17. Литотехничекие системы как результат взаимодействия….

Современные особенности экологических функций и свойств литосферы -продукт ее эволюционного природного геологического развития и техногенеза Именно последний фактор - техногенез - обусловил преобразование многих со­ставляющих экологических функций литосферы, главным образом, в негативном направлении. Под литотехнической системой в общем виде следует понимать любую комбинацию из технического устройства и литосферного блока любой размерности, элементы которой взаимодействуют друг с другом и объединяются единством выполняемой социально-экономической функции. Это - новые искусственно-естественные образования. В инженерной геологии они изучаются с целью обеспечения устойчивого функционирования ин­женерных сооружений, инженерно-хозяйственной деятельности человека, а в экологической геологии - как компонент эколого-геологической системы, определя­ющий характер и интенсивность воздействия на биоту.

Решение таких задач требует специального подхода к рассмотрению литотехни­ческой системы как системного единства технических объектов и геологических тел.Главное с эколого-геологических позиций - создание литотехнической систе­мы приводит к изменению типа эколого-геологической системы: начинает функ­ционировать природно-техническая эколого-геологическая система реальная.

Литотехнические системы характеризуются определенными и временными границами, структурой, свойствами и состоянием из этих параметров рассматривается с точки зрения эколого-геологических особенностей литотехнических систем и в конечном итоге служит для оценки экологических последствий их функционирования.

Пространственный контур литотехнической системы с экологических позиций должен проводиться по внешней границе зоны ее экологического в; Эта зона охватывает всю территорию, в пределах которой под влиянием прямых и косвенных техногенных воздействий происходят существенные изменения всех или некоторых ее элементов, имеющих экологическое значение. Ореол такого вли­яния обычно характеризуется показателями, отражающими размеры и форму пло­щадей техногенных изменений: деформированных, заболоченных, засоленных или подтопленных земель, химического загрязнения, влияния теплового воздей­ствия сооружений, химического или радиоактивного воздействия при миграции компонентов от источника диффузионным или фильтрационным путем и т.д. Если объект оказывает комплексное воздействие на среду, граница должна проводиться по совокупному ореолу техногенных изменений экологически существенных свойств литосферы.

Граница литотехнических систем, проводимая с эколого-геологических пози­ций, в некоторых случаях совпадает с границей "сферы взаимодействия" в инже­нерно-геологическом понимании, но в большинстве ситуаций не совпадает и окон-туривает существенно большую площадь.

При рассмотрении временных границ литотехнической системы началом ее формирования обычно принимают начало строительства или какой-либо иной хо­зяйственной деятельности. Конечной временной границей можно считать момент ликвидации технического объекта, например, здания. Окончание эксплуатации карьера означает прекращение деятельности системы "карьер - массив горных по­род", но является началом функционирования новой системы "рекультивирован­ный карьер - массив горных пород". Некоторые технические объекты (например, полигоны бытовых и промышленных отходов) подлежат не ликвидации, а консер­вации. Время их "закрытия" нельзя считать конечным рубежом деятельности ли­тотехнической системы, так как с ним не исчезают химический, биологический и тепловой эффекты.

Характеристика структуры системы предусматривает выделение подсистем, элементов систем, систем разных уровней, а такие выявление их взаимоотношений (связей). Традиционно в литотехнических системах обособляют геологическую и техническую составляющие - подсистемы первого порядка; иногда добав­ляют подсистему управления. Они, в свою очередь, разбиваются на подсистемы второго, третьего и т.д. порядков. Например, природная подсистема подразделяет­ся на вещественную подсистему и подсистему энергетических полей. Далее в ве­щественной подсистеме выделяются подсистемы третьего порядка: горных пород, подземных вод, рельефа и т.д. Подсистемы самого низкого уровня выступают в ка­честве элементов систем.

По уровню организации выделяют элементарные, локальные, региональные и глобальные литотехнические системы. Первые включают единичные сооружения (например, цех завода) и массив пород в зоне его влияния. Весь завод и объем лито­сферы в пределах его влияния образуют системы локального уровня. Региональные литотехнические системы объединяют комплексы локальных и, в свою очередь, яв­ляются составными частями глобальной литотехнической системы -технолитосфе-ры. Иногда выделяют литотехнические системы национального уровня, простран­ственные контуры которых совпадают с государственными границами.

Эколого-геологический подход к изучению литотехнических систем требует наряду с технической и геологической подсистемами учитывать биологический компонент.

Множество структурных связей литотехнической системы подразделены на внутренние и внешние. Первые функционируют между элементами и подсисте­мами одной системы. Среди них принято различать локализующие (направленные из природы к технике) и изменяющие (от техники к природе). Внешние связи осу­ществляются между различными литотехническими системами и элементами (подсистемами) различных литотехнических систем, а также между элементами (подсистемами) какой-либо литотехнической системы и смежными средами К разряду внешних относятся и связи между литотехнической системой (ее эле­ментами, подсистемами) и живыми организмами.

Общепринято также деление связей на прямые (технический элемент -» гео­логический элемент) и опосредованные (технический элемент -> геологический элемент->технический элемент). Воздействие технических объектов на биологические компоненты сре­ды осуществляется, главным обра­зом, также опосредованно (техниче­ский элемент -> геологический эле­мент _» живые организмы). В от­дельных случаях возможны связи типа: технический элемент ->• жи­вые организмы (например, склад ра­диоактивных отходов -> биота).

Свойства литотехнических сис­тем, как всякой системы, подразде­ляются на совокупные и эмерджентные. Совокупные складываются из свойств отдельных элементов, подсистем, элементарных систем.

К разряду эмерджентных свойств относятся целостность (каждый элемент влияет на все, все - на него), кумулятивность (изменение каждого элемента вызывает из­менение системы), организованность (в том числе иерархичность), управляе­мость, открытость-замкнутость, устойчивость-неустойчивость (способность-неспособность функционировать и заданном режиме) и др.

Состояние литотехнических систем подразделяется на равновесное и нерав­новесное. На начальных этапах формирования (период строительства, первые го­ды эксплуатации) большинство из них находится в неравновесном состоянии. Оно характеризуется резким нарушением геологической составляющей. Если послед­няя устойчива к приложенному воздействию, ее изменение носит обратимый ха­рактер. В этом случае геологическая подсистема со временем возвращается в ис­ходное равновесное состояние, соответствующее равновесному состоянию всей литотехнической системы. При необратимых изменениях переходный период обычно более длительный и заканчивается переходом системы в равновесное со­стояние уже в новой устойчивой области. Дальнейшее развитие литотехнической системы определяется, главным образом, поведением геологического компонента, так как технические объекты способны лишь многократно повторять одни и те же процессы, а природа характеризуется непрерывной эволюцией.

Экологическом состоянии литотехни­ческой системы. Его можно классифицировать как биологически комфортное и дискомфортное, экологически опасное и неопасное. Можно выделить разные сте­пени опасности.

Только геолог может определять и прогнозировать характер и интенсивность техногенных изменений литосферы, степень от­клонения от нормы тех геологических параметров, которые имеют экологическое значение. На этой основе и должны строиться заключения о том, будет ли в усло­виях функционирования литотехнической системы обеспечена нормальная жиз­недеятельность человека и других живых организмов или нет.