Геоэкологические аспекты создания и функционирования природно-технических систем.

ПРИКЛАДНАЯ ГЕОЭКОЛОГИЯ

Природная и интегральная геосистемы в прикладной геоэкологии.

С позиций системного подхода окружающая человека среда рассматривается как система. Применительно к объектам земной природы мы говорим о географических системах - геосистемах. "Система" означает совокупность объектов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство. Понятие "географическая" обозначает принадлежность к Земле, наличие территориальной упорядоченности. Различаю геосистемы, состоящие только из элементов природы - природные геосистемы; и геосистемы, состоящие из элементов природы, населения и хозяйства - интегральные геосистемы.

Геосистема природная - это участок земной поверхности, где отдельные компоненты природы находятся в тесной связи друг с другом, и который как целое взаимодействует с соседними участками, космической сферой и человеческим обществом. Природные геосистемы могут иметь различные размеры.

Интегральная геосистема - это сложное территориальное (пространственно-временное) образование, включающее в себя такие элементы (подсистемы) как природа, население, хозяйство; или природа и общество (в которое включается население и хозяйство) с его различными видами деятельности (производственной, бытовой, культурной, рекреационной). Интегральные геосистемы обладают двойственной качественной природой. С одной стороны, сохраняя природные свойства, они развиваются и живут по природным законам; с другой стороны они имеют качества социальные, общественные, которые определяются прежде всего законами развития общества. Интегральные геосистемы имеют различные размеры и разные уровни сложности.

Интегральной системой глобального уровня можно считать всю суперсистему "природа-общество". К интегральным геосистемам регионального или локального уровня могут быть отнесены производственные геосистемы, демоэкологические, рекреационные, природно-хозяйственные, природно-технические.

Природно-техническая геосистема - это вариант интегральной геосистемы, в которой на первый план выходит взаимодействие природы и техники. Это не только такие геосистемы в которых технические устройства выступают как непосредственный элемент системы (промышленные системы), но и такие, деятельность которых в значительной степени определяется искусственными условиями, создаваемыми в результате использования тех или иных технических средств (сельскохозяйственные, лесохозяйственные, охраняемые).

Таким образом, только с помощью комплексного системного подхода выдвигается на первое место важность сохранения всей природы, всей окружающей среды как целого.

Геоэкологические аспекты создания и функционирования природно-технических систем.

Выделяются специфичные по взаимодействию с окружающей природной средой типы природно-технических систем, определяющих основные техногенные факторы деградации естественной природной среды, а именно: транспортные, нефтегазодобывающие, гидротехнические и водохозяйственные, селитебные.

К группе транспортных природно-технических систем относятся железнодорожные, автодорожные, трубопроводные ПТС, а т.ж. линии электропередач. Общими признаками этих систем является линейное протяжение, большие объемы земляных работ при их сооружении, трансрегиональный характер.

Приближение трасс ж/д и автодорог, трубопроводов к месторождениям песчано-гравийных и обломочных грунтов нередко осуществляется с нарушением норм проектирования в районах с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями, что вызывает ряд сложных проблем в управлении функционированием ПТС. Другая проблема - сложность осуществления оперативного обоснования управляющих решений по инженерной защите, поскольку протяжение линейных ПТС часто достигает тысячи и более км, а пролегание трасс линейных сооружений в различных ландшафтно-климатических и инженерно-геологических условиях требует различных методологических подходов к проведению геотехнических исследований. Третья проблема вытекает из первых двух и заключается в сложности осуществления рекультивации нарушенных при строительстве земель как способа не только восстановления экологического равновесия в зоне влияния ПТС на окружающую среду, но и обеспечения равновесного состояния в самой ПТС. При нарушениях почвенно-растительного покрова в полосе отчуждения возникают активизация и развитие опасных природно-техногенных процессов, выводящих систему из равновесного состояния.

К гидротехническим и водохозяйственным можно отнести ПТС, в функционировании которых принимает участие водная составляющая, в частности гидроэнергосистемы, портовые и причальные сооружения, водоотводящие каналы плотин, очистных сооружений, водохранилища. Общие проблемы в функционировании этих систем - предотвращение разрушительного действия водных потоков и загрязнения водных ресурсов. Разрушительное действие водных потоков приводит не только к деформациям инженерных сооружений (причалы, обделка каналов, очистные сооружения, плотины), но и к ухудшению качества элементов среды обитания (разрушение берегов, фильтрационные потери воды, загрязнение горных пород и подземных вод при утечках промстоков, в т.ч. радиоактивных, развитие заболачивания, ухудшение качества воды, почв и пастбищ). Все это в комплексе определяет высокие требования к геоинформационному обоснованию инженерных решений на всех стадиях создания и функционирования гидротехнических и водохозяйственных ПТС.

К нефтегазодобывающим ПТС относятся объекты промышленной инфраструктуры нефтегазовых месторождений. В большей части они не имеют в производственном цикле полностью безотходных технологий и сбрасывают или захороняют отходы производства, что нередко приводит к ухудшению качества среды обитания. По своей инфраструктуре они содержат в себе не только элементы транспортных, гидротехнических и водохозяйственных ПТС со всеми их негативными влияниями на состояние окружающей среды, но и специфические производственные комплексы по добыче, переработке, хранению и утилизации углеводородного сырья и отходов по их переработке. Результаты деятельности этих комплексов сопряжены с чрезвычайно высокой степенью загрязнения атмосферы, почв и горных пород, поверхностных и подземных вод, что в конечном итоге снижает качество биологических ресурсов и практически делают невозможным их самовоспроизводство.

За счет извлечения из недр нефти, газа и воды происходят просадки земной поверхности, площади которых все более увеличиваются в связи с освоением новых районов добычи. В результате повышается уровень грунтовых вод, что приводит к подтоплению сооружений и населенных пунктов. Для решения этой проблемы необходимы как разработка технологий выполнения мелиоративно-осушительных и водоотводящих мероприятий, так и корректировка генеральных схем развития населенных пунктов с учетом снижения объемов техногенного воздействия и с поэтапным выводом промышленных зон за пределы городских агломераций. Наибольшая опасность связана с исчерпавшими свой ресурс старыми трубопроводными системами, аварийные прорывы которых создают социально-экологическую напряженность.

Проектирование новых объектов нефтегазодобычи необходимо осуществлять с учетом требований по безопасности ПТС, для чего необходимо выполнение специальных прогнозно-оценочных исследований с применением современных методов и технологий, результаты которых должны быть положены в основу разработки проектных решений по размещению, конструктивным особенностям сооружений и инженерной защите сооружений и окружающей среды.

Примером селитебных природно-технических систем являются урбанизированные территории, иначе говоря, города, городские агломерации. Здесь, как правило, происходят интенсивные прямые и косвенные антропогенные воздействия на все природные компоненты, в первую очередь, на воздух от стационарных и передвижных источников загрязнения, на воды поверхностные и подземные, осуществляется активизация антропогенно обусловленных экзогенных процессов, сокращается биоразнообразие, повышается содержание в природной среде веществ, ранее ей несвойственных. Всё это вызывает появление и развитие геоэкологических проблем, обуславливающих те или иные по степени интенсивности геоэкологические ситуации, которые необходимо оптимизировать различными способами и приемами с целью восстановления здоровой природной среды как главного условия существования человека.