Контрольные вопросы
Системный подход к определению предмета исследований в инженерной географии.
Виды природопользования и их воздействия на ПТК.
Структура геотехнических систем.
4. Методы определения антропогенной преобразованности ПТК.
1. 3. Методологические принципы и методы инженерно-географических исследований
Положительный эффект от строительства инженерных сооружений может быть достигнут при правильном, дифференцированном их применении с учётом природных особенностей территорий. Это подтверждается многочисленными примерами и стало аксиомой не только в инженерной географии, но и в практике. Однако это возможно только при соблюдении общегеографических принципов, важнейшими из которых являются следующие: региональный, экологический, исторический, историко-генетический.
Суть регионального принципа в том, что природопреобразовательные мероприятия должны проводиться с учётом особенностей природных условий региона. Этот принцип основывается на учении В. В. Докучаева, А. И. Воейкова, А. А. Григорьева, Н. А. Гвоздецкого, Л. С. Берга, Ф. Н. Милькова, А. Г. Исаченко и других исследователей. Ими установлены закономерности формирования природных зон, разработана теория географического районирования, проведено районирование крупных регионов. Региональный принцип предполагает формирование геотехнических систем, обладающих генетическим единством, территориальной целостностью и индивидуальной структурой. Полная информация об особенностях физико-географических компонентов и ПТК служит основой регионального проектирования.
Первым на необходимость учета регионального принципа при разработке систем хозяйственного использования территории указал В. В. Докучаев. Поскольку каждая природная зона характеризуется определёнными климатическими, гидрологическими, почвенными и другими условиями, он предположил, что «основные направления сельского хозяйства, а также цели и задачи опытных полей и агрономических школ будут создаваться как строго зональные…» (В. В. Докучаев. Соч. Т. 1, 1948.с. 42).
Наряду с зональными особенностями территории требуются знание и учёт внутризональных характеристик, так как регион имеет сложную и разнообразную структуру и не отличается внутренней однородностью. В данном случае исследования ведутся на уровне типологических природных комплексов. Типологические природные комплексы имеют общую природу образования, но не образуют сплошных ареалов. Важно и то, что однотипные природные комплексы, формирующиеся под воздействием разных региональных факторов, приобретают индивидуальные черты, характерные только для конкретных зональных условий. Такие типологические природные комплексы, несмотря на общность природы, требуют различных способов и методов использования.
Таким образом, региональный принцип предполагает формирование геотехнических систем на основе глубокого анализа местных природных условий. Объектом исследования инженерной географии является конкретная территория с набором определённых природных и хозяйственно-экономических параметров, определяющих её состояние. Состояние данной территории и факторы, её определяющие, представляют собой региональное единство, так как находятся в генетических связях друг с другом.
В связи с этим принцип региональности включает и принцип комплексности, когда объект инженерно-географических исследований представляется как целостный регион со всем комплексом происходящих в нем природных и природно-техногенных явлений. Поэтому инженерные решения любого уровня должны обосновываться не с позиций их соответствия отдельным компонентам, но и всему комплексу взаимосвязанных процессов и явлений. Согласно принципу комплексности исследуются не только геосистемы, целенаправленно преобразуемые инженерными системами, но и находящиеся во внешней зоне их влияния.
Реализация регионального принципа осуществляется путём проведения инженерно-географического районирования и функционального зонирования территорий проектируемых систем и зон их влияния.
Экологический принцип заключается в необходимости учёта экологической целесообразности создания инженерных систем. Подчёркивая важность этого принципа, В. Б. Сочава указывал, что «экология в широком смысле является тем фильтром, через который надлежит пропустить географическую информацию раньше, чем использовать её при решении вопросов сельского и лесного хозяйства.
Экологические подходы к решению прикладных и теоретических географических проблем стали формироваться в начале ХХ в. благодаря работам В. В. Докучаева, А. Н. Краснова, Г. И. Танфильева, Г. Н. Высоцкого.
Большой вклад в развитие экологических концепций в географии внёс Л. Г. Раменский, разрабатывающий учение о внешней обусловленности различных местообитаний и жизненных сред. Особое значение для прикладной географии, в том числе и мелиоративной, имеют разработки по экологии земель как учении о природных факторах, определяющих условия землепользования. Проблемы экологии земель неразрывно связаны с обоснованием мелиораций, охраной земельных и водных ресурсов, повышением плодородия почв.
На основании теории и практики экологии земель сформировались агроэкологические направления исследований природных ресурсов для целей сельского хозяйства (оценка, районирование, обоснование и др.). Агроэкологическое значение отдельных природных ресурсов, компонентов или комплексов (агропотенциала) фактически лежит в основе мелиоративно-географических оценочных исследований.
Соблюдение экологического принципа имеет большое значение с точки зрения сохранения и разумного использования не только биологических, но и других природных ресурсов (водных, минеральных, почвенных), состояние которых во многом определяется биологическими компонентами.
В результате воздействия на природные комплексы (геосистемы) происходит изменение их структуры и основных свойств. Степень этого изменения зависит от интенсивности, направленности и продолжительности воздействия, а также способности природных комплексов сохранять первоначальную структуру, от их устойчивости. Инженерная составляющая факторов трансформации природных комплексов проектируется и является управляемой, природные способности воспроизвести первоначальную структуру выражаются через устойчивость и саморегуляцию.
Саморегуляция – индивидуальное свойство природно-террито-риальных комплексов, имеющее зональный характер и топологические черты проявления. Наибольшей степенью саморегуляции отличаются комплексы, формирующиеся в условиях, когда имеется оптимальное соотношение тепла и влаги. При нарушении этого соотношения способность комплексов к саморегуляции значительно уменьшается.
Путём регулирования соотношения тепла и влаги можно создать оптимальные условия для спонтанного функционирования местных геосистем без изменения их структуры. В естественных условиях за счёт саморегуляции обеспечивается равновесие геосистем в условиях естественного колебания таких факторов, как засухи, похолодания, уровни грунтовых вод, интенсивность поверхностного стока и др. В. Б. Сочава пришел к выводу, что саморегуляция не препятствует эволюционному развитию природы, а в отдельных случаях даже способствует ему. C cаморегуляцией связана способность природной среды к самоочищению.
Создание оптимальных условий для спонтанного функционирования геосистем и их способности к саморегуляции прямым образом связано с продуктивностью. В оптимальных условиях геосистемы имеют не только наибольшую способность к саморегуляции, но и наибольшую естественную продуктивность. Однако уровень естественной продуктивности, как правило, значительно ниже требуемого. В то же время игнорирование законов спонтанного развития природных комплексов приводит к деградации природы.
Степень допустимости воздействия на природные объекты в связи с мерой их устойчивости считается важнейшим теоретическим вопросом инженерной географии. Возникает необходимость соблюдения критериев устойчивости: мера допустимого изъятия вещества и энергии из системы; мера допустимого загрязнения системы; мера техногенного насыщения системы; мера эквивалентного возврата (геоэквивалента) вещества и энергии в систему.
Экологический принцип дополняется принципом упредительности природоохранных мероприятий и принципом постоянного контроля. Первый выражается в необходимости проектирования и проведения природоохранных мероприятий до начала появления негативных с экологической точки зрения процессов. Реализуется этот принцип путем разработки геоэкологических прогнозов. Принцип постоянного контроля представляет исследование всех динамических процессов и явлений геосистем посредством организации ландшафтно-экологического мониторинга.
Исторический принцип вытекает из теснейшей связи географии и истории: физическая география связана с историей развития природы, экономическая – с историей общества. Понимание и познание будущего в географии немыслимо без знания настоящего и прошлого.
Исторический принцип реализуется в двух направлениях. Во-первых, это использование опыта, накопленного в течение длительного периода развития человечества, а также творческое применение результатов, являющихся своего рода историко-географическими вехами формирования и развития этого научного направления. Во-вторых, это учет возраста объектов географических исследований (геосистем, природно-территориальных комплексов, отдельных компонентов или процессов).
Природные условия, характеризующиеся большим хорологическим разнообразием и динамикой даже на топологическом уровне, способствовали развитию (и разнообразию) приёмов и орудий, применяемых для эксплуатации природных ресурсов, в конечном счёте, влияя на общественное развитие, а следовательно, и на историю общества. По К. Марксу, географическая среда влияет на человека через посредство производственных отношений, возникающих в данной местности на основе данных производительных сил, первым условием развития которых являются свойства этой среды.
Анализируя проблемы природы и общества, Г. В. Плеханов писал, «что развитие производительных сил, определяющее собою в последнем счёте развитие всех общественных отношений, определяется свойствами географической среды. Но, раз возникнув, данные общественные отношения сами оказывают большое влияние на развитие производительных сил. Таким образом, то, что первоначально является следствием, в свою очередь становится причиной; между развитием производительных сил и общественным строем возникает взаимодействие, в различные эпохи принимающее самые разнообразные виды». (Избр. философ. пр., т.3 1957, с.154). И далее: «влияние географической среды на общественного человека представляет собой переменную величину. Обусловливаемое свойствами этой среды развитие производительных сил увеличивает власть человека над природой и тем самым ставит его в новое отношение к окружающей его географической среде…».
Таким образом, географическая среда, являясь одним из условий общественного развития, оказывает влияние на историю общества и соответственно законы, отражающие взаимоотношения человека и природы, имеющие не только природный, но и общественно-исторический аспект.
«Восстановление полной истории антропогенных трансформаций имеет большое значение для познания современного ландшафта, так как многие черты его несут на себе печать прошлого в форме остаточных («реликтовых») элементов (Ф. Н. Мильков. Природные зоны СССР. 1977. С. 25). В связи с этим большое значение имеет возраст геосистем. В. Б. Сочава предложил следующую трактовку этого понятия: возраст геосистемы – это продолжительность её существования в эволюционном ряду в качестве определённого структурно-динамического типа. Различают возраст геосистемы и возраст отдельных её компонентов. Возраст отдельных компонентов может быть больше возраста самой системы. Возраст геосистемы определяется сроком, в течение которого взаимоотношения между её компонентами продолжали оставаться одинаковыми. Отмечается общая закономерность: чем выше ранг таксономической единицы природных комплексов, тем больше их возраст.
Таким образом, при характеристике возраста геосистемы все подходы имеют не чисто историческое, а историко-генетическое направление. Поэтому одним из важнейших методов географических исследований является составление историко-генетических рядов.
С историческим принципом в инженерной географии связаны такие принципы, как стадийности и непрерывности. Принцип стадийности выражается в решении инженерно-географического устройства региона путем последовательных приближений – стадий. Каждой стадии соответствует ранг и масштаб исследуемых геосистем, содержание информации. Применение этого принципа можно видеть на примере соотношения стадий мелиоративного проектирования и ландшафтных единиц (табл. 1).
Принцип непрерывности заключается в непрерывном решении задач, связанных с функционированием геотехнических систем. Он
Табл. 1
предполагает корректировку проектных решений на разных стадиях (строительства, эксплуатации, реконструкции).
Постоянная актуальность исторического принципа подчёркивается ещё и тем, что оценка природной среды и её компонентов исторична, поскольку с развитием общественных потребностей и техники изменяется роль различных природных ресурсов и отношение общества к ним.
Общегеографическим принципом, имеющим важное значение в прикладной географии, является принцип экономической эффективности, однако в данном случае он применим одновременно с принципом экологической целесообразности.
Применяемые в инженерно-географических исследованиях методы можно объединить в группы по разным критериям (рис. 3). В зависимости от поставленных целей выделяются такие группы: оценочные, аналитические, районирования, прогнозирования; в соответствии с используемыми для получения информации средствами – геофизические, геохимические, картографические, аэрокосмические, индикационные; в зависимости от характера проводимых наблюдений – стационарные, полустационарные, дистанционные; от применяемых приёмов обработки информации – математико-статисти-ческие, балансовые; от исследуемого объекта – комплексные географические (ландшафтные), системно-структурные и др.