Транспортных природно технических системах

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

3. Природно-технические системы. Классификация природно-технических геосистем.

Природно-техническая система, по В. Д. Ломтадзе, — «природный комплекс, в пределах которого размещены искусственные объекты, созданные в результате выполнения строительных и других инженерных работ. В географии (а теперь и в инженерной геологии) такую систему рассматривают как модель, характеризующую взаимодействие природы (геологической среды) с сооружениями.»

Примерами природно-техногенных комплексов могут служить:

• судоходные пути, обустроенные на реках путем создания различных гидротехнических сооружений, таких как шлюзы, каналы, плотины и т.д.;
• сельскохозяйственные земли, так как представляют собой территории, преобразованные для производства сельскохозяйственной продукции путем создания систем орошения, осушения, путем планировки и выравнивания значительных площадей;
• водохранилища ГЭС, удовлетворяющие энергетические, транспортные и водно-ресурсные потребности общества.

По признаку локализации природно-техногенные комплексы можно подразделить

По уровню антропогенной нагрузки природно-техногенные комплексы можно подразделить на следующие категории:

1) малоосвоенные территории с низкой плотность населения, где техногенная (экономическая составляющая) либо совсем не представлена, либо исчезающе мала;

2) ландшафты, в пределах которых отсутствуют крупные населенные пункты, а также в которых велика доля территорий, вовсе не затронутых хозяйственной деятельностью;

3) ландшафты, в пределах которых преобладает сельскохозяйственное производство, а доля промышленности незначительна;

4) территории, на которых преобладает аграрный сектор экономики, но вместе с тем присутствуют отдельные крупные объекты промышленности;

5) природно-техногенные комплексы, в которых в примерно равной степени представлены как средней величины города с развитой промышленностью, так и аграрные территории;

6) природно-техногенные комплексы с присутствием крупных городов и сельскохозяйственных площадей;

7) наличие крупных городов с развитой промышленностью, окруженных индустриально освоенными территориями (например, Москва с Московской областью, Санкт-Петербург с Ленинградской областью).

Система – это предмет, состоящий из других предметов, которые находятся в определенных отношениях и обладают фиксированными свойствами.

ПТС – это любая комбинация из техногенного устройства и природного геологического тела. ПТС – это сооружения и геологическая среда, которая находится под его влиянием.

ПТС разделяются на несколько категорий( структурных уровней):

• ПТС, подсистемы: отдельное сооружение и сфера взаимодействия ГС с этим сооружением, следует считать элементарной;
• ЛокальнаяПТС, формирующаяся и функционирующая под влиянием взаимодействий комплекса сооружений (город, гидроузел, промышленный комплекс) с литосферой. Локальная ПТС состоит из элементарных, отношения, которые и составляют ее структуру;
• региональная. Подсистемы: локальные ПТС, находящиеся в регионе, и природные геосистемы, в которые вкраплены локальные ПТС. Главные взаимодействия региональной ПТС — управляющие, косвенные, иногда заранее не учтенные взаимодействия.
• Элементарные ПТСграничат с друг другом или пересекаются, так что на функционирование некоторой элементарной ПТС оказывают влияние соседние. Область ГС, взаимодействующая с комплексом сооружений, в большинстве случаев не имеет разрывов непрерывности, представляет собой связную область геологического пространства.

Примером локальной ПТСможет служить система в границах города, включающая все его сооружения, некоторую часть воздушного бассейна, реки и водоемы, фрагменты биосферы и область литосферы до глубины, в пределах которой проявляется взаимодействие с сооружениями (развиты инженерно-геологические процессы).

Региональные ПТС,как правило, не составляют связную область пространства и не могут непосредственно взаимодействовать между собой. Они приводят к изменению хода естественных процессов в регионе и к возникновению ИГ (техногенных) процессов.

Категорию ПТС определяет ее структура, а не занимаемая площадь. Например, такая элементарная ПТС, как водохранилище — сфера взаимодействия геологической среды, — может занимать площадь в сотни или даже тысячи квадратных километров. В то же время несколько отдельно расположенных сооружений, суммарная площадь которых не превышает 1-2 км2, а сферы взаимодействия не пересекаются, образуют региональную ПТС

Источник

3 Транспортные геотехсистемы

Геотехсистемы транспортного назначения представляют собой обя­зательный составной элемент инфраструктуры любой освоенной тер­ритории и играют большую роль в формировании и развитии эко­номики каждой страны, района, города.

Сам транспорт и геотехсистемы транспортного назначения ока­зывают существенное негативное воздействие на природу. Каждый вид линейных транспортных геотехсистем имеет ряд специфических особенностей.

Наиболь­шее отрицательное влияние исходит от наземного транспорта. Сильное влияние на природу оказы­вают автомобильные дороги. Это связано, во-первых, с тем, что современные автомагистрали имеют в несколько раз большую ши­рину, чем другие транспортные системы. Во-вторых, движущиеся автомобили выбрасывают в атмосферу значительное количество вред­ных веществ. Кроме того, интенсивно используемые автомобильные дороги являются источниками сильного шума, а также вибрации грунта.

Воздействие железных дорог на природную составляющую имеет несколько иной характер. Оно более интенсивно на этапе их соору­жения и менее – в процессе функционирования.

Строительство магистральных трубопроводов, как и других, ли­нейных транспортных сооружений, сопряжено с крупными наруше­ниями природных геосистем в результате работы строительной тех­ники, отчуждения территорий при наземной прокладке трубопро­водов.

Сооружение линий электропередач незначительно нарушает рельеф и растительный покров (существенные необратимые изменения воз­никают лишь при вырубке просек в лесных районах). Недоста­точно исследовано влияние электрического поля в процессе экс­плуатации ЛЭП. Так, например, известно, что при высокой отно­сительной влажности воздуха (80 – 100 %) трассы становятся препят­ствием для крупных животных и птиц.

К основным факторам неблагоприятного воздействия воздушного транспорта относятся шум, загрязнение атмосферы выбросами вредных продуктов сгорания топлива, звуковой удар и электромагнитное из­лучение.

Негативное воздействие водного транспор­та выражается главным образом в загрязнении водоемов нефтесодержащими и хозяйственно-бытовыми стоками с судов и в загряз­нении атмосферы в результате погрузочно-разгрузочных операций в портах.

Судоходные каналы имеют ограниченное распространение, однако, техногенным изменениям подвергаются все компоненты природного ландшафта. Кроме того, каналы существенно изменяют гидроло­гический режим территории.

По особенностям технической составляющей среди транспорт­ных геотехсистем можно выделить две большие группы – площад­ные (аэропорты, железнодорожные вокзалы, речные и морские порты) и линейные автомобильные и железные дороги, магистральные тру­бопроводы, судоходные каналы, линии электропередач. Наиболее распространены транспортные геотехсистемы линейного характера.

Все линейные транспортные геотехсистемы, рас­членяющие естественные природные комплексы, играют в ланд­шафте роль гидрологических и экологических барьеров.

Повышение уровня грунтовых вод перед насыпью и понижение их рядом с выемками приводит, в частности, к дестабилизации лесных местообитаний (уменьшению прироста деревьев, их болезням и при особенно сильных изменениях – к их гибели).

Увеличение густоты сети экологических барьеров может поста­вить под угрозу сохранение экологической стабильности ландшаф­та. Лесные массивы и другие природные комплексы выступают как биоцентры, связанные друг с другом биокоридорами. Сеть био­центров разных уровней и соединяющих их биокоридоров образует каркас экологической стабильности территории, которая часто нарушается транспортными магистралями. Сеть дорог, раз­деляя лесные массивы, ограничивает или делает вообще невозмож­ным свободное перемещение не только крупных, но и мелких животных. Ограничение жизненного пространства спо­собно вызвать вырождение некоторых видов.

Линейные транспортные геотехсистемы являются также зоной активизации некоторых экзогенных процессов. Косвенной причиной водной эрозии могут быть неправильно рассчитанные водопропуск­ные сооружения. Дороги (в том числе грунтовые) и трубопроводы, проложенные вдоль склонов даже не­значительной крутизны, вследствие уничтожения растительности ста­новятся очагами бурного развития промоин, оврагов.

Линейные транспортные геотехсистемы выступают в качестве ка­налов техногенных геохимических миграций и распространения синантропных видов растений и животных (существование которых связано с жизнедеятельностью человека: тараканы, мыши, клопы, подорожник, крапива, лебеда и др.). Различными видами транспорта перевозится огромное количество веществ, которые частично рассеи­ваются в придорожной полосе. Существенным является загрязнение вод стоками с дорог, несущими остатки нефтепродуктов, антиоб­леденителей и т.д.

Загрязнение воздуха и почвы токсичными продуктами, содержа­щимися в отработанных газах автомобилей, оказывает угнетающее влияние на придорожную растительность при интенсивности дви­жения свыше 45 тысяч автомобилей в сутки. Акку­муляция соединений свинца растениями придорожной полосы на­блюдается даже при интенсивности движения свыше одной тысячи автомобилей в сутки, что делает опасным использование придо­рожных земель в сельском хозяйстве для выращивания овощей и для сенокосных угодий.

Источник