1.2. Принципи і методи меліоративної географії
Методологічні принципи меліоративної географії розроблялися географами, грунтознавцями і гідротехніками не одного покоління - В. В. Докучаевым, А.И. Воейковым, В. Р. Вільямсом, А.Н. Костиковым, Д. Л. Армандом, В. А. Ковдою, А.М. Шульгиным, И.П. Айдаровым, Б.С. Масловым, Ю.Н. Микільським, В. В. Шабановым та ін. Вони, як було показано вище, спиралися на концепції геотехнічної системи, програмованих урожаїв і агроландшафт.уа. Найважливішим загальногеографічним принципом, на якому базуються усі прикладні напрями сучасної географії, у тому числі і меліоративною, являється принцип комплексності. Він застосовується в рішенні завдань різних рівнів - від локального до глобального. Його суть, як мінімум, проявляється трояко: це застосування комплексу методів і способів меліорації, облік ландшафтної (геосистемной) організації природного середовища і розгляд комплексу причинно-наслідкових зв'язків, від гідрологічних до соціальних і психологічних аспектів.
Загальновизнаним в прикладній географії виступає принцип економічної ефективності. Проте, цей принцип (як і інші загальногеографічні) може бути реалізований тільки на тлі таких принципів, як регіональний, екологічний і історико-генетичний.
Регіональний принцип грунтується на тому, що меліоративно-географічні системи мають регіональну розмірність, характеризуються генетичною єдністю,, територіальною цілісністю і індивідуальною структурою. Шляхом об'єднання меліорацій і інших форм і засобів природокористування досягається створення єдиних цілісних геотехнічних систем регнналъного рівня, про що свого часу писав В. В. Докучаев. : (1948, с. 42). У вирішенні проблем меліорації регінальний принцип реалізується через меліоративно-географічне районування. Він не заперечує типологічного підходу в меліоративно-географічних дослідженнях, оскільки разом з регіональними особливостями ПТК вивчаються і внутрішньозональні їх характеристики. Регіон, як правило, має складну неоднорідну структуру ПТК, що мають загальну природу, але що не утворюють сплош-ных ареалів. Однотипні природні комплекси, які формують під впливом різних регіональних чинників, набувають індивідуальніих рис. Такі природні комплекси, незважаючи на регіональну приуроченность, вимагають різних способів меліорацій. Вони також враховуються при виділенні таксономічних одиниць меліоративно-географічного районування. Внутрішньорегіональна диференціація видів меліоративної невлаштованості території і чинників, що її визначають, виразно видно на прикладі території Білорусії. Наприклад, заболоченість як вид меліоративної невлаштованості тут може визначатися безліччю чинників (кліматичних, грунтових, геоморфологических та ін.). Їх різноманітність, незважаючи на загальну регіональну приуроченность ПТК, викликає формування індивідуальних меліоративно-географічних рис цих комплексів.
Екологічний принцип меліоративної географії спирається на роботи Л. С. Берга, В. Н. Сукачева, В. Би. Сочавы і Л. Г. Раменского, які довели застосовність Докучаевских підходів до вивчення, поліпшення і використання природних умов і ресурсів. Особливе значення для меліоративної географії мають розробки по екології земель як вчення про природні чинники землекористування, прямим чином пов'язаного з обгрунтуванням меліорацій, охороною природних ресурсів і підвищенням продуктивності ландшафтів.
На основі теорії і практики екології земель сформувалися агроекологічні напрями досліджень природних ресурсів (Л. Г. Раменский, 1938; Г. І. Швебс, 1977; Г. П. Дубинский, В. І. Бураков, 1985; та ін.). Дотримання геоекологічних принципів при проведенні меліорацій сприяє успішному вирішенню завдань по збереженню і розумному використанню не лише біологічних, але і інших ресурсів (водних, мінеральних), стан яких залежить від біологічних компонентів.
Ландшафтно-екологічний підхід обов'язковий також при вивченні наслідків меліоративної зміни структури і основних властивостей природних комплексів, оскільки вони визначаються не лише технічною складовою, але і здатністю самих ПТК зберігати первинну структуру. Технічна складова проектується і є керованою, природна виражається через стійкість і саморегуляцію геосистеми.
Найбільшою стійкістю і саморегуляцією характеризуються природні комплекси, що формуються в умовах оптимального співвідношення тепла і вологи. Управляючи цим співвідношенням, створюється оптимальний режим функціонування ПТК, з високою мірою їх саморегуляції, збереженням структурної організації і найбільшою продуктивністю. Недотримання ландшафтно-екологічних принципів призводить до того, що меліорація не сприяє збереженню і розвитку властивостей саморегуляції і стійкості ПТК, а створює умови для максимальної їх експлуатації і веде до деградації природи і необхідності додаткових витрат на її відновлення.
Міра допустимого впливу на ПТК з урахуванням їх стійкості - найважливіше питання теорії меліоративної георафии і ландшафтознавства. Розуміючи стійкість ПТК як їх здатність зберігати свої структурні і функціональні властивості при зовнішніх діях і як інтервал часу для повернення системи в початковий стан, в аспекті меліорації, як найзагальніші критерії стійкості ПТК використовуються: міра допустимого вилучення речовини і енергії, міра граничного забруднення, міра техногенного насичення і міра еквівалентного віку речовини і енергії (Алпатьев,. 1983).
Історико-генетичний принцип витікає з тісного взаємозв'язку географії і історії. Так, фізична географія пов'язана з історією розвитку природи, соціально-економічна - з історією суспільства і т. д. Меліоративна географія, будучи частиною прикладної географії, розвивалася під впливом отноений між географією, технічними науками і проектною справою, що має історичний аспект (Преображенский, 1976, 1978).
Історичний принцип в меліоративній географії реалізується в двох напрямах: по-перше, використання досвіду розвитку меліорацій і творче застосування меліоративно-географічних концепцій, що є історичними віхами формування цього наукового напряму; по-друге, облік віку об'єктів меліоративно-географічних досліджень.
Меліоративно-географічні концепції,, на різних етапах розвитку суспільства в умовах великої просторової різноманітності природних чинників, відбивають не лише шляхи вдосконалення прийомів і технічних засобів меліоративної дії на природні комплекси, але і історію розвитку суспільства.
Формування меліоративно-географічних систем, йде шляхом перетворення геосистем різного генезису, структури і віку на просторово-часові природно-технічні системи. Цей процес представляє послідовний ряд спрямованих змін і станів геосистем і багато в чому визначається їх віком. Вік .геосистеми - це тривалість її існування в "еволюційному ряду як певного структурно-динамічного типу. (Сочава, 1978). Він визначається терміном, протягом якого взаємовідношення між її компонентами продовжують залишатися подібними. Основним методом його вивчення є диахроннний аналіз історико-ландшафтних зрізів (Жекулин, 1982), який дозволяє виділити основні періоди в зміні природних комплексів за історичний час. "Відновлення повної історії антрапогенных трансформацій має велике значення для пізнання сучасного ландшафту, оскільки багато рис його несуть на собі відбиток минулого у формі залишкових ("реліктових") елементів" (Мильков, 1977, с. 25). При характеристиці віку геосистеми усі підходи мають не чисто історичний, а історико-генетичний напрям.
Постійна актуальність історичного принципу в меліоративній географії підкреслюється ще і тим, що оцінка природного середовища і її компонентів історична, оскільки, як вказує А. Г. Исаченко, з розвитком громадських потреб і техніки змінюється роль різних природних ресурсів і відношення суспільства до них.
Загальна характеристика системи методів меліоративної географії.
Вживані нині в меліоративній географії методи можна згрупувати залежно від різних критеріїв.
За цілями: оцінні, аналітичні, районування і прогнозування;
За засобами отримання інформації, : картографічні, індикаційні, геохімічні і геофізичні;
За характером спостережень: стаціонарні, напівстаціонарні і дистанційні;
За рівнем в системі пізнання : емпіричні і теоретичні;
За прийомаим обробки інформації: балансові, статистичні і системні;
За характером предмета дослідження: фізико-географічні, ландшафтні, агроекологічні, ресурсні (мал. 3).
У 70-80-і роки успішно розвивалися експериментальні методи (Дубинский, Римаи, Шульгин, 1988; Шкаликів, Пашканг, 1977; та ін.).
Багаторічний досвід географічних досліджень для цілей меліорації показав, що їх методи повинні мати свою специфіку і серед них "слід особливо виділити групу меліоративних оцінок, куди увійдуть усі види оцінок, розраховані на використання в роботах по поліпшенню природного середовища" (Исаченко, 1980, с. 204-205).
Слід розрізняти меліоративно-географічний аналіз і оцінку. Аналіз включає аналіз причин, особливості формування, територіального розподілу і міри вираженості меліоративної невлаштованості природних комплексів. Використовується увесь арсенал методів покомпонентного і комплексного фізико-географічного опису території. Фізико-географічна характеристика меліоративного стану території в розрізі ПТК, агроекосистем, мелиоративно-географічних систем, земельних угідь і інших знайшла віддзеркалення в роботах А. М. Алпатьева (1983); Г. В. Добровольского та ін. (1981); К- В. Зворыкина (1976); Г. П. Дубинского, В. І. Буракова (1985); П. П. Кучерявого (1984); А. М. Шульгина (1984); С. Г. Покровского (1993); та ін. Розроблено два взаємодоповнюючі підходи до меліоративного аналізу території : комплексний (ландшафтний) і компонентний.
Геоморфологические умови характеризуються типами і формами рельєфу, густиною і глибиною його розчленовування, абсолютними і відносними висотами, лініями стоку, сучасними геоморфологічними процесами як чинниками рельефоутворення.
Оцінка гидрогеологічних показників ведеться в розрізі глибини залягання водотривких шарів, літологічного і механічного складу, рівневого режиму грунтових вод, їх зон виходу на поверхню, вільної глибини природного дренажу, а також можливості використання грунтових і дренажних вод. Узагальненими характеристиками гидрогеологічних умов виступають типи гидрогекологичних профілів, по Б. С. Маслову; їх всього 16. Їм відповідають інженерні гидродинамічні схеми режиму грунтових вод (Аверьянов, Маслов та ін., 1980).
Гідрографічна характеристика включає дані з середнього гідравлічного ухилу, каналізованості і озерності водозборів, за водобалансовими показниками басейнів малих річок і озер, якістю поверхневих і грунтових вод.
Характеристика грунтового покриву спрямована на визначення властивостей грунтів і їх стану, включаючи показник неоднорідності грунтового покриву. Для арідних областей найважливіше значення мають характеристики засоленості грунтів.
Біоклиматичні (агрокліматичні) чинники характеризуются стандратными показниками: сумами активних температур повітря за період з середніми добовими температрами повітря вище 10 °, тривалістю безморозного періоду, числом днів з опадами певної інтенсивності, тривалісттю сонячного сяйва та ін.
Далі розробляється фізико-географічний і ландшафтний прогноз впливу меліорації на природно-територіальні комплекси меліорованих і прилеглих територій .
Нарешті, дається оцінка дії меліорацій на природне довкілля (ландшафти) - ОВНС - обов'язковий елемент проектування і дослідницьких робіт при здійсненні будь-якої форми, господарської діяльності. Оцінка завжди припускає співвідношення встановлених яких-небудь змін з нормативним станом населення і господарства, з нормативним або інваріантним для цього ландшафту станом ПТК. ОВНС - документ у світовій практиці, що пред'являється підприємцем (проектною організацією, відомством, міністерством) в органи управління охорони природи як гарантія екологічно допустимого рівня дії на ландшафти, який не буде перевищений в ході експлуатації об'єкту. Ключовим моментом є вибір критеріїв оцінок. Нині запропоновано декілька підходів і систем оцінювання : екологічне, економічне і соціальне (В. С. Преображенский, Т. Г. Рунова, До. Н. Дияконів, В. А. Красилов, До. В. Зворыкин, Т. В. Звонкова, Ю. П. Селиверстов, С. А. Верба та ін.).
Просторово-часовий аналіз географічних чинників, що визначають меліоративний стан ПТК і заходів, необхідних для створення сприятливих умов для господарського використання території при мінімізації негативних екологічних наслідків, є основою меліоративно-географічного районування. Він полягає в поділі території на ділянки за допомогою угрупування природно-територіальних комплексів, що мають схожість за характером міри меліоративної невлаштованості. Методика включає вибір систем ознак районування, класифікацію ознак за меліоративно-географічними характеристиками, виділення районів і перевірку обгрунтованості районування. Перші методичні обгрунтування розподілу території для меліоративних цілей є в працях А. Г. Дояренко, А. Н. Костякова, Г. І. Танфильева і Ф. П. Саваренского. У 70-80-і роки комплексне і галузеве природно-меліоративне районування отримало розвиток в працях В. С. Аношко, В, Г, Гриневецкого, А. Г. Емельянова, В. Д. Жучковой, Б. С. Маслова, Е. П. Панова, А. Е. Михайловой, П, Г, Шищенко і А. М. Шульгина.
Територіальною одиницею, що характеризується однаковим станом показників - ознак районирвания, є елементарний природно-меліоративний об'єкт (ЭПМО). ЭПМО - територіально цілісна ділянка суші, подальше ділення якої не має меліоративно-географічного сенсу. Це меліоративно-географічна система найнижчого рангу.
Метод меліоративно-географічного моніторингу як частині геоэкологического моніторингу природного середовища використовується для своєчасного оперативного попередження в першу чергу небажаних наслідків меліорацій. Найважливішим його принципом є організація паралельних досліджень на меліорованих і немеліорованих об'єктах з досить довгим рядом спостережень (Израэль та ін., 1978; Ков так, Керженцев, 1978; та ін.). Моніторингові дослідження включають декілька етапів. На першому (2-3 року) вибирають об'єкти і організовують меліоративно-географічні стаціонари; на другому - ведуть дослідження за розробленою програмою і методикою; на третьому - узагальнюють отриманий матеріал і розробляють практичні рекомендації. Дослідження, організовувані для цілей меліоративно-географічного моніторингу, проводяться на стаціонарах, розміщених оптимально як з точки зору диференціації природного середовища, так і міри антропогенної модифікації ПТК. З цією метою вибираються тестові територіальні об'єкти, типові для цього району. Досвід показує, що число моніторингових станцій (стаціонарів) в основному повинне відповідати числу ландшафтів. Програма дослідження включає тепло- і водобалансові спостереження, режимні і гидрохімчні дослідження поверхневих, грунтово-грунтових і дренажних вод, агрохімічний аналіз грунтів, балансові спостереження за органічним і мінеральним речовинами та ін. (Аношко, 1983; Шищенко та ін., 1983). Тривалість спостережень на стаціонарі для визначення загальних закономірностей трансформації ПТК складає 6-10 років, для побудови математичних моделей з метою прогнозування наслідків меліорацій - не менше 15-20 років.
Меліоративно-географічне прогнозування - система заходів по формуванню науково обгрунтованого судження про зміни природних комплексів в зоні впливу меліоративних споруд на заданий період часу. Разом з відомими методами географічного прогнозування розроблені принципи і методи рішення різномасштабних завдань меліоративно-географічного прогнозування (Аношко, Трофимов, Широков, - 1984; Аношко, 1984).
Для оцінки змін, що відбуваються в геосистемах, застосовуються методи географічних аналогій і ланшафтно-генетичних рядів (Дияконів, 1984; Симонов, 1972; Макунина, 1985; Емельянов, 1982; та ін.). Суть методу географічних аналогій полягає в тому, що закономірності протікання процесів, відмічені в умовах одного природного комплексу (аналога), з певними поправками переносяться на інший, що знаходиться в ідентичних умовах з першим. Міра аналогічности двох об'єктів може бути визначена по формулі:
А - АР, ", л
=
де Д - міра схожості, А - максимальна існуюча амплітуда чинника в межах усієї території, АР- відмінності того ж чинника в порівнюваних пунктах. Для выбранного об'єкту аналога складається звітна таблиця властивостей природних комплексів.
Метод ландшафтно-генетичних рядів заснований на принципі ергодичності і полягає у використанні для прогнозування рядів зв'язаних комплексів, зміни яких в просторі відтворюють послідовність їх еволюції в часі. Найбільш ефективні результати цей метод дає при проведенні досліджень в межах одного водозбору малих або середніх річок, а також в межах одного виду або роду ландшафтів.
Для вирішення великомасштабних завдань меліоративно-географічного прогнозування запропонований метод імітаційного моделювання (Аношко, Вальвачев, 1988). Його особливістю є використання не одній, окремо взятій моделі, а сукупності взаємозв'язаних моделей, що відбивають основні закономірності реакції природних комплексів на меліоративну дію. Мета моделирвания досягається поетапно, а результатом є інтерактивна система моделей, що імітує поведінку природного комплексу при різних видах і об'ємах зовнішніх дій. Інформаційну основу моделювання складає база даних об'єкту, що є інформаційною моделлю, функціонування якої забезпечується системою управління типу СЕДАН або ІМЕС (Мойсеєвий, 1979; Самара, 1979; та ін.).