ИНЖЕНЕРНОЕ ПОЧВОВЕДЕНИЕ И ПОЧВЕННО-ЛАНДШАФТНЫЙ ИНЖИНИРИНГ: ВЫЗОВЫ СОВРЕМЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2023. Т. 78. № 4 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2023. Vol. 78. No. 4

УДК 631.4 |(сс)|:,'Л.'|.И

DOI: 10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-4-109-125

ИНЖЕНЕРНОЕ ПОЧВОВЕДЕНИЕ И ПОЧВЕННО-ЛАНДШАФТНЫЙ ИНЖИНИРИНГ: ВЫЗОВЫ СОВРЕМЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Н. О. Ковалева*, И. В. Ковалев

МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, 119991, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12 * E-mail: natalia_kovaleva@mail.ru

Возвращение частной собственности на землю и насущные запросы развивающейся практики землепользования требуют переосмысления некоторых существующих фундаментальных парадигм и поиска новых технологий во взаимоотношениях человека и природы, а для этого — создания новых разделов знания. Новым способам освоения окружающей ландшафтной среды недостаточно методов, предлагаемых традиционными дисциплинами. Строительные нормы и правила нуждаются в уточнении для антропогенно-измененных почв и грунтов. Инженерное почвоведение — это область знания, изучающая инженерные свойства почвы и возможности их использования для проектирования и строительства почвенно-инже-нерных сооружений в почве и конструкций из почвы, призванная решать конкретные почвенно-инже-нерные задачи природообустройства и разрабатывать экологичные инженерные технологии управления свойствами почв и ландшафтов. Подобные технологии сегодня экстренно востребованы в малоэтажном, коммунальном, ландшафтном, садово-парковом, сельскохозяйственном, гидрологическом, лесном, городском и т.п. строительстве. Объекты инженерного почвоведения — почвенно-инженерные сооружения и почвенные конструкции разного масштаба, от педона до почвенного покрова, создаваемые в естественных и антропогенно-измененных почвах. Под почвенно-инженерными сооружениями подразумевается почвенно-технический комплекс, сохраняющий или создающий основу для устойчивого существования естественной окружающей среды. Все почвенно-инженерные сооружения можно разделить на инертные конструкции (фундаменты, трубопроводы, дорожные покрытия) и конструкции, взаимодействующие с почвой (колодцы, поля фильтрации, водоемы, дренажные и оросительные системы). Почвенно-ланд-шафтный инжиниринг — это неотъемлемая часть бурно развивающегося экологического инжиниринга. Технологии почвенно-ландшафтного инжиниринга являются одной из основных движущих сил прогресса цивилизации на протяжении всего существования человечества, а наивысшего расцвета они достигают в русской усадебной культуре XIX в. Однако новое социально-экономическое явление «современная русская усадьба» нуждается в изучении и разработке норм и правил по организации его взаимодействия с окружающей природной средой, которое во многом похоже на влияние садового строительства и очень схоже с совмещенным в пространстве и времени влиянием города.

Ключевые слова: экологический инжиниринг, антропогенно-измененные почвы, конструктоземы, мелиорация, вертикальная планировка, инженерные свойства почв.

Введение

Возвращение частной собственности на землю и насущные запросы развивающейся практики землепользования, с одной стороны, увеличение количества, интенсивности и непредсказуемости региональных природных катастроф — с другой, требуют переосмысления некоторых существующих фундаментальных парадигм природообустройства и поиска новых технологий во взаимоотношениях человека и природы, а для этого — создания новых разделов знания. Так, благодаря развитию городского, паркового и малоэтажного строительства, возрождению русской усадебной культуры и потребности в озеленении городов, становлению

© Ковалева Н. О., Ковалев И. В., 2023

ландшафтного планирования и внедрению новых технологий в коммунальном хозяйстве на стыке таких традиционных наук, как почвоведение, земледелие, дендрология, архитектура, инженерная геология и инженерное строительство, уже появились ландшафтный дизайн, ландшафтное планирование, инженерная биология, почвенно-экологический консалтинг.

Новым способам освоения окружающей ландшафтной среды недостаточно и предлагаемых традиционными дисциплинами методов. Так, например, методы дендрологии направлены на преимущественное изучение растений, хотя ссылаются в истории своего возникновения на работы В.В. Докучаева по исследованию эрозии почв в Камен-

ной степи [Основы инженерной биологии, 2006]; инженерная геология считает почвой граничащий с дневной поверхностью плодородный «почвен-но-растительный слой» [Ломтадзе, 1977; Пашкин, 2005], результаты описаний геологических скважин не учитывают неоднородность и почвенных горизонтов и траншейных засыпок [Трофимов, 2005]. Геодезия, выполняя топографические съемки территорий, вынуждена вплотную подходить к вертикальной планировке рельефа или конструированию рельефа [Усова, 2004], но останавливается перед разработкой проекта земляных масс, проектированием почвенных конструкций и почвенного покрова.

Между тем строительство фундаментов зданий, насыпных плотин, подпорных стенок, парковых лестниц, планирование и устройство в ландшафте дорожек и площадок, организация буферных зон вблизи железнодорожных и автомобильных дорог, вертикальное озеленение и озеленение крыш, укрепление склонов и берегов, благоустройство кладбищ, городских дворов и конструирование полей фильтрации и аэрации, спортивных сооружений, консервация мусорных полигонов, разработка технологий утилизации коммунальных и бытовых отходов, подземное строительство и организация объектов геопластики (гротов, амфитеатров, валов, брустверов и пр.), гидропластики (ручьев, водоемов, прудов, водохранилищ и пр.), военно-инженерное строительство (прокладка кабелей, устройство окопов, блиндажей и пр.), лесомелиорация, рекультивация, строительство систем орошения и осушения, реконструкция водно-болотных угодий и т. п. — вот лишь небольшой перечень способов природообустройства, нуждающихся в учете почвенных свойств и знании почвенных процессов в разных природных зонах и позициях ландшафта. А параметры и устойчивость любых инженерных конструкций, как и самих природных и антропогенных ландшафтов, в которых они создаются, зависят от комплектов и комплексов почвенных процессов, действующих не только в пространстве, но и во времени [Караваева и др., 1992]. Существует и постоянно возникает целый ряд новых проблем, связанных с использованием почв в разных сферах природо-обустройства, которые не под силу решить узким специалистам в рамках существующего знания. Чтобы избежать таких явлений, как засоление, на-бухаемость, липкость, загрязненность, заболоченность, кислотность и пр., почвенный слой сгребают, закапывают под четвертичными отложениями, заменяют привозным грунтом, провоцируя появление новых трудностей и усугубляя существующие проблемы. Причем одни и те же приемы борьбы, неплохо зарекомендовавшие себя в центре Москвы и вполне отвечающие существующим СП (строительным правилам), не дают ожидаемого эффекта не только в Сочи или в Перми, но непригодны уже

на Подольско-Коломенском ополье или в Шатуре, о чем мы писали ранее [Ковалева, 2002].

Мелиорация почв [Костяков, 1933; Розов, 1956; Зайдельман, 2003], тщательно разрабатывая теоретические основы улучшения почв (земель) и ландшафтов, ближе остальных подходит к практике при-родообустройства, но и она закономерно не считает областью своего знания почвенно-ландшафтный инжиниринг как процесс не только разработки, но и принятия проектного решения и его внедрения, оставляя эти вопросы в сфере профессиональной деятельности инженеров-строителей. Однако, к сожалению, последние редко хорошо ориентируются в процессах почвообразования, подменяя все сложные вопросы СНиПами (строительными нормами и правилами), не готовы работать с постоянно меняющими свои свойства почвенными конструкциями и с непредсказуемой горизонтальной и вертикальной неоднородностью почв. За рамки мелиорации почв, ориентированной на сельское и лесное хозяйство, выходит проектирование дренажных и оросительных систем, совмещенных с дренажными системами зданий, дорог, очистных и подземных сооружений, архитектурно-ландшафтных форм (подпорных стенок, беседок, бассейнов и т. д.), ливневой и коммунальной канализацией.

Очевидно, что сегодня в серьезном внимании нуждаются и сами ОСТы (отраслевые стандарты), ГОСТы, СП (строительные правила), СНиПы с точки зрения их уточнения в соответствии с современными достижениями науки о почвах. Обращает на себя внимание и тот факт, что ни в одном из них не упоминается почва как объект инжиниринга, например:

СП 47.13330.2012. «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».

СП 11-105-97. «Инженерно-геологические изыскания для строительства».

СНиП 30-02-97 «Планировка и застройка территорий садоводческих объединений граждан, зданий и сооружений».

ГОСТ 25100-2011. «Грунты. Классификация».

ГОСТ 12248-2010. «Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости».

ГОСТ 12071-2000. «Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов».

СП.131.13330-2012 «Строительная климатология».

СП 50-101-2004. «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».

ОСТ 10 323-2003 «Мелиорация. Конструкции габионные для гидротехнических противоэрози-онных сооружений. Общие технические условия».

ВСН-АПК 2.30.05.001-03 «Мелиорация. Руководство по защите земель, нарушенных водной эрозией. Габионные конструкции противоэрозионных сооружений».

ОСТ 10309-2002 «Мелиорация. Конструкции бетонные монолитные неармированные. Технические условия».

СТО НОСТРОЙ 2.33.22-2011 «Мелиоративные системы и сооружения. Габионные противоэрози-онные сооружения. Общие требования по проектированию и строительству».

С.Н. Чуков и А.С. Яковлев [2017] справедливо замечают, что «ориентация земельного законодательства Российской Федерации на категорию "земли" не учитывает специфические особенности почв как важнейшего компонента окружающей среды, что может оказаться причиной серьезных ошибок, имеющих опасные экологические последствия».

Не существует строительных правил, ориентированных на антропогенно-измененные почвы. М.И. Герасимова с соавторами [2014] справедливо указывают, что многие представления о почвах и их географии резко нарушаются теориями об окультуривании почв, идеями о специфичности агроген-ной эволюции, описаниями искусственных почв. Площади антропогенно-преобразованных почв во всех природных зонах России и мира будут только увеличиваться, и необходимо изучать законы их эволюции и разрабатывать адаптированные к этим почвам технологии, как того требует практика.

Нарастающее количество региональных экологических катастроф, связанных с возникновением трудно прогнозируемых оползней, селей, обвалов, плывунных явлений, наводнений в городах и населенных пунктах, обязано своим происхождением не только глобальным изменениям климата, но и климато-антропогенному (часто мелиоративному) резонансу [Sadovnichy et. al., 2023]. Последний возникает там, где человек изменяет структуры почвенного покрова, массово вырубает леса, нарушает гидрологию ландшафтов, из-за высокой неоднородности грунта не может рассчитать допустимую крутизну склонов, междренные расстояния и водовместимость почв, не замечает погребенные под грунтом почвенные горизонты, игнорирует неоднородность засыпок и развивающиеся в насыпных толщах почвенные процессы (оглинивание песчаных грунтов, вынос оснований из карбонатных засыпок, оструктуривание, оглеение, рубефикацию и пр.).

Известный немецкий почвовед H.-P. Blume [2016] предлагает инженерные свойства почв изучать наравне с морфологическими, химическими, физическими и биологическими свойствами. Это такие свойства, которые обеспечивают механическую функцию почв: плотность почвы, порозность и пористость, пластичность, сопротивление сдвигу, напряжение деформации, просадочность и усадка, плывунность, фильтрация, водопроницаемость, оструктуренность (архитектура почв), гранулометрический состав, неоднородность горизонтов и

профилей и пр. Поэтому назрела необходимость и в развитии новой области почвоведения, ориентированной не только на изучение инженерных свойств почв, но и на научно обоснованное управление ими. Ранее нами [Ковалев, Ковалева, 2005] было высказано предложение назвать эту область знания инженерным почвоведением, и данная дисциплина была включена в учебные программы некоторых университетов [Умарова и др., 2021]. Авторы благодарны за поддержку данного научного направления член-корр. С.А. Шобе и акад. Г.В. Добровольскому. Последний, по его словам, в годы Великой Отечественной войны был призван в качестве инженера-почвоведа для строительства аэродромов.

История становления инженерного

почвоведения как самостоятельной

дисциплины

Несмотря на то что термин и предмет «инженерное почвоведение» были предложены лишь в 2005 г. на основании обобщения практического опыта работы авторов на сотнях объектов ландшафтного проектирования в Германии и в России, технологии почвенно-ландшафтной инженерии являются одной из основных движущих сил прогресса цивилизации на протяжении всего существования человечества. Об этом свидетельствуют древние оросительные системы в долинах рек Нила, Тигра и Евфрата, Амударьи и Сырдарьи, на территории Юго-Восточной Азии, Мексики, Древнего Урарту, Южной Америки и т. д. По мнению Ф.Р. Зайдель-мана (2003), орошение определяло стабильность многих цивилизаций, а разрушение ирригационных систем — их гибель. В течение ряда тысячелетий население Египта, Бирмы, Индии, Вьетнама, Китая сооружало в долинах крупных рек дамбы для защиты пойм от наводнений. Дренаж как инженерное мероприятие получил широкое распространение в античный период в Египте, Греции, в 1 в. до н. э. — в Древнем Риме. В X в. в Европе начались работы по устройству осушительных систем в бассейне Северного моря. В Англии в 1252 г. был принят первый закон об осушении сельскохозяйственных земель, а первая система закрытого дренажа в Европе была построена в конце XV в. (Эггельсманн, 1984). В XVI-XVII вв. в Голландии началось строительство польдеров с перекачкой вод из каналов в море с помощью ветряных мельниц. Среднеазиатские культуры уже в Средние века активно использовали систему кяризов (каменных дрен) для водоснабжения и во-доотведения в городах Великой Степи [Бурханов, 2015].

Считается, что развитие работ по осушению в России первоначально было связано с деятельностью Петра I по освоению побережья Финского залива, строительством Петербурга и других городов, крепостей и заводов. Действие открытых осушительных систем было описано М.В. Ломоно-

совым в работе «Лифляндская экономика» [1738] [Ломоносов, 1949]. Однако известны факты осушения стен Новгородского кремля системой каменных дрен в (Новгородский сборник, 1982), а Иркутского острога — с помощью полых стволов лиственницы в 1661 г. [Астраханцева, 2015]. Хорошо сохранившиеся земляные стены кремлей древнерусских городищ, фортификационные сооружения Белгородской засечной черты с системой земляных валов, рвов, городков-проходов, курганные комплексы и насыпные холмы капищ, каналы и пруды-копани в поймах рек свидетельствуют о развитой технологии земляного строительства в Древней Руси [8уегсЬко-уа, 2022]. Технологии производства земляных или саманных кирпичей, использования тепетата для строительства в Мексике (Pogosyn, 2019), строительство землянок — актуальны до сегодняшнего дня. Хорошо известны земляные фортификационные сооружения (редуты и окопы) Бородинского поля [Андрющенко, 2004].

В конце XVIII в. А.Т. Болотов [1986] впервые теоретически обосновывает вопросы осушения северных районов России, а также защиту полей с помощью лесонасаждений. В 1843 г. начались лесомелиоративные работы на казенных землях в Великом Анадоле, в Бердянском, Верхне-Днепровском уездах, в Таврической, Херсонской и Ставропольской губерниях [Основы инженерной биологии, 2006].

Идеи почвенно-ландшафтной инженерии в России впервые научно обосновал В.В. Докучаев [Докучаев, 1949]. В 1875 г. он издает статью «К вопросу об осушении болот вообще и, в частности, об осушении Полесья». А в 1892 г. в работе «Наши степи прежде и теперь» В.В. Докучаев предложил систему инженерных мероприятий по оздоровлению «земледельческого организма» юга России. Она нацелена на регулирование водного режима обширных земледельческих регионов с помощью заложения системы прудов по естественным ложбинам и блюдцам на водоразделах, посадок живой изгороди для задержания стока, подачи артезианских вод и устройства колодцев, создания прудов в верховьях оврагов. Создаваемый экологический каркас Черноземья должен включать, по мнению В.В. Докучаева,

1) насаждения леса по степным водоразделам в виде лент и полос разной ширины из разнообразных пород деревьев и кустарников для защиты посевов сельскохозяйственных культур от суховеев, засухи, испарения почвенной влаги, для снегозадержания;

2) насаждения леса в малопригодных, каменистых и рухляковых солончаковых местах; 3) насаждения в сухих и обводненных балках с учетом замокания, заморозков, качества грунтов; 4) закрепление меловых оврагов и обнаженных берегов рек; 5) посадку в степи фруктовых деревьев и промышленных пород.

Первые работы по благоустройству и защите от снежных заносов буферных зон железных дорог

были выполнены на 396-километровом участке Курско-Харьковско-Азовской железной дороги в период с 1879 по 1889 гг. В середине XIX в. начинается активная борьба с водной эрозией на овражно-балочных системах в Орловской губернии, первые 1000 десятин сыпучих песков закрепляют по берегам Северского Донца, организуются песчано-ов-ражные партии. В.П. Скаржинский разрабатывает и внедряет по водоразделам рек систему квадратов из лесополос и искусственных водохранилищ внутри них, что «улучшает климат, умножает дожди, отчего много выигрывает наше полеводство» [Кретинин, 2009].

Закреплению горных склоновых территорий способствует их террасирование: террасы крымского типа прямоугольного поперечного сечения с посадками саженцев по дну террас известны с 1874 г.; террасы кавказского типа с трапециевидным поперечным сечением и посадками на полунасыпном внутреннем откосе — в 1891 г.; террасы Аман-Ку-танского (среднеазиатского) типа, напоминающие вьючную тропу, — с 1880 г. [Пашкин, 2005].

Отдельного внимания заслуживает такое явление, как русская усадебная культура, ставшая источником вдохновения для знаменитых поэтов, писателей, художников и музыкантов, а также опытным полигоном для внедрения идей агрономии, земледелия, ландшафтного планирования. Именно в русской усадьбе почвенно-ландшафтная инженерия, по нашему мнению, достигает наивысшего расцвета. Благодаря просветительской деятельности А.Т. Болотова, Н.А. Львова, А.Н. Энгель-гарда усадьба после 1861 г. уже рассматривается в целом как хозяйственный комплекс, выстроенный на началах ландшфатного планирования с четким функциональным зонированием: красный двор (дом), рабочий двор с амбарами, каретный сарай, рабочий сарай, скотный двор и конюшни, а также леса, аллеи, оранжереи, цветники, огороды, пруды, партеры, беседки, парковые лестницы, питомники [Орлова, Орлов, 2022]. В русских усадьбах приоритет природного ландшафта обязывает архитектора встраивать концепцию усадьбы в существующий экологический каркас: элементы геопластики (террасы, гроты, лестницы, аллеи, валы и пр.) становятся продолжением естественных ландшафтных форм, водоемы защищаются от хозяйственных сбросов системами дренирования, речная эрозия стабилизируется набережными, крутые склоны закрепляются растениями, в озеленении используются растения местной флоры, работа каскадов и фонтанов организуется в замкнутых циклах, оберегаются от застройки воздушные перспективы и визуальные каналы, поддерживаются пути миграции животных.

XX в. — это расцвет масштабной мелиорации сельскохозяйственных земель и реализации грандиозных инженерных проектов природообустройства

как во всем мире, так и в России (Сталинский план преобразования природы, строительство канала имени Москвы и Северокрымского канала, освоение целины и пр.). Их описанию посвящено огромное количество как технической, так и исторической литературы [Зайдельман, 2003]. Орошение земель в Заволжье, в Центральной Азии и на Северном Кавказе, осушение Колхиды и Мещеры, мелиорация земель в Белоруссии, на Украине, в Нечерноземье определили предпосылки для углубленного изучения почв, исследования теории их генезиса и совершенствования практики землепользования, создания систем опытных станций и опытных полей. Однако наряду с несомненно положительными социально-экономическими результатами, связанными с реализацией инженерно-строительных решений в природообустройстве и широким применением мелиорации в сельском хозяйстве, к концу 60-х — началу 70-х годов многие из них оказались не адекватными реальной природной обстановке (выход на поверхность песчаного минерального дна болот в результате осушения полесий, горящие осушенные торфяники Шатуры, неудачный опыт орошения засоленных почв в Приаралье и на целине и т. д.). Их применение вызывало деградацию, а в определенных условиях — исчезновение не только почв, но и целых экосистем [Карпачевский и др., 2008]. К концу XX в. стала очевидной необходимость смены существующей парадигмы преобразования и покорения природы. Более адекватные ответы на новые вызовы стала давать бурно развивающаяся экология и предложенная Г.В. Добровольским, Е.Д. Никитиным концепция экологического почвоведения [Добровольский, Никитин, 1986].

Инженерное почвоведение как часть

экологического инжиниринга

Неуклонно развивающееся в рамках экологического почвоведения учение о функциях почв в биосфере и жизни человека [Добровольский, Никитин, 1986] неизбежно столкнулось с задачей не только изучения, но и управления (инженерией) функциями почв как частью экологического инжиниринга. Экологическая инженерия как новая идея управления окружающей средой возникла в начале 60-х годов XX века [О^ш е! а1., 1963], но на уточнение ее определения ушло несколько десятилетий, а ее более широкое признание в качестве новой парадигмы природопользования (пришедшей на смену мелиорации) произошло относительно недавно, хотя конкретная реализация все еще подвергается корректировке. Согласно учебнику У.Дж. Митча и С.Е. Йоргенсена [М^сЬ, |о^ешеп, 1989, 2003], экологическая инженерия использует экологию и инжиниринг для прогнозирования, проектирования, строительства или восстановления экосистем и управления ими, объединяя таким образом «человеческое общество с его природной

средой на благо обоих». В то же время мелиорация почв, земель или ландшафтов предполагает улучшение последних на благо главным образом одного участника процесса природообустройства — человека. Мелиорация (от лат. melio — улучшать) — это система мероприятий по улучшению свойств и режимов почв в благоприятных производственном (сельскохозяйственном, лесохозяйственном и др.) и экологическом направлениях. Мелиорация обеспечивает создание важнейших условий для получения высоких и устойчивых урожаев, рациональное использование почв, совершенствует производство, качественно меняет условия и производительность труда. В учебнике «Основы мелиорации» академик А.Н. Костяков [1933], один из наиболее крупных мелиораторов нашего времени, рассматривал сельскохозяйственные мелиорации как «...систему организационно-хозяйственных и технических мероприятий... имеющих задачей коренное улучшение неблагоприятных природных (почвенных, климатических, гидрологических) условий в целях успешного хозяйственного освоения и использования этих территорий, прогрессивного повышения плодородия их почв».

Выделяют пять основных концепций, которые отличают экологическую инженерию от прочих подходов природообустройства [Mitsch, Jorgensen, 1989]: 1) она основана на способности экосистем к самопроектированию; 2) она может быть полевой проверкой экологических теорий; 3) она опирается на классические системные подходы экологии; 4) она сохраняет невозобновляемые источники энергии; и 5) она поддерживает экосистемное и биологическое разнообразие. С.Е. Йоргенсен [Jorgensen, 1989] и У.Дж. Митч [Mitsch, 1993] были первыми, кто определили экологическую инженерию как проектирование социальных услуг таким образом, чтобы они приносили пользу обществу и природе, а само проектирование должно быть системным, устойчивым и интегрировать общество с его природной средой.

Д.Берген и соавторы [Bergen et al., 2001] определили экологическую инженерию как: 1) базирующуюся на экологической науке и теории; 2) примененную ко всем типам экосистем; 3) использующую собственные адаптированные методы инженерного проектирования; и 4) внедряющую научно обоснованные технологии.

К.Р. Барретт [Barrett, 1999] предложил более буквальное определение термина «экологическая инженерия»: «проектирование, строительство, эксплуатация и управление (то есть инженерия) ландшафтными (наземными) / водными структурами и связанными с ними сообществами растений и животных (то есть экосистемами) на благо человечества и, часто, природы». Однако автор, не упоминая про инженерию почв, сам же отмечает, что иногда не слишком удачно в отношении эрозии

почв используются термины генной инженерии с эквивалентными или сходными значениями, например экотехнологии или биоинженерия почвы.

Российским аналогом экологического инжиниринга является не очень конкретное понятие природообустройства — вида деятельности по «повышению полезности земель» [Природообустрой-ство, 2021]. Внедрение экологической инженерии в практику природообустройства предполагает создание или восстановление экосистем, от реконструкции водно-болотных угодий до создания многоклеточных ванн и теплиц, или переработку сточных вод до таких конечных продуктов, как удобрения, грунт для цветов, водоемы для рыборазведения и, в конечном итоге, питьевая вода [van Bohemen, 2004].

Примерами экологической инженерии являются ландшафтная архитектура, городское планирование и городское садоводство, пермакультура [Todd, Todd, 1994] (подход к управлению земельными ресурсами и проектированию поселений, который основывается на природоподобных технологиях, наблюдаемых в процветающих природных экосистемах), лесовосстановление, восстановление водно-болотных угодий, управление ливневыми стоками в городах и населенных пунктах, фито-очистные сооружения [Shchegol'kova et al., 2023] и т. д.. Экологичные инженерные конструкции востребованы в сельском и лесном хозяйстве, необходимы экологичные технологии рекультивации загрязненных почв и реставрации территорий на местах бывших мусорных свалок и воинских частей, при организации кладбищ и освоении заброшенных терриконов и карьеров и пр. Во всех перечисленных случаях почва как фундамент экосистем является неотъемлемой частью экологического инжиниринга, и требуются дальнейшая работа по поиску и научному обоснованию новых технологий в сфере инженерного почвоведения и работа по подготовке специалистов-почвоведов и экологов, владеющих этими технологиями.

Существенная проблема, с которой столкнулась экологическая инженерия, — это пространственная и ландшафтная вариабельность объектов и увеличение сложности инженерных решений при увеличении масштаба природных и урбоэкосистем. Мезокосмы имеют масштаб от ~0,1 до сотен метров (малые архитектурные формы, фито-очистные сооружения). Экосистемы и урбоэкосистемы распространены на несколько или десятки километров. Региональные системы (макросклон Кавказских гор, бассейн реки) имеют масштабы от десятков до сотен километров. Видимо, сегодня пришло уже время говорить и о глобальном общепланетарном инжиниринге, чему посвящена наша коллективная монография [Sadovnichy et. al., 2023].

С 1 сентября 2017 г. в России впервые введен в действие «ГОСТ Р 57306-2016. Национальный

стандарт Российской Федерации. Инжиниринг. Терминология и основные понятия в области инжиниринга» (утвержден и введен в действие Приказом Росстандарта от 30.11.2016 № 1907-ст). Стандарт способствует легитимизации и формализации такой услуги, как «Инжиниринг», в России. Согласно Стандарту, инжиниринг (англ. engineering — изобретательность, знание) представляет собой инженерно-консультационные услуги, содержанием которых является решение инженерных задач, связанных с созданием или совершенствованием технологий, продукции, производственных процессов, систем управления, устранением неопределенностей и т. п. Инжиниринг — это определенная форма передачи знаний, технологий и опыта от специалистов исполнителя специалистам заказчика. При этом содержанием услуги является создание нового интеллектуального продукта, а также информации, позволяющих решить конкретную задачу с наименьшими затратами ресурсов и с минимальным риском [ГОСТ Р 57306-2016]. Инжиниринг представляет собой надстройку над инженерной (проектно-конструкторской) деятельностью, позволяя приблизить результаты инженерной деятельности к их непосредственному воплощению, сократить и ускорить путь от замысла до его фактической реализации. Инжиниринг — это не отдельная особая сфера деятельности, а особое сочетание известных видов деятельности, позволяющее получить новый, синергетический результат, недоступный для простой последовательности отдельных изолированных процессов исследования (изыскания), проектирования, организации и всестороннего обеспечения, собственно создания и промышленной реализации объекта (системы, процесса). Предметом инжиниринга является не сам объект (материальный объект, производственный процесс, техническая, организационная или социальная система, программный продукт или другое), а интеллектуальная деятельность по созданию этого объекта, организация взаимодействия сторон, участвующих в создании объекта. При этом не исключается и участие инжиниринговой компании в разработке (непосредственном проектировании) отдельных элементов самого создаваемого объекта.

Предмет и методология

инженерного почвоведения

Инженерное почвоведение — это область знания, изучающая инженерные свойства почвы и возможности их использования для проектирования и строительства почвенно-инженерных сооружений в почве и конструкций из почвы, призванная решать конкретные почвенно-инженерные задачи природообустройства и разрабатывать экологичные инженерные технологии управления свойствами почв и ландшафтов. Подобные технологии сегодня

экстренно востребованы в малоэтажном, коммунальном, ландшафтном, садово-парковом, сельскохозяйственном, гидрологическом, лесном, городском и т. п. строительстве.

Объекты инженерного почвоведения — по-чвенно-инженерные сооружения и почвенные конструкции разного масштаба (от педона до почвенного покрова), создаваемые в естественных и антропогенно-преобразованных почвах. Под почвенно-инженерными сооружениями подразумевается почвенно-технический комплекс, сохраняющий или создающий основу для устойчивого существования естественной окружающей среды. Все почвенно-инженерные сооружения можно разделить на инертные конструкции (фундаменты, трубопроводы, дорожные покрытия) и конструкции, взаимодействующие с почвой (колодцы, поля фильтрации, водоемы, дренажные и оросительные системы). Сооружения, выполненные из почвы, могут быть как плоскими, не выходящими за пределы почвенного профиля (газоны, площадки, дороги), так и объемными (посадочные ямы, террасы, окопы, земляные скульптуры, фортификационные валы), охватывающими не только толщу почвы, но затрагивающие и почвообразующие породы. Почвенные конструкции могут быть полностью оторваны от пород, например при озеленении крыш, стен, рекультивации мусорных полигонов.

С точки зрения социальных функций создаваемые объекты почвенно-экологического инжиниринга можно разделить на объекты общего назначения, ограниченного использования, специального назначения и особо охраняемые территории [Тео-доронский, 2007]. К объектам общего назначения можно отнести городские парки, территории проспектов и улиц, крупные водохранилища, плотины. Как правило, это территории площадного озеленения. На подобных объектах создаются устройства и сооружения из высококачественных и прочных материалов, предъявляются повышенные требования к прочности и содержанию сооружений. К объектам ограниченного использования относят сооружения районного значения: территории жилых комплексов, больниц, бизнес-парков, коттеджных поселков, сельскохозяйственных предприятий. На объектах применяются специальные инженерные сооружения и малые архитектурные формы, осушительные, оросительные системы, подпорные стенки и парковые лестницы, устраиваются дамбы на водоемах, создаются насыпные почвенные конструкции, устойчивые к высоким рекреационным нагрузкам. Объекты специального назначения включают территории кладбищ, мусорных полигонов, участки скоростных дорог и магистралей, шоссе и железных дорог, ботанические сады, питомники, участки опытных хозяйств, лесополосы, военные части и полигоны, фронтовые укрепления. Почвенно-инженерные конструкции на подобных

территориях требуют разработки специальных проектных решений, удовлетворяющих требованиям функционального назначения таких объектов (дренаж с оборотным циклом воды, с очисткой стоков, ливневая канализация, совмещенная с понижением уровня грунтовых вод, укрепление почв склонов синтетическими структурообразова-телями, устройство брустверов и шумозащитных экранов и пр.). Отдельного внимания заслуживают объекты нетронутой природной среды: заповедники, природно-археологические памятники и памятники архитектуры, национальные парки и заказники. Почвенно-инженерные работы на подобных территориях (устройство экологических троп, дорожек-лежневок, реконструкция земляных насыпей, террас и пр.) нацелены на сохранение окружающей природной среды, выбор материалов ограничен материалами природного происхождения, предпочтения отдаются природоподобным технологиям.

В отдельную категорию объектов можно выделить территории индивидуального жилищного строительства, частные землевладения и усадьбы. Как уже отмечалось нами ранее (Ковалева, 2021), возрождение русской усадебной культуры и масштабное расширение частного приусадебного землевладения стало серьезным триггером в развитии экологического инжиниринга.

В пространстве почвенно-инженерные конструкции могут быть локализованы в пределах малых архитектурных форм, таких как альпийская горка, клумба, небольшой водоем; в пределах экосистем (поля фильтрации или аэрации, мусорные полигоны, плотины) или захватывать весь почвенный покров обширной территории (систематический дренаж, дороги федерального значения, водохранилища).

Методология инженерного почвоведения базируется на законах природно-климатической зональности (географии), свойствах почвообразующих пород (геологии и литологии), законах ландшаф-товедения и биогеохимии, физики и химии почв, теории генетического почвоведения, теории почвообразовательных процессов и, особенно, теории почвообразования с участием человека. Инженерное почвоведение как комплексное междисциплинарное знание возникло на стыке разных наук, поэтому опирается также на достижения экологического почвоведения, топографию и геодезию, экологию, инженерную геологию и грунтоведение, на теоретические и практические разработки мелиорации и эрозии почв, агрохимии и земледелия, ландшафтной архитектуры.

В обсуждаемой области знания уже сложился свой понятийный аппарат, выработалась своя система методов, которая совершенствуется по мере развития науки. К таким методам относятся: 1) предпроектный анализ территорий мето-

дом почвенно-инженерного картирования (карты предпроектного анализа территории, содержащие оценку почв, грунтовых вод, рельефа, ландшафтных комплексов, климата и геологических и культур-технических особенностей местности); 2) топографическая съемка; 3) горизонтальное планирование территорий (в виде генеральных планов, карт благоустройства, разбивочно-посадочных чертежей); 3) вертикальное планирование ( в виде профилей и карт геопластики рельефа и картограмм баланса земляных масс; 4) проектирование дренажных и оросительных систем; 5) разработка технологий почвенных конструкций для различных целей; 6) разработка проектов инженерного сопровождения для малых архитектурных форм и объектов военного назначения; 6) проектирование водных объектов; 7) гидрологические, реологические и механические (почвенно-инженерные) расчеты, обеспечивающие устойчивое функционирование ландшафтных форм и сооружений; 8) прогнозное моделирование устойчивости и функциональности проектируемых ландшафтов и почвенно-инженер-ных сооружений; 9) компьютерное макетирование и 3D-визуализация объектов; 10) почвенно-ланд-шафтный инжиниринг.

Важно отметить, что использование искусственного интеллекта позволяет универсализировать процесс сбора и обработки информации с помощью программного обеспечения, беспилотных летательных аппаратов, георадаров, ГИС-технологий, чертежных программных модулей (AutoCAD, Archicad и т. д.), что значительно облегчает процессы создания цифровой модели рельефа, построения продольных и поперечных профилей ландшафта, проектирования и моделирования. Для автоматизации проектно-изыскательской деятельности в экологии и почвоведении была также разработана и введена в поточную эксплуатацию технология, базирующая на комплексе программ фирмы Autodesk (AutoCADMap +SoftDesk) и не требующая от пользователя навыков черчения.

Предоставление услуг по доведению научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок до стадии производства носит название инжиниринга. Под почвенно-ландшафтным инжинирингом (почвенно-ландшафтной инженерией) предлагается понимать не только внедрение разработанных проектов и технологий, но и авторский надзор за их исполнением, так как само строительство ландшафтно-инженерных объектов в живой динамичной природной среде — тоже процесс творческий. Идеалом садостроителя, по А.Э. Регелю [1990], является тот, кто хоть до известной степени соединяет в себе теорию с техникой. При отсутствии же авторского надзора, по мнению известного архитектора, реализацию проекта ждет или «несоразмерный расход, или баснословная чушь».

Задачи инженерного почвоведения

и вызовы современности

Инженерное почвоведение — совсем молодое, развивающееся направление, но спектр практических проблем, с которыми оно столкнулось, оказался неожиданно широк. И начинается он с необходимости предпроектного анализа территории, который включает сбор сведений о природной обстановке на объекте строительства или благоустройства и анализ соответствия эскизов ландшафтного архитектора, планов строителя, работника коммунального сектора, военного инженера и пр. реальным почвенно-ландшафтным условиям. Действительно, для того чтобы верно составить ассортиментную ведомость растений и разбивочно — посадочный чертеж, рассчитать высоту (глубину) и устойчивость проектируемых насыпей (амфитеатров, брустверов, геопластик, валов, холмов, дорожного полотна, смотровых площадок и т. д.) и выемок (ложа ручьев, прудов-копаней, посадочных ям, септиков, траншей для прокладки кабелей и т. д.), оптимальное количество террас, возможность устройства фонтанов, целесообразность орошения и осушения, необходимо иметь четкие представления о количестве осадков и сумме активных температур, продолжительности безморозного периода, глубине промерзания и физико-химических свойствах почв, характере подстилающих пород, рассчитать коэффициенты фильтрации, испаряемости, облессованности, сопротивления сдвигу и т. д. Предпроектный анализ территории должен базироваться на предварительных комплексных геодезических, инженерно-геологических, ботани-ко-культуртехнических, дендрологических, почвен-но-мелиоративных и гидрологических изысканиях, содержать специальную почвенно-инженерную карту для целей благоустройства и озеленения территории и решать не только задачу экономической оценки планируемых мероприятий, но и включать анализ возможности устойчивого развития создаваемого ландшафта в конкретной природной зоне, а также прогноз времени и условий его жизнеспособности. Результаты предпроектного анализа территории представляются в виде соответствующего набора карт (топографических, инженерно-лито-логических, почвенно-гидрологических, эколого-агрохимических, ботанико-культуртехнических и пр.), результатов почвенного, гидрологического и геологического бурения, анализа химических и физических свойств почв и грунтов и пояснительной записки — обоснования проектного решения в портфолио проекта. Почвенно-инженерная карта как интегральный итог собранной информации позволяет районировать территорию объекта и составить список необходимых почвенно-инженер-ных мероприятий для каждой выделенной зоны, выбрать соответствующие технологии инженерной

подготовки территории, способ осушения или орошения или выполнить в дальнейшем точное ландшафтное планирование.

Важной задачей инженерного почвоведения стала разработка новых современных технологий инженерной подготовки территории — комплекса инженерных подготовительных работ по созданию условий для реализации основного проекта благоустройства, строительства, озеленения и пр. Объектами инженерной подготовки при этом становятся пересеченный рельеф, заболоченные понижения, крутые склоны, размытые берега, овраги и балки, выходы каменистых пород, требующие рекультивации замусоренные и загрязненные участки, закустаренные территории, песчаные карьеры и терриконы, «хвостохранилища» и пр. В поймах рек с целью предотвращения наводнений нередко требуется рефулирование поверхности, устройство валов, дамб, плотин (известны парки на намывных территориях — Амстердамский лес в г. Амстердаме, парк Кировские острова в г. Санкт-Петербурге).

Задачами инженерного почвоведения при инженерной подготовке территории являются, таким образом, осушение заболоченных участков, защита от затопления, от оползней, предотвращение эрозии почв, укрепление берегов рек, крутых склонов, предотвращение оврагообразования, рекультивация почв, организация поверхности путем создания нового рельефа (вертикальная планировка), организация поверхностного, внутрипочвен-ного и ливневого стоков, понижение уровня грунтовых вод.

Новой задачей, с которой столкнулись практики, стала планировка «нулевого уровня» территории после окончания строительных работ. Тщательное выравнивание поверхности породой, вынимаемой из котлованов, и ее утрамбовывание — наиболее популярный в строительстве прием, создающий серию проблем для дальнейшего окультуривания территорий и озеленения. В результате этой строительной технологии на поверхности гумусового горизонта формируется водонепроницаемый слой из почвообразующей породы. На нем впоследствии создают гумусированный слой среднесуглинистого состава под рулонный газон или организуются посадочные ямы из перегноя. Очевидно, что рукотворный дополнительный ярус верховодки или «водные мешки» не обеспечивают в большинстве случаев хорошего качества посадок, а привозной грунт нередко не улучшает, а ухудшает свойства подстилающей его глинистой почвы или породы.

Быстрыми темпами развиваются технологии осушительных мелиораций почв — по мере развития сферы строительства постоянно появляются новые требующие апробации материалы, в осушение почв привносятся приемы из городского строительства, появляются новые технологии [Коуа1еу, Коуа1еуа, 2019] и материалы в дорожном строи-

тельстве. Новые вызовы 2023 г. для городской ливневой канализации в г. Москве оказались связаны с использованием технологий укладки дорожных одежд на тротуарах, продукты растворения которых попадают в ливневую городскую канализацию. Нередко объектами осушения наравне с почвами газонов и парков выступают малоэтажные архитектурные формы (дома, бани, гаражи, бассейны, беседки и т. д.).

Два соседних участка одинаково небольшой площади могут коренным образом отличаться по стоимости и конструкции дренажа, тиражируемого для всех усадеб поселка в соответствии с одним и тем же СНиПом. Это связано, во-первых, с архитектурным решением фундамента дома, во-вторых, с использованием разного грунта и технологий его укладки на поверхности участка, а значит, с различной структурой внутрипочвенного стока, величинами фильтрации и неодинаковым количеством ярусов верховодки [Ковалев, 2007].

Каковы механизмы и закономерности движения внутрипочвенной влаги в нарушенных по-чво-грунтах? Решение этих вопросов, безусловно, лежит в плоскости инженерного почвоведения. И именно от ответов на них зависят эффективность осушительных систем, появление новых технологией строительства домов, сооружений и инженерных коммуникаций, конструкции спортивных сооружений [Замотаев, Белобров, 2007]. Дело в том, что пазухи котлованов зданий и сооружений, траншеи коммуникационных трасс имеют обратную засыпку из местного грунта. Даже тщательная послойная утрамбовка этих засыпок не исключает формирования «водных мешков» в трещинах набухания-усадки. Этот факт в совокупности с различным содержанием глинистых минералов в покровных и моренных суглинках приводит к развитию явлений набухания, деформациям отмостки и отделочных конструкций цоколей и фасадов зданий. Использование же грунтов с более высокими значениями коэффициента фильтрации (песок или щебень) усиливает эффект накопления инфильтрационных вод при отсутствии дренажной системы. В свою очередь, засыпка дренажных траншей местным грунтом резко снижает гидравлическую связь трубы с поверхностными слоями почвы.

Существенно нарушена структура почвенного покрова селитебных территорий, и, следовательно, изменена гидрология ландшафтов: это связано с различной зарегулированностью поверхностного и внутрипочвенного стоков фундаментами зданий, ландшафтных сооружений и заборов, комплексом ландшафтных форм. Необходимо совершенствовать методику расчета междренных расстояний для этих новых ландшафтных условий плотно зарегулированного стока, высокой насыщенности дренажных и оросительных систем (на каждом участке), с различной нагрузкой на дренажные системы, ко-

торые совмещаются с ливневым стоком, со стоком из септиков и бассейнов, с разным планом посадок древесных пород и необходимостью герметизации дрен, а также разработкой приемов устройства дренажа вблизи древесных и кустарниковых растений [Ковалев, 2008]. В последнем случае используются герметизация дрен полиэтиленом, засыпка траншей шлаком, содержащим медный колчедан, обработка траншей антисептиками, увеличение глубины закладки дренажа и увеличения уклонов дрен, использование объемных фильтров из кокосового волокна. Строительство выборочных, не скоординированных друг с другом, выполненных без учета норм осушения частных осушительных систем вызывает колоссальный осушающий эффект, распространяющийся на окружающую территорию [Коуа1еу, Huwe, 1999], и приводит к загрязнению водоприемников дренажным стоком, насыщенным выносимыми из осушенного ландшафта соединениями [Ковалев, 2001, 2021].

Появление новых изоляционно-фильтрующих полимерных материалов (тефонд, дрениз, энкан-драйн, пордрен, унидрен и др.) ставит новые вопросы по оценке эффективности их действия. СНиПов по их применению нет, как нет и исследовательских работ по анализу их поведения в разных типах почв. Это новое направление в сегодняшней практике осушения и в исследованиях траншейных засыпок и процессов установления гидравлической связи поверхностных слоев почв с дренажными трубами. Существенно изменились и сроки проведения дренажных работ, которые теперь выполняются круглогодично.

Одной из задач инженерного почвоведения является дальнейшая разработка теоретических принципов и технологий строительства современных оросительных систем в разных природных зонах [Шеин, 2004]. Большинство оросительных систем, использующихся сегодня в ландшафтном озеленении, ориентированы на показания датчиков дождя и метеоусловия. Гранулометрический состав почв при этом не учитывается вовсе, оросительные и поливные нормы не рассчитываются. При этом даже если к оросительным системам прилагается тензиометр для определения потенциала почвенной влаги, остается непонятным, как им воспользоваться в условиях высокой комплексности посадок, неоднородности почвенных слоев.

Отдельного внимания заслуживают вопросы закрепления откосов склонов, береговых линий, каналов, оврагов, железнодорожных насыпей и шоссейных дорог. Простота устройства откосов и естественный внешний вид делают их распространенным способом сопряжения поверхностей на объектах ландшафтной архитектуры. Известно, что устойчивость откоса зависит от характеристик почвы или грунта, гидрологического режима, положения в ландшафте, климата, растительности,

уровня нагрузки. Параметры высоты и заложения откоса, коэффициент откоса определяются исходя из гранулометрического состава почв, плотности, деформационных характеристик, оструктуренно-сти и использования структурообразователей. В последние годы появилось много новых технологий закрепления склонов, которые необходимо изучать. Это не только использование водоудерживающих полиакриламидов [Садовникова, 2008; Smagin е! а1., 2021, 2022] или различных видов задернения, но и габионных конструкций, георешеток, геотекстильных материалов, пленок и экструдеров, приемов армирования грунта. Весьма популярны габионы, заполненные почвой или щебнем. Они позволяют сформировать конструкцию требуемой конфигурации, значительно повысить устойчивость склона и впоследствии становятся частью ландшафта. Основным принципом укрепления откосов является равномерное распределение нагрузок и передача напряжений, действующих в почве, на георешетки и габионы.

Радикальные экономические и социальные перемены в нашей стране привели к небывалому росту дорожно-транспортного строительства. Транспортные магистрали как инженерные сооружения нарушают природные ландшафты, изменяют режим стока поверхностных и грунтовых вод, приводят к изменениям в структурах почвенного покрова и свойствах почв, микроклимата, путей миграции животных, биоразнообразия. При строительстве мостовых переходов нарушается гидрологический режим территорий, усиливается эрозия почв с незакрепленных откосов. На дорогах местной сети укрепление откосов, устройство быстротоков, рассеивающих трамплинов и гасителей водной энергии не считается обязательным. Все это неизбежно приводит к разрушению окружающей природной среды и конструктивных элементов самих дорог. Почвенно-инженерные работы на всех уровнях дорожно-транспортного строительства включают участие специалиста-почвоведа: а) в изыскательских работах и проектировании полотна дороги вдоль заданной линии с соблюдением расчетных уклонов, б) в проектировании и строительстве нагорных и водоотводных каналов, придорожных кюветов, в) в закреплении склонов растительностью, глинистой суспензией на песчаных почвах, битумной эмульсией на железнодорожных насыпях, подпорными стенками, полимерными материалами и т. д. [Матвеева, 2011] и в защите почв от эрозии, г) в лесонасаждении, е) в разработке и строительстве шумозащитных почвенно-грунтовых валов. К сооружениям, непроницаемым для акустических колебаний, относятся откосы выемок с различными геометрическими параметрами. Заглубление магистрали относительно общего уровня поверхности прилегающей территории позволяет обеспечить рекомендуемые санитарными нормами уровни шума

на расстоянии 40-50 м от улиц и дорог. Оптимальная ширина такого сооружения — 10-20 м, наиболее эффективная форма — треугольная с более пологой стороной — в сторону поселка, максимально крутой — к источнику шума, засаженная кустарниками и хвойными растениями в шахматном порядке, почвенный покров должен быть армирован. В небольших немецких городах защиту от шума осуществляют с помощью хорошо озелененных грунтовых валов высотой около 2 м, шириной до 6-9 м вдоль крупных магистралей. Эффективность грунтовых валов значительно повышается при использовании на них дополнительных стенок-экранов из шумопоглощающих материалов (вермикулит, перлит, пластик, геотекстиль). Грунт для кавальеров используется местный, оставшийся при строительстве дорог, что обеспечивает нейтральный баланс земляных масс.

Проблема организации мусорных свалок в городах и поселках, рекультивация мусорных полигонов — это тоже область почвенной инженерии. По принципу действия методы обезвреживания и переработки отходов делятся на: 1) ликвидаци-онно-термические (сжигание), 2) ликвидацион-но-биологические (складирование на полигонах), 3) утилизационные биологические или компостирование.

Наиболее распространенными методами обработки и захоронения бытовых отходов являются: а) открытые свалки — неконтролируемый сброс отходов без уплотнения, б) закрытые свалки — складирование больших объемов бытовых отходов без утилизации (при этом используются полиэтиленовые изолирующие материалы и экструдеры, их накрепко сваривающие), в) закрытые полигоны бытовых отходов с утилизацией последних (утилизируется при этом биогаз — метан, образующийся в теле полигона вследствие анаэробной биодеструкции органических веществ, он отводится системой горизонтальных перфорированных труб в газгольдеры и затем используется в топливных или энергетических установках), г) прессование — это разделение отходов на твердые и жидкие компоненты с последующей их переработкой под давлением (получающиеся твердые отходы используются затем в промышленности для производства одноразовой посуды, канцтоваров и т. д.), д) пиролиз в условиях дефицита кислорода при температуре 600-800°С, е) компостирование в открытых штабелях — биохимический процесс обезвреживания отходов (в течение недели) с конечным продуктом — компостом. Это самый простой и дешевый способ обезвреживания и переработки отходов: специальными дробилками материал измельчается, на контрольном грохоте просеивается, электромагнитным сепаратором отделяются металлические части. Для повышения активности биотермического процесса компост аэрируется и увлажняется.

При разработке технологий утилизации бытовых отходов знания инженерного почвоведения необходимы на всех этапах процесса: при анализе почв и грунтовых вод, при расчете времени пере-гнивания, при разработке технологии освобождения от патогенных микроорганизмов, тяжелых металлов, при сборе полезных биогенных газов в результате этого производства, при устройстве очистительных водоемов, при расчете параметров насыпи складирования, при выборе грунта для консервации и способов его уплотнения, при расчете параметров поверхностного и внутрипочвенного стоков, не говоря уже об определении коэффициента фильтрации, потенциала почвенной влаги и т. д., при устройстве дренажной системы в основании такого склона, при армировании грунтов геотекстилем, геомембранами, геосетками, габионными и армогрунтовыми конструкциями, при выращивании тест-растений, использовании методов экстремального озеленения, биоматов и биотекстиля, составлении ассортиментной ведомости.

Отдельным развивающимся разделом инженерного почвоведения являются работа на городских очистных сооружениях, участие в организации полей аэрации и фильтрации, фито-очистных комплексов, разработке технологий переработки и компостирования осадков сточных вод, дальнейшей утилизации сточных вод в экосистеме [Рыбка, Щеголькова, 2021]. В этой области практики требуется оценить возможность, объем и характер фильтрации из септических станций разных модификаций в разных типах почв и на разных элементах ландшафта, оценить качество профильтровавшейся воды и возможность ее дальнейшего использования, организовать систему фильтрации для участка или населенного пункта в целом, рассчитать и построить водоемы-отстойники с плотинами, контролировать качество воды в них и качество почв в окружающем ландшафте на предмет загрязнения, выполнить проектирование и строительство дренажной системы для септика или поля фильтрации, если в этом есть необходимость.

Гидропластика рельефа — или искусство сооружения гидротехнических объектов — также требует знаний об инженерных свойствах почв в различных природных зонах. Сюда входит разработка технологий строительства искусственных и естественных декоративных, спортивных, рыбоводческих, рекреационных, ирригационных водоемов и водоемов-отстойников, бассейнов, ручьев и каналов, каскадов, плотин, акведуков, водопадов, фонтанов, сухих русел, рек, запруд, дамб, водозаборных скважин, гаваней и т.д. Нашими предыдущими исследованиями Сталинского плана преобразования природы показано, что мероприятия по организации региональной системы прудов на территории Тамбовщины привели к масштабному повышению уровня грунтовых вод в регионе [Ковалева и др., 2016].

При устройстве элементов гидропластики необходимы оценки типа водного питания и анализ изо-гипс грунтовых вод, площади водосбора и геологии территории, определение объема чаши, необходимости плотин, каскадов, дамб обвалования, защиты от загрязнения грунтовыми водами, от фильтрации с расчетами потерь на фильтрацию по результатам анализа физических свойств почв [Сабо и др., 2004]. Гидравлические расчеты позволяют принять решение о возможности строительства совершенного или несовершенного котлована или скважины, о крутизне откосов в сухом и мокром состояниях, величине угла внутреннего трения, уклона дна, параметров водообмена, опасности подтопления территории и необходимости дренажа. Принять решение о форме дна и одеждах на водоемах можно только на основании сведений о гранулометрическом составе почв и расчета показателя текучести. Почвенно-инженерного проектирования требуют вопросы планировки чаши водоема, русла ручьев, перевода воды малых водотоков в закрытые русла.

Один из самых болезненных запросов практики к почвенно-ландшафтному инжинирингу — выбор грунта и расчет площадей и объемов его отсыпки, который решается в рамках вертикальной планировки рельефа. Вертикальная планировка — это комплекс мероприятий, направленных на частичное или полное преобразование рельефа в целях реализации проекта благоустройства территории. При разработке проекта вертикальной планировки последовательно решается ряд задач: выделение и анализ характерных форм рельефа, определение крутизны и экспозиции склонов, построение продольного профиля по горизонталям плана, прокладка линии заданного уклона, определение границ водосборной площади, построение полей невидимости, абриса, перспективы, ракурсов местности, макета, определение по заданному значению уклона проектных отметок будущего рельефа, нанесение на план проектных горизонталей, проектирование необходимых инженерных сооружений — поглощающих и смотровых колодцев, подпорных стенок, определение объемов земляных работ по всей территории и по отдельным ее участкам. Именно в рамках вертикальной планировки территории разрабатываются инженерные мероприятия по обеспечению отвода вод поверхностного и внутрипоч-венного стоков, проекты создания пластически выразительных форм рельефа в соответствии с замыслом проектировщика: альпийских горок, партеров, водопадов, гротов и амфитеатров, геопластик, валов и пр., выполняется расчет посадочных ям и выбор грунта для них в соответствии с разбивочно-посадочным чертежом, ведется проектирование и организация дорожной сети, проектирование и выведение на нулевой уровень детских и спортивных площадок, устройство специальных сооружений —лестниц, пандусов, подпорных стенок, прилегаю-

щий ландшафт увязывается с территорией застройки. Проект вертикальной планировки выполняется на геодезической основе методами проектных отметок и уклонов, профилей — для линейных объектов, проектных (красных) горизонталей — для площадных объектов (на план с геодезической подосновой, отражающий существующий рельеф и все проектные архитектурные и коммуникационные решения (здания, сооружения), наносят горизонтали, изображающие проектный рельеф), квадратов — для — сложных участков с откосами, высокими подпорными стенками, лестницами (при проектировании площадных объектов разбивается сетка квадратов, и по отметкам ее вершин строятся продольные профили), балансовых расчетов по земляным массам, которые реализуются в виде картограммы земляных работ и балансовой таблицы, на основании которой составляется смета.

При расчетах и строительстве подпорных стенок в укрепительных и декоративных целях также требуются результаты анализа физических свойств почв и гидрологического режима территории, расчеты нагрузок и деформаций. Для всех подпорных конструкций на ленточных фундаментах во избежание деформаций необходимо разрабатывать проект дренажа — пластового, продольного или поперечного.

К задачам инженерного почвоведения можно отнести необходимость разработки почвенно-ин-женерных конструкций для городского строительства, имея в виду хотя бы озеленение крыш и стен зданий.

Безусловно, методы инженерного почвоведения окажутся полезными при разработке технологий инженерных конструкций в сельском и лесном хозяйстве, экотехнологий рекультивации почв и реставрации ландшафтов на местах бывших мусорных свалок и воинских частей, кладбищ и карьеров, осушенных торфяников и нефтезагрязненных территорий. Именно в этой сфере прикладного почвоведения достаточно много уже и практических, и теоретических разработок [Коуа1еуа, 2021]. Составление разбивочно-посадочного чертежа и ассортиментной ведомости растений также невозможно без учета почвенно-инженерных условий и литологии ландшафтов.

Последней стадией инженерных работ является вынос проекта в натуру: разбивка пикетами на местности основных линий и характерных точек с указанием рабочих отметок (насыпей и выемок) для последующей срезки или отсыпки грунта, планировки поверхности. Выполняют работы методом квадратов или оформляющих плоскостей с помощью нивелира.

Отдельным вызовом современности стало возрождение русской усадебной культуры в конце XX — начале XXI вв., а также новое градостроительное и ландшафтное явление — малоэтажные

загородные поселения. Они возникают во всех природных зонах и в сферу своего влияния вовлекают окружающий ландшафт в радиусе часовой изохроны транспортной доступности. По мнению Е.Ю. Прокофьевой [2010], постоянное и сезонное население загородных поселков в Московской области в 2020 г. достигло 13,4 млн чел., а сезонного — 6,3 млн чел. Как нами было показано ранее [Ковалева, 2005, 2013; Ковалев, 2010], в составе природно-территориального комплекса коттеджного или дачного поселка можно выделить три составляющих с разной антропогенной нагрузкой на ландшафт. Во-первых, это комплекс частных усадеб, во-вторых — общественная территория поселка, в-третьих — окружающая природная среда, вектор нагрузки в которой концентрически убывает по мере удаления от поселка. Вариантом усиленной нагрузки на окружающую территорию являются поселки с функциональной насыщенностью окружающего природного ландшафта: конно-спортивные комплексы, автодромы, причалы и пр., нередко приводящие к экологическим конфликтам поселка с его ландшафтным обрамлением из-за значительного превышения рекреационной емкости биогеоценозов, особенно в таких ранимых ландшафтах, как тундра, лессовые равнины, горные или пустынно-степные территории.

Непредсказуемая неоднородность почвенного покрова обусловлена и тем, что появляются новые нетипичные для зональных ландшафтов рисунки природных территорий: правильной формы квадратные, прямоугольные, шестигранные в партерных и регулярных зонах, округлые и эллипсовидные свойственны геопластикам, серповидные — на террасах амфитеатров и т. д. [Ковалева, Ковалев, 2007]. Художественное воссоздание каменистой, такыро-видной, барханной или медальонной поверхности при строительстве дюн, рокариев и альпинариев, японских садиков, гамады усложняют естественную структуру почвенного покрова, накладываясь на нее. В питомниках развиваются регулярно-мозаичные структуры почвенного покрова с контурами посадочных ям на фоне зональных почв. На осушенных массивах преобладают линейные сочетания пахотных или лесных почв с материалом траншейных засыпок. Повсеместно в результате ландшафтного строительства появляются контуры оскальпированных и погребенных почв.

Создаваемые структуры почвенного и растительного покрова могут быть как фоновыми, например в пейзажных парках, так и бесфоновыми, полностью утратившими связь с окружающим ландшафтом — например, насыпные плодородные массивы орошаемых почв в пустыне или подогреваемые клумбы в тундре. Для исполнения замысла художника иногда в коренной трансформации нуждаются такие зональные факторы, как видовой состав травянистых и древесных растений, уровень

грунтовых вод, режим увлажненности, зачастую меняется и привычная докучаевская формула почвообразования за счет сокращения или увеличения количества параметров в ней (факторы «почвообра-зующая порода» или «рельеф» иногда отсутствуют, например при озеленении крыш и стен зданий, внутренних двориков).

Коренное бесконтрольное изменение зональных ландшафтов, их гидрологии, климата и почв наблюдается при строительстве осушительных и оросительных систем, при удалении и переброске ручьев и малых рек, при искусственном затоплении понижений, при перекрытии поверхностного и внутрипочвенного стоков малыми архитектурными формами и фундаментами сооружений, при замене толщи почвогрунтов привозным грунтом, компостами, перегноем и пр. В зависимости от архитектурно-художественной концепции ландшафта наиболее часто перераспределяются площади и изменяются контуры элементарных почвенных ареалов гидроморфных и автоморфных почв во всех природных зонах. Множественное строительство частных оросительных систем радикально меняет зональную норму осадков и неизбежно провоцирует подъем уровня минерализованных грунтовых вод на площадях внутри и особенно вокруг зоны орошения в степных ландшафтах.

Увеличивается площадь и разнообразие техногенных почв при подъеме гипсометрических отметок поверхности и конструировании рельефа и почв при строительстве геопластик, холмов, террас, валов. Строительство спортивных, детских и мангальных площадок, парковок и отмосток, неоправданное увлечение сплошными покрытиями в дорожном строительстве и одежде каналов приводят к запечатыванию значительных массивов почв и изменению биоразнообразия. Изменение гранулометрического состава, химических, физических и биологических свойств почв — непременный атрибут их освоения в ландшафтном строительстве [Abb El Aziz et al., 2022].

Таким образом, очевидно, что новое социально-экономическое явление «современная русская усадьба» нуждается в изучении и разработке норм и правил по организации его взаимодействия с окружающей природной средой, которое во многом похоже на влияние садового строительства и схоже с совмещенным в пространстве и времени влиянием города.

Заключение

Таким образом, становление в рамках экологического почвоведения учения об антропогенно-измененных почвах, с одной стороны, и экологического инжиниринга, с другой, а также инженерные системы и инженерные свойства самой почвы определяют теоретическую базу и возможность выделения в рамках почвоведения такого направления, как инженерное почвоведение. Его дальнейшее раз-

витие соответствует лучшим традициям русского усадебного строительства. Запросы практики землепользования делают насущной и востребованной практическую значимость этого направления.

Очевидно, что работа в области инженерного почвоведения и почвенно-ландшафтного инжиниринга, будучи практически ориентированной, не терпит застывших границ, зависит от объема сметы и пожеланий и пристрастий землевладельцев, но в ней есть место творчеству, фантазии, чувству времени. Здесь не может быть шаблонных схем, при строительстве дренажных и оросительных систем необходимо отдавать предпочтение проектированию не систематических, а выборочных систем, учитывающих неоднородность почвенного покрова, следовать запросам точного земледелия и точного ландшафтного планирования [Сударенков, 2010], при выборе материалов ориентироваться на при-родоподобные технологии.

А наличие специалистов, владеющих комплексом всех необходимых знаний по геодезии, картированию, агрохимии, ландшафтному планированию, физике и мелиорации, эрозии и общему почвоведению, которых мы можем предложить рынку труда, обучив инженерному почвоведению, обеспечит развитие почвенно-ландшафтного инжиниринга во всех сферах жизнедеятельности.

Информация о финансировании работы

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 23-24-00155.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андрющенко В.А., Пирожков П.А. Военно-инженерная подготовка. Тамбов, 2004.

2. Астраханцева В.В., Дружинина И.Е. Остроги на территории Иркутской области в XVII в. // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2015. № 2 (13).

3. Болотов А.Т. Жизнь и приключения Андрея Болотова, писанные самим им для своих потомков. М., 1986.

4. Бурханов А.А. Города и поселения Дарганско-го оазиса левобережья Амударьи в системе древних и средневековых торгово-караванных путей (по материалам археологических исследований в Лебапском Велаяте Туркменистана // Вестн. НГУ Сер. История. Филология. 2015. Т. 14, вып. 7: Археология и этнография.

5. ВСН-АПК 2.30.05.001-03. Мелиорация. Руководство по защите земель, нарушенных водной эрозией. Га-бионные конструкции противоэрозионных сооружений.

6. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В. и др. Антропогенные почвы: Учебное пособие для бакалавриата и магистратуры. 2-е изд., испр. и доп. М., 2017.

7. ГОСТ Р 57306-2016. Национальный стандарт Российской Федерации. Инжиниринг. Терминология и основные понятия в области инжиниринга.

8. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация.

9. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

10. ГОСТ 12071-2000. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.

11. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экологические функции почв. М., 1986.

12. Докучаев В.В. Избранные сочинения. В 3-х т. Т. 3. М., 1949.

13. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв. 3-е изд. М.,

2003.

14. Замотаев И.В., Белобров В.П. Почвогрунты и зеленые газоны спортивных и технических сооружений. М., 2007.

15. Караваева Н.А., Таргульян В.О., Черкинский А.Е. и др. Элементарные почвообразовательные процессы. Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М, 1992.

16. Карпачевский Л.О., Зубкова Т.А., Ковалева Н.О. и др. Почва в современном мире. Опыт популярного изложения вопросов современного почвоведения. Майкоп, 2008.

17. Ковалев И.В. Особенности устройства дренажа на объектах малоэтажного и ландшафтного строительства // I Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям». М., 2008.

18. Ковалев И.В. Сезонная динамика и состав дренажного стока в серых лесных оглеенных почвах // Мелиорация и водное хозяйство. 2001. № 1.

19. Ковалев И.В. Методические особенности лабораторного определения коэффициента фильтрации в тяжелосуглинистых почвах методом Хануса // Электронный журнал «Доклады по экологическому почвоведению». 2007. Вып. 5, № 1.

20. Ковалев И.В. Осушенные почвы как аналог лизиметра большой площади // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2021. № 3.

21. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Почвоведение для целей ландшафтного дизайна. Почвоведение: история, социология, методология / Отв. ред. В.Н. Кудеяров, И.В. Иванов. М., 2005.

22. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Инженерное почвоведение и почвенно-ландшафтный инжиниринг // Научные основы экологии, мелиорации и эстетики ландшафтов. М., 2010.

23. Ковалева Н.О., Столпникова Е.М., Ковалев И.В. Культурный слой усадеб — носитель информации о взаимодействии природы и общества // История и современность. 2013. Т. 17, № 1.

24. Ковалева Н.О. О необходимости смотреть под ноги, или чем опасна почва // Сад своими руками. 2002. № 12.

25. Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Изменение структуры почвенного покрова в результате ландшафтного строительства // Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты. СПб., 2007.

26. Ковалева Н.О., Канищев В.В., Тютерева О.И. и др. Гидрогеохимия ландшафтов Тамбовщины в историческое время // Вестн. Тамбовского ун-та. Сер. Естественные и технические науки. 2016. Т. 21, вып. 1.

27. Ломоносов М.В. О слоях земных. М., 1949.

28. Костяков А.Н. Основы мелиорации. М.; Л., 1933.

29. Кретинин В.М. Агролесомелиорация почв. Волгоград, 2009.

30. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. Л., 1977.

31. Матвеева А.А. Инженерно-биологические работы в зоне железнодорожных магистралей // Вестн. ВолГУ 2011. Сер. 11. № 1(1).

32. Новгородский сборник. 50 лет раскопок Новгорода. М., 1982.

33. Орлова И.Г., Орлов Г.Ю. Дворянская усадьба как свидетельство уровня экологической культуры. М., 2022.

34. Основы инженерной биологии с элементами ландшафтного планирования: Учебное пособие для студентов биологических и технических специальностей / Под ред. проф. Ю.И. Сухоруких. Майкоп-М: Товарищество научных изданий КМК, 2006.

35. ОСТ 10 323-2003. Мелиорация. Конструкции габионные для гидротехнических противоэрозионных сооружений. Общие технические условия.

36. ОСТ 10309-2002. Мелиорация. Конструкции бетонные монолитные неармированные. Технические условия.

37. Пашкин Е.М. Инженерная геология: Учебное пособие. М., 2005.

38. Природообустройство / Под ред. А.И. Голованова. 2-е изд. СПб., 2021.

39. Прокофьева Е.Ю. Социально-экологические инновации в планировке загородных поселений: Автореф. дис. ... канд. арх. наук. М., 2010.

40. Регель А. Изящное садоводство и художественные сады. М, 1990.

41. Розов Л.П. Мелиоративное почвоведение. М., 1956.

42. Рыбка К.Ю., Щеголькова Н.М. Особенности функционирования фито-очистных сооружений в аридных регионах // Аридные экосистемы. 2021. Т. 27, № 3 (88).

43. Сабо Е.Д., Кормилицына О.В., Бондаренко В.В. Гидротехнические мелиорации ландшафта: Учебное пособие для студентов спец. 260500. Ч. 1. М., 2004.

44. Садовникова Н.Б. Влияние сильнонабухающих полимерных гидрогелей на физическое состояние почв легкого гранулометрического состава // Автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 2008.

45. СНиП 30-02-97. «Планировка и застройка территорий садоводческих объединений граждан, зданий и сооружений».

46. СП 47.13330.2012. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.

47. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Части I-VI.

48. СП.131.13330-2012. «Строительная климатология».

49. СП 50-101-2004. «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».

50. СТО НОСТРОЙ 2.33.22-2011. Мелиоративные системы и сооружения. Габионные противоэрозионные сооружения. Общие требования по проектированию и строительству.

51. Теодоронский В.С., Сабо Е.Д., Фролова В.А. Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. М., 2007.

52. Трофимов В.Т. и др. Грунтоведение. М., 2005.

53. Умарова А.Б., Архангельская Т.А. и др. Программы учебных курсов кафедры физики и мелиорации почв. Магистратура. Направления подготовки: Почвоведение. Экология и природопользование. М., 2021.

54. Усова Н.В. Геодезия. М., 2004.

55. Фалевич А.И. Лекции о дренаже: Соч. инж. Фа-левича, чит. в доме Вольн. экон. о-ва в С.-Петербурге 1858-59 г. СПб., 1860.

56. Чуков С.Н., Яковлев А.С. Категории почвы и земли в современном законодательстве России // Почвоведение. 2019. № 7.

57. Шеин Е.В., Умарова А.Б., Салимгареева О.А. Особенности водного режима почв под садовыми насаждениями, орошаемыми капельным способом // Оптимизация экологических условий в садоводстве: сборник научных трудов III Международной научно-практической конференции. Ялта, Никитский ботанический сад, 2004.

58. Эггельсманн Р. Руководство по дренажу / Пер. с нем. В.Н. Горинского; Под ред. Ф.Р. Зайдельмана. М., 1984.

59. Abd El-Aziz G.H., Ibrahim A.S., Fahmy A.H. Using Environmentally Friendly Hydrogels to Alleviate the Negative Impact of Drought on Plant // Open Journal Appl. Sci. 2022. Vol. 12.

60. Blume H.-P., Brummer G.W., Fleige H. et al. Textbook. Scheffer / Schachtschabel Soil Science. USA, NY. 2016.

61. Barrett K.R. Ecological Engineering in Water Resources. The Benefits of Collaborating with Nature // Water International. 1999. № 24.

62. Bergen D., Bolton S.M., Fridley J.L. Design Principles for Ecological Engineering // Ecological Engineering. 2001. Vol. 18, № 2.

63. van Bohemen H.D. Ecological Engineering and Civil Engineering works, Doctoral thesis TU Delft. The Netherlands, 2004.

64. Kovalev I.V., Huwe B. Auswirkung von Draenage-massnahmen auf Wasserund Stoffiransport von hellgrauen gleyartigen Waldboeden im Stupinsker Bezirk bei Moskau // Mitteilungen der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft. 1999. Band 91, Heft 1.

65. Kovalev I.V., Kovaleva N.O. Monitoring of the drained soils, Russian plain // International Scientific Journal «Mechanization in Agriculture & Conserving of the Resources». 2019. № 6.

66. Kovaleva E.I., Guchok M.V., Terekhova V.A. et al. Drill cuttings in the environment: possible ways to improve their properties // Journal of Soils and Sediments. 2021. Vol. 21.

67. Mitsch W.J. Ecological Engineering — A Cooperative Role with the Planetary Life Support Systems // Environmental Science & Technology. 1993. Vol. 27.

68. Mitsch W.J., Jorgensen S.E. Introduction to Ecological Engineering // Editors: W.J. Mitsch, S.E. Jorgensen. Ecological Engineering: An Introduction to Ecotechnology. New York. 1989.

69. Mitsch W.J., Jorgensen S.E. Ecological engineering: A field whose time has come // Ecological Engineering. 2003. 20(5).

70. Odum H.T. et al. Experiments with Engineering of Marine Ecosystems // Publication of the Institute of Marine Science of the University of Texas 9: 373-403, 1963.

71. Pogosyan L., Annick D., Lazcano C. et al. Comparative study of natural tepetates and tepetate-derived earth con-

struction material in Mexico // International paleopedology meeting. Paleosols and ancient societies: from early humans to the industrial revolution. Mexico, 2021.

72. Sadovnichy V., Akaev A., Ilin I. et al. Reconsidering the Limits to Growth: A Report to the Russian Association of the Club of Rome (World-Systems Evolution and Global Futures). USA, NY, 2023.

73. Shchegol'kova N.M., Rybka K.Yu., Kozlova M.A. et al. Analysis of the Chemistry of Municipal Wastewaters for Forecasting the Conditions of Urban Population // Water Resources. 2023. Vol. 50, № 2.

74. Smagin A.V., Sadovnikova N.B., Belyaeva E.A. et al. Gel-Forming Soil Conditioners of Combined Action: Field Trials in Agriculture and Urban Landscaping // Polymers. 2022. Vol. 14.

75. Smagin A.V., Sadovnikova N.B., Belyaeva E.A. et al. Capillary Effects in Polydisperse Systems and Their Use in Soil Engineering // Eurasian Soil Science. 2021. Vol. 54, № 9.

76. Sverchkova А.E., Khokhlova O.S., Morgunova N.L. et al. Big Boldyrevo Kurgan of the Early Bronze Age in the Southern Urals: Kurgan Structures, Paleosols, and Paleocli-mate Reconstruction // Eurasian Soil Science. 2022. Vol. 55, № 6.

77. Todd N.J., Todd J. From Eco-Cities to Living Machines: Principles of Ecological Design. North Atlantic Books, U.S. 1994.

Поступила в редакцию 30.07.2023 После доработки 24.08.2023 Принята к публикации 30.08.2023

ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2023. Т. 78. № 4 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2023. Vol. 78. No. 4

SOIL ENGINEERING: MODERN CHALLENGES AND DEVELOPMENT PROSPECTS

N. O. Kovaleva, I. V. Kovalev

The emergence of private ownership of land and the urgent needs of the developing practice of land use require a rethinking of some existing fundamental paradigms and the search for new technologies in the relationship between man and nature, as well as, for this purpose, the creation of new sections of knowledge. New ways of developing the surrounding landscape environment are not enough and the methods offered by traditional disciplines. Construction norms and rules need to be clarified for anthropogenically modified soils and soils. Soil engineering is a field of knowledge that studies the engineering properties of the soil and the possibility of using them for the design and construction of soil-engineering structures in the soil and soil structures designed to solve specific soil-engineering problems of environmental management and develop environmentally friendly engineering technologies for managing the properties of soils and landscapes. Such technologies are in urgent demand today in low-rise, communal, landscape, landscape gardening, agricultural, hydrological, forestry, urban, etc., construction. The objects of soil engineering are soil-engineering structures and soil structures of various scales (from pedon to soil cover) created in natural and anthropogenically modified soils. Soil-engineering structures mean a soil-technical complex that preserves or creates the basis for the sustainable existence of the natural environment. All soil-engineering structures can be divided into inert structures (foundations, pipelines, road surfaces) and structures interacting with the soil (wells, filtration fields, reservoirs, drainage and irrigation systems). Soil and landscape engineering is an integral part of environmental engineering, which is rapidly developing. Technologies of soil and landscape engineering have been one of the main driving forces of the progress of civilization throughout the existence of humanity, and they reached their peak in the Russian estate culture of the 19th century. However, the new socio-economic phenomenon the «modern Russian estate» needs to be studied and norms and rules developed for organizing its interaction with the natural environment, which in many respects is similar to the influence of garden construction and is very similar to the influence of a city in space and time.

Keywords: environmental engineering, anthropogenically modified soils, constructozems, land reclamation, vertical planning, engineering properties of soils.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Ковалева Наталия Олеговна, докт. биол. наук, доцент, зав. лабораторией экологического почвоведения кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: natalia_kovaleva@mail.ru

Ковалев Иван Васильевич, докт. с.-х. наук, вед. науч. сотр. кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: kovalevmsu@mail.ru

© Kovaleva N.O., Kovalev I.V., 2023