Инженерная география что это
Инженерная география
Оползневые явления хотя и приурочены к локальным зонам, но их развитие — результат определенного сочетания природных условий, характерных не только для этих зон, но и для прилегающих к ним территорий. Дополнительные воздействия антропогенного характера, как правило, лишь усугубляют развитие оползневого процесса, вызванного природной обстановкой. Противооползневые сооружения поэтому могут изменить сложившееся природное равновесие не только в зоне развития процесса, но и на обширных прилегающих территориях. В частности, наиболее ощутимы изменения водного баланса, вызванные упорядочением поверхностного и подземного стоков, активным вмешательством в режим рек. Негативные последствия этих преобразований учитывают при проведении инженерной подготовки.
Нельзя не учитывать то обстоятельство, что оползневые явления играют определенную роль в непрерывно происходящем естественном процессе эволюции ландшафта, С этой точки зрения оползневой процесс можно рассматривать как движение от неустойчивого состояния оползневых масс к устойчивому, где в форме стабилизированного склона достигается равновесие сил.
Таким образом, всякое вмешательство в природные процессы следует оценивать не только с позиций градостроительной целесообразности, но и экологических последствий этого вмешательства. Здесь, как и при любом преобразовании природной среды, универсальным является принцип комплексного подхода к вопросам охраны среды и рационального использования природных ресурсов.
Инженерная география
Что же является объектом исследований инженерной географии? Как и физическая география ИГ изучает природные и природно-хозяйственные геосистемы различной размерности, выделившиеся в географической оболочке, а также их отдельные свойства и параметры. Однако она изучает их как объекты и среду конструктивной хозяйственной деятельности человека в природе.
Предметы исследований ИГ — это инженерные свойства природной среды, взаимодействия хозяйственных структур и деятельности человека с природой, предотвращение нежелательных последствий этих взаимодействий, организационная структура и динамика ТПХС, их оптимизация, территориальное планирование, проектирование и конструирование эффективных и экологически безопасных, устойчивых ТПХС, методы и пути преодоления или смягчения экологических кризисов и предотвращения катастроф, повышение устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям, прикладное районирование. Практически предметами исследования ИГ обычно становятся свойства и параметры природной и хозяйственной подсистем, определяющие экономическую эффективность, экологическую безопасность и устойчивость ТПХС в окружающей среде.
Соответственно в задачи инженерной географии входят:
— анализ региональных свойств природной среды (ПС) и разработка рекомендаций по геоэкологически и экономически оптимальному размещению и организации ТПХС и инженерных объектов;
— геоэкологическое обоснование проектов использования разных технологий производства, защитных механизмов и комплекса природных ресурсов, позволяющих в определенных регионах функционировать ТПХС эффективно и длительное время, без серьезных ущербов для природы и здоровья населения;
— разработка геоэкологических рекомендаций по восстановлению и сохранению природных экосистем и ресурсов;
— прогнозирование, предотвращение или смягчение хозяйственных и экологических последствий от опасных природных процессов и явлений;
— районирование и зонирование территорий по эколого-экономической предпочтительности развития тех или иных видов хозяйственной деятельности (территориальная организация и оптимизация проектов ТПХС).
То есть предметами исследований ИГ сейчас становятся свойства и структура все более сложных и масштабных ТПХС (горно-добывающие, энергетические, сельскохозяйственные, рекреационные и другие), а также свойства природных систем, способные влиять на безопасность функционирования геотехнических систем в ОС. В связи с усложнением, удорожанием и масштабами производств, последствия от возможных на них аварий становятся все более значимыми. Поэтому больше внимание уделяется сейчас неблагоприятным и опасным свойствам и явлениям ОС (ураганы, наводнения, сели, засухи, землетрясения, карст, просадки грунта, мерзлота, пожары и др.).
– изучение воздействий свойств природной среды на устойчивость и функционирование хозяйственных систем и объектов (влияние природных условий на устойчивость зданий и т. д.);
– воздействие природно-хозяйственных систем и инженерных сооружений на окружающую среду;
– оценки этих взаимодействий (экологические, технологические, экономические);
— разработка геоэкологических рекомендаций по смягчению или предотвращению негативных последствий от взаимодействий и их оптимизация.
Важными направлениями инженерно-географических исследований являются региональные экономическо-технологические и экологические оценки природной среды для развития определенных видов хозяйственной деятельности в регионах, а также проектирование организационной структуры ТПХС (региональное планирование, районные планировки, экопаспортизация территорий, функциональное зонирование, территориальное ландшафтно-экологическое проектирование).
Место инженерной географии в системе других наук
Современная ИГ базируясь на физической географии формируется на ее стыке и взаимодействии с практикой и другими науками
1. ИГ прежде всего тесно взаимодействует и объединяет все прикладные инженерные направления комнонентных разделов географии (климатологии, геоморфологии, гидрологии, гляцио- и криолитологии, биогеографии и почвоведения). Анализируя литогенную основу как компонент географической оболочки, инженерная география тесно контактирует с инженерной геологией и геоморфологией.
2. Изучая взаимодействия хозяйственных объектов и геоэкосистем, ИГ обогащается теоретико-методологическими и практическими наработками экологии, биогеографии и биологии.
3. Изучая воздействие природных процессов и явлений на устойчивость инженерных сооружений и технологических циклов, а также разрабатывая защитные мероприятия на хозяйственные обьекты и в природе, предметами ИГ исследований становятся технологические процессы и экономико-географические оценки. Таким образом она взаимодействует с экономической географией и различными техническими дисциплинами.
С экономической географией ее объединяет и обоснование территориального развития хозяйственной деятельности в регионах, создание устойчиво функционирующих экономически эффективных и экологически безопасных ТПХС.
4. Ландшафтное планирование и проектирование населенных пунктов и садово-парковых комплексов, учитывающие кроме природно-хозяйственных особенностей территории, традиции и обычаи местного населения, связывает ИГ с архитектурой, искусством и культурой народов.
История и предпосылки развития инженерной географии
Историю зарождения ИГ исследований можно проследить с глубокой древности. Выбор местности для строительства городов и их оборонительных сооружений, портов, плотин, мельниц, каналов, защитных дамб, мелиоративные мероприятия требовали ИГ исследований и оценок природных и хозяйственных особенностей территорий. География, как любая другая наука, одной из обязательных предпосылок своего развития должна иметь социальный заказ общества на те или иные прикладные исследования. Именно эта предпосылка часто служит толчком для зарождения новых разделов и направлений развития науки.
Зарождение ИГ, как особого научно-прикладного географического направления, пожалуй можно связать с экспедиционными исследованиями В.В. Докучаева и его учеников (Г.Ф.Морозова, Г.Н.Высоцкого и др) в конце XIX — начале XX веков. Они были ориентированы на разработки геоэкологических рекомендаций по борьбе с засухами и другими неблагоприятными явлениями в черноземных областях ЕТС. Кроме того большие наработки в этой области просматриваются в материалах исследований. связанных с переходом экономики России на плановые начала в послереволюционный период. Идейный заказ или ориентир на широкомасштабное, целенаправленное преобразование природы во имя процветания страны и общества в СССР явился социально-экономической предпосылкой для активного развития ИГ в 20 — 80 гг. XX века. Исследования велись по Государственным программам электрификации России (ГОЭЛРО) и борьбы с засухами в степном Заволжье. Здесь, путем обводнительных мелиораций и создания Государственных и местных ветроломных и противоэрозионных лесных полос, планировалось получать устойчивые, высокие урожаи зерновых. Тем самым, планировалось покончить с регулярно повторяющимися с XIX века засухами, катастрофическими неурожаями и голодом. Проектировались экономико-географические региональные модели оптимизации использования природно-хозяйственного потенциала территорий на основе ТПК. Однако как самостоятельный раздел географии ИГ выделилась и начала активно развиваться сравнительно недавно (1950-1985 гг.).
В качестве других естественных предпосылок ее выделения и активного развития, видимо, следует считать высокий уровень развития прикладных направлений в смежных отраслевых географических науках (прикладная строительная климатология, прикладная гидрология, инженерная геоморфология и др.), в геологии и экологии, а также новое осмысление и развитие геоэкосистемной парадигмы физической географии и ландшафтоведения.
Социальными предпосылками развития ИГ стали масштабность хозяйственной деятельности, сложность, размеры, стоимость и опасность современного промышленного производства и градостроительства. Их побочные воздействия на окружающую среду, а тем более аварии из-за неблагоприятных природных и технологических факторов, ведут к росту социально-экономических и экологических ущербов. Для снижения вероятности и величины ущербов требуются все более глубокие, комплексные инженерно-географические исследования факторов природной и хозяйственной среды в районах планируемой антропогенной активности.
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОГРАФИЯ И ЕЕ СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ
В ИГ она реализуется путем решения комплекса более частных, конкретных задач.
Прогресс и процветание человечества немыслимы без интенсивной эксплуатации ПС.
Природа должна быть сохранена во имя процветания человечества, но
Соединить эти две противодействующие реальности можно лишь при условии жесткого научного контроля взаимодействия общества и среды.
Ø Под научным контролем взаимодействия природы и общества подразумевается и эксплуатация естественных ресурсов, но в разумных пределах, и охрана природы, и активное вмешательство человека в природные процессы с целью улучшения и обогащения ПС, а также защиты человека от неблагоприятных воздействий природной среды.
Сказанное выше является общей задачей для многих научных дисциплин (экологии, природопользования и.д.), в том числе, и ИГ.
Задача 1.Проведение экологической, геоэкологической и географической экспертиз при намерении любого антропогенно-техногенного вмешательства в природную сферу.
Задача 2.Осуществление постоянного или периодического мониторинга взаимоотношений ПС с любым типом хозяйственной деятельности.
Ø Такой мониторинг необходим, чтобы определить направленность развития указанных взаимодействий.
Задача 3.Обеспечение географического и экологического прогнозов функционирования новых ПАС (природно-антропогенных систем) и ПХС (природно-хозяйственных систем).
Ø Такие прогнозы должны предсказывать предельный срок безопасного функционирования новой ПХС, а в случае возможных неблагоприятных ситуаций — рекомендовать экстренные предупредительные меры.
Для решения задач ИГ используются знания и методы исследования, разработанные в процессе развития как разнообразных географических, так и геологических дисциплин.
Взаимосвязь между географией и геологией в различных инженерно-георафических аспектах можно продемонстрировать следующими примерами.
1.В основе любых инженерно-геологических и инженерно-географических решений содержатся данные о так называемых литогенетических особенностях ландшафтов,
Ø которые в основном определяются составом и структурно-текстурными особенностями грунтов, т. е. почв и выходящих к поверхности горных пород,
Ø а также характером экзогенных и геодинамических процессов.
Все эти факторы обусловливают физические и физико-механические свойства грунтов, определяющих их устойчивость и несущую способность.
Они подробно рассматриваются в курсах инженерной геологии и грунтоведения.
2.Состав и структурно-текстурные характеристики грунтов, наряду с климатом и неотектоникой, характером эрозионных процессов определяют морфометрические особенности рельефа:
Ø относительную и абсолютную высоту,
Ø степень расчлененности,
Ø углы наклона склонов.
Все эти особенности также являются решающими параметрами для любого вида строительства:
Ø водохозяйственного и др.
Литогенетические и морфометрические характеристики обусловливают в совокупности литоморфогенную устойчивость конкретных ПЛ, которая является главным показателем при освоении любых территорий и учитывается при так называемом нормативном и индикационном подходах.
3.От минерального и химического состава выходящих на поверхность горных пород во многом зависят плодородие почв и комплекс агротехнических мероприятий, особенно в районах неорошаемого земледелия.
Ø Так, например, почвы на кварцевых и полимиктовых (Породы, обломочный материал которых состоит из различных горных пород или минералов (магматических, метаморфических и осадочных).) песках обладают разной продуктивностью, что и определяет в первом случае необходимость внесения различных и в значительных количествах — кальциевых, азотных, фосфатных и других удобрений.
4. Многие геологические образования — галька, щебень, гравий, песок, глины, кремнистые, карбонатные, магматические и ряд других пород используется в качестве строительных материалов при сооружении:
Ø запруд для плотин,
Ø фундаментов и облицовке зданий различного назначения,
Ø памятников, надгробий,
Ø для приготовления кирпича,
Ø различных марок бетона и т.д.
Ø Многим известны районы нового Еревана, где дома построены из розового туфа.
Ø В Керчи для этих же целей применяется ракушняк
Ø В Петербурга чрезвычайно широко использованы различные сорта природного камни — плитчатый известняк, мрамор, различные виды гранита, тальково-хлоритовый сланец и др.
При сооружении насыпей дорог, промышленных объектов и зданий различного назначения в первую очередь преобразуется рельеф соответствующих территорий.
С сооружением искусственных покрытий дорог, аэродромов, площадей меняется и микроклимат, нарушается водообмен, изменяется уровень грунтовых вод.
5. Геолого-разведочные работы, и особенно карьерные и подземные выработки, создают специфические горно-промышленные ПХС. При этом происходит коренное преобразование всех естественных компонентов ландшафтов:
Ø уровня и режима грунтовых вод,
Ø почв, растительных и животных сообществ,
Ø химического состава грунтовых и поверхностных вод,
Инженерная география: какие изыскания требуются, чтобы провести трубопровод или начать бурение
Полтора столетия назад, когда появились первые нефте- и газопроводы, появились и первые, но вполне ожидаемые проблемы — в частности выбор трассы. На плоской равнине это не очень актуальный вопрос, но, к сожалению, месторождения нефти или газа зачастую располагаются далеко от потребителя или погрузочных терминалов, за полосой пересеченной местности или даже вообще за горами, реками или морями.
Трубопровод нельзя просто «бросить» на землю — необходимо учесть массу условий, связанных как с внешней средой, так и с техническими возможностями самой трубопроводной системы. Ошибки могут стоить очень дорого — или это может привести к разрушению трубопровода, или к постоянным дополнительным расходам, которые начнут буквально «съедать» прибыль.
По счастью, перед началом массового строительства трубопроводов в конце XIX века у инженеров уже был опыт прокладки железнодорожных магистралей. Трубопровод и железную дорогу объединяет то, что это линейные конструкции, которые не могут просто так сами переместиться даже на метр без нарушения режима своей нормальной работы.
Однако и здесь мы видим пример сочетание недостатков и достоинств: в случае нарушения полотна железной дороги можно избежать аварии с грузом, а вот в случае перекачки нефти розлива не избежать. Поскольку инженеры вопреки расхожему мнению никогда не относились пренебрежительно даже к маленьким розливам, они для первых более-менее длинных трубопроводов искали трассу столь же надежную, как и трассу для железной дороги, а зачастую просто прокладывали рядом, в полосе отчуждения. Так трубопровод оказывался одновременно и в зоне постоянного наблюдения.
Контроль за железной дорогой и магистральным трубопроводом ведется не только для предотвращения хищений. Специалисты смотрят не только на дорогу или трубу, но и на землю вокруг них. Это связано с тем, что земля лишь на неискушенный взгляд выглядит неподвижной и стабильной. Но в очень многих местах она периодически начинает содрогаться — например из-за землетрясения.
Но причиной разрушения трубопровода становится не собственно вибрация земли, а смешение отдельных ее частей, в результате чего возможны разрывы трубы. Еще более реальной опасностью являются оползни — массивные смещения грунта под действием силы тяжести. В истории известны примеры таких катастрофических оползней — в 2001 году оползень, вызванный землетрясением, разорвал главный магистральный нефтепровод в Эквадоре, в 2013 году в Китае причиной подобного оползня были многодневные дожди.
Чтобы избежать подобных явлений, инженерам приходится проводить перед строительством трубопровода сложные и специфические изыскания. Это не только доскональное изучение профиля нескольких вариантов будущей трассы, но и инженерно-геологических условий по всему ее протяжению. Специалисты-сейсмологи строят карты сейсмического районирования, то есть пытаются ответить на вопросы, какой силы будет землетрясение, какая частота его повторения и когда можно ожидать следующего.
Полученные данные уходят инженерам-геологам, исследующим образцы грунтов, по которым пройдет трубопровод. Они безжалостно трясут их, режут, сдвигают, подвергая всевозможным испытаниям, чтобы дать ответ на вопрос: что будет с этими грунтами в случае землетрясения, в случае многодневных дождей, наводнения или при строительстве крупных сооружений.
Гидрологи, изучающие воды суши, наблюдают за реками, озерами, болотами, через которые пойдет трасса трубопровода. Иногда разумнее обойти препятствие, но бывает, что прямой путь даже с учетом особый инженерных решений все равно экономичнее, чем петляние по поверхности земли.
Даже метеорологи участвуют в этой многогранной инженерной работе — от них ждут прогнозов на очень долгий период, они должны предупредить и геологов, и гидрологов о возможностях экстремальных дождей, засух или морозов. Взаимодействие наук исключительное — например, именно метеорологи могут предупредить о тенденции к росту числа осадков в летний период — в период предполагаемого срока эксплуатации трубопровода. Это означает, что грунты в основании трубопровода напитаются водой и станет возможной потеря ими прочности — они просто съедут в виде оползня. Опасность увеличится многократно, если произойдет даже слабое землетрясение.
Пока всевозможные геоспециалисты выбирают трассу, другие ученые разбираются с самими трубами. В специальных лабораториях проводятся экспериментальные исследования усталостной прочности и долговечности металла, из которого будут делаться трубы, а также самих труб уже в готовом виде.
Ученые-гидравлики, в свою очередь, изучают динамику движения продукта в трубе и разрабатывают математические модели движения нефти в нефтепроводе. Особое значение имеет скачкообразное изменение давления в нем, вызванное изменениями подачи нефти или закрытием вентилей. С учетом данных испытаний прочности самого нефтепровода, упругих свойств самой трубы на всем ее протяжении, температурных градиентов на разных участках. и еще многих других параметров строится итоговая расчетная модель поведения трубы в самых разных нормальных условиях ее эксплуатации и поведения в аварийной ситуации.
Если требуется прокладка трубопровода по дну моря, то задача еще более усложняется. К работе подключаются океанографы, морские инженеры-геологи, гляциологи. Трубопроводом заняты и спутники, и батискафы. Во второй половине прошлого века люди стали обращать внимание на экологические последствия розливов нефти. Поэтому сейчас наряду с конструкторами и геологами в проектировании трубопроводов принимают участие и экологи. Так, казалось бы, простая задача — протянуть трубу из пункта «А» в пункт «В» — стала одной из самых наукоемких отраслей строительства.
Инженерная география это наука изучающая
Инженерная география: какие изыскания требуются, чтобы провести трубопровод или начать бурение
Полтора столетия назад, когда появились первые нефте- и газопроводы, появились и первые, но вполне ожидаемые проблемы — в частности выбор трассы. На плоской равнине это не очень актуальный вопрос, но, к сожалению, месторождения нефти или газа зачастую располагаются далеко от потребителя или погрузочных терминалов, за полосой пересеченной местности или даже вообще за горами, реками или морями.
Трубопровод нельзя просто «бросить» на землю — необходимо учесть массу условий, связанных как с внешней средой, так и с техническими возможностями самой трубопроводной системы. Ошибки могут стоить очень дорого — или это может привести к разрушению трубопровода, или к постоянным дополнительным расходам, которые начнут буквально «съедать» прибыль.
По счастью, перед началом массового строительства трубопроводов в конце XIX века у инженеров уже был опыт прокладки железнодорожных магистралей. Трубопровод и железную дорогу объединяет то, что это линейные конструкции, которые не могут просто так сами переместиться даже на метр без нарушения режима своей нормальной работы.
Однако и здесь мы видим пример сочетание недостатков и достоинств: в случае нарушения полотна железной дороги можно избежать аварии с грузом, а вот в случае перекачки нефти розлива не избежать. Поскольку инженеры вопреки расхожему мнению никогда не относились пренебрежительно даже к маленьким розливам, они для первых более-менее длинных трубопроводов искали трассу столь же надежную, как и трассу для железной дороги, а зачастую просто прокладывали рядом, в полосе отчуждения. Так трубопровод оказывался одновременно и в зоне постоянного наблюдения.
Контроль за железной дорогой и магистральным трубопроводом ведется не только для предотвращения хищений. Специалисты смотрят не только на дорогу или трубу, но и на землю вокруг них. Это связано с тем, что земля лишь на неискушенный взгляд выглядит неподвижной и стабильной. Но в очень многих местах она периодически начинает содрогаться — например из-за землетрясения.
Но причиной разрушения трубопровода становится не собственно вибрация земли, а смешение отдельных ее частей, в результате чего возможны разрывы трубы. Еще более реальной опасностью являются оползни — массивные смещения грунта под действием силы тяжести. В истории известны примеры таких катастрофических оползней — в 2001 году оползень, вызванный землетрясением, разорвал главный магистральный нефтепровод в Эквадоре, в 2013 году в Китае причиной подобного оползня были многодневные дожди.
Чтобы избежать подобных явлений, инженерам приходится проводить перед строительством трубопровода сложные и специфические изыскания. Это не только доскональное изучение профиля нескольких вариантов будущей трассы, но и инженерно-геологических условий по всему ее протяжению. Специалисты-сейсмологи строят карты сейсмического районирования, то есть пытаются ответить на вопросы, какой силы будет землетрясение, какая частота его повторения и когда можно ожидать следующего.
Полученные данные уходят инженерам-геологам, исследующим образцы грунтов, по которым пройдет трубопровод. Они безжалостно трясут их, режут, сдвигают, подвергая всевозможным испытаниям, чтобы дать ответ на вопрос: что будет с этими грунтами в случае землетрясения, в случае многодневных дождей, наводнения или при строительстве крупных сооружений.
Гидрологи, изучающие воды суши, наблюдают за реками, озерами, болотами, через которые пойдет трасса трубопровода. Иногда разумнее обойти препятствие, но бывает, что прямой путь даже с учетом особый инженерных решений все равно экономичнее, чем петляние по поверхности земли.
Даже метеорологи участвуют в этой многогранной инженерной работе — от них ждут прогнозов на очень долгий период, они должны предупредить и геологов, и гидрологов о возможностях экстремальных дождей, засух или морозов. Взаимодействие наук исключительное — например, именно метеорологи могут предупредить о тенденции к росту числа осадков в летний период — в период предполагаемого срока эксплуатации трубопровода. Это означает, что грунты в основании трубопровода напитаются водой и станет возможной потеря ими прочности — они просто съедут в виде оползня. Опасность увеличится многократно, если произойдет даже слабое землетрясение.
Пока всевозможные геоспециалисты выбирают трассу, другие ученые разбираются с самими трубами. В специальных лабораториях проводятся экспериментальные исследования усталостной прочности и долговечности металла, из которого будут делаться трубы, а также самих труб уже в готовом виде.
Ученые-гидравлики, в свою очередь, изучают динамику движения продукта в трубе и разрабатывают математические модели движения нефти в нефтепроводе. Особое значение имеет скачкообразное изменение давления в нем, вызванное изменениями подачи нефти или закрытием вентилей. С учетом данных испытаний прочности самого нефтепровода, упругих свойств самой трубы на всем ее протяжении, температурных градиентов на разных участках. и еще многих других параметров строится итоговая расчетная модель поведения трубы в самых разных нормальных условиях ее эксплуатации и поведения в аварийной ситуации.
Если требуется прокладка трубопровода по дну моря, то задача еще более усложняется. К работе подключаются океанографы, морские инженеры-геологи, гляциологи. Трубопроводом заняты и спутники, и батискафы. Во второй половине прошлого века люди стали обращать внимание на экологические последствия розливов нефти. Поэтому сейчас наряду с конструкторами и геологами в проектировании трубопроводов принимают участие и экологи. Так, казалось бы, простая задача — протянуть трубу из пункта «А» в пункт «В» — стала одной из самых наукоемких отраслей строительства.
_________________Инженерная география_________
Глава 1. СУЩНОСТЬ, ПРЕДМЕТ,
МЕТОДОЛОГИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОГРАФИИ
1. 1. СУЩНОСТЬ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОГРАФИИ
КАК НАУКИ И УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Инженерная география — молодая научная и учебная дисциплина, формирующаяся в пределах прикладной (конструктивной) географии. Хотя проблемы, которые призвана решать эта наука, не новы и разрабатываются не одно столетие, они разбросаны по разным научным дисциплинам и направлениям, требуется объединение и синтез накопленных знаний. Инженерная география как наука комплексная находится в процессе становления, не имеет устоявшихся терминологических определений, и даже само понятие «инженерная география» разные специалисты трактуют по-разному. Большинство считает, что она рассматривает весь комплекс проблем взаимоотношений общества и природы, влияния хозяйственной деятельности на природные комплексы и их компоненты, включая и формирование природно-техногенных (геотехнических) систем. Правильная, аргументированная оценка (прогноз) последствий этого взаимодействия как в ближайшей, так и в отдалённой перспективе, являются обязательной составляющей инженерно-географических исследований. В связи с этим выделяются два методологических подхода к решению инженерно-географических задач. Первый — комплексная инженерная оценка ПТК и отдельных компонентов с точки зрения их влияния на деятельность человека и реакций на эту деятельность, включая их дальнейшую трансформацию и эволюцию. В этом русле формируются частные инженерно-географические дисциплины (инженерная геоморфология, инженерная геология, инженерная лимнология и др.) и разрабатываются рекомендации по решению частных прикладных задач. Второй — обобщение знаний о характере и направлениях изменений природной среды под влиянием производственной деятельности человека, о формировании геотехнических систем и о прогнозе их функционирования в будущем. В этом направлении образовались такие отраслевые (синтетические) дисциплины, как геоэкология (включая и геоэкспертизу), географическое прогнозирование, мелиоративная география, и др. (рис. 1).
Существуют и другие подходы к определению содержания инженерной географии, которые обобщённо можно представить в следующем виде:
• прикладная комплексная область знаний об оптимальном приспособлении хозяйства (от территориально-производственных комплексов до отдельных сооружений) к природным условиям, прежде всего к неблагоприятным и опасным явлениям, которая базируется на результатах отраслевых наук о Земле и социально-экономических наук;
• новый подход в изучении географических процессов, предпринимаемый в интересах рационального природопользования при проектировании геотехнических систем разных рангов и масштабов;
• решает проблему: что надо конкретно делать при осуществлении того или иного инженерного проекта, используя географическую среду для создания новых обстановок с наперёд заданными свойствами;
• изучает природно-технологические комплексы с целью установления тех или иных закономерных изменений географической среды, вызванных различными видами технологических воздействий; неотъемлемой частью подобного анализа, проводимого в целях более широкого географического прогноза, является прогноз частных изменений окружающей среды, вызванных технологическими процессами; в целом здесь анализируется взаимосвязь: человек – техника – географическая среда;
• исследование взаимодействий инженерных сооружений с окружающей средой, с прогнозной оценкой их на перспективу;
• занимается разработкой территориальной организации природы и общества и моделирует её в различных условиях, анализирует конструирование природно-хозяйственных систем с наперёд заданными функциями и устанавливает наиболее оптимальные адаптации хозяйственной деятельности людей и природы; она понимается как исследование механизмов взаимоотношений природы и общества при конструировании природно-хозяйственных геосистем.
Оценивая практическое значение инженерно-географических исследований, можно сделать вывод, что они определяют выбор мероприятий, обеспечивающих нормальную, экологически безопасную
Инженерная география
Оползневые явления хотя и приурочены к локальным зонам, но их развитие — результат определенного сочетания природных условий, характерных не только для этих зон, но и для прилегающих к ним территорий. Дополнительные воздействия антропогенного характера, как правило, лишь усугубляют развитие оползневого процесса, вызванного природной обстановкой. Противооползневые сооружения поэтому могут изменить сложившееся природное равновесие не только в зоне развития процесса, но и на обширных прилегающих территориях. В частности, наиболее ощутимы изменения водного баланса, вызванные упорядочением поверхностного и подземного стоков, активным вмешательством в режим рек. Негативные последствия этих преобразований учитывают при проведении инженерной подготовки.
Нельзя не учитывать то обстоятельство, что оползневые явления играют определенную роль в непрерывно происходящем естественном процессе эволюции ландшафта, С этой точки зрения оползневой процесс можно рассматривать как движение от неустойчивого состояния оползневых масс к устойчивому, где в форме стабилизированного склона достигается равновесие сил.
Таким образом, всякое вмешательство в природные процессы следует оценивать не только с позиций градостроительной целесообразности, но и экологических последствий этого вмешательства. Здесь, как и при любом преобразовании природной среды, универсальным является принцип комплексного подхода к вопросам охраны среды и рационального использования природных ресурсов.
Инженерная география
Инженерная география(ИГ) относится к курсам конструктивно-прикладного цикла, в котором раскрываются географические аспекты организации и оптимизации природопользования, связанного с разными видами хозяйственной деятельности. Другими словами, по общецелевой ориентации ИГ направление в географии является оптимизационным. Главная цель инженерно-географических исследований — повышение экономической эффективности и экологической безопасности природопользования. То есть ИГ ориентирована на поиски наиболее экономных и безопасных способов организации территориальных природно — хозяйственных систем (ТПХС). Это достигается путем геоэкологически обоснованного, коадаптивного сочленения природных, технических и социальных подсистем между собой, повышения их совместимости, адаптивности и устойчивости в окружающей среде (ОС). ИГ исследования являются одной из основ геоэкологического проектирования ТПХС локального и регионального уровней. Цели же данного курса: — показ студентам инженерных геоэкологических задач, в решении которых географы и геоэкологи могут и должны принимать участие; — научить их пользоваться приобретенными теоретическими знаниями в своей профессиональной деятельности, связанной с обоснованием, оптимизацией и экспертизой проектируемых вариантов природопользования.
Что же является объектом исследований инженерной географии? Как и физическая география ИГ изучает природные и природно-хозяйственные геосистемы различной размерности, выделившиеся в географической оболочке, а также их отдельные свойства и параметры. Однако она изучает их как объекты и среду конструктивной хозяйственной деятельности человека в природе.
Предметы исследований ИГ — это инженерные свойства природной среды, взаимодействия хозяйственных структур и деятельности человека с природой, предотвращение нежелательных последствий этих взаимодействий, организационная структура и динамика ТПХС, их оптимизация, территориальное планирование, проектирование и конструирование эффективных и экологически безопасных, устойчивых ТПХС, методы и пути преодоления или смягчения экологических кризисов и предотвращения катастроф, повышение устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям, прикладное районирование. Практически предметами исследования ИГ обычно становятся свойства и параметры природной и хозяйственной подсистем, определяющие экономическую эффективность, экологическую безопасность и устойчивость ТПХС в окружающей среде.
Соответственно в задачи инженерной географии входят:
— анализ региональных свойств природной среды (ПС) и разработка рекомендаций по геоэкологически и экономически оптимальному размещению и организации ТПХС и инженерных объектов;
— геоэкологическое обоснование проектов использования разных технологий производства, защитных механизмов и комплекса природных ресурсов, позволяющих в определенных регионах функционировать ТПХС эффективно и длительное время, без серьезных ущербов для природы и здоровья населения;
— разработка геоэкологических рекомендаций по восстановлению и сохранению природных экосистем и ресурсов;
— прогнозирование, предотвращение или смягчение хозяйственных и экологических последствий от опасных природных процессов и явлений;
— районирование и зонирование территорий по эколого-экономической предпочтительности развития тех или иных видов хозяйственной деятельности (территориальная организация и оптимизация проектов ТПХС).
На первом этапе развития инженерной географии ее главными задачами были: а) поиски наиболее доступных и дешевых природных ресурсов; б) изучение свойств ПС с целью обеспечения устойчивости конструкций и функционирования инженерных сооружений, удешевление строительства. На втором (современном) — все большее значение приобретают исследования и оценки, связанные с экологическими последствиями строительства, функционирования и вывода из эксплуатации или технологическая переориентация ТПХС. Сюда же относится разработка рекомендаций по предотвращению нежелательных последствий различных видов хозяйственной деятельности. Важным направлением инженерно-географических исследований остается предупреждение и предотвращение возможных неблагоприятных стихийных явлений и их последствий в природе и в хозяйственной деятельности.
То есть предметами исследований ИГ сейчас становятся свойства и структура все более сложных и масштабных ТПХС (горно-добывающие, энергетические, сельскохозяйственные, рекреационные и другие), а также свойства природных систем, способные влиять на безопасность функционирования геотехнических систем в ОС. В связи с усложнением, удорожанием и масштабами производств, последствия от возможных на них аварий становятся все более значимыми. Поэтому больше внимание уделяется сейчас неблагоприятным и опасным свойствам и явлениям ОС (ураганы, наводнения, сели, засухи, землетрясения, карст, просадки грунта, мерзлота, пожары и др.).
ИГ исследует ТПХС разного пространственно-временного масштаба (от локальных, до крупнорегиональных). Обязательные составляющие ИГ исследований — это изучение и анализ природного или природно-хозяйственного явления, его геоэкологическая и технологическая оценки, прогноз развития неблагоприятных процессов, связанных со строительством и функционированием хозяйственного объекта и разработка рекомендаций по их нейтрализации. Соответственно исследования можно подразделить на такие направления:
— изучение воздействий свойств природной среды на устойчивость и функционирование хозяйственных систем и объектов (влияние природных условий на устойчивость зданий и т. д.);
— воздействие природно-хозяйственных систем и инженерных сооружений на окружающую среду;
— оценки этих взаимодействий (экологические, технологические, экономические);
— разработка геоэкологических рекомендаций по смягчению или предотвращению негативных последствий от взаимодействий и их оптимизация.
Важными направлениями инженерно-географических исследований являются региональные экономическо-технологические и экологические оценки природной среды для развития определенных видов хозяйственной деятельности в регионах, а также проектирование организационной структуры ТПХС (региональное планирование, районные планировки, экопаспортизация территорий, функциональное зонирование, территориальное ландшафтно-экологическое проектирование).
В общенаучных физико-географических исследованиях природные процессы и явления изучаются преимущественно как “вещь в себе” (например, исследование смен состояний отдельных компонентов ПТК — температуры, влажности, состава и соотношения видов в фитоценозах, глубины снежного покрова и т.д.). ИГ изучает те же явления, процессы, параметры ОС как “вещи для нас”. То есть для изучения выбираются только природные параметры способные значимо влиять на хозяйственную деятельность, а также характеристики хозяйственной деятельности, влияющие на состояние окружающей среды.
Место инженерной географии в системе других наук
Современная ИГ базируясь на физической географии формируется на ее стыке и взаимодействии с практикой и другими науками
1. ИГ прежде всего тесно взаимодействует и объединяет все прикладные инженерные направления комнонентных разделов географии (климатологии, геоморфологии, гидрологии, гляцио- и криолитологии, биогеографии и почвоведения). Анализируя литогенную основу как компонент географической оболочки, инженерная география тесно контактирует с инженерной геологией и геоморфологией.
2. Изучая взаимодействия хозяйственных объектов и геоэкосистем, ИГ обогащается теоретико-методологическими и практическими наработками экологии, биогеографии и биологии.
3. Изучая воздействие природных процессов и явлений на устойчивость инженерных сооружений и технологических циклов, а также разрабатывая защитные мероприятия на хозяйственные обьекты и в природе, предметами ИГ исследований становятся технологические процессы и экономико-географические оценки. Таким образом она взаимодействует с экономической географией и различными техническими дисциплинами.
С экономической географией ее объединяет и обоснование территориального развития хозяйственной деятельности в регионах, создание устойчиво функционирующих экономически эффективных и экологически безопасных ТПХС.
4. Ландшафтное планирование и проектирование населенных пунктов и садово-парковых комплексов, учитывающие кроме природно-хозяйственных особенностей территории, традиции и обычаи местного населения, связывает ИГ с архитектурой, искусством и культурой народов.
История и предпосылки развития инженерной географии
Историю зарождения ИГ исследований можно проследить с глубокой древности. Выбор местности для строительства городов и их оборонительных сооружений, портов, плотин, мельниц, каналов, защитных дамб, мелиоративные мероприятия требовали ИГ исследований и оценок природных и хозяйственных особенностей территорий. География, как любая другая наука, одной из обязательных предпосылок своего развития должна иметь социальный заказ общества на те или иные прикладные исследования. Именно эта предпосылка часто служит толчком для зарождения новых разделов и направлений развития науки.
Зарождение ИГ, как особого научно-прикладного географического направления, пожалуй можно связать с экспедиционными исследованиями В.В. Докучаева и его учеников (Г.Ф.Морозова, Г.Н.Высоцкого и др) в конце XIX — начале XX веков. Они были ориентированы на разработки геоэкологических рекомендаций по борьбе с засухами и другими неблагоприятными явлениями в черноземных областях ЕТС. Кроме того большие наработки в этой области просматриваются в материалах исследований. связанных с переходом экономики России на плановые начала в послереволюционный период. Идейный заказ или ориентир на широкомасштабное, целенаправленное преобразование природы во имя процветания страны и общества в СССР явился социально-экономической предпосылкой для активного развития ИГ в 20 — 80 гг. XX века. Исследования велись по Государственным программам электрификации России (ГОЭЛРО) и борьбы с засухами в степном Заволжье. Здесь, путем обводнительных мелиораций и создания Государственных и местных ветроломных и противоэрозионных лесных полос, планировалось получать устойчивые, высокие урожаи зерновых. Тем самым, планировалось покончить с регулярно повторяющимися с XIX века засухами, катастрофическими неурожаями и голодом. Проектировались экономико-географические региональные модели оптимизации использования природно-хозяйственного потенциала территорий на основе ТПК. Однако как самостоятельный раздел географии ИГ выделилась и начала активно развиваться сравнительно недавно (1950-1985 гг.).
В качестве других естественных предпосылок ее выделения и активного развития, видимо, следует считать высокий уровень развития прикладных направлений в смежных отраслевых географических науках (прикладная строительная климатология, прикладная гидрология, инженерная геоморфология и др.), в геологии и экологии, а также новое осмысление и развитие геоэкосистемной парадигмы физической географии и ландшафтоведения.
Социальными предпосылками развития ИГ стали масштабность хозяйственной деятельности, сложность, размеры, стоимость и опасность современного промышленного производства и градостроительства. Их побочные воздействия на окружающую среду, а тем более аварии из-за неблагоприятных природных и технологических факторов, ведут к росту социально-экономических и экологических ущербов. Для снижения вероятности и величины ущербов требуются все более глубокие, комплексные инженерно-географические исследования факторов природной и хозяйственной среды в районах планируемой антропогенной активности.
Лекция по географии «Структура географической науки»
Как организовать дистанционное обучение во время карантина?
Помогает проект «Инфоурок»
Структура географической науки
Смешанная группа наук.
Специфика географии состоит в ее положении на стыке естественных и общественных наук. Каждой из этих двух групп наук присущ особый характер изучаемых закономерностей и подходов к их исследованию. В географии сложились две научные ветви – естественная и общественная, между которыми в течение ряда десятилетий существовали крайне слабые контакты. К тому же у каждой из них имеются свои ответвления второго порядка – специализированные отраслевые дисциплины, число которых продолжает множиться (особенно в общественно-географической среде).
Физическая география в широком смысле слова, объединяет собственно физическую географию, или физическую географию в узком смысле слова, именуемую также комплексной физической географией, и группу отраслевых физико-географических дисциплин, которые не имеют резких границ между науками.
В составе комплексной физической географии сложились две основные теоретические дисциплины – общее землеведение и ландшафтоведение. Общее землеведение (общая физическая география) изучает общие физико-географические закономерности Земли. Объектом этой дисциплины является географическая оболочка. Объектом ландшафтоведения служат геосистемы региональной и локальной размерности как структурные части географической оболочки. Объем ландшафтоведения настолько расширился, что появились его «дочерние» ветви: геохимия ландшафта, геофизика ландшафта, морфология ландшафта.
С комплексной физической географией тесно связана палеогеография, предметом которой является изучение закономерностей развития географической оболочки и ее отдельных частей в геологическом прошлом. Эта дисциплина синтезирует данные палеогеографических разделов геоморфологии, климатологии и других отраслевых дисциплин, а также исторической геологии, с которой она частично перекрывается.
Историческая физическая география палеогеографию исторического периода. Основным предметом этой отрасли является исследование изменений географической оболочки за историческое время в процессе взаимодействия человека с географической средой.
В составе комплексной физической географии выделяется региональная физическая география – описательная наука, обобщающая данные отраслевых физико-географических дисциплин об отдельных природных компонентах по тем или иным территориям.
Отраслевым физико-географическим дисциплинам относятся:
● геоморфология – наука о рельефе суши и морского дна (основные ветви: геоморфология суши, дна океанов, морских берегов, структурная геоморфология и др);
● климатология – наука о климате (разделы: общая климатология, региональная климатология; прикладные разделы: агроклиматология, биоклиматология, медицинская, курортная, инженерная климатология);
● гидрология – наука о гидросфере (разделы: гидрология рек, озер и болот);
● океанология – наука о Мировом океане;
● гидрогеология – наука о подземных водах;
● гляциология – наука о ледниках;
● геокриология (мерзлотоведение) – наука о мерзлых почвах и горных породах;
● почвоведение – наука о почве как самостоятельном природном теле;
● биогеография – наука о закономерностях распространения организмов и их сообществ на Земле (разделы: география растений, география животных, геоботаника;
● фенология – наука о сезонных явлениях ландшафта как один из разделов ландшафтоведения (правильнее относить ее к биологическим наукам (Исаченко, 2004).
2. Общественно-географические науки
Изучением размещения и территориальной организации отдельных отраслей хозяйства занимаются отраслевые экономико-географические дисциплины. Основные из них – география промышленности, география сельского хозяйства, география транспорта, география сферы обслуживания. Кроме этого, перечисленные отрасли подразделяются на отрасли второго порядка или подотрасли в соответствии со специализацией основной отрасли (например, черная и цветная металлургия и др.).
К географии мирового хозяйства близкое отношение имеет геоэкономика – новейшее направление, возникновение которого связано с глобализацией хозяйственных связей. Предметом геоэкономики можно считать формирующуюся систему мирового хозяйства или экономическую структуру мира с ее сложными и противоречивыми отношениями между высокоразвитыми странами, вступившими на путь постиндустриального развития, и странами, находящимися на периферии или полупериферии процесса глобальной перестройки международного разделения труда и территориальной структуры мирового хозяйства.
География населения служит связующим звеном между экономической географией и социальной географией. В ее предмет входит изучение населения отдельных стран и районов, закономерностей территориальной дифференциации его состава и образа жизни, типов и форм расселения. В этой дисциплине сложились разделы: география поселений, включая географию городов (геоурбанистику) и сельских поселений (георуролистику), географию миграций. У географии населения близкие связи с демографией, экономикой, социологией, этнографией.
Социальная география определяется как наука о пространственных процессах и факторах организации жизни людей, прежде всего с точки зрения условий труда, отдыха, быта, развития личности и воспроизводства жизни людей. Социальная география непосредственно смыкается с географией населения.
География сферы обслуживания изучает территориальные различия потребностей населения в услугах и уровень их удовлетворения, а также территориальную организацию индустрии услуг.
География потребления изучает территориальные различия и объеме и структуре потребляемых населением материальных и духовных благ (продукты питания, одежды, предметов долговременного использования; печать, телевидение, радио, посещение театров, музеев и др.).
География культуры (культурная география) – относительно новое направление для отечественной науки направление, предмет которого определяется как изучение территориальной дифференциации культуры и ее отдельных компонентов – образа жизни, традиций населения, элементов материальной и духовной культуры. Культурная география переплетается с этнической географией, социальной географией, исторической географией, культурологией, искусствоведением и др.
Политическая география – общественно-географическая дисциплина, тесно связанная и частично перекрывающаяся с социально-экономической географией, военной географией, историей, политической экономией, социологией, государственным правом. Предмет изучения – формирование политической карты мира, размещение и территориальные сочетания политических сил и их взаимосвязи с пространственной организацией политической жизни общества.
Она охватывает теорию, методику и технические приемы создания и использования картографических материалов. Научные задачи картографии состоят в разработке как специфических способов отображения природных и общественных явлений, так и методов их познания с помощью образно-знаковых картографических моделей.
Тематическое картографирование связывает картографию со всеми отраслями географии. Тематические карты – геоморфологические, почвенные, ландшафтные, экономические и т.д. – создаются совместными усилиями картографа и географа-специалиста. Подобные карты по объекту изображения относятся к соответствующей отрасли, а по методу – к картографии.
Геоинформатика – междисциплинарная отрасль науки и одновременно техника и производство. Ее – задачи – создание геоинформационных систем и разработка методов пользования ими путем компьютерного моделирования, Компьютерное моделирование осуществляется в тесной связи с геоинформационным картографированием.
Геотелекоммуникация – научное направление, имеющая дело с изучением обращения геоинформации в компьютерных сетях.
4. Смешанная группа наук
Военная география изучает физико-, экономико-, политико-географические условия ведения военных действий; в ее задачу входит, в частности создание региональных (страноведческих) военно-географических характеристик возможных театров военных действий.
Медицинская география – наука, изучающая влияние физико-географических и социально-экономических условий на состояние здоровья населения и закономерности распространения болезней.
Рекреационная география – наука, изучающая прикладное направление в ландшафтоведении, социально-экономические аспекты организации отдыха и туризма. Предмет исследования – территориальные рекреационные системы.
Мелиоративная география возникла в рамках прикладного ландшафтоведения, в ее задачи входят мелиоративная оценка геосистем, физико-географическое обоснование мелиоративных проектов, изучение воздействия мелиорации на природную среду.
География природных ресурсов изучает размещение отдельных видов ресурсов и их сочетаний, проблемы их оценки, рационального использования и воспроизводства; иногда рассматривается как составная часть ресурсоведения – формирующегося научного направления с ее вполне отчетливым определением.
Топонимика – междисциплинарная наука на стыке географии, лингвистики, истории; изучает географические названия, их происхождение, смысловые значение, написание, произношение.
5. Общегеографические дисциплины
Они находятся на разных стадиях формирования и некоторые из них несомненно обладают определенным интеграционным (общегеографическим) потенциалом.
Страноведение – старейшая отрасль в географии, объединяющая сведения о природе, населении и хозяйстве.
Краеведение часто сравнивают со страноведением, и основное различие между ними состоит в том, что второе занимается обширными территориями, а первые – малыми. Краеведение едва ли можно считать научным направлением, это скорее род научно-просветительской деятельности, осуществляемый не столько профессионалами-учеными, сколько силами любителей.
Историческая география представлена двумя ветвями – в социально-экономической географии, где она рассматривается как вспомогательная дисциплина, рассматривающая процессы территориальной дифференциации населения и хозяйства, и в физической географии, где предметом становится изучение истории ландшафтов в тесной связи с человеческой деятельностью за исторический период.
География Океана – сравнительно новое междисциплинарное направление, призванное интегрировать материалы наук об Океане, главным образом в плане проблем сохранения, рационального использования и улучшения природной среды, рациональной пространственной организации общественного воспроизводства Мирового океана; главная составная часть – социально-экономическая география Океана.
Геоэкология – новое междисциплинарное направление, формирующееся на стыке географии и экологии. Предмет и задачи сводятся к изучению негативных антропогенных воздействий на природную среду, что ведет к перекрытию с соответствующими разделами физико-географических наук.
Теоретическая география. Один из основоположников этого направления В. Бунге определил его как науку о пространственных процессах и пространственных структурах в наиболее общем, абстрактном выражении. В 60-е гг. появилась идея о метагеографии как особой научной дисциплине, которая должна изучать специфику географии, ее положение в системе наук, обосновывать ее целостность и т.д.
Районистика – особое направление, предметом которого должна служить разработка общих принципов и методов систематизации путем районирования (идея Б.Б. Родомана, 1999). Так как практически каждая географическая наука самостоятельно разрабатывает собственное районирование, идея Б.Б. Родомана не получила развитие.
Регионоведение по замыслу его инициаторов должно изучить специфику развития целостных регионов в самых разнообразных аспектах – от природных до этноконфессиональных. Пока сущность объекта и теоретические основы этой дисциплины, ее соотношение с другими географическими науками не вполне ясны.
Регионалистика должна была объединить два предыдущих направления имеющих дело с районированием и изучением районов. Практического развития она не получила.