Концепция геотехнических систем. Классификация процессов по типу обмена веществом и энергией со средой

Взаимодействие человека с природой осуществляется как непос­редственно, так и через различные технические и инженерные уст­ройства, причем роль и значение последних неуклонно возрастает. Вычленение техники как особого вида антропогенного влияния на природную среду предпринял в начале 30-х годов XX в. А. Е. Ферсман, предложивший термин «техногенез».

Понятие «техника», отражающее наиболее важные и характерные черты материальной культуры эпохи научно-технической революции XX в., несет большую смысловую нагрузку. Среди множества опреде­лений техники остановимся на двух. По Ю. С. Мелещенко (1970), «техника есть совокупность создаваемых и применяемых материаль­ных средств целесообразной деятельности людей». Близкое к приве­денному, но более развернутое определение Г. Н. Волкова (1970): «Техника — система искусственных органов деятельности общества, развивающаяся посредством исторического процесса опредмечивания в природном материале трудовых функций, навыков, опыта и зна­ния, путем познания и использования сил и закономерностей приро­ды». А. Ю. Ретеюм указывает, что лишь в процессе человеческой дея­тельности искусственный объект в силу его отношения к какой-либо цели и в связи со ставящими эту цель людьми становится объектом техники. Без этих условий он выпадает из сферы общества и уже не противостоит природной среде, а включается в нее. Так, например, частью природной среды становятся бывшие насыпи железных дорог, заброшенные дренажные канавы.

В начале 60-х годов наш соотечественник Г. Ф. Хильми отметил возрастающую роль технических средств в преобразовании неблаго­приятных свойств природной среды и пришел к выводу, что, «начав с преобразования природы, человек перейдет к ее организации и в конце концов будет вынужден создавать принципиально новую био­сферу, состоящую из физической среды, населяющих ее организмов и включенных в природу технических устройств, контролирующих фи­зическую среду и в значительной мере ее создающих».

Зародившаяся в 60-х годах XX в. в Институте географии АН СССР концепция геотехнических систем (И. П. Герасимов, Л. Ф. Куницын, В. С. Преображенский, А. Ю. Ретеюм, К. Н. Дьяконов и др.) получила широкое развитие в полевых исследованиях географов академических институтов и университетов (С. Л. Вендров, В. С. Аношко, В. И. Булатов, Л. М. Граве, Т. В. Звонкова, А. В. Дончева, А. Г. Емельянов, Л. К. Малик, П. Г. Шищенко, Г. И. Швебс и др.). Ее становление связано главным образом с изучением влияния гидротехнических систем (водохрани­лищ ГЭС), мелиоративных систем и Каракумской геотехнической системы на ландшафты окружающей территории.

С появлением термина «геологическая среда» (Е. М. Сергеев), под которой понимают горные породы и почвы вместе с природными и техногенными геологическими процессами, концепцию геотехнических и природно-технических систем в 80-е годы прошлого столетия ста-ц| разрабатывать геологи (Г. К. Бондарик, А. Л. Ревзон, О. Н. Толстихин). По А.Л.Ревзону, природно-техническая система (ПТС) — совокуп­ность форм и состояний взаимодействия компонентов природной среды с инженерными сооружениями на всех стадиях функционирования, от про­ектирования до реконструкции.

Иначе, ПТС — совокупность природных и искусственных объек­тов, формирующихся в результате строительства и эксплуата­ции инженерных и иных сооружений и технических средств, взаимодействующих с природными объектами. ПТС выступает как родовое понятие. ПТС А. Л. Ревзон подразделяет на подсистемы по взаимодействию техники с конкретными компо­нентами природы — геотехнические, биотехнические, историко-архитектурные, тропотехнические, акватехнические. Однако ландшафт­ным геотехническим системам (ГТС) места не нашлось.

Целостность ГТС предопределена технологией производства и до­стигается вещественными, энергетическими и информационными потоками. В состав ГТС входят блоки или подсистемы контролирова­ния, регулирования и управления (рис. 1). Средствами контролирова­ния могут быть пилотируемые космические станции и искусственные спутники Земли, простые термометры и другие приборы, собираю­щие информацию о состоянии различных частей ГТС (геоэкологичес­кий мониторинг). Регулирование осуществляется затворами на мелио­ративных осушительных системах, сельскохозяйственной авиацией, рассеивающей минеральные удобрения, и т.д. Управляют ГТС диспет­черы ГЭС, агрономы, инженеры. В ряде случаев функцию управления могут выполнять автоматы с обязательным участием компьютеров.

ГТС — системы открытые, обменивающиеся со средой веществом и энергией. Поэтому они образуют сферу влияния, состоящую из зон, подзон и поясов, в пределах которых природные процессы в той или иной степени детерминированы функционированием ГТС. Управле­ние ГТС предусматривает учет состояния всех подсистем, в том числе природной в сфере влияния, что необходимо для реализации на прак­тике принципа оптимизации.

Модель геотехнической системы позволяет рассматривать веществен­но-энергетические и производственно-технологические аспекты взаи­модействия производства с ландшафтами. Она открывает возможность для осуществления прогноза изменения природно-территориальных комплексов под влиянием хозяйственной деятельности человека, т. е. решить одну из главнейших задач ОВОС. Концепция предусматривает экологическую, технологическую, экономическую и социальную оценки. Но не всей ГТС, а влияния на окружающую природную среду.

Модель ГТС может быть использована при проектировании значи­тельного числа объектов — нефтедобывающих комплексов, водохра-

Рис. 1. Принципиальная схема геотехнической системы: I — геотехническая система, II — сфера ее влияния; 1 — блок регулирования; 2 — инженерно-технические сооружения; 3— искусственно созданная природная под­система; 4 — средства контролирования; 5 — блок управления. Потоки: а — входя­щий поток вешества и энергии; 6 — управляемый поток вещества и энергии; в — выходящий (трансформированный) поток вещества и энергии; г— информаци­онные связи (потоки)

нилищ ГЭС, тепловых электростанций, осушительных и ороситель­ных систем, противоэрозионных, рекреационных и др.

С позиций геохимии ландшафта конструктивным оказалось поня­тие «технобиогеомы», предложенное М. А. Глазоиской.

Технобиогеомы — ландшафтные системы или типы территории, близкие по реакции на один вид техногенеза (вид освоения) и обладающие сходным уровнем геохимической устойчивости. Технобиогеомы — исходные физико-географические объекты ландшафтно-геохимического прогноза.

Системная методология изучения взаимодействия техники и приро­ды и составления ОВОС. Методология должна базироваться на рас­смотрении актуальных связей между природными и техническими подсистемами. А. Ю. Ретеюм* (1997) выделяет семь типов процессов, которые органически связаны с проявлением действия техники в при­роде и могут вызывать негативные последствия.

1. Поступление в природу чужеродной субстанции: