегральну геосистему тягне за собою ланцюг змін як у природної складової, господарської, так і в населенні.
4. Норми техногенного впливу на ландшафти
Удосконалення природокористування та природооблаштування неможливо без розробки нормативів антропогенного і техногенного впливу на ландшафти. Розробка нормативів спрямована на збереження ресурсо-і середовищовідтворне властивостей ландшафтів. Норма (від лат. Norma - керівне правило) - узаконений, визнаний, обов'язковий порядок, міра. Відомі норми осушення, зрошення, висіву насіння і т. д. З чим же пов'язане визначення норм антропогенного і техногенного впливу? Норми - найважливіший засіб управління, планування, проектування, закономірностей конструювання та контролю за будь-якою діяльністю. Вони - компроміс між бажаним (допустимим) і економічно можливим. При обгрунтуванні норм враховують реальні можливості фактичного етапу розвитку господарства і геосистеми. Наприклад, для збереження складу атмосфери незмінним у процесі будь-якого виробництва необхідно виключити викиди шкідливих речовин. Якщо це не вдається економічно або технологічно, то вводять норми гранично допустимих викидів (ПДВ). Або за якістю води - її чистота і ступінь очищення пов'язані із забрудненим стоком у вододжерело. Тут вводять норми гранично допустимих концентрацій (ГДК) і т. д.
Компроміс між допустимим впливом на геосистему (в кінцевому рахунку, на здоров'я людини) і реально можливими впливами залежить від рівня матеріально-технічного розвитку суспільства і відображено в існуючих і розроблюваних нормативах. При підвищенні економічних можливостей суспільства та розвитку технологій норми необхідно виправдано посилювати і переглядати в напрямку скорочення розриву між бажаним і можливим при їх уніфікації і стандартизації. При проектуванні розрізняють ландшафтні, геосистемний, комплексні нормативи, величини й інтенсивності антропогенно-техногенного навантаження на ландшафти. У ньому не повинні порушуватися або руйнуватися відтворюють механізми та їх властивості. Норми обмежують порушення функціонування окремих компонентів, їх властивостей і ландшафту в цілому. Норми окремих властивостей компонентів для всього ландшафту не підсумовують, а теоретично розглядають ефективність їх взаємодії. Крім цього, виявляють деякі загальносистемні показники для цілого ландшафту і обгрунтовують відповідні норми.
Норми застосовують у тих випадках, коли існує якийсь вплив (навантаження) і виявляється його наслідок або зміна будь-яких показників. Навантаження може накопичуватися і прийняти вид ланцюгової реакції. Для охорони природи норми вводять перед передбачуваним впливом, що сприяє запобіганню виникнення ланцюгових реакцій, змін і, в кінцевому підсумку, зниження числа використовуваних норм. Норми повинні враховувати стан ландшафту - стабільне і стійке, оптимальне, середнє, змінне, допустиме або критичне. Звідси нестабільність нормативів. Норми не мають просторового призначення. Вони враховують територіальну диференціацію властивостей ландшафтів і ландшафтне різноманіття територій. Наприклад, диференціюють водоохоронні зони навколо водойм, вздовж річок і каналів або санітарно-захисні зони навколо промислових підприємств і т. д. Норми планують на значний відрізок часу, відображають тимчасову і просторову організацію ландшафту, взаємодія природи і техніки при тривалому функціонуванні техноприродних системи.
У першому випадку ландшафт розглядають як природно-антропогенне геосистему, в якій активна діяльність людини є однією з підсистем, і аналізують навантаження на природне складову геосистеми, у якої повинні бути збережені ресурсі-і середовищовідтворне властивості.
У другому випадку розглядають діяльність технічних систем, вплив яких поширюється на не аналізований ландшафт. Тут об'єктом вважається активно впливає система, а суб'єктом - ландшафт. Для технічної системи розробляють технічні умови і норми, які сприяють підвищенню надійності функціонування та ефективності.
Список використаної літератури
1. Голованов О. І., Кожанов Є. С., Сухарєв Ю. І. «Ландшафтознавство». - М.: Колос, 2005 р.
2. Глазовська М. А. «Геохімія природних і техногенних ландшафтів СРСР» .- М.: Вища школа, 1988 р.
3. Дьяконов К. М., Аношко В. С. «Меліоративна географія». - М.: МГУ, 1995 р.
УГЛТУ
КАФЕДРА ЛАНДШАФТНОГО БУДІВНИЦТВА
Реферат з предмету «Ландшафтознавство»
Тема:
«Створення техноприродних систем»
Єкатеринбург 2009
ПЛАН
Введення
1. Поняття про управління.
2. Техногенні впливи на геосистеми.
3. Основні положення проектування техноприродних систем.
4. Норми техногенного впливу на ландшафти.
Список використаної літератури.
Введення
Природооблаштування направлено на створення нової якості території як навколишнього середовища. Під якістю навколишнього середовища в даній місцевості розуміють ціннісну характеристику функціонального єдності істотних її властивостей, нову внутрішню і зовнішню визначеність, відносну стійкість, відмінність її від одних місцевостей і схожість з іншими. Меліорація земель різного призначення надає їм нову якість у відповідності до вимог конкретних землекористувачів, наприклад, у сільському господарстві - це перш за все родючість грунту, при цьому грунт виступає як середовище існування для сільськогосподарських рослин. При меліорації земель лісового фонду враховуються вимоги лісу до навколишнього середовища. При меліорації земель населених пунктів враховуються вимоги містобудування до рельєфу місцевості, міцності грунтів як підстав споруд, глибин і якості підземних вод, що контактують з підземними спорудами; враховуються санітарно-гігієнічні вимоги до якості повітря, грунтів, вод та інші. При рекультивації земель стоїть завдання відновлення якості навколишнього середовища, порушеного при інтенсивному природокористуванні (видобутку корисних копалин, рубці лісу і т. п.). Вимоги до якості відновлюваних територій також залежать від виду майбутнього їх використання. Природоохоронне облаштування територій також головною своєю метою ставить створення навколишнього середовища нової якості.
Досягнення нової якості навколишнього середовища, підтримання його на необхідному рівні здійснюється створенням техноприродних систем, тобто природних систем, в які людина вбудовує штучні блоки у вигляді споруд, елементів і т. п.
1. Поняття про управління
Вплив людини на ландшафти обов'язково супроводжується управлінням природними процесами. За допомогою управління людина підтримує заздалегідь обране стан природного або техноприродних системи. Це може бути колишнє чи знову придбане стан, що забезпечує стійкість геосистеми, необхідний режим функціонування, виконання цільової виробничої функції. Систему, що здійснює функцію управління, називають системою управління. Вона складається з двох підсистем: керуючої (суб'єкт) і керованої (об'єкт). Керуюча підсистема видає управлінські команди і має інструменти управління, а керована - приймає ці команди і згідно з ними через засоби управління перебудовується. Напрямок зв'язку від суб'єкта до об'єкта - прямий зв'язок, а від об'єкта до суб'єкта - зворотна.
До суб'єктів управління природокористуванням або природо-облаштуванням відносять наукові, проектні, виробничі, природоохоронні, контролюючі організації.
Об'єктом управління виступають геосистеми та техноприродні системи різного масштабу і рівня.
Управляти природокористуванням або природооблаштування складно, тому що, по-перше, геосистеми - відкриті системи, безперервно обмінюються речовиною і енергією, а по-друге - це складні системи у функціонуванні, динаміці та еволюції. Тут відбуваються зміни під впливом природних і техногенних факторів, коли процеси саморегулювання й самоорганізації геосистем супроводжуються процесами управління.
Управління може бути м'яким і жорстким. М'яке управління грунтується на використанні суб'єктом природних механізмів саморегулювання об'єкта. Наприклад, окашіваніе, прополка бур'янів, створення лісосмуг, розпушування, залуження. Жорстке управління здійснюється прямим техногенним впливом суб'єкта на керований об'єкт, будівництвом інженерних систем природооблаштування (меліоративних, рекультиваційних, водогосподарських, протівостіхійних та ін.)
При організації управління природними процесами і підтримки заданих режимів необхідно розбиратися в ланцюжках природних зв'язків у геосистемах, оборотних або необоротних реакціях в ландшафті, стійкості або мінливості його станів, швидкісних умовах протікання процесів, видах локальної та регіональної трансформації. Маючи таку інформацію про ланцюжках взаємозв'язків, вибирають найбільш прийнятні місця, впливаючи на які перетворять компоненти геосистеми. Логічна послідовність дій і утворює систему управління природними процесами. Необхідного ефекту
У керуючій діяльності техноприродних системами виділяють два взаємопов'язані етапи: випереджаючого та оперативного управління. Випереджаюче управління полягає у вивченні об'єкта, проектуванні технічних систем, будівництві техноприродних систем, а оперативне - в регулюванні процесів у природно-технічних системах. Через механізми зворотного зв'язку інформація про стан природно-технічної системи передається людині, яка виправляє подальше управління. Основна роль аналітика в управлінні процесами функціонування природно-технічних систем у ландшафтах-наукове обгрунтування раціональних форм природокористування та природооблаштування, вибір м'яких або жорстких форм регулювання, попереднє дослідження ландшафту.
Випереджаюче управління - це комплекс послідовних і пов'язаних між собою дій, які перебувають:
із збору вихідної інформації, яка містить об'єктивні відомості про сучасний і майбутній стан природних геосистем: їх функціонуванні, динаміці, еволюції, ресурсах ландшафту, фактичних антропогенних навантаженнях та забрудненні компонентів геосистем; використання літературних даних, фондового накопичення стаціонарів, проектів, аеро-та космічної зйомки, топографічних і спеціальних карт, природно-господарського моніторингу; аналізу отриманої інформації на відповідність досліджуваного ландшафту економічним потребам суспільства, запланованих видів господарської діяльності, супутніх антропогенних навантажень, ймовірних наслідків при перекладі ландшафту в інший стан;
ландшафтно-екологічного прогнозу, що дозволяє передбачити наслідки антропогенного природокористування та природооблаштування; розгляду для визначення напрямків, швидкості і масштабів майбутніх змін геосистем різних рівнів; типів змін: цілеспрямованих (усвідомлено змінюваних), нецілеспрямованістю (супутньої взаємозв'язку), природних (без участі людини). Прогнозування можна здійснювати на математичних моделях, що описують зміну природних геосистем під впливом проектованих інженерних об'єктів та різних видів використання;
оцінки змін геосистем для вибору найкращого варіанта господарського використання території. У суб'єкта виділяють два основних напрямки: технологічне (виробниче) та соціально-екологічне. Технологічна оцінка - ступінь придатності геосистеми для будь-якого виду господарської діяльності (інженерно-будівельної, сільськогосподарської, лісогосподарської тощо). Соціально-екологічна оцінка розглядає зміни природного середовища для життя і діяльності людей;
проектування техноприродних систем - вибору території для їх розміщення, призначення найбільш раціональних параметрів і режимів експлуатації технічних споруд і пристроїв, нормування навантажень на геосистеми і навколишні території з урахуванням їх стійкості, прогнозування співвідношень між технікою і природою, розробки природоохоронних заходів;
екологічної експертизи, що полягає в узгодженні планів господарського розвитку з природно-ресурсним потенціалом території. При цьому критеріями оцінки є правові норми, ГОСТи, БНіП, нормативи ГДК і ін
На закінчення проекту дають висновки та рекомендації екологічного аналізу.
Оперативне управління - це регулювання, тобто приватний випадок керування. Випереджаюче управління дозволяє спланувати переклад геосистеми (ландшафту) з природного стану в техноприродні (геотехнічне). Надалі робота геотехнічної системи неможлива без оперативного управління. За допомогою регулювання впливають на геотехнічну систему, забезпечуючи її проектне стан. Для цього контролюють вимірювання керованих змінних і порівнюють їх із заданими характеристиками. Регулююча система ліквідує відхилення в об'єкті регулювання.
Оперативне управління техноприродних системами можливе через ланцюга природних зв'язків, кругообіг в різних системах (грунт - рослина та ін) або через зміну процесів, властивостей компонентів геосистеми.
Кругообіг і процеси в техноприродних системах можна регулювати за допомогою технічних споруд, пристроїв, різних технологічних прийомів. Жорстке управління здійснюють за допомогою інженерно-технічних споруд, м'яке - за допомогою природних механізмів саморегулювання ландшафту.
2. Техногенні впливи на геосистеми
Важлива проблема - співіснування та взаємодія природних ландшафтів і вбудованих у них людиною штучних споруд, пристроїв і визначення, наскільки змінюється ландшафт при зміні рослинного покриву, режиму течії річок при будівництві водосховищ, кар'єрів, шахт і т. д.
Вбудовані в ландшафт або в геосистеми будь-якого рангу штучні споруди або вносяться до нього нові елементи (по посіви нових культур, будівлі, споруди) функціонують у ньому,
При оцінці впливів людини на природу, конкретно на певні геосистеми, в тому числі і на ландшафти, треба мати на увазі фундаментальне обставина, що полягає в тому, що як би сильно не був змінений ландшафт людиною, якою б мірою не був насичений результатами людської праці , він залишається частиною природи, у ньому продовжують діяти природні закономірності. Людина не в змозі скасувати об'єктивні закони функціонування та розвитку геосистем, знівелювати якісні відмінності між ландшафтами тайги і степу, степу і пустелі.
Вплив людини на ландшафт слід розглядати як природний процес, в якому людина виступає як зовнішній чинник. При цьому треба мати на увазі, що нові елементи, впроваджувані людиною в ландшафт (ріллі, споруди, техногенні викиди), не випливають із структури ландшафту, не обумовлені ним і тому виявляються чужорідними елементами, не властивими конкретному ландшафту. Тому ландшафт прагне здобути їх або «переварити», модифікувати. У зв'язку з цим антропогенні елементи, впроваджувані в ландшафт, є нестійкими, не здатними самостійно існувати без постійної підтримки людини. Так, культурні рослини, якщо за ними не доглядати, не відновлювати, будуть витіснені дикими, рілля заросте, канали в земляному руслі або запливут, або будуть меандріровать, як річки, будівлі зруйнуються.
Наслідком цього, по-перше, є необхідність постійної витрати людиною праці і ресурсів на підтримку таких елементів, необхідність догляду, ремонту, реконструкції, а по-друге, для підвищення стійкості впроваджуваних елементів людина повинна максимально зменшувати їх «чужорідність» для ландшафту.
Для оцінки видів і глибини техногенного впливу, визначення допустимого рівня впливу чи допустимого антропогенного навантаження на геосистему, за якими наступають незворотні і небажані її зміни, необхідно в кожному конкретному випадку визначати стійкість геосистеми до техногенних навантажень.
Будь-яка геосистема пристосована до певних умов, у межах яких вона стійка і нормально функціонує навіть при збуреннях зовнішніх природних факторів (динамічність геосистеми). Техногенні обурення часто перевершують природні, вони більш різноманітні, деякі взагалі відсутні в природі, наприклад забруднення штучними речовинами. Все це викликає необхідність у спеціальних дослідженнях реагування геосистеми на конкретні дії, які повинні бути покладені в основу проектів за природокористування і природооблаштування. Відзначимо тут важливість довготривалих кількісних прогнозів поведінки геосистем при різних варіантах техногенних впливів.
Ступінь зміни ландшафту залежить від того, які компоненти зазнали модифікації або навіть руйнування. З цих позицій виділяють первинні і вторинні компоненти. Геологічний фундамент і властивості повітряних мас, тобто клімат, є базовими, первинними, що формують зовнішній вигляд ландшафту. До речі, їх змінити людині найважче, хоча приклади цього вже є: розробка родовищ відкритим способом, коли кар'єри досягають глибини 100 ... 200 м і більше, а в плані вимірюються десятками кілометрів. Легше за все людина змінює вторинні компоненти: рослинний покрив, грунту, сильно впливає на поверхневі води, але вторинні компоненти й відновлюються легше.
Змінену геосистему потрібно розглядати як особливу техноприродних систему, в яку вбудовані техногенні, чужорідні для природи блоки: посіви сільськогосподарських культур, будівлі, споруди, комунікації і т. п. У такій системі техногенні та природні блоки функціонують, підкоряючись природним законам. Разом з тим треба розглядати і взаємодія техногенних блоків, їх залежність від соціально-економічних умов, наприклад, у відношенні власності: земля належить одному суб'єкту, а споруди, побудовані на ній, - іншому.
Стійкість техноприродних систем вступає в протиріччя зі стійкістю зміненої природної системи. Якщо природна система прагне повернутися в «первісний» стан, про що було сказано раніше, то людина зацікавлена у стійкості техноприродних систем. Критерії стійкості в обох випадках протилежні. Якщо заростання ріллі служить критерієм стійкості геосистеми як природного утворення, то цей же процес розглядають як свідчення нестійкості вже техноприродних системи, в даному випадку - агрогеосістеми, призначення якої - підтримувати задані властивості ріллі для отримання необхідного врожаю певних культур. Ще приклад: осушувальна система без підтримки людини приходить в непридатність (міліють канали, заіляются і заростають корінням дре
Стійкість навмисно модифікованої геосистеми (техноприродних системи) разом з вбудованим в неї техногенним блоком визначається як здатність виконувати задану соціально-економічну функцію.
Змінені людиною геосистеми, як правило, менш стійкі, ніж первинні, оскільки природний механізм саморегулювання в них порушений. Тому екстремальні відхилення параметрів зовнішнього середовища, які гасяться в природному геосистеме, можуть виявитися руйнівними для антропогенної модифікації: один заморозок може погубити культурну рослинність, пилова буря за кілька днів може зруйнувати грунтовий шар на розораної території.
Техногенний блок природно-технічних систем менш стійкий і може існувати тільки при постійній підтримці людиною.
Техноприродні системи природооблаштування. Природооблаштування - це складне дороге ресурсо-і енергоємне захід, що проводиться тривалий час, для його здійснення необхідно створення комплексу складних інженерних споруд і пристроїв, надійно функціонують у різноманітних природних умовах, часто екстремальних, при змінних погодних умовах. Тому на більших площах будують інженерні системи природооблаштування, тобто комплекс споруд, пристроїв, машин і устаткування, призначених для досягнення тієї чи іншої мети. Інженерні системи природооблаштування за своєю суттю є техноприродних системами або природно-техногенними комплексами. При їх створенні необхідно керуватися принципами природооблаштування.
До інженерних систем природооблаштування відносять:
-Меліоративні, призначені для реалізації необхідного меліоративного режиму земель;
-Екологічні, призначені для відновлення природної самоочіщаемості забруднених територій, скорочення надходження на них забруднюючих речовин та їх видалення, локалізації вогнища забруднення;
-Природоохоронні;
-Протівостіхійние, призначені для боротьби з повенями, підтопленням, розмивом берегів, з зсувами, селями і т. п.;
-Регулювання поверхневого стоку, необхідні при комплексному використанні водних ресурсів;
-Водопостачання, обводнення і водовідведення.
Склад меліоративної системи залежить від виду меліорованих земель, сукупності регульованих показників меліоративного режиму. Загалом, меліоративна система включає регулюючі елементи, які безпосередньо здійснюють меліоративні впливу, які проводять і огороджувальні елементи, джерела залучених ресурсів, наприклад води, приймачі технологічних скидів із меліорується території (дренажні води, шкідливі речовини, наноси і т. п.). Крім цього до складу системи входять об'єкти енергетичного забезпечення, дороги, споруди; засоби контролю, зв'язку та управління, щоб забезпечити зворотний зв'язок між керуючими впливами і керованим об'єктом і моніторинг стану меліорується та прилеглої території, а також природоохоронні споруди, виробничі бази, службові та житлові приміщення служби експлуатації та консультативної служби, що здійснює постійну взаємодію між землекористувачами та меліораторами.
Меліоративні системи залежно від їх крупності, важливості можуть належати окремим землекористувачам: фермеру, підприємству; групі землекористувачів; можуть бути муніципальними; великі системи, що мають важливе значення для економіки, можуть бути у власності суб'єктів Російської Федерації або навіть федеральними.
Меліоровані землі, які обслуговуються меліоративної системою, не входять до її складу як власність.
Надійність меліорації і її ефективність багато в чому залежать не тільки від технічної досконалості меліоративної системи, але і від правильного її функціонування, дотримання технологічних режимів, вміння керувати нею в невизначених погодних умовах. Ця обставина, яка вимагає прийняття рішень в умовах невизначеності і поєднане із значним ризиком не тільки економічних збитків, але і аварій і руйнувань, значно ускладнює управління меліоративної системою в порівнянні з іншими підприємствами, менш залежними від зовнішніх умов. Помилки в управлінні гідромеліоративної системою (зрошувальної або осушувальної) можуть призвести до перезволоження або иссушению земель, прориву дамб або гребель, підтоплення земель та ін
Тому дуже важливою є правильна, науково обгрунтована експлуатація меліоративних систем і перш за все грамотне управління нею, засноване на моніторингу стану земель, довгостроковому і короткостроковому прогнозі погодних умов. Цьому може сприяти моделювання процесів на меліорованих землях в режимі реального часу за допомогою наведених далі моделей, розробка варіантів дії системи залежно від прогнозів і мінімізація ризику від прийнятих рішень.
Інженерно-екологічні системи будують на сильно забруд
3. Основні положення проектування техноприродних систем
В основі концепції проектування і регламентуючих проектну практику принципів з природокористування і природооблаштування закладені наступні положення:
Ø вибирають з традиційних знань деякий мінімум, який доповнюють новітніми знаннями з ландшафтознавства;
Ø переводять геосистему в техноприродних геосистем або на більш високий рівень при проектуванні техноприродних систем для виконання нею заданих функцій;
Ø припускають, що робота на різних стадіях проектування полягає в послідовному переході від дрібних масштабів (карт, схем, генеральних планів) до великих масштабів для детального планування, при проектуванні різних функціональних типів техноприродних систем за допомогою своєрідних підходів, обліку конкретних природних особливостей;
Ø переводять знання про геосистеме, використовувані при проектуванні, в традиційні форми і строго певний прийнятий вид, які будуть основою для складання нормативних та рекомендаційних документів (норм, правил, положень, вказівок, інструкцій, посібників).
У процесі проектування технічних систем і для збереження ландшафтів проектувальнику необхідні деякі знання: про природних комплексах, ландшафтах, властивості ландшафтів, взаємодії природи і людської діяльності, властивості технічної системи, властивостях нової природно-технічної геосистеми, про особливості складних адаптивних систем та рекомендації, висловлені в вигляді принципів природооблаштування.
При проектуванні геотехнічних систем необхідно керуватися такими принципами:
будь-які природні територіальні системи складені з взаємозалежних компонентів природи і дрібніших територіальних комплексів. Тому будь-яке природне або антропогенний вплив на ландшафт призводить до ланцюга змін в його компонентах і утворюють його частинах і супроводжується змінами на сусідніх і пов'язаних з ним ландшафтах;
природний ландшафт - цілісне утворення, що має внутрішньої і територіальною організацією, тому однаковий вплив на ландшафти призведе до різного за розміром і інтенсивності зміни;
ландшафт, як просторово-тимчасове утворення, характеризується одночасним поєднанням мінливості і стійкості;
при взаємодії суспільства і природи формуються складні різнорівневі системи: територіальні виробничі комплекси, природно-технічні системи, демоекологіческіе системи, інтегральні геосистеми і т.д. Їх особливість - нерівнозначність;
система суспільство - природа є адаптивною системою. У той же час вона здатна виконувати певний набір соціально-економічних функцій;
інтегральні техноприродні системи, як і природні геосистеми, володіють стійкістю і мінливістю, але на відміну від природних геосистем їх стійкість і мінливість забезпечуються поєднанням процесів організації і управління;
будь-який вплив на інтегральну геосистему тягне за собою ланцюг змін як у природної складової, господарської, так і в населенні.
4. Норми техногенного впливу на ландшафти
Удосконалення природокористування та природооблаштування неможливо без розробки нормативів антропогенного і техногенного впливу на ландшафти. Розробка нормативів спрямована на збереження ресурсо-і середовищовідтворне властивостей ландшафтів. Норма (від лат. Norma - керівне правило) - узаконений, визнаний, обов'язковий порядок, міра. Відомі норми осушення, зрошення, висіву насіння і т. д. З чим же пов'язане визначення норм антропогенного і техногенного впливу? Норми - найважливіший засіб управління, планування, проектування, закономірностей конструювання та контролю за будь-якою діяльністю. Вони - компроміс між бажаним (допустимим) і економічно можливим. При обгрунтуванні норм враховують реальні можливості фактичного етапу розвитку господарства і геосистеми. Наприклад, для збереження складу атмосфери незмінним у процесі будь-якого виробництва необхідно виключити викиди шкідливих речовин. Якщо це не вдається економічно або технологічно, то вводять норми гранично допустимих викидів (ПДВ). Або за якістю води - її чистота і ступінь очищення пов'язані із забрудненим стоком у вододжерело. Тут вводять норми гранично допустимих концентрацій (ГДК) і т. д.
Норми застосовують у тих випадках, коли існує якийсь вплив (навантаження) і виявляється його наслідок або зміна будь-яких показників. Навантаження може накопичуватися і прийняти вид ланцюгової реакції. Для охорони природи норми вводять перед передбачуваним впливом, що сприяє запобіганню виникнення ланцюгових реакцій, змін і, в кінцевому підсумку, зниження числа використовуваних норм. Норми повинні враховувати стан ландшафту - стабільне і стійке, оптимальне, середнє, змінне, допустиме або критичне. Звідси нестабільність нормативів. Норми не мають просторового призначення. Вони враховують територіальну диференціацію властивостей ландшафтів і ландшафтне різноманіття територій. Наприклад, диференціюють водоохоронні зони навколо водойм, вздовж річок і каналів або санітарно-захисні зони навколо промислових підприємств і т. д. Норми планують на значний відрізок часу, відображають тимчасову і просторову організацію ландшафту, взаємодія природи і техніки при тривалому функціонуванні техноприродних системи.
У першому випадку ландшафт розглядають як природно-антропогенне геосистему, в якій активна діяльність людини є однією з підсистем, і аналізують навантаження на природне складову геосистеми, у якої повинні бути збережені ресурсі-і середовищовідтворне властивості.
У другому випадку розглядають діяльність технічних систем, вплив яких поширюється на не аналізований ландшафт. Тут об'єктом вважається активно впливає система, а суб'єктом - ландшафт. Для технічної системи розробляють технічні умови і норми, які сприяють підвищенню надійності функціонування та ефективності.
Список використаної літератури
1. Голованов О. І., Кожанов Є. С., Сухарєв Ю. І. «Ландшафтознавство». - М.: Колос, 2005 р.
2. Глазовська М. А. «Геохімія природних і техногенних ландшафтів СРСР» .- М.: Вища школа, 1988 р.
3. Дьяконов К. М., Аношко В. С. «Меліоративна географія». - М.: МГУ, 1995 р.