Структура природно технической системы

Природно-технические системы

Существование взаимодействований между искусственными и естественными объектами Земли требует совместного рассмотрения взаимодействующих объектов как сложных тел (систем), называемых природно-техническими системами (ПТС) . Природно-техническая система (ПТС) — целостная, упорядоченная в пространственно-временном отношении совокупность взаимодействующих компонентов, включающая орудия, продукты и средства труда, естественные и искусственно измененные природные тела, а также естественные и искусственные поля. Природно-техническая система (ПТС ) — целостная, упорядоченная в пространственно-временном отношении совокупность имодействующих компонентов, включающая орудия, продукты и средства труда, естественные и искусственно измененные природные тела, а также естественные и искусственные поля. Примером ПТС может служить гидроузел, в котором искусственные объекты — гидротехнические сооружения и водохранилище — взаимодействуют между собой и с окружающими их областями литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы. Взаимодействие проявляется в разнообразных геологических, гидрологических, атмосферных и биологических процессах. Компоненты природной среды, взаимодействующие с искусственными объектами, различны. Набор их зависит от класса ПТС. В одних ПТС с искусственными объектами активно взаимодействуют граничащие с ними области литосферы, атмосферы, биосферы (мелиоративные системы), в других — области гидросферы (портовые сооружения) или литосферы (подземные сооружения, котлованы и карьеры, эксплуатационные скважины).

Категории ПТС

• Природно-техническую систему, подсистемами-компонентами которой являются отдельное сооружение и сфера взаимодействия геологической среды с этим сооружением, следует считать элементарной;
• Более высокой категорией является локальная ПТС, формирующаяся и функционирующая под влиянием взаимодействий комплекса сооружений (город, гидроузел, промышленный комплекс) с литосферой. Локальная ПТС состоит из элементарных, отношения, которых и составляют ее структуру;
• Следующей категорией ПТС является региональная . Подсистемами-компонентами региональной являются локальные ПТС, находящиеся в регионе, и природные геосистемы, в которые вкраплены локальные ПТС. Таким образом, структуру региональной ПТС не определяют прямые управляющие взаимодействия, осуществляющиеся внутри границ составляющих ее локальных ПТС. Главными взаимодействиями, существенно влияющими на функционирование региональной ПТС, наряду с возмущающими природными следует считать управляющие, косвенные, иногда заранее не учтенные взаимодействия. Аналогичные соображения можно высказать и о глобальной ПТС.

Формирование и функционирование ПТС, режим функционирования, управляющие взаимодействия

Природно-техническая система принципиально отличается от природной. Главнейшее ее отличие состоит в том, что она является управляемой (кибернетической). Управляемыми системами называются такие системы, функционирование которых обусловлено управляющими взаимодействиями. Подробнее.

Принципы оптимизации ПТС и управление ее функционированием

При любой хозяйственной деятельности человек стремится улучшить производственный процесс. Это полностью относится и к процессам взаимодействия с литосферой. К числу задач оптимизации таких процессов, представляющих интерес для инженерной геологии, следует отнести следующие. Подробнее.

Источник

39. Становление концепции природно-технических (геотехнических) систем.

Ста¬новление концепции природно-технических (ПТС), или геотехниче¬ских (ГТС), систем происходило, с одной стороны, спонтанно и было обусловлено логикой развития географической науки. С другой сторо-ны, на ее формирование повлияли идеи кибернетики и теории систем, активное внедрение которых в географию началось с середины 60-х гг. XX в. Определенную роль сыграло развитие проблем регули-рования и управления природными процессами в смежных с геогра¬фией науках — геологии, геохимии, гидротехнике, мелиорации и др.

Существенное влияние на становление концепции ГТС оказало учение о социальном обмене веществ и энер¬гии (СОВ), разработанное И. П. Лаптевым (1970). Им выделены че¬тыре группы систем, созданных обществом для социального обмена веществом: захватывающая (добывающая) система, перерабатываю-щая, выделительная и транспортная.

Теоретические и методологические аспекты концепции ГТС ус¬пешно стали развиваться с середины 60-х гг. XX в. в Институте географии. Ее становление связано главным образом с изучением влия¬ния гидротехнических систем (водохранилищ ГЭС, мелиоратив¬ных систем). В 1972 г. вышла работа А. Ю. Ретеюма, К. Н. Дьяко¬нова и Л. Ф. Куницына, посвященная взаимодействию техники с природой и геотехническим системам, где были намечены основ¬ные принципы концепции ГТС, рассмотрена логическая модель ГТС, вопросы управления и влияния ГТС на окружающую среду. В последующих разработках географов углублялись как теорети¬ческие, так и практические стороны концепции ГТС.

В настоящее время ГТС рассматривается как образование физико-географической размерности, у которой природные (как специально созданные человеком, так и естественные, но непредна¬меренно измененные в процессе действия техники) и технические части настолько тесно взаимосвязаны, что функционируют в со¬ставе единого целого. Более широкое понятие природно-технической системы — это сочетание техники и природы или при¬родных и технических подсистем. Целостность ГТС предопределе¬на технологией производства и достигается вещественными, энер¬гетическими и информационными потоками (связями).

40. Межкомпонентная и территориальная структура и связи природно-технических систем.

ГТС — это системы открытые, обменивающиеся со средой ве¬ществом и энергией. Поэтому они образуют сферу влияния, со¬стоящую из зон, подзон и поясов, в пределах которых природные процессы в той или иной степени детерминированы функциониро¬ванием ГТС. Управление ГТС предусматривает учет состояния всех подсистем, в том числе природной в сфере влияния, что необ¬ходимо для реализации на практике принципа оптимизации.

В структурном отношении ГТС могут рассматриваться с помощью двух моделей — межкомпонентной и территориальной. В межкомпо¬нентной модели внимание обращено на выделение технологических элементов и блоков, таких как технический, природный и управленче¬ский. Технический блок представлен различного рода сооружениями, устройствами и механизмами, которые образуют в его пределах один или несколько технических комплексов. Природный блок состоит из природных комплексов того или иного ранга, включая комплексы уже измененные человеком. Блок управления образуют люди со вспомога¬тельными техническими средствами, нередко автоматическими.

Структуру ГТС можно также охарактеризовать в территори¬альном аспекте. При этом большинство ГТС включает в себя тех¬нические ядра (производственные цеха, фабрики и т. д.); рабочие площади (обычно примыкающие к техническим ядрам); подсоб¬ные рабочие площади (временные склады сырья и т. д.); зоны влияния техники на природу; зоны влияния природы на технику.

ГТС — это системы территориальные. Поэтому возникает вопрос об их территориальных границах и их картировании. Поскольку ГТС формируются под влиянием как природных, так и антропоген¬ных факторов, то при проведении их границ следует руководство¬ваться не каким-либо одним из этих факторов, а их совокупностью. Надо отметить, что в ряде случаев границы природной и антропоген¬ной составляющих ГТС могут совпадать или быть очень близкими, например в системах сельскохозяйственных, лесохозяйственных. Однако часто они не совпадают. Опыты выделения и картографиро¬вания ГТС уже имеются. Чаще всего они относятся к средне- и мел¬комасштабным исследованиям, при которых для выделения ГТС оперируют обобщенными показателями. Обычно используется спо¬соб наложения границ природной и технической составляющих и последующего проведения общей (интегральной) границы ГТС. Эта общая граница в одних случаях, видимо, может проводиться по при¬родным рубежам, а в других — по антропогенным.

Гораздо сложнее обстоит дело с проведением границ и картографи¬рованием ГТС в крупном масштабе. В этих случаях кроме границ рас¬пространения самой системы необходимо учитывать, с одной сторо¬ны, границы зон влияния техники на природу и природы на технику. При установлении границ зон влияния техники на природу нередко мешают отсутствие точных фактических данных, где именно на мест¬ности заканчивается зона влияния; неясность, какому виду влияний (а их бывает несколько и проявляются они одновременно) следует от¬дать предпочтение; неразработанность вопроса о том, можно ли прово¬дить границу по фактическим показателям влияния или же ее следу¬ет отодвигать до естественной границы природного комплекса, исходя из того, что вся его территория со временем все равно подвергнется изменению. В связи с тем, что трудности эти преодолеть пока не все¬гда удается, задача часто сводится к определению не истинной, а ус¬ловной границы ГТС (если, конечно, этому не противоречат цели ис-следования). За условную границу обычно принимают обобщенный (генерализованный) контур всей совокупности составляющих ГТС площадей, которые по периферии представлены главным образом зо-нами влияния техники на природу. При этом, естественно, предпочте¬ние отдается границам совпадения двух или нескольких зон. Вместе с тем очевидно и то, что для картографирования ГТС может быть ис-пользовано несколько (множество, система) рубежей. Набор их в каж¬дом конкретном случае может меняться.

Функционирование ГТС осуществляется в ходе реализации много¬численных связей, которые существуют как внутри геотехсистем, так и между ГТС в целом и другими контактирующими с ними природ¬ными, геотехническими и социально-экономическими системами. Связи эти разнообразны: технологические, директивные, координа¬ционные, контрольные, информационные, защитные, товарно-про¬дукционные и т. д. С географической точки зрения особое значение имеют два вида связей — определяющие (или локализующие) и преобразовательные (или изменяющие). В основе локализующих связей лежит свойство природной среды, определяющее размещение техники в пространстве, а также обусловливающее многие ее конструктивные особенности. Более сложен вопрос о преобразовательных связях. Они могут исходить и от техники, и от природы. Поэтому выделяется два подвида изменяющих связей — первичные и последующие. Первичные связи чаще бывают направлены от технических элементов к природным, а последующие — от одних природных элементов к другим или же к техническим. Преобразовательные связи обычно принимают форму процессов, протекающих в виде цепных реакций и нередко продолжающихся неопределенно долгое время.

Источник