15.3. Математико-картографічна модель

ОПТИМАЛЬНОГО ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ЗОНУВАННЯ СОЦІОЕКОСИСТЕМИ Метою прикладних соціоекологічних досліджень є оптимізація досліджуваної соціоекосистеми, яка досягається шляхом її опти­ мальної структуризації, що складається з оптимального функціо­ нального зонування території та визначення оптимального режи­ му природокористування в межах виділення функціональних зон. Для будь-якої соціоекосистеми можна створити безліч математи- ко-картографічних моделей різної детальності (ступеня наближен­ ня до реальної системи) та спрямованості (відображення тих чи інших властивостей системи). Зрозуміло, що дослідження кожної конкретної соціоекосистеми доцільно починати із створення її найпростішої моделі, якою є модель оптимального функціонально­ го зонування.

Оптимальне функціональне зонування соціоекосистем є одним з найактуальніших завдань оптимізації природокористування. Во­но полягає у найбільш раціональному розподілі територіальних (земельних) ресурсів соціоекосистеми між різними функціональ­ними зонами, тобто між різними видами господарського викорис­тання території (ВГВТ): рільництвом, луківництвом, лісівництвом, оселенням, промисловістю, рекреацією, заповідуванням тощо.

Для кожної елементарної ділянки території соціоекосистеми ха­рактерне певне поєднання природних умов (геологічна будова, рельєф земної поверхні, ґрунтовий та рослинний покрив, тварин­ний світ, підземні та поверхневі води тощо) та соціально-еконо­мічних особливостей (існуючі ВГВТ, продуктивність, характер і ступінь антропогенного тиску, потенціал демографічного наван­таження, транспортна забезпеченість тощо). Це поєднання й ви­значає ступінь придатності кожного КЕ території соціоекосистеми для кожного із ВГВТ.

Звичайно, у загосподарених районах територіальні ресурси давно вже розподілені між різними ВГВТ, однак цей розподіл не завжди є оптимальним з соціоекологічної точки зору, тобто одно­часно не відповідає усім соціальним, економічним та екологічним вимогам. Часто найбільш шкідливі для природного середовища антропогенні об'єкти бувають розміщені на дуже вразливих гео-системах; цінні з наукового, екологічного чи рекреаційного боку території використовуються для інших цілей; ділянки, що потребу­ють заліснення, розорюються тощо. Тому один лише більш раціо­нальний перерозподіл територіальних ресурсів соціоекосистеми навіть без додаткових природоохоронних заходів може дати від­чутний природооптимізуючий ефект. Крім того, ще й досі під забу­дову щороку вилучаються значні площі. Доки цей процес не ста­білізується, оптимальне функціональне зонування дасть можли­вість компромісно вирішувати це питання за принципом „наймен­шого лиха", пропонуючи для будівельних робіт на альтернативній основі площі, які можуть використовуватись з найменшою шкодою для навколишнього середовища.

Особливе значення має оптимальне функціональне зонування для оптимізації міських та обласних соціоекосистем, тому що ле­жить в основі складання проектів районних планувань, на базі яких розробляються генеральні плани будівництва та реконструк­ції міст і перспективні плани соціально-економічного розвитку ад­міністративних областей.

При створенні математико-картографічної моделі оптимального функціонального зонування регіональної чи локальної соціоеко­системи складаються тематичні карти, які містять інформацію, не­обхідну для оцінки ступеня придатності кожного КЕ території для кожного з ВГВТ. Наприклад, при математико-картографічному мо­делюванні Львівської обласної соціоекосистеми були складені в масштабі 1 : 100 000 карти: четвертинних відкладів, геолого-літо-

логічна, геоморфологічна, гідрогеологічна, інженерно-геологічна, ґрунтова, природних кормових угідь, лісів, зоогеографічна, гідро­логічна, забруднення навколишнього середовища, заповідної спра­ви та рекреації і соціально-економічні.

Карта четвертинних відкладів має особливу прикладну цінність, бо відображає покривні геологічні породи, з якими пов'язана інже­нерно-господарська діяльність людей. Ці відклади часто правлять за основу фундаментів будівель та споруд. Від них значною мірою залежать особливості ґрунтового та рослинного покривів. Вони обумовлюють характер рельєфу земної поверхні та наявність тих чи інших екзогенних геодинамічних процесів - ерозійних, зсув­них, обвальних, селевих, просадочних тощо. Карта показує будову, склад, генезис та геологічний вік четвертинних відкладів і таким чином характеризує геологічну історію досліджуваної території в антропогеновому (четвертинному) періоді.

В основу геолого-літологічної карти має бути покладено літо-фаціальний принцип - вона повинна відображати на глибину гос­подарського впливу літологічний склад, тектонічну будову та гео­логічний вік корінних дочетвертинних гірських порід. Геоморфоло­гічна карта відображає морфологію та морфометрію рельєфу, зокрема кути нахилу земної поверхні, прояви природних та тех­ногенних морфодинамічних процесів та геоморфологічне району­вання території, основане на морфогенетичному принципі. її до­повнюють дві картограми - вертикального та горизонтального роз­членування рельєфу. На двох гідрогеологічних картах показується поширення, умови залягання та водозабезпеченість підземних во­доносних горизонтів і хімізм підземних вод.

Серію геологічних карт має завершувати синтетична інженерно-геологічна карта, що узагальнює інформацію цих карт. Вона відо­бражує районування території за комплексом інженерно-геологіч­них умов для господарської діяльності, до яких належать міцність та деформаційні властивості приповерхневої товщі гірських порід, глибини залягання підґрунтових вод і наявність небезпечних при­родних та техногенних геодинамічних процесів. Інженерно-геоло­гічні області виділяються на ній за формаційним принципом та за найбільш загальними геоморфологічними ознаками, підобласті -за спільними особливостями геологічного розвитку та за більш вузькими геоморфологічними ознаками, райони - за інженерно-геологічною будовою приповерхневої товщі гірських порід, під­райони - за ступенем розвитку екзогеодинамічних процесів та глибиною залягання підґрунтових вод.

Застосування зображувального прийому „гратчастої етажер­ки" за допомогою різнокольорового зафарбування горизонтальних та вертикальних смуг і „вікон" між ними дає змогу в межах кож­ного виділеного інженерно-геологічного району показувати на гли­бину господарського впливу до чотирьох послідовно розташова­них один над одним інженерно-геологічних комплексів гірських порід.

Ґрунтова карта відбиває поширення різних генетичних різно­видів грунтів та ступінь їхньої еродованості і геохімічного забруд­нення. На карті природних кормових угідь зображуються території, вкриті лучною рослинністю. Кормові угіддя поділяються на класи, підкласи, типи та рослинні різновиди. Показується їхній культур­технічний та господарський стан. Карта лісів відображує поширен­ня лісової рослинності, видовий склад та вікові групи деревоста-нів, різні лісорослинні райони, захисні та курортні ліси, реліктові, сім'яні та еталонні лісонасадження. На двох останніх вказуються місця, де ростуть рідкісні види рослин.

Зоогеографічна карта відбиває стан тих компонентів тваринно­го світу, які найбільш важливі для вирішення завдань оптимізації природокористування, а саме - мисливсько-промислових, рідкіс­них та шкідливих для сільського господарства видів тварин. На карті показуються зоогеографічне районування території, різні ти­пи мисливських угідь та бонітети угідь по мисливсько-промисло­вих видах звірів і птахів, території мисливських та рибальських господарств, заборонені для полювання зони, місця існування рід­кісних видів тварин, шляхи сезонних міграцій птахів, ділянки, на яких внаслідок різних видів антропогенного впливу (ненормоване полювання, нераціональні методи обробітку землі, надмірне ре­креаційне навантаження, забруднення природного середовища тощо) різко зменшилась чисельність тварин.

Гідрологічна карта відображає забезпечення території дослід­жуваної соціоекосистеми поверхневими водами. На ній показу­ються ділянки з різними модулями стоку та різкими модулями са­нітарних витрат води. Головні водотоки характеризуються за середніми витратами води і обсягом можливого одноразового водовідбору та придатністю їх для водопостачання. Крім того, на карті оконтурюються зони затоплення катастрофічними повенями, водозабори поверхневих вод та санітарні зони навколо них, ба­сейни великих річок та їхніх приток, показуються місця розташу­вання водомірних постів.

Три взаємопов'язані карти забруднення навколишнього середо­вища узагальнюють інформацію про джерела, поширення, ступінь і характер забруднення поверхневих вод та атмосферного повітря. На першій карті показуються кількісно та якісно охарактеризовані джерела забруднення навколишнього середовища: промпідлриєм-ства, автомобільні шляхи, залізниці, тваринницькі ферми, звалища побутового і промислового сміття, кар'єри, терикони, гідровідстой-ники, джерела господарсько-побутового забруднення, склади для зберігання отрутохімікатів та мінеральних добрив тощо.

На другій карті довкола великих джерел забруднення навко­лишнього середовища з урахуванням об'ємів викидів, токсичності їхніх інгредієнтів, напрямів та повторюваності вітрів розраховують­ся і зображуються зони з різним рівнем забруднення атмосферно­го ПОВІТРЯ.

233

Третя карта відображує інформацію про об'єми стічних вод, сту­пінь їхнього очищення та місця скидання у водотоки, а також - про ступінь забруднення води на різних ділянках водотоків. За допо­могою оціночних таблиць води водоймищ та водотоків за ступенем забруднення поділяються на зовсім чисті, чисті, помірно забруднені та повністю забруднені. На карті також показуються поля фільт­рації стічних вод, гідровідвали та гідровідстійники, гідрохімічні створи та гідрологічні пости.

Карта заповідної справи та рекреації відображує районування території за унікальністю та мальовничістю геоекосистем, серед яких за комплексом ознак, що відбивають ступінь господарського перетворення, наукову цінність та пейзажну різноманітність гео­екосистем, виділяють унікальні, дуже мальовничі, мальовничі, ' мало мальовничі, одноманітні та девастовані геоекосистеми. На ній також показуються існуючі та рекомендовані об'єкти держав­ного природно-заповідного фонду (природні та біосферні заповідни­ки, національні природні парки, регіональні ландшафтні парки, різ­номанітні заказники та пам'ятки природи, заповідні урочища, бо­танічні сади, дендрологічні та зоологічні парки, парки-пам'ятки садово-паркового мистецтва), а також місця, сприятливі для різ­них видів відпочинку, лікування і туризму, пам'ятки історії та куль­тури, народні промисли, музеї, місця, пов'язані з діяльністю видат­них людей, існуючі і рекомендовані туристські маршрути, шляхи сполучення та об'єкти, що забезпечують обслуговування рекре­антів.

Дві взаємопов'язані соціально-економічні карти відбивають

особливості господарського освоєння території, зокрема існуючий розподіл земельних ресурсів між різними користувачами, розмі­щення та характеристику промислових об'єктів, продуктивність рослинництва та тваринництва, транспортну забезпеченість тери­торії, потенціал демографічного навантаження. Останній показник розраховується за допомогою ЕОМ за формулою

²³⁴

де Vj - потенціал демографічного навантаження на будь-яку точку; / - центр КЕ; п - кількість населених пунктів; т - кількість КЕ; Р/ -людність /-го населеного пункту; Rij - відстань від центру КЕj до i-го населеного пункту. При цьому, якщо КЕj належить i-му населе­ному пункту, то приймається Rij = 1.

Одночасно зі складанням перелічених тематичних карт за тими показниками стану компонентів, які мають особливо важливе зна­чення для оцінювання придатності КЕ для кожного з ВГВТ, розроб­ляють оціночні бальні шкали. До таких показників, у першу чергу, належать: типи інженерно-геологічних умов, нахили схилів земної поверхні, вертикальне та горизонтальне розчленування рельєфу, забезпеченість території підземними водами, мінералізація підзем­них вод, генетичні різновиди грунтів, еродованість грунтів, забез­печеність території поверхневими водами, культуртехнічний та господарський стан природних кормових угідь, видовий стан дере-востанів, вікові групи деревостанів, бонітети угідь за мисливсько-промисловими видами звірів та птахів, мальовничість та унікаль­ність геоекосистем, наявність пам'яток історії та культури, наяв­ність тих чи інших об'єктів державного природно-заповідного фон­ду, виробництво валової продукції рослинництва і тваринництва, потенціал демографічного навантаження, транспортна забезпече­ність території, ступінь забруднення грунтів, атмосферного повіт­ря та поверхневих вод тощо.

У кожній оціночній шкалі весь зафіксований на карті діапазон зна­чень показника на основі існуючих нормативних документів, нау-кових розробок чи експертних оцінок розділяється на декілька ін­тервалів. Кожен інтервал для кожного конкретного ВГВТ оцінюєть­ся в долях одиниці від 0 (найгірше значення) до 1 (найкраще зна­чення). Бальні шкали разом із знятою з карт та закодованою по вибраних показниках інформацією про стан природних і соціально-економічних компонентів соціоекосистеми вносяться в базу даних моделі на машинних носіях.

За допомогою ЕОМ здійснюється сумарна оцінка (з урахуван­ням усіх вибраних для моделювання показників) ступеня придат­ності кожного (j-го) КЕ для кожного (i-го) ВГВТ шляхом визначення його функції придатності (Uij, яка є середньозваженим значенням суми нормованих бальних оцінок (Fikj) показників, що враховують­ся для даного ВГВТ:

У зв'язку з тим що різні показники не рівнозначні для оцінки при­датності елементарної ділянки території для даного ВГВТ, їм нада­ються різні вагові коефіцієнти (Wik), які також вводяться у формулу функції придатності, Ці вагові коефіцієнти коригуються у діалогово-

235

му режимі „ЕОМ - експертна група" при почерговій оцінці придат­ності для кожного ВГВТ всіх КЕ території досліджуваної соціоеко-системи. Задача оптимального функціонального зонування при відсутності спеціальних обмежень полягає у закріпленні КЕ за тими ВГВТ, для яких їхні функції придатності максимальні. В резуль­таті серії експериментів на ЕОМ одержують машинну карту опти­мального функціонального зонування території, на якій всі КЕ роз­поділені між заданими ВГВТ.

Приведене оптимальне функціональне зонування території до­сліджуваної соціоекосистеми дає змогу додатково складати ще одну організаційно-господарську карту - карту оптимізації життє­вого середовища, яка фіксує всі конфліктні ситуації, що виникли внаслідок порушення динамічної рівноваги геоекосистем нераці­ональною господарською діяльністю і містить рекомендації щодо здійснення природооптимізуючих заходів та створення нових об'єктів державного природно-заповідного фонду.