CC BY
101
МОНИТОРИНГ ПРИРОДНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ КАК ОСНОВА РАЦИОНАЛЬНОГО, ЭКОЛОГИЧЕСКИ СБАЛАНСИРОВАННОГО ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ
Валерий Борисович Жарников
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного, 10, профессор кафедры кадастра, кандидат технических наук, профессор, тел. (383)261-05-66, е-mail: [email protected]
Александр Викторович Ван
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, профессор консультант кафедры кадастра, доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, тел. (913)790-31-91, е-mail: [email protected]
Инна Николаевна Евсюкова
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного, 10, старший преподаватель кафедры кадастра, тел. (953)908-53-77, е-mail: [email protected]
В статье рассмотрены вопросы мониторинга природно -технических систем (техногенных ландшафтов), определяющего рациональное, экологически сбалансированное землепользование как основную задачу управления территориальными земельными ресурсами. Отмечена важность мониторинга геологической среды, как важного фактора устойчивости природных и техногенных ландшафтов.
Ключевые слова: природно-технические системы, антропогенный ландшафт,
окружающая среда, мониторинг, землепользование, система управления, литосфера.
MONITORING OF NATURAL AND TECHNOLOGICAL SYSTEMS AS A BASIS OF EFFICIENT ENVIRONMENT-FRIENDLY LAND USE
Valery B. Zharnikov
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph.D., Prof., Department of Cadastre, tel. (383)261-05-66, е-mail: [email protected]
Alexander V. Van
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph.D., Prof., Department of Cadastre, tel. (913)790-31-91, e-mail: [email protected]
Inna N. Yevsyukova
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Senior lecturer, Department of Cadastre, tel. (953)908-53-77, e-mail: [email protected]
The problems of natural and technological systems (technogenic landscapes) monitoring are considered. It determines efficient environment-friendly land use as the main problem of territories management. The urgency of geological monitoring as an important factor for natural and technogenic landscapes sustainability is emphasized.
Key words: natural and technological systems, anthropogenic landscapes, environment, monitoring, land use, management system, lithosphere.
Современная цивилизация поставила перед человеком ряд трудно разрешаемых проблем, среди которых одна из приоритетных для его выживания - экологическая. Сущность экологической проблемы выражается в неблагоприятном для человека снижении свойств базовых компонентов окружающей среды: иносферы, атмосферы, гидросферы, литосферы,
геологической среды, техносферы, биоценозов, обусловленных в основном [1, 2, 3] неоптимальным функционированием природно - технических систем (ПТС) различных, включая глобальный, уровней.
Основные причины подобного функционирования ПТС связаны, по мнению специалистов [1, 2], со следующими факторами:
- ошибками в пространственном размещении ПТС и недоучете их негативного влияния на окружающую среду;
- отклонениями от проекта и технических условий при строительстве ПТС;
- существенном изменение свойств ПТС в процессе их строительства и эксплуатации;
- погрешностями в оценке состояния поведения функционирующих ПТС, выборе методов и механизмов управления ими.
Подчеркнем, что ПТС как целостная и упорядоченная в пространстве -времени совокупность взаимодействующих естественных и искусственных компонентов, представленных веществом и полями, относится к числу управляемых систем, изучение и практика использования которых рассматривается в научной дисциплине «Геокибернетика» [1].
Управление ПТС реализуется комплексом управляющих воздействий, сформированных на основе имеющейся информации, обеспечивающих улучшение (достижение намеченных целей) функционирования управляемой системы. В процессе управления изменяются параметры ПТС и задается желаемая траектория ее развития (функционирования) в соответствии с целевыми критериями оптимизации: экологическими, техническими,
экономическими включая их композицию.
Объектами управления в ПТС выступает ее подсистемы - естественные (природные) и искусственные компоненты. Программа управления формируется по данным мониторинга ПТС, целью которого является не только оценка состояния, но и прогноз развития системы с разработкой рекомендаций по ее оптимальному управлению. Подобное управление требует критериев оптимизации, среди которых наиболее предпочтительными являются те, которые обеспечивают функционирование ПТС в устойчивой области своего фазового пространства [2], обеспечивающей, прежде всего, сохранение и регенерацию компонентов биосферы.
Решение указанной задачи предполагает наличие системы знаний о взаимодействиях компонентов ПТС, возможность оценки ее текущих состояний, прогноза стратегии и тактики управления.
Рассмотрим отдельные аспекты решения данной задачи для таких компонентов ПТС как ее земельный ресурс (территория) и геологическая среда
- часть литосферы, трансформированная в литотехническую подсистему ПТС. Общая структура управления ПТС показана на рисунке 1.
Возмущающие воздействия 1
1 ► 2
Управленческа Управленческие воздействия ПТС: ее компоненты,
я система подлежащие управлению
▲ 1 Управляемые воздействия Г
3 Система мониторинга
Б А
Обратная связь Центр Пункты
диагностики, мониторинга
прогнозирования,
разработки
I
Возмущающие воздействия Рис. 1. Схема управления ПТС
Отметим, что не все компоненты ПТС подлежат управлению (откликаются на управленческие воздействия), но земельный ресурс (территория, объект землепользования) в этот состав не входит. Структура управления землепользованием полностью отвечает схеме на рисунке 1, в значительной степени обеспечивает его территориальное развитие внутри некоторой устойчивой области.
При этом совокупность задач, реализуемых в постоянном режиме (ежегодное производство сельхозпродукции, борьба с эрозией почв, экономическая и организационно - правовая поддержка сельхозпроизводителя), выступает в качестве основных функций управления, функционального назначения ПТС [2, 4, 6], в данном случае агроландшафтов.
Со второй половины 20-го века пришло понимание, что «по мере нарастания интенсивности ресурсопотребления основной проблемой управления сложными социально - экономическими объектами становится не максимальное использование ресурсов земли, обеспечивающее все возрастающие потребности общества, а достижение экологически сбалансированного режима, обеспечивающего жизнедеятельность человека без разрушения антропогенных ландшафтов в [5, с. 38-39]. Потребовались новые, более общие подходы к управлению и экономической, и землепользованием, в частности, в рамках императива устойчивости объекта управления. В указанных условиях основные положения системы управления землепользованием могут быть представлены, с учетом рекомендаций В.Д. Скалобана [5], в следующем виде:
- определяется объект управления - земельный ресурс в границах ПТС;
- задается основной режим функционирования объекта в виде базовых показателей его рационального использования при условии сохранения стабильности объекта - антропогенного ландшафта;
- определяется перечень (вектор) параметров состояния объектов управления, значимых для характеристики его устойчивости, в первую очередь, экологического характера;
- определяются границы (области) допустимых значений выше указанных параметров в виде предельно допустимых выбросов или концентраций веществ, нагрузок на грунты и т.д.;
- устанавливаются управленческие воздействия, обеспечивающие перевод объекта в оптимальное состояние (ик (Х1, Т) ^-шш), причем области существования Ик ограниваются нормативными регламентами;
- информация об управленческих воздействиях, реализованных в процессе выполнения разработок, является исходной базой, обеспечивающей выработку последующих управленческих решений с целью обеспечения экологически устойчивого управления земельными ресурсами.
В указанных условиях важное значение имеет информационное обеспечение управленческих задач, реализуемое автоматизированными системами кадастра и мониторинга земель, обеспечивающими оптимизацию хозяйственного использования и охрану земель - антропогенных ландшафтов.
Термин «мониторинг» стал использоваться с 1972 г., после Стокгольской конференции ООН. С середины 70-х годов термин получил расширенное толкование, а с 90-х годов ему придали функцию управления [2] окружающей средой.
Применительно к литосфере, геологической среде мониторинг имеет следующее содержание [1, 2, 3]:
- рассматривается как система постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления литотехническими системами (ЛТС), проводимого по специальной программе с целью оптимизации их функционирования в условиях интересно - хозяйственной деятельности;
- принципиальной частью системы мониторинга вообще и ЛТС в частности является разработка рекомендаций по управлению природно -техническими системами (технологическими ландшафтами).
Анализ условий, взаимодействий (причин), механизмов и интенсивности процессов с учетом их роли в хозяйственном развитии городов позволяет определить перечень включаемых в систему мониторинга наблюдаемых компонентов (процессов). Обычно их число не превышает 20, в т.ч. состояния атмосферы, параметров рельефа, оседаний поверхности земли, деформаций и повреждения инженерных сооружений, интенсивности движения транспорта и повреждений дорог, загрязнения почв, грунтов и атмосферы в зоне влияния источников загрязнений, фоновые значения температуры пород в пятиметровой зоне от поверхности.
Данные об указанных объектах и процессах наблюдения обеспечивают метеостанции, гидрологические посты, специальные пункты получения информации, в том числе закрепляющие профили наблюдений за оседанием поверхности земли, подтоплением территории, напряженностью электромагнитных полей, фоновых температур горных пород. Частота и точность наблюдений определяется интенсивностью процессов и в части использования измерительных методов может быть рассчитана по методикам, рекомендованным в работах [2, 4, 6-12].
Характеристика системы наблюдений за загрязнением атмосферы, почв и грунтов в зоне влияния источников загрязнений [4] представлена в таблице 1.
Таблица 1
Характеристики системы наблюдения за загрязнением атмосферы, почв и грунтов в зоне влияния источников загрязнения
Источники загрязнения Загрязняемы е компоненты ЛТС города Наблюдаемые загрязнители Характеристика СШШНФов Периодичн ость измерения Точность измерени я
Параметры Объем (число пунктов измерения
Производство строительных материалов Атмосфера; почвы; грунты Окислы серы и углеводородов , тяжелые металлы Регулярная сетка 0,2 х0,2 км 1040 1 раз в год 0,1 ПДК
Химическая промышленно сть Атмосфера; почвы; грунты Тяжелые металлы; ПАУ; окислы серы и углеводородов Регулярная сетка 0,2х0,2 км 540 1 раз в год 0,1 ПДК
Пищевая, кожевенная промышленно Почвы; грунты Тяжелые металлы; азотные, ПАУ Регулярная сетка 0,2х0,2 км 460 Сезонная, 4 раза в год 0,1 ПДК
сть, Микроорганиз Регулярная
промышленно мы сетка
сть и бактерии 0,1х0,1 км 1800 1 раз в год 0,1 ПДК
продовольстве
нных товаров
Окончание табл. 1
Источники загрязнения Загрязняемы е компоненты ЛТС города Наблюдаемые загрязнители Характеристика СШШНФов Периодичн ость измерения Точность измерени я
Параметры Объем (число пунктов измерения
Свалки, кладбища Почвы; грунты Тяжелые металлы; азотные Регулярная сетка 0,5х0,5 км 100 1 раз в год
Микроорганиз мы и бактерии Регулярная сетка 0,5х0,5 км 100 2 раза в год
Автодороги государственн ого назначения в пределах центральной части города Атмосфера; почвы; грунты Тяжелые металлы; нефтепродукт ы Вдоль дороги полосой в 1 км 95 1 раз в год
Сельскохозяйс твенные земли Почвы; грунты Тяжелые металлы; пестициды По профилям 30 1 раз в 2 года
Складская зона Почвы; грунты ПАУ; нефтепродукт ы; пестициды регулярная сетка 0,5х0,5 км 100 1 раз в год
В заключении отметим важность решаемых мониторинговых задач в обеспечении эффективного управления использованием земельных ресурсов и соответствующих территориальных ПТС, определяющих социально -экономический базис местного самоуправления. Полноценность подобного обеспечения и управления ресурсами связана с соответствующей оценкой эффективности - рациональности и, соответственно, с задачей разработки системы таких показателей.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бондарик Г.К., Ярг Л.А. Экологическая проблема и природно-технические системы. -М.: изд. ИКАР, 2004. - 375 с.
2. Бондарик Г.К., Ярг Л.А. Природно-технические системы и их мониторинг // Инженерная геодезия. - 1990. - № 5. - с. 3-9.
3. Израэль Ю.А. Философия мониторинга // Метереология и гидрология. - 1990. -№ 6. - С. 5-10.
4. Чан Мань Л. Теоретические и методологические основы организации мониторинга литотехнической системы «Городская агломерация»: Диссертация доктора г.м.н. - 1998. -483 с.
5. Сколобан В.Д. Агроэкологические данные земельного кадастра в стратегии устойчивого развития России. - М.: Академический проект, 2009. - 255 с.
6. Жарников В.Б., Седых Г.В. О программе мониторинга земель и ее реализации в Кузбассе // Информационный бюллетень МА «Сиб. Соглашение», выпуск 1. - Новосибирск, 1998. - С. 49-58.
7. Жарников В.Б., Ван А.В. Природно-технические системы Новосибирского Приобья // Вестник СГГА. - 2010. - Вып. 1(12). - С. 83-93.
8. Быкова О.Г. Оценка территориальных особенностей функционирования агроландшафтов Новосибирской области // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 2 (18). - С. 51-56.
9. Жарников В.Б., Щукина В.Н. Обеспечение условий устойчивого землепользования в проектах разработки месторождений на территориях традиционного природопользования // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 1(17). - С. 72-78.
10. Жарников В.Б., Бочарова А.А. Основные показатели рационального использования земель лесного фонда // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 4 (20). - С. 80-86.
11. Шарикалов А.Г., Якутин М.В. Геоэкологический анализ состояния антропогенных экосистем // Вестник СГГА. - 2011. - Вып. 3(16). - С. 95-101.
12. Шалмина Г.Г., Межуева Т.В. Комплексная оценка земельных ресурсов // Вестник СГГА. - 2010. - Вып. 2 (13). - С. 50-60.
© В.Б. Жарников, А.В. Ван, И.Н. Евсюкова, 2013
