Научная статья на тему 'Основы создания природно-технических систем (ПТС) «Природная среда - объект деятельности - население» в использовании водных ресурсов'

Основы создания природно-технических систем (ПТС) «Природная среда - объект деятельности - население» в использовании водных ресурсов Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
340
53
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
WATER RESOURCES OF THE BASIN GEOSYSTEMS / WATER SYSTEMS / NATURAL AND TECHNOLOGICAL SYSTEMS / MONITORING / ENVIRONMENTAL SAFETY / OBJECT OF ACTIVITY / ECOLOGICAL CONDITIONS / ZONE OF INFLUENCE / ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ / БАССЕЙНОВЫЕ ГЕОСИСТЕМЫ / ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ / ПРИРОДНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ / МОНИТОРИНГ / ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ / ОБЪЕКТ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ / ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ / ЗОНЫ ВЛИЯНИЯ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Бондаренко В.Л., Семенова Е.А., Алиферов А.В.

Использование водных ресурсов относится к особому виду хозяйственной деятельности, определяемого жизненной необходимостью в существовании человека, всех живых существ и практически во всех технологических процессах промышленного, сельскохозяйственного производства, топливно-энергетическом комплексе и других отраслях и иной деятельности. На современном этапе развития общества на глобальном уровне системы «Природа-Общество-Человек» и локальном уровне бассейновых геосистем, в пределах которых формируются водные ресурсы, наблюдается устойчивая тенденция ограниченности водных ресурсов в ограничивающих условиях дальнейшего развития [1]. Использование водных ресурсов в пределах локальных бассейновых геосистем Южного и Северного Кавказа рек Кубани, Терека и Верхнего Дона, где проживает более 23 млн. чел. (16,3 % от числа жителей РФ)обеспечивается действующими и строящимися водохозяйственными системами (ВХС), выполняющие внутрибассейновое и межбассейновое регулирование, перераспределение стока (поверхностного, подземного), отбор из водоисточника и транспортирование расчетных расходов воды до конкретного водопотребителя. Целью исследования является разработка методологии основ технической теории ПТС «Природная среда Объект деятельности Население» действующих в составе ВХС, в которых главным техногенным компонентом являются гидротехнические сооружения (ГТС), вносящие изменения в процессы взаимодействия природных биотических и абиотических компонентов, требующих системной количественной и качественной оценки. Предметом исследований явилась создаваемая ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» в пределах бассейновой геосистемы Верхней Кубани, в которой под «О. Д.» рассматривается комплекс ГТС и зданий Зеленчукской ГЭС-ГАЭС. Основными методами исследований явился системный подход процессов взаимосвязи, взаимодействия и взаимоотношения природных и техногенных компонентов в составе рассматриваемой ПТС и комплексный системный экологический мониторинг (КСЭМ).По результатам исследований разработаны методологические основы создания и развития основ технической теории ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» по использованию водных ресурсов в соответствии с действующими нормативно-правовыми требованиями обеспечения экологической безопасности в зонах влияния «О.Д.» на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Бондаренко В.Л., Семенова Е.А., Алиферов А.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Basis for the creation of natural-technical systems (PTS) "The natural environment - object of activity - population" in the use of water resources

The use of water resources to economic activity that is determined a necessity in human existence, all living beings and in almost all technological processes of industrial and agricultural production, fuel and energy complex and other industries, and other activities. At the modern stage of society development at the global level of the system ""Nature-Society-Man"" and the local level of basin geosystems, within which are formed the water resources, there is a strong tendency of the limited water resources within the bounding conditions for further development. Use of water within the local basin geosystems of the southern and Northern Caucasus the river Kuban, Terek and the Upper don, where more than 23 million people. (16.3 per cent of the total population of the Russian Federation)provided by the existing and newly built water system (WS) that in-basin and inter-basin regulation, redistribution of runoff (surface, underground), the selection of a water source and transportation of the estimated costs of water to a particular water user. The aim of the study is to develop a methodology basics of technical theory title of ""environment Object of activity Population"" existing in the composition of the WS, in which the main component is man-made hydraulic structures (HS), amending the natural processes of interaction between biotic and abiotic components, requiring a system of quantitative and qualitative assessment.

Текст научной работы на тему «Основы создания природно-технических систем (ПТС) «Природная среда - объект деятельности - население» в использовании водных ресурсов»

Основы создания природно-технических систем (ПТС) «Природная среда - объект деятельности - население» в использовании водных

ресурсов

12 1 В.Л. Бондаренко , Е.А. Семенова , А.В. Алиферов

1 Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова» Донского государственного аграрного университета 2 Северо-Кавказский федеральный университет

Аннотация: Использование водных ресурсов относится к особому виду хозяйственной деятельности, определяемого жизненной необходимостью в существовании человека, всех живых существ и практически во всех технологических процессах промышленного, сельскохозяйственного производства, топливно-энергетическом комплексе и других отраслях и иной деятельности. На современном этапе развития общества на глобальном уровне системы «Природа-Общество-Человек» и локальном уровне бассейновых геосистем, в пределах которых формируются водные ресурсы, наблюдается устойчивая тенденция ограниченности водных ресурсов в ограничивающих условиях дальнейшего развития [1]. Использование водных ресурсов в пределах локальных бассейновых геосистем Южного и Северного Кавказа рек Кубани, Терека и Верхнего Дона, где проживает более 23 млн. чел. (16,3 % от числа жителей РФ)обеспечивается действующими и строящимися водохозяйственными системами (ВХС), выполняющие внутрибассейновое и межбассейновое регулирование, перераспределение стока (поверхностного, подземного), отбор из водоисточника и транспортирование расчетных расходов воды до конкретного водопотребителя. Целью исследования является разработка методологии основ технической теории ПТС «Природная среда - Объект деятельности -Население» действующих в составе ВХС, в которых главным техногенным компонентом являются гидротехнические сооружения (ГТС), вносящие изменения в процессы взаимодействия природных биотических и абиотических компонентов, требующих системной количественной и качественной оценки. Предметом исследований явилась создаваемая ПТС «П.С .-О.Д.-Н.» в пределах бассейновой геосистемы Верхней Кубани, в которой под «О. Д.» рассматривается комплекс ГТС и зданий Зеленчукской ГЭС-ГАЭС. Основными методами исследований явился системный подход процессов взаимосвязи, взаимодействия и взаимоотношения природных и техногенных компонентов в составе рассматриваемой ПТС и комплексный системный экологический мониторинг (КСЭМ).По результатам исследований разработаны методологические основы создания и развития основ технической теории ПТС «П.С .-О.Д.-Н.» по использованию водных ресурсов в соответствии с действующими нормативно-правовыми требованиями обеспечения экологической безопасности в зонах влияния «О.Д.» на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.

Ключевые слова: водные ресурсы, бассейновые геосистемы, водохозяйственные системы, природно-технологические системы, мониторинг, экологическая безопасность, объект деятельности, экологическое состояние, зоны влияния.

Использование водных ресурсов на уровне локальных бассейновых геосистем Южного и Северного Кавказского регионов Российской Федерации рек Кубани (объем пространственных пределов бассейновой геосистемы бгг.с =580,0 тыс. куб.км.; площадь водосбора речной гидрографической сети Рвод.р.с=58,0 тыс.кв.км.), Терека б.г.С=430,0 тыс. куб. км.;Гвод.р.с =58,0 тыс.кв.км.) и Нижнего Дона (ЖБГС=1010,0 тыс.куб.км.;Гвод.рс =101,0 тыс.кв.км.),где проживает более 23 млн.чел(16,3 % от числа жителей Р.Ф.) обеспечивается водохозяйственными системами, в составе которых действуют более 10000 ГТС различных типов.

Взаимосвязь, взаимодействие и взаимоотношения между природными (биотическими, абиотическими), техногенными компонентами и проживающим населением в зонах влияния ГТС определяет собой особый класс природно -технических систем (ПТС) «Природная среда - Комплекс ГТС - Население» которые действуют в составе водохозяйственых систем. В дальнейшем под «Комплексом ГТС» будем понимать, как «Объект деятельности» («О.Д.»). (рис.1)

Рисунок 1 Схема взаимодействия ПТС «Природная среда - Объект деятельности - Население» в пределах бассейновой геосистемы

При изучении ПТС «Природная среда - Объект деятельности -Население» («П.С.-О.Д.-Н.») учитывались аксиоматические предпосылки: (1) существование; (2) множество структурных образований; (3) единство действий Природы и «О.Д.»; (4) достаточность.

С условием (1) обуславливается само существование ПТС «П.С.-О.Д.-Н.», которая функционирует в пространственных пределах бассейновой геосистемы.

Условие (2) обуславливает множество природных компонентов (биотических, абиотических), техногенных компонентов в виде различных сооружений, зданий и т.п., которые учитываются при построении ПТС «П.С.-О.Д.-Н.».

Условие (3) - единство действий Природы и «О.Д.» обуславливает собой новые свойства, которые возникают в ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» и имеют важное значение.

Условие (4) - достаточность, под которой понимается необходимая достаточность количества материала результатов, к примеру, гидрохимического анализа поверхностных или подземных вод в зонах влияния «О. Д.».

Проектирование ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» обуславливает в себе с одной стороны создание оптимальной структуры взаимосвязей, взаимодействий и взаимоотношений между ее компонентами и входящими в их элементами, а с другой стороны обеспечение экологической приемлемости, как важного фактора экологической безопасности, данной системы к природным средам в рассматриваемых пространственных пределах бассейновой геосистемы, в которой формируются водные ресурсы.

Функциональная структура ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» характеризуется комплексом необходимых ГТС взаимодействующие с природными компонентами и населением в зонах их влияния, а также характером

внутрисистемного движения потоков вещества, энергии и информации, как базовых форм материи, определяющие целевую направленность использования природных вод [2].

Природные формы движения потоков веществ, энергии, информации в зонах влияния «О.Д.» подразделяются на три группы: физическую, химическую и биологическую.

Пространственная структура ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» определяется характером расположения «О.Д.» (водохранилищ, водозаборов, водотранспортирующих и регулирующих сооружений и т.п.) на речной гидрографической сети бассейновой геосистемы.

Временная структура ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» выражается функциональным использованием «О. Д.» в сезонные периоды года.

Результатами исследования установлено, что основными отличительными признаками функциональной сложности структурных образований и организации взаимосвязей, взаимодействий и взаимоотношений между компонентами и элементами ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» (рис. 1) можно считать следующие:

- наличие большого количества взаимосвязанных, взаимодействующих и взаимоотношениях между элементами природного происхождения (виды растений, животных, ихтиофауны и т.п.) и отдельными конструктивными элементами техногенного компонента;

- сложность выполняемых функций в технологических процессах использования природных вод;

- возможность разделения системы на подсистемы, цели функционирования которых подчинены общей цели регулирования отбора, транспортирования расчетных расходов воды до водопотребителя;

- непосредственное и опосредованное взаимодействия «О.Д.» с природными средами в пространственных пределах бассейновой геосистемы;

- наличие возможности управления компонентами и отдельными элементами в составе ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» исходя из базового принципа функционирования, экологической приемлемости и обеспечения экологической безопасности.

Обеспечение экологической приемлемости в конструктивных решениях и функционально целевом назначении «О. Д.» в составе данного класса ПТС «П.С.-О.Д.- Н.» в теоретическом и практическом плане возникла необходимость в разработке базовых основ технической теории (О.Т.Т.), исходя из современных тенденций развития водохозяйственной отрасли в сфере использования и охраны водных ресурсов.

На основе результатов многолетних исследований процессов взаимосвязей, взаимоотношений и взаимодействий «О.Д.» с природными средами бассейновых геосистем методом комплексного системного экологического мониторинга (КСЭМ) и оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) были выявлены основные свойства ОТТв действующих и создаваемых ПТС «П.С.-О.Д.-Н.»:ОТТ базируются на понятии система и рассматривается как теория абстрактных моделей; ОТТ-ПТС абстрактных моделей охватывает множество специализированных теорий, которые рассматривают более конкретные классы моделей; ОТТ-ПТС способна использовать достижения в области математики, биологии, экологии и др.; ОТТ-ПТС обуславливает в себе область научных исследований, связанных с изучением процессов взаимосвязи, взаимодействия и взаимоотношения моделей техногенных компонентов с природными средами.

Известно, что всякое материальное образование, к примеру «О.Д.», находится в постоянном взаимодействии, взаимосвязи и взаимоотношении с окружающими материальными образованиями в виде речной гидрографической сети, почвенным покровом, растительностью и животным миром, геологической средой с подземными водами и д.р.[3]. Эти

взаимодействия, взаимосвязи и взаимоотношения обуславливают определенные изменения в движении потоков вещества, энергии и информации, которые формируют и определяют экологическое состояние в зонах влияния «О.Д.». Обмен потоками вещества, энергии и информации между «О.Д.» и окружающей его природными средами и населением представляют собой комплекс мониторинговых исследований, относящихся к сфере «Поведения» материального образования - «О.Д.», а само движение этих потоков определяет собой изучение сферы «Строения» «О.Д.».

Понятие «Система» интегрирует категории «Поведения» «Строения», что собственно и обуславливает относительность понятия «Системы». При исследовании ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» понятие «Система» отражает объективную реальность для каждого компонента, элемента (речная ихтиофауна, водозаборное сооружение и т.п.) входящих в рассматриваемую систему - сфера «Поведения» и материальных носителей поведения - сфера «Строения». Системные исследования ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» зависят от понимания системного подхода, как принципа исследования , который позволяет получать объективную оценку функционирования системы в пространственных пределах бассейновой геосистемы.Основным методом в разработке и исследовании ПТС «П.С.-О.Д.-Н» является системный подход, в котором рассматривается система в целом, а не улучшение эффективности входящих в нее подсистем в виде отдельных элементов. Системный подход, как принцип исследования ПТС «П.С.-О.Д.-Н», позволяет получать объективную оценку ее функционирования на более высоком иерархическом уровне по сравнению с другими методами оценки, применяемые в настоящее время [4].

При системном подходе идут от частного к общему с использованием «Целостного» подхода к рассматриваемой системе в определенных пространственных пределах. Отметим, что при системном подходе на ряду с

процессами исследования ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» возможно их проектирование, связанное с созданием оптимальной ее структуры и организации.

Проектирование ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» обуславливает в себе с одной стороны создание оптимальной структуры взаимосвязей, взаимодействий и взаимоотношений между ее компонентами и входящими в них элементами (рис. 1), а с другой стороны обеспечение экологической приемлемости данной системы к пространственным пределам бассейновой геосистемы, в которых формируются потоки вещества, энергии и информации. Таким образом можно отметить, что проектирование ПТС «П.С.-О.Д.-Н» связано с созданием оптимальной структуры взаимосвязей, взаимодействий и взаимоотношений между компонентами («П.С.», «О.Д.», «Н») и составляющими их элементами (речная ихтиофауна, водозаборное сооружение, уровенный режим в нижнем бьефе и др.) [5].

Важнейшим инструментом системного анализа является использование подобия систем из различных областей знаний. Так, У.Р. Эшби впервые ввел в практику системного анализа понятие модель гомеостаза, которую широко используют в современной экономике.

Используя подобие систем при выполнении системного анализа ПТС «П.С-О.Д.-Н» следует учитывать принцип эмерджентности, суть которого заключается в том, что то, что истинно в малом, может оказаться ложным в большом и на оборот.

На сравнении механистического и системного подходов очертана концептуальная методология по созданию и развитию О.Т.Т ПТС «П.С.-О.Д.-Н», которая включает в себя: системный подход как методологию проектирования ПТС «П.С.-О.Д.-Н»; системный подход как общая концептуальная основа; системный подход как научный метод; системный подход как метод анализа ПТС «П.С.-О.Д.-Н»

Системный подход как методология проектирования ПТС «П.С.-О.Д.-Н» обуславливается с одной стороны необходимостью внедрения в природную среду «О. Д.» исходя из жизненно необходимых потребностей «Н» в использовании водных ресурсов, а с другой стороны необходимостью обеспечения экологической безопасности в пространственных пределах где проживает население и формируются водные ресурсы.

Внедрение «О.Д.» в пространственные пределы «П.С.» вносит определенные изменения в естественные процессы взаимосвязи, взаимодействия и взаимоотношений между биотическими и абиотическими элементами. Поскольку изменения в одних элементах как подсистем могут повлиять на процессы жизнедеятельности других подсистем, то при проектировании ПТС «П.С.-О.Д.-Н», как целостной системы, необходимо учитывать эти взаимовлияния. Системный подход является общенаучной методологией, которая ориентирует при проектировании ПТС «П.С.-О.Д.-Н» с различными вариантами, и целенаправленностью.

Системный подход как общая концептуальная основа обуславливается тем, что системы, взятые из самых различных областей, имеют много общих свойств. Поэтому, при проектировании ПТС «П.С.-О.Д.-Н» одной из задач системного подхода является нахождение подобных структурных взаимосвязей, взаимодействий, взаимоотношений, свойств и явлений которые относятся к системам из других областей. Это позволяет использовать общность законов, сфера действия которых ограничена. Подобие («изоморфизм») в данном случае не совпадает с полной аналогией. Уровень общности может быть повышен, если использовать общие обозначения и общую терминологию аналогично тому, как системное мышление применяется к внешне не связанным друг с другом областям. Повышение уровня общности можно также достичь нахождением областей, в которых одни и те же модели описывают то, что внешне представляется

не связанными между собой явлениями, взаимодействиями, взаимоотношениями и т. п.

Системный подход как научный метод в проектировании и исследовании ПТС «П.С.-О.Д.-Н» обуславливает в себе как метод мышления, который дополняет традиционные научные методы путем создания новых подходов к объяснению, доказательству процессов взаимодействия «О.Д» и проживающим населением. Системный подход дает возможность обеспечить новыми способами решения проблем связанных, к примеру, с обеспечением экологической безопасности в зоне влияния «О.Д.»

Системный подход как метод анализа ПТС «П.С.-О.Д.-Н» используется при исследовании организации рассматриваемой системы, которая имеет определенную цель и направлена на удовлетворение жизненно-важных потребностей населения. Системный подход дает возможность соединить анализ системы с позиции экологии, экономики, физики, биологии, социальной сферы и рассматривать организацию как единое целое с целью достижения наибольшей эффективности и экологической приемлемости данной системы ПТС «П.С.-О.Д.-Н» в пространственных пределах бассейновой геосистемы.

ОТТ ПТС «П.С.-О.Д.-Н» могут быть отнесены как к фундаментальным наукам, таким, как математика, физика, биология, химия, философия, так и другим наукам, таким, как экология, экономика, гидрология, климатология, социология и др. Поэтому, возникает задача достижения единства знаний в области проектирования и исследования данного класса систем.

При различных задачах связанных с использованием водных ресурсов или защитой от негативного воздействия природных вод на материальные объекты, жизнедеятельность населения и природную среду обычно строят или разрабатывают модели для того, чтобы изучить и установить связь между сущностью реальной действительности и наблюдаемыми явлениями.

Модели ПТС «П.С.-О.Д.-Н» могут иметь различный вид - от чисто физических до чисто математических, но все они предназначены для того, чтобы лучше понять сложные взаимосвязи, взаимодействия, взаимоотношения между элементами «О.Д.» и элементами природных компонентов. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации ПТС «П.С.-О.Д.-Н» показывает, что использование системного подхода в оценке воздействия на природные среды «О.Д.» позволяет более комплексно определять экологическое состояние в зонах влияния бассейновой геосистемы в целом и соответственно уровень экологической безопасности.

Экологическое состояние, определяется количественными и качественными показателями в природных средах, формируются в пространственных пределах бассейновой геосистемы (объемом Т4^г),

включающая в себя приземные слои атмосферы (до 10 км., объемом И^у),

земную поверхность водосборной территории ( РБГ) с гидрографической речной сетью, верхние слои литосферы (до 300 м., объемом УКд.оф?,) в

пределах которой формируется подземный сток, и почвенный покров [3].

WБ.Г. = + ^^С.ФР. = Ббг. X10 + Ббг. X 0,3 (куб. м.) В зависимости от размера (И£,г, км и /<};/;) бассейновой геосистемы и

целевого назначения «О.Д.» имеют свою уровенную иерархию - от наиболее крупных (Цимлянское, Краснодарское водохранилища) до небольших в виде малых водохранилищ с соответствующими комплексами ГТС. Следовательно, от уровенного масштаба размеров бассейновой геосистемы, можно определять и масштабы пространственных пределов зон их влияния в пределах рассматриваемой бассейновой геосистемы и соответственно пространственные пределы экологического мониторинга в природных средах (рис. 2). Зоны влияния водохозяйственных объектов устанавливаются

специальными исследованиями природных сред в пространственных пределах рассматриваемой бассейновой геосистемы. [4]

Прогноз качественных и количественных изменений в рассматриваемых природных средах, выполняется с использованием системного подхода при анализе ПТС «П.С.-О.Д.-Н», которая функционирует или строится в пространственных пределах бассейновой геосистемы.

В зависимости от решаемых экологических задач в установленных зонах влияния «О.Д.», для оценки возможных изменений в естественных процессах взаимосвязи, взаимодействия и взаимоотношения между природными биотическими и абиотическими компонентами под воздействием («О. Д.») проводится экологический мониторинг[6]. На основе результатов проводимых КСЭМ исследований в зонах влияния «О.Д.» функционирующих или строящихся в пространственных пределах бассейновых геосистем рек Кубани, Терека и Нижнего Дона были сделаны обобщающие выводы о возможной дифференциации проводимых исследований по экологическому мониторингу. На основе результатов мониторинговых исследований на Северном Кавказе бассейновых геосистем рек Кубани, Терека и Нижнего Дона [5] дифференциацию экологического мониторинга рекомендуется выполнять по природным средам по установленным зонам влияния «О.Д.». Исходя из необходимости обеспечения экологической безопасности для населения проживающего в зонах влияния «О. Д.» к природным средам следует отнести и социальные условия жизнедеятельности данного населения.

Количественный показатель зоны влияния на земной поверхности зависит от площади водосборной территории (Бб.г. км ), и для рек РФ, число которых составляет порядка 2562489 [9], находятся в пределах от менее 10 км2 до 40 • 105 км2.,(Табл. 1)

Таблица 1 Иерархическая система количественных показателей размеров бассейновых геосистем в пределах, которых размещаются зоны влияния «О. Д.»

№ Количественные показатели зон влияния

п/п Водосборная территория, км2 2 Объемный размер, км

1 ЕЗ.В<10 Wз.в.<103

2 10<ЕЗВ.<500 103^ЗВ.<6500

3 500 <БЗ.В.<1000 6500^ЗВ.< 1,3103

4 1000<ЕЗ.В.<10-103 1,3-103^З.В.< 1,3104

5 10-103<ЕЗ.В.<10-104 1,3-104^З.В.< 1,3-105

6 10-104<ЕЗ.В.<5-105 1,3-105^З.В.< 6,5-105

7 5-105<ЕЗ.В.<10-105 6,5-105^З.В.< 1,3106

8 <ЕЗ.В.<5-105 1,3-106^З.В.< 6,5-106

9 10-1055-105<ЕЗ.В.<40-105 6,5-106^з.В.< 5,2-106

Исходя из системного механизма управления извне по обеспечению сохранения развития рассматриваемой бассейновой геосистемы и соответственно через развитие обеспечения своего сохранения экологического состояния в пространственных пределах зон влияния «О.Д.» обуславливается пространственно-временными движущимися потоками вещества, энергии, информации. Движение этих потоков происходит как в результате естественных процессов взаимосвязи, взаимодействия и взаимоотношения между природными биотическими и абиотическими компонентами, так и неестественными процессами, связанными с «О.Д.» действующего в пространственных пределах бассейновой геосистемы.

Для количественной и качественной оценки ожидаемых изменений в движении естественных потоков вещества, энергии и информации в природных средах под воздействием «О.Д.» в проводимом КСЭМ

мониторинге были выделены отдельные виды мониторинговых исследований (рис. 2). Так, экологический мониторинг верхних слоев литосферы включает (рис.2) в себя такие виды мониторинговых исследований, на результатах которых определяется динамика происходящих изменений в геологической среде, связанных с активизацией экзогенных процессов, протекающих в форме механического и физико-химического взаимодействия с гидросферой, атмосферой. Как показывают результаты проводимых мониторинговых исследований на концевом участке деривационного канала «Зеленчуки -Кубань» на Зеленчукской ГЭС-ГАЭС, активизация экзогенных процессов связана с изменением уровня грунтовых вод в геологической среде основания напорных водоводов идущих от верхнего бассейна суточного регулирования (БСР) до здания ГЭС. Для определения динамики изменений уровня, химического состава и характера движения грунтовых вод были размещены три режимные скважины на глубину до 30 м. Следует отметить, что важным элементом в данных мониторинговых исследованиях верхних слоев литосферы является визуальные и инструментальные обследования в зоне влияния «О.Д.», в частности выхода грунтовых вод на земную поверхность.

Почвенный покров и подстилающие породы, как отдельная природная среда в зонах влияния «О.Д.», непосредственно взаимодействует с атмосферой, населением и опосредованно с гидросферой и верхними слоями литосферы. Для оценки динамики изменений и тенденций их развития в почвенном покрове под воздействием «О.Д.» проводились следующие виды экологического мониторинга - почвенно-растительный, фаунистический, радиационный, акустических и электромагнитных взаимодействий, а также водной и ветровой эрозии почвенного покрова (рис. 2). К наиболее негативным последствиям от воздействия «О.Д.» относятся изъятие из естественного и сельскохозяйственного оборота земель под размещение

«О.Д.», активизация водной и ветровой эрозии. Результаты многолетних наблюдений (2005-2015) показали, что индикаторным показателем негативных изменений в почвенном покрове являются изменения в составе растительного покрова и как следствие изменения в популяциях животного мира. [5]

Хозяйственная деятельность связанная с использованием водных ресурсов непосредственно взаимосвязана с природной средой - гидросферой, которая представляет собой сформировавшуюся гидрографическую речную сеть на водосборной территории бассейновой геосистемы. Практическое использование водных ресурсов в различных отраслях хозяйственной деятельности как правило связано с регулированием и перераспределением стока (поверхностного, подземного) с последующим отбором из водного объекта расчетных расходов воды в системы водоснабжения, выработке электрической энергии на ГЭС и другие нужды, привносит определенные изменения в естественные процессы, формирования стока и другие природные среды - атмосферу, верхние слои литосферы, почвенный покров с подстилающими породами и социальные условия жизнедеятельности населения. По этому КСЭМ водных объектов является наиболее важным в оценке экологического состояния бассейновой геосистемы в целом. Основными видами КСЭМ гидросферы (в пределах гидрографической речной сети) являются - гидрологический, гидробиологический и ихтиологический, гидрохимический, русловых процессов и переформирование берегов, почвенно-растительный прирусловой поймы, бактериологический и паразитологический, фаунистический прибрежных зон (рис.2).

Атмосфера, как важная природная среда, взаимосвязана непосредственно и опосредованно со всеми природными средами, пространственных пределах, которой формируются основные параметры

микроклимата в зонах влияния «О. Д.» и бассейновой геосистемы в целом. Для оценки изменений в состоянии приземных слоев атмосферы в зонах влияния «О.Д.» рекомендуется проводить следующие виды экологического мониторинга - температуры, относительной влажности воздуха, скорости движения воздушных масс над водной поверхностью, локальную запыленность и загазованность в период строительства «О.Д.», геохимической и санитарно-химический, а так же радиационный баланс солнечной энергии, поступающий из Космоса на водосборную земную поверхность (рис.2).

Интегральным показателем экологического состояния в рассматриваемых пространственных пределах зон влияния «О. Д.» рекомендуется принимать социальные условия проживающего населения, где доминирующим показателем является здоровье населения. [6]. Мониторинговые исследования данной части природной среды включают в себя следующие виды экологического мониторинга - здоровье населения, численность населения, занятость населения в отраслях хозяйственной деятельности и социологические исследования (рис. 2).

Выводы

На основе результатов исследований по созданию и использованию основ технической теории (ОТТ) ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» при проектировании, строительстве и эксплуатации ПТС «П.С.-О.Д.-Н.» связанных с использованием водных ресурсов в системах водоснабжения и водоотведения, технологических системах промышленного,

сельскохозяйственного производства, выработке электроэнергии на ГЭС, ГАЭС и других видах хозяйственной деятельности теоретически разработаны методологические основы технической теории посозданию и использованию ПТС «П.С.-О.Д.-Н.»в ВХС, в которых одним из важных вопросов является оценка воздействия «О.Д.» на окружающие природные

среды (ОВОС) и совершенствование методики проведения экологического мониторинга, как важного фактора в обеспечении экологической безопасности на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.Апробация результатов исследований осуществлялась на объектах Зеленчукской ГЭС-ГАЭС, расположенной в пределах бассейновой геосистемы Верхней Кубани на территории Карачаево-Черкесской Республики (КЧР) Северного Кавказа.

:

Рисунок 2 Классификационная схема комплексного системного экологического мониторинга «Объектов деятельности» в составе ПТС «П.С.-О.Д.-Н»

Литература

1. Бондаренко В.Л., Скибин Г.М., Азаров В.Н., Семенова Е.А., Приваленко В.Н./Экологическая безопасность в природообустройстве, водопользовании и строительстве: Оценка экологического состояния бассейновых геосистем: монография; Южно - Российский государственный университет (НПИ) им. Платова. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2016 - 419с.

2. Бондаренко В.Л., В.В. Приваленко, Г.М. Скибин, В.Н. Азаров Экологическая безопасность в природообустройстве, водопользовании и строительстве: Экологическая инфраструктура бассейновых геосистем Монография Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. - 308 с.

3. Бондаренко В. Л., Дьяченко В.Б. — Оценка экологического состояния бассейновой геосистемы в процессах использования водных ресурсов// Проблемы региональной экологии № 2 2005 - С.86-92.

4. Бондаренко В.Л., А.В. Лещенко., Е.С. Поляков Критерии экологической безопасности в природно-технических системах «Природная среда - объект деятельности - население» (статья) Экология. Урбанизированных территорий № 4, 20012 с. 44-49

5. Бондаренко В.Л., Приваленко В.В., Кувалкин А.В. и др. Решение экологических проблем при проектировании гидротехнических сооружений (на примере бассейновой геосистемы Верхней Кубани). Изд. ЮНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону, 2009 г. 306 с.

6. Бондаренко В.Л., Гутенев В.В., Приваленко В.В., Поляков Е.С. -Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) при проектировании водохозяйственного комплекса Зеленчукской ГЭС// Теоретическая и прикладная экология № 1, 2007 С. 47-54.

7. Кондратенко Т.О., Сайбель А.В. Оценка воздействия строительного производства на окружающую среду // Инженерный вестник Дона, 2012, №4 (Ч.2) URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1298.

8. Россинская М.В., Бугаева М.В. Проблемы реализации концепции устойчивого развития на региональном уровне // Инженерный вестник Дона, 2010, № 4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2010/271.

9. Peter Saling, Andreas Kicherer, Brigitte Dittrich-Kramer, Rolf Wittlinger, Winfried Zombik, Isabell Schmidt, Wolfgang Schrott and Silke Schmidt. Life Cycle Management. Eco-efficiency Analysis by BASF: The Method. BASF, Germany, 2002. pp. 203-218.

10.P. Saling, R. Hofer (ed) (2009); «Metrics for Sustainability» as part of RSC Green Chemistry No. 4; Sustainable Solutions for Modern Economies Edited by Rainer Höfer; The Royal Society of Chemistry; «Green Chemistry Series» edited by the Royal Society of Chemistry Series Editors: J. Clark, University of York; G. Kraus, Iowa State University, 2009, pp. 25-37.

References

1. Bondarenko V.L., Skibin G.M., Azarov V.N., Semenova E.A., Privalenko V.N. Jekologicheskaja bezopasnost' v prirodoobustrojstve, vodopol'zovanii i stroitel'stve: Ocenka jekologicheskogo sostojanija bassejnovyh geosistem: monografija; [Environmental security in the environmental engineering, water management and construction: Assessment of the ecological state of basin geosystems] Juzhno Rossijskij gosudarstvennyj universitet (NPI) im. Platova. Novocherkassk: JuRGTU (NPI), 2016, 419 p.

2. Bondarenko V.L., V.V. Privalenko, G.M. Skibin, V.N. Azarov Jekologicheskaja bezopasnost' v prirodoobustrojstve, vodopol'zovanii i stroitel'stve: Jekologicheskaja infrastruktura bassejnovyh geosistem [Environmental security in the environmental engineering, water

management and construction: Environmental infrastructure of basin geosystems] Monografija Novocherkassk: JuRGTU (NPI), 2012. 308 p.

3. Bondarenko V.L., D'jachenko V.B. Problemy regional'noj jekologii № 2 2005 P.86-92.

4. Bondarenko V.L., A.V. Leshhenko., E.S. Poljakov Jekologija. Urbanizirovannyh territorij, № 4, 2012. pp. 44-49

5. Bondarenko V.L., Privalenko V.V., Kuvalkin A.V. i dr. Reshenie jekologicheskih problem pri proektirovanii gidrotehnicheskih sooruzhenij (na primere bassejnovoj geosistemy Verhnej Kubani). Izd. JuNC RAN, g. Rostov-na-Donu, 2009 g. 306 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Bondarenko V.L., Gutenev V.V., Privalenko V.V., Poljakov E.S. Teoreticheskaja i prikladnaja jekologija № 1, 2007 P. 47-54.

7. Kondratenko T.O., Sajbel' A.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012 №4 (part 2) URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1298.

8. RossinskajaM.V., BugaevaM.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2010 №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2010/271.

9. Peter Saling, Andreas Kicherer, Brigitte Dittrich-Kramer, Rolf Wittlinger, Winfried Zombik, Isabell Schmidt, Wolfgang Schrott and Silke Schmidt. Life Cycle Management. Eco-efficiency Analysis by BASF: The Method. BASF, Germany, 2002 pp. 203-218.

10. P. Saling, R. Hofer (ed) (2009); "Metrics for Sustainability" as part of RSC Green Chemistry No. 4; Sustainable Solutions for Modern Economies Edited by Rainer Höfer; The Royal Society of Chemistry; „Green Chemistry Series" edited by the Royal Society of Chemistry Series Editors: J. Clark, University of York; G. Kraus, Iowa State University, 2009, pp. 25-37.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.