Проектування геотехнічних систем в географії

Створенню будь-яких геотехнічних систем завжди передує планування та проектування, що виступають як один із засобів, за допомогою якого суспільство управляє взаємодією природи і техніки.

Власне проектування завжди передує обґрунтування доцільності і можливості створення тої чи іншої споруди. Зазвичай це обґрунтування органічно пов'язане з проектом районного планування, а останній, в свою чергу, з генеральною схемою розвитку і розміщення продуктивних сил або розвитку галузі.

Зауважимо, що хоча в практиці й існує певна ієрархічність етапів планування та проектування (генеральна схема, районна планування, проект), жорстких граней між ними, звичайно, немає. Кожен етап ґрунтується на попередньому і в той же час служить основою для подальшого. Сам проект займає в цьому ланцюзі особливе місце - він ніби вбирає в себе всі попередні етапи. Тому часто проектування розуміється в широкому сенсі слова як процес, що охоплює весь цикл планувальних та проектних робіт, від розробки генеральної схеми до складання робочих креслень. Ця єдність процесу планування і проектування відображає і застосовувана в даний час термінологія.

Складність проектованих інженерних споруд, розмаїття і складність їх зв'язків з природними системами призводять до необхідності вважати об'єктом проектування не інженерні споруди, як такі, а систему «інженерна споруда - геосистема - людина». Такий підхід вимагає вивчення і проектування цілісної системи, а не просто «вписування» інженерної споруди в природу.

Будь-яка геотехнічна система, прив'язана до території, призводить до зміни природних комплексів. Тому при проектуванні геотехнічних систем незалежно від їх призначення (для перетворення природного середовища або для будь-якої іншої мети) важливо знати, які зміни будуть відбуватися під впливом проектованих інженерних споруд в геосистемі, а також який вплив природи будуть відчувати ці споруди. Так, наприклад, створення великого міста не має на меті зміну природних процесів. Однак він може викликати істотні зміни в навколишньому середовищі, що, в свою чергу, створить загрозу його нормальному існуванню.

Таким чином, при проектуванні споруд, прив'язаних до території, доцільно розглядати як в системі будь взаємодіючі технічні та природні об'єкти, навіть такі, які при вирішенні інших завдань можуть до системи не ставитися. Тим часом в сформованій практиці об'єктом проектування нерідко все ще виявляється не система «інженерна споруда - природна система», а споруда, як таке. При такому підході враховується вплив природи на техніку, вплив ж техніки на природу, як правило, не береться до уваги.

Однак, як тепер вже стало ясно, чисто технічний підхід до проектування є однією з головних причин численних і широко поширених небажаних наслідків впливу техніки на природу.

Тому при проектуванні інженерних споруд, прив'язаних до території, слід брати до уваги не тільки техніку, але не меншою мірою і зв'язок в системі «інженерна споруда - геосистема». Тільки при такому підході можна розраховувати, що вдасться передбачити якщо і не все, то хоча б більшу частину негативних наслідків впливу техніки на навколишнє середовище, і вжити заходів для їх попередження або усунення.

В оцінці ступеня шкідливості впливів техніки на природу спостерігається безпосередня залежність її від ступеня освоєності навколишньої території. Так, якщо примикають до великого зрошувального каналу або водосховища території не освоєні і не підлягають освоєнню найближчим часом, то впливу на них можуть не братися до уваги при проектуванні (враховуються тільки ті дії, які позначаться на самому каналі або водосховище). Або, наприклад, при будівництві автодоріг в ненаселених місцях питання про вплив вихлопних газів на природу навколишньої території іноді й не виникає, але як тільки дорога підходить до населеного пункту, він відразу ж стає дуже істотним.

Таким чином, при проектуванні все частіше виникає необхідність аналізувати не тільки зв'язку в самій системі «природна система - інженерна споруда», а й вплив цієї системи на людину. Іншими словами, виникає необхідність проектувати її як частину більш складної системи «природна система - інженерна споруда - людина». Це важливо не тільки тому, що в кінцевому рахунку будь проектування здійснюється в інтересах людини, але в значній мірі й тому, що ніякі порушення природи не проходять для людини безслідно.

Зауважимо, що в даний час все більш чітко простежується тенденція розглядати природу як незмінену, так і змінену, як середовище проживання людини. Саме тому при проектуванні будь геотехнічної системи доводиться враховувати і її вплив на людину. Мова йде не тільки про тих людей, які пов'язані з цією системою безпосередньо (ці впливи зазвичай враховуються конструктором), скільки про тих, які пов'язані з нею опосередковано. Так, наприклад, при проектуванні автодороги зазвичай враховується (або, у всякому разі, повинно враховуватися) вплив характеру дороги на водія, сприйняття їм навколишнього простору, тоді як вплив дороги на природу і населення іноді залишається без уваги.

В проектуванні геотехнічних систем можливі дві ситуація: нормативна і дослідницька.

При нормативній ситуації інженерна споруда створюється за типовим проектом, і в цьому випадку створення і функціонування подібних споруд багаторазово перевірені, вимоги споруди до природи чітко визначені і зафіксовані в будівельних нормах і правилах або інших нормативних документах. Звичайно, і в подібних ситуаціях ведуться пошуки, оскільки не буває випадків, щоб абсолютно однакові споруди створювалися в абсолютно однакових природних умовах, але в цьому випадку роль природознавця (географа) зводиться до проведення вишукувань за цілком певної, часто стандартної програми.

Дослідницька ситуація виникає при проектуванні унікальної споруди з ще маловідомою технологією, коли досвіду створення подібних споруд ще немає і характер взаємозв'язків техніки і природи не зовсім ясний. В цьому випадку завдання географа значно складніше. Йому належить (спільно з інженером) розробити модель створюваної геотехнічної системи з усіма можливими взаємозв'язками між її блоками і зв'язками самої геотехнічної системи з оточуючими її природними і технічними системами, а потім у відповідності з цією моделлю скласти програму проектних досліджень і вишукувань. Звичайно, ця модель не може бути настільки ж досконалою, як типовий проект, оскільки справа йде про створення унікальної системи і в процесі проектування модель може коригуватися і уточнюватися.

Створення моделі виключає колись панувавший серед проектувальників і географів принцип: чим більше зібрано матеріалу про природу району проектування, тим краще. Аналіз матеріалів загальнонаукових ландшафтних досліджень показує, що вони, з одного боку, виявляються надлишковими для проектувальників, а з іншого - недостатніми, тому що звичайно не містять ряду спеціальних, необхідних для проектування того чи іншого типу споруд даних. Географічна ж інформація, що вводиться в проект, повинна бути оптимальною.

Процес проектування в даний час в значній мірі формалізований. Будь-який проект в завершеному вигляді - це система більш-менш стандартних документів (карти, схеми, плани, таблиці і т. д.). Для плідної співпраці з проектувальниками географ повинен знати сутність не тільки проектованих систем, а й сутність процесу проектування, як такого, знати, на якому його етапі і як використовується (або повинен використовуватися) матеріал, що містить географічну інформацію, яким повинен бути цей матеріал у формі та змістом. Необхідно також знати, як буде цей матеріал інтерпретуватися в процесі проектування і в якому вигляді (за формою та змістом) він буде включений в проектну документацію.

Таким чином, слід чітко розрізняти географічну інформацію, використовувану при проектуванні і, що міститься в проекті. За своєю суттю ці два види інформації різні - перший є вихідним матеріалом для проектування, другий - його продуктом. І, строго кажучи, матеріали (карти, тексти і т. д.), що містяться в проекті, вже не можна назвати просто географічними, так як вони в процесі проектування зазнали відому трансформацію і стали матеріалами проектно-географічними, а точніше - географо-проектними або просто проектними (оскільки мова йде про проектування геотехнічних систем).

Географічна інформація, яка використовується при проектуванні повинна бути перш за все дуже різноманітною. Вона, звичайно, не повинна зводитися до характеристики освоюваних або використовуваних природних комплексів або окремих природних компонентів як таких, а повинна містити відомості про геотехнічні системи - про зв'язки між даними природними об'єктами і створюваними технічними об'єктами.

У цій інформації можна розрізняти інформацію як регіональну, так і загальнотеоретичну. Зазвичай прийнято вважати, що при проектуванні використовується інформація тільки регіональна. Однак, як нам представляється, використання цієї інформації неможливо без інформації загальнотеоретичної.

Загальнотеоретична інформація містить відомості про основні закономірності взаємодій проектованої техніки з природою. З одного боку, це відомості про ті властивості природи, які необхідні для створення та експлуатації даної техніки, з іншого - це відомості про механізм взаємодії.
Крім того, необхідні відомості про те, як можуть впливати всі ці наслідки на людину та її діяльність. Саме цей вид інформації є основою для побудови моделі проектованої геотехнічної системи.

Регіональна інформація повинна дати уявлення про те, як, за яких умов, з якими наслідками можуть бути здійснені будівництво та експлуатація проектованої технічної системи в даному конкретному районі. Для цього необхідні знання про специфіку природи даного району, що визначає умови створення та експлуатації технічної системи, а також специфіці наслідків, які можуть бути викликані створюваної геотехнічної системою. Як можна помітити, регіональна інформація повинна бути не тільки сучасною, але і прогнозною.

Очевидно, що правильна інтерпретація регіональної інформації неможлива без знання теоретичних основ взаємодії природних і технічних систем. Більше того, без знання цих основ не можна визначити характер, обсяг і зміст тієї інформації, яка повинна бути зібрана з даного конкретного району. Таким чином, в проектуванні слід використовувати як регіональну, так і загальнотеоретичну географічну інформацію.

При проектуванні все частіше виникає завдання визначення допустимих впливів (навантажень) на природу. Її рішення підводить нас до проблеми нормування, яке ведеться з таким розрахунком, щоб проектовані
впливу не викликали істотних змін або руйнувань природних комплексів.

Звичайно зміни в природі починаються вже при підготовці території до освоєння, сильно проявляються в період створення геотехнічної системи і тривають в процесі її експлуатації. І нерідко порушення в геосистемах виводять їх зі стану динамічної рівноваги, що іноді призводить до повної зміни їх типів.

Слід мати на увазі, що різні природні комплекси можуть витримати різну ступінь впливу. В загальному вигляді можна вважати, що визначення їх стійкості і є вивченою суттю нормування навантажень. Тому оцінка ступеня стійкості природних комплексів стає однією із важливих завдань географів і проектувальників (Преображенський, 1972)

Під стійкістю природного комплексу ми розуміємо здатність його протистояння різного роду впливів. При цьому в поняття стійкість входить як опірність зовнішнім впливам, так і здатність до відновлення порушених цими впливами властивостей. Відомо, що природні комплекси в залежності від їх природних властивостей по-різному реагують на один і той же вплив і що один і той же комплекс неоднаково реагує на різні впливи (Фадєєва «ін. 1973). При цьому якщо комплекс відчуває весь час вплив одного і того ж типу, то при короткочасних і неконцентрованих навантаженнях він може довго зберігати свій стан, а якщо навантаження будуть тривалими і концентрованими, то він швидко вийде з ладу. У цьому сенсі поняття стійкості завжди відносно.

При вивченні стійкості природних комплексів слід мати на увазі, що сильний вплив на одні компонент неодмінно позначається й на інших компонентах. Так, порушення (а іноді й повне знищення) рослинного покриву в процесі будівництва інженерних споруд неминуче тягне за совою зміна грунтових процесів, режиму і рівня ґрунтових вод, стану і поведінки тварин.

Дослідження взаємодій природних і технічних систем не повинні закінчуватися визначенням норм навантаження на природні системи. Процес нормування повинен бути безперервним - перевірка норм на практиці, безперервне розвиток і науки, і техніки завжди будуть ставити нас перед необхідністю нових досліджень в області нормування, перед необхідністю перегляду встановлених норм, їх оновлення і все більш глибокого наукового обгрунтування. У цьому сенсі саме у сфері нормування особливо чітко проявляється безпосередній зв'язок науки і практики.

Дата добавления: 2014-01-07