ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

До последнего времени при проектировании и эксплуатации линейно-протяженных объектов (автомобильных дорог) во главу угла ставится устойчивость сооружения и безопасность движения, а также принцип наименьшей стоимости. Между тем в условиях экологически неблагополучного состояния многих и многих регионов все более значительную роль должны играть экологические аспекты взаимодействия сооружения и геосистем района его проложения. И на стадии проектирования, и на стадии эксплуатации следует учитывать особенности миграционных процессов комплекса фактических или гипо­тетических техногенных загрязнителей.

В основу классификации геосистем с позиций их взаимодействия с техно-генными загрязнителями нами положены понятия ландшафтной катены и принципы склонового микрозонирования. Это позволяет учесть основные, наиболее значимые факторы, влияющие на процессы пространственной миграции инородных веществ. Анализ литературных источников и результаты наших наблюдений показали, что одним из наиболее важных факторов, определяющих динамику пространственной миграции загрязнителей, является гипсометрический фактор (табл. 1). Миграция веществ безусловно идет от верхних гипсометрических уровней рельефа к нижним, что обусловливает формирование области рассеяния, линейной области (транзит элементов) и области концентрации.

Рельеф земной поверхности всегда представляет собой сочетание склонов различной протяженности и крутизны. На четко выраженных выпукло-вогнутых склонах, наиболее широко представленных на поверхности суши, на их поперечном профиле хорошо обособляются четыре склоновых ландшафтных микрозоны.

Первая микрозона охватывает пологие (2 - 3 ° крутизны) прибалочные, придолинные и приводораздельные склоны и является той исходной ступенью, с которой начинается преобразование зональных ландшафтов склоновыми процессами и миграционные процессы веществ. Поверхность микрозоны в районах, благоприятных для земледелия, и с достаточной плотностью населения, чаще всего распахана. В естественном состоянии ее растительный покров со­хранился лишь в заповедных условиях и в лесных массивах.

Таблица 1

Модели миграционной дифференциации геосистем

Вторая микрозона располагается у бровки склона и, обладая выпуклой формой, характеризуется энергичным смывом почво-грунтов и выносом загрязнителей.

Третья микрозона занимает среднюю часть склона. В ней уменьшается интенсивность плоскостного смыва, заметней становится аккумуляция смываемого материала.

Четвертая микрозона представляет собой часть склона, располагающуюся на его сопряжении с равниной. Здесь снос сменяется аккумуляцией, широко распространены делювиальные шлейфы. Почвы этой микрозоны имеют повышенную мощность и увлажнение из-за обильного выклинивания грунтовых вод. В данной зоне плоскостная миграция техногенных загрязнителей практически полностью может сменяться вертикальной.

В плане каждая из микрозон представляет собой достаточно узкую полосу, вытянутую вдоль гидрографической сети. Морфология склона тесно связана с литологией местности не только вещественным составом, но и чередованием отдельных слоев.

Форма склона может рассматриваться как синтетический показатель, отражающий его генезис, историю развития, геологию местности, характер и интенсивность склоновых процессов. Форма склона также является определяющим фактором динамической дифференциации вещества. Крутизна склона находится в тесной зависимости от формы склона. У склонов с прямым поперечным профилем крутизна сохраняет постоянную величину; с выпуклым профилем - увеличение идет постепенно сверху вниз; у вогнутого склона наблюдается обратная картина. На сложных профилях она испытывает закономерные колебания. Поэтому форма склона должна выступать одним из ведущих признаков дифференциации геосистем с позиций их взаимодействия с техногенными загрязнителями.

Длина склона также может быть различной: ее верхний предел достигает 500 - 800 м, а нижний - 25 - 30 м. Косвенное влияние длина склона оказывает на ландшафтную структуру микрозоны: чем длиннее склон, тем сложнее структура парагенетического комплекса.

К настоящему времени в геоморфологии прочно утвердилось подразделение склонов на прямые, выпуклые, вогнутые и сложные. Последние объединяют в себе выпукло-вогнутые, ступенчатые, волнистые, выпуклые к подножию и др. Каждый из них обладает определенным набором ландшафтных микрозон и их чередованием вследствие динамической дифференциации вещества. Эту классификацию склонов следует оставить для наших целей, поскольку она вполне отвечает поставленным задачам исследования.

Сегодня в природе почти нет ландшафтов, не затронутых человеком. Вся его разносторонняя деятельность с учетом ее последствий в пределах склонов, как известно, может быть сведена в несколько крупных групп: земледельческая, скотоводческая, мелиоративная, горная, дорожно-строительная и т.д. Безусловно, что антропогенизация склонов накладывает значительное влияние на миграцию элементов - загрязнителей.

Если завершающая часть элементарного ландшафта представляет собой замкнутое понижение, с хорошим дренажем и глубоким расположением грунтовых вод, то ее следует представить как аккумулятивно-элювиальную фацию. В этом случае происходит аккумуляция твердых веществ. Большая часть подвижных воднорастворимых соединений при избытке поверхностного увлажнения выносится вглубь. Пример - западины, карстовые воронки, моренные западины и др. Миграционная сопряженность микроэлементов ландшафтов по нашей классификации представлена в табл. 2.

В таблице приведены шесть разновидностей микрозон ландшафта, имеющих в основе классификации гипсометрический и морфометрический факторы, а также классификация участков рельефа геосистем с позиций особенностей миграционных процессов загрязнителей на них. В этом случае гипсометрический и морфометрический факторы геосистем в моделировании миграционных процессов будут учтены достаточно полно.

Процессы миграции техногенных загрязнителей, в частности, радионуклидов в геосистемах - весьма сложный процесс, на который влияет большое число факторов (табл. 3) и которые должны быть учтены классификацией и соответствующими миграционными моделями.

Таблица 2

Схема сопряженности микроэлементов ландшафтов по миграционной способности загрязняющих веществ (количество крестиков характеризует интенсивность соответствующего процесса)

Таким образом, классификация геосистем приобретает достаточно сложный характер и строится на основе табл. 1-3. Для последующего моделирования процессов пространственной миграции следует синтезировать классификацию геосистем и миграционные характеристики загрязняющих веществ, как это показано, например, в табл. 4-6.

Таблицы 4-6 дают качественную картину миграционных процессов техногенных загрязнителей на элементах геосистем. Для составления аналитических моделей эта характеристика должна быть расширена и описана аналитическими зависимостями.

Таблица 3

Основные критерии классификации геосистем

с позиции их взаимодействия с загрязнителями

Таблица 4

Миграционная характеристика техногенных загрязнителей на элювиальном элементе ландшафта

Таблица 5

Миграционная характеристика загрязнителей на транзитном элементе ландшафта

Таблица 6

Миграционная характеристика загрязняющих веществ на аккумулятивном элементе ландшафта

Приведенные выше данные по качественному характеру миграционных процессов техногенных загрязнителей на элементах геосистем позволяет целенаправленно выбирать стратегию трассирования линейно-протяженных сооружений с учетом экологического аспекта взаимодействия загрязнителей окружающей среды и будущего объекта, а также предусматривать соответствующие конструктивные особенности проектируемого или реконструируемого сооружения в зависимости от принятой (реализованной) стратегии проложения дороги.

Предложенную классификацию рекомендуется учитывать при проектировании и экс­плуатации линейно-протяженных сооружений (автомобильных дорог).