Методология исследований геотехногенных структур при разработке природоохранных мероприятий

Мельников, Борис Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Методология исследований геотехногенных структур при разработке природоохранных мероприятий
ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Методология исследований геотехногенных структур при разработке природоохранных мероприятий"

На правах рукописи

?ГБ ОД

Мельников Борис Николаевич „ , .

Методология исследований геотехногенных структур при разработке природоохранных мероприятий

11.00.11 — Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Екатеринбург 2000

Работа выполнена в институте геологии и геохимии им.акад.А.Н.Заварицкого Уральского отделения Российской академия наук и лаборатории оснований и фундаментов института Уральский промстройНИИпроект Госстроя СССР

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Р.М.Нарбут

доктор геолого-минералогических наук, профессор Р.В.Булатов

доктор технических наук, профессор Е.В.Мигалатий

Ведущая организация:

ЗАО "УралТИСИЗ". (г.Екатеринбург) .

Защита состоится я/5~" д^г^С^Гту 2000 г. в /У часов на

заседании диссертационного совет/ Д 099.01.01 в Российском научно-исследовательском институте комплексного использования и охраны водных ресурсов (РосНИИВХ) по адресу: г.Екатеринбург, ул.Мира. 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского научно-исследовательского института комплексного использования и охраны водных ресурсов.

Автореферат разослан " '' СО-еЛ?^ о 2000 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим выслать по адресу: 620049, г.Екатеринбург, ул.Мира,23. РосНИИВХ.

Ученый секретарь диссертационного совета [^У^ Ю.С.Рыбаков

6, о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Общеизвестны большие масштабы техногенного воздействия на природную среду , в частности, на подземную гидросистему. Исследование процессов техногенеза особенно важно для Уральского региона. Интенсивное развитие промышленности в течение 250-летнего периода в этом регионе способствовало тому, что экологическая обстановка на территории области стала крайне неблагоприятной, а на многих территориях является катастрофической. Все это в полной мере относится к подземной гидросистеме региона, поскольку она является частью его природной среды. Многие особенности развития региона определяют тенденции ухудшения его экологического состояния в ближайшей перспективе. Даже при полной остановке горно-промышленного производства загрязнение окружающей среды будет нарастать на протяжении 50-100 лет, а время, необходимое для восстановления естественного состояния среды, составит несколько тысячелетий. В ближайшей перспективе Российская Федерация будет оставаться одним из главных экспортеров сырьевых ресурсов, что еще более усугубит ситуацию.

Сказанное определяет необходимость проведения исследований, направленных на выработку принципов и механизмов природоохранной политики региона. Особенно это имеет большое значение для урбанизированных территорий, где техногенное воздействие наиболее, интенсивно.

Вместе с тем, выработка названных принципов и механизмов природоохранной политики с целью уменьшения техногенного воздействия на геосферы Земли, рационального и комплексного использования их природных ресурсов невозможна без представления и исследования как единых систем всех геологических комплексов и всех проявлений современных природных геодннамических процессов, а также всего комплекса разнообразного по виду и интенсивности хозяйственного использования территорий.

которые в свете идей В.И.Вернадского рассматриваются как формы проявления ноосферы. Сложность изучения таких систем заключается в том, что их компоненты исследуются многими разделами наук с неодинаковой методологической основой. Поскольку геотехногенные структуры проявляются как единое целое, то необходимость в разработке общей для них методологии изучения является очевидной.

Таким образом, предмет исследования — подземные природные и техногенные гидросистемы урбанизированных территорий, представляемые е виде элементов геотехногенных структур, являющихся конкретными формами проявления ноосферы, и система методов их исследования. позволяющая изучать эти комплексные образования как единое целое, несмотря на то, что отдельные компоненты их исследуются разделами наук с различной методологической основой.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является разработка теоретической основы исследования подземных природных и техногенных гидросистем урбанизированных территорий, представляемых в виде элементов геотехногенных структур, а также разработка конструктивного аппарата исследования этих структур и конкретных способов его применения. При этом, система исследования геотехногенных структур — теоретическая основа, аппарат и способы его применения, разрабатываются как раздел геоэкологии — междисциплинарной науки, изучающей верхнюю часть литосферы. Поскольку геоэкология является разделом экологии, то многие разработанные диссертантом положения применимы к экологии в целом.

Конкретные задачи работы сформулированы следующим образом.

1) Разработка теоретических основ геотехногенных структур различного типа.

2) Решение экологических вопросов на урбанизированных территориях посредством совершенствования подземных гидросистем как при строительном освоении территорий, так и при функционировании городских образований.

3) Экспериментальные исследования работы систем "нулевых циклов" зданий и сооружений в период устройства и при эксплуатации строительных объектов в различных инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических условиях и разработка конкретных

решений в области строительного освоения территорий с целью совершенствования подземных гидросистем.

4) Постановка задам по разработке математического аппарата для использования его при исследованиях геотехногенных структур и подготовка его исходных предпосылок, базирующихся на обобщении и анализе эмпирического материала.

5) Разработка нормативной основы, обеспечивающей практическое применение метода гсомассива на Урале и в некоторых других регионах.

Научная новизна работы. Разработка варианта перехода от эмпирического знания в инженерной геологии и экологии к теоретическому знанию. Он заключается в определенной методологии анализа, обобщения и абстрагирования. Подготовка универсальной схемы исследования (диалоговой теории) общей как для эмпирического, так и для теоретического исследования. Разработка аппарата исследования (концепции структурного пространства). Представление исходных предпосылок для создания математического аппарата. Разработка эмпирического аппарата на основе универсальной схемы.

Фактический материал и методика исследования. Исходный фактический материал был получен, в основном, с помощью полевых и лабораторных экспериментальных работ, которые систематически проводились с 1963 года с целью разработки региональных норм и решения других задач хозяйственного освоения территорий на Урале, в Тюменской, Курганской, Ростовской областях и в Ставропольском крае. Были организованы около двадцати крупномасштабных полевых площадок в гг.Свердловске, Н.Тагиле, Первоуральске, Полевском, Ивделе, Ирбите, Камышлове. Тюмени, Тобольске, Сургуте, Новокузнецке, Волгодонске, Ставрополе.

Лабораторные опыты проводились на образцах от 1мм до Зм. Были разработаны и изготовлены более десятка экспериментальных установок; на некоторые из них получены авторские свидетельства на изобретение [42], [46]. Лабораторных экспериментов проведено несколько тысяч.

Большой объем исследований был проведен на объектах экспериментального строительства (более 100). На некоторые решения получены авторские свидетельства на изобретение.

Экспериментальные исследования выполнялись с использованием современных приборов, обеспечивающих необходимую точность измерения перемещений, напряжений, электропроводности, термоэлектрического потенциала, потери массы, химического, минералогического и гранулометрического составов, структуры и микроструктуры испытуемых в лаборатории образцов и грунтовых блоков полевых опытных установок.

При анализе экспериментального материала были использованы традиционные методы расчета в соответствии с требованиями действующих норм, а также методы расчета теории композитов, расчета трехслойных конструкций с учетом некоторых особенностей дискретных распределений, осуществлялась разработка специальных методов расчета геотехногенных массивов.

Основные защищаемые положения. Диссертантом разработана диалоговая теория, которая охватывает все этапы исследования природно-техногенной ситуации, начиная от постановки концептуальных положений до разработки конкретных практических решений. Названные этапы выносятся на защиту в виде следующих научных положений.

1) Концептуальная диалоговая теория, обеспечивающая возможность сопоставления научных результатов, полученных в смежных областях, использующих разные методологические базы.

2) Концепция структурного пространства, определяющая возможность комплексного исследования и оптимизации системы "природная среда — техногенные образования".

3) Метод исследования геотехногенных структур применительно к задачам совершенствования подземных гидросистем урбанизированных тер- риторий, обеспечивающий рациональное использование и эффективную защи- ту окружающей среды осваиваемых территорий как единых систем.

4) Приемы использования методов исследования геотехногенных структур при разработке технических решений.

5) Исходные положения по созданию математического аппарата для оценки геоэкологического состояния территорий.

Личный вклад автора. Исходя из результатов многолетней производственной, экспериментальной и теоретической деятельности автор диссертации наметил новое направление в изучении геотехногенных объектов и экологического состояния территорий. Автором разработаны методики экспериментальных полевых и лабораторных исследований, которые были проведены коллективами под его руководством и при непосредственном участии. Диссертантом выполнен основной объем исследований по разработке положений диалоговой теории (80%), концепции структурного пространства (60%), эмпирического аппарата исследований этой концепции (90%) и технических решений по использованию теоретических разработок в практике строительного освоения территорий, а также экологической оценки территорий (90%).

Практическое значение работы и ее реализация. Разрабатываемая диссертантом система исследования геотехногенных структур — диалоговая теория, концепция структурного пространства и ее эмпирический и математический аппараты могут быть использованы как при разработке методов исследования экологического состояния территорий, так при разработке конкретных технических решений.

Разработаны предложения по совершенствованию подземных гидросистем как элементов всей системы природных и техногенных потоков, включающих кроме водных потоков, также технические, транспортные, людские потоки и потоки товаров, за счет более интенсивного и эффективного использования подземного пространства урбанизированных территорий на примере гг.Екатеринбурга и Перми. Предложена схема разработки методов геоэкологической съемки как составного элемента системы, включающей кроме самой съемки, геоэкологический мониторинг, прогноз изменения геоэкологического состояния территорий и расчет отдельных характеристик этого состояния.

Были разработаны многочисленные типы решений по устройству геотехногенных блоков и геотехногенных массивов, используемых в качестве систем "нулевых циклов'1 зданий и сооружений, применительно к условиям распространения грунтов коры выветривания на Урале, осадочных грунтов Западной Сибири, лессовых просадочных грунтов Пред-

кавказья. Эти разработки были использованы на более чем 120 объектах. В частности, в районах развития различных типов кор выветривания, по методу геотехногенного массива было возведено 90% оснований 4-го конвертора НТМК в г.Нижнем Тагиле, основания йвдельских компрессорных станций магистральных газопроводов Сибирь-Центр, основания под прецизионное оборудование на Михайловском заводе обработки цветных металлов, главной понизительной подстанции завода сварных машиностроительных конструкций в г. В.Пышма, цеха электролитической фольги комбината "Уралэлектромедь" в г. В.Пышма, ряде объектов Уральского турбомоторного завода, Северского трубного завода и т.д. Экономический эффект только в Свердловской области составил 13,6 млн.рублей ( в ценах 1980-90 гг.).

Апробация работы. Материалы данной работы докладывались на международных, всесоюзных, всероссийских и региональных научных совещаниях, в том числе: 5-я Международная конференция '"Проблемы свайного фундаментостроения и фундаментов глубокого заложения", Тюмень, 1996; Международный симпозиум "Инженерная геология и окружающая среда'", Афины, Греция, 1997; Международная конференция "'Дихотомия и гомология в естественных науках", Тюмень 1998; IV Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле", Москва, 1999; 5 Всесоюзное совещание-семинар по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях. Красноярск. 1968; Всесоюзное совещание по мерзлотоведению. МГУ. М. 1970; Всесоюзное совещание "Строительство на закарстованных территориях", Подольск, 1983; 5 Всесоюзная конференция "Проблемы инженерной геологии в связи с промышленно-гражданским строительством и разработкой месторождений полез[£ых ископаемых", Свердловск, 1984; 3 Всесоюзный семинар "Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии территорий городов и городских агломераций", Москва, 1987; Всероссийская конференция по механике грунтов и фундаментостроению, Санкт-Петербург, 1995; 2-е Республиканское совещание по инженерно-геологическим изысканиям в районах распространения вечномерзлых грунтов. Свердловск. 1972; 3-е Республиканское совещание по производству инженерно-геологических изысканий в районах распространения вечномерзлых грунтов, Чита, 1972; Республиканское совещание по инженерно-строительным изысканиям, Москва, 1974; Научный семинар

"Процессы разуплотнения и выветривания и их влияние на изменение прочности, деформируемости и состояния массивов горных пород". Пос. Лазаревское Краснодарского края. МГУ. 1971; Региональное совещание "Индустриализация фундаментостроения", Уфа, 1979; Рабочее совещание "Рациональное народнохозяйственное освоение территорий распространения лессовых образований", Суздаль-Москва, 1988; XXIII научная конференция Ленинградского инженерно-строительного института. Ленинград. 1965; Областная научно-техническая конференция "Совершенствование технических решений устройства оснований и фундаментов для промышленного и гражданского строительства" Свердловск, 1967,1969,1975,1977,1979,1984,1986,1987; Научно-технический семинар "Особенности инженерно-геологических изысканий в Уральском регионе", Свердловск, Екатеринбург, 1975, 1976, 1979, 1993, 1994; Совместное заседание Научно-технических советов Госстроя СССР и Минуралсиб-строя СССР "Применение метода геомассива для укрепления оснований сооружений, в том числе на просадочных грунтах", Москва, 1988.

Результаты экспериментальных исследований, послужившие исходными данными для выполнения настоящей работы, в наиболее полном виде изложены в 88 научно-технических отчетах, обсужденных на научно-техническом и ученых советах Челябинского геологоразведочного треста, Уралпромстройниипроекта, НИИОСП, Объединения Союзме-таллургстройниипроект. Публикации автора по теме диссертации изложены в тезисах докладов 31 различных совещаний, 46 статьях, одной монографии. Ряд исследований оформлен в виде 4 изобретений.

Показателем апробации работы является также широкое применение ее результатов в практике строительства на Урале, в Тюменской, Курганской, Ростовской областях и в Ставропольском крае. Только в Свер-дловкой области они были использованы при строительстве 111 объектов.

Структура и объем работы. Настоящая работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и предметного указателя. Объем работы составляет 190 листов машинописного текста, в том числе, 31 рисунок, список литературных источников включает 241 наименований, в том числе 233 названий на русском языке и 8 на других языках; кроме того, 4 таблицы.

Экспериментальные исследования выполнялись с участием канд.

геол.-мин. наук А.И.Нестерова, канд. техн наук В.И.Иваненко, канд. геол.-мин. наук Л.Л.Татариновой, канд. техн. наук С.Л.Кантора, инженеров В.А.Богомолова, Н.В.Мещеряковой, И.Н.Филимоновой, И.В.Черданцева и др. Основные технические решения по использованию результатов исследования в практике строительства принимались совместно с канд.техн.наук О.И.Лобовым и инж. Б.А.Фурмановым и др. В разработке практических вопросов и проектировании работа проводилась вместе с коллективами института Уральский Промстрой-Нййпроект и Главсредуралстроя. Часть работ, особенно в районах распространения просадочных грунтов, была проведена под непосредственным руководством акад. Е.М.Сергеева и акад. В.И.Осипова. В разработке теоретических вопросов большую помощь оказали акад. В.И.Осипов, докт. техн.наук В.В.Лушников, докт.техн.наук В.Г.Зотеев, докт. геол.-мин.наук Л.В.Анфимов. Всем перечисленным лицам автор выражает свою искреннюю благодарность. Автор благодарен акад. В.А.Коротееву — директору института геологии и геохимии УрО РАН и руководству Уральского промстройниипроекта за создание благоприятных условий для выполнения работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель, задачи исследований и научные положения, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

1. Методология изучения геотехногенных структур

Наиболее подвижными компонентами подземного пространства территорий являются газ и вода. Предметом нашего рассмотрения является гидрокомпонент этого пространства, он весьма разнообразен - поэтому представляется в виде различных гидросистем, являющихся, в свою очередь элементами природной среды.

Выработка принципов и механизмов природоохранной политики с целью уменьшения техногенного воздействия на геосферы Земли, рационального и комплексного использования их природных ресурсов невозможна без представления и исследования как единых систем всех геологических комплексов, всех проявлений современных природных геодинамических процессов, а также всего комплекса разнообразного по виду и интенсивности хозяйственного использования территорий.

При решении вопросов рационального использования и охраны природных ресурсов часто указывается на недостаточность утилитарно технократического подхода и необходимость системного рассмотрения всех особенностей изучаемых объектов и взаимодействия их с окружающей средой. Это положение в настоящее время является общепризнанным. Однако, для его реализации требуется соответствующая научная база, разработка которой в настоящее время осуществляется по разным направлениям. Настоящая диссертационная работа направлена на решения ряда вопросов системного исследования подземных гидросистем как компонентов природной среды.

При изучении водного хозяйства региона рассматриваются следующие отраслевые водохозяйственные системы: жилищно-коммунальное хозяйство, промышленность, электроэнергетика, сельское хозяйство, водный транспорт, водные рекреации, рыбное хозяйство. В настоящей работе вопросы рационального использования и охраны водных ресурсов рассматриваются на примере водохозяйственных систем жилищно-коммунального хозяйства (территории гг.Екатеринбурга и Перми) и строительства применительно к условиям территорий распространения грунтов коры выветривания на Урале, осадочных грунтов Западной Сибири, лессовых просадочных грунтов Предкавказья. В качестве примера приводится геотехногенная структура жилого района "ВЙЗ-Правобережный" г. Екатеринбурга (рис).

Наиболее крупной природной системой, рассматриваемой в настоящей работе, является геологическая среда в определении Е.М.Сергеева. Для ее развернутого представления принимается во внимание то, что определяющей ситз'ацней экологического состояния территорий является взаимодействие их природных и техногенных компонентов. Поэтому основными надсистемамп всех компонентов территорий являются комплексные образования, которые нами называются геотехногенными структурами. Геотехногенные структуры рассматриваются как новый тип структур, сочетающий в своем объеме геологические объекты (грунтовые массивы), природные подземные гидросистемы и пространственно связанные с ними техногенные образования (подземные техногенные гидросистемы, подземные части зданий и сооружений, шахты, карьеры, разведочные и эксплуатационные скважины и пр.), образующие единую систему элементов, тесно взаимодействующих друг с другом и согласованно изменяющихся во времени.

Наднулевой горизонт жилого района

270

Лоднулевой горизонт 256 жилого района 254

Рис. Гидросистемы геотехногенной структуры жилого района "ВИЗ-правобережный" г.Екатеринбурга. Самотечные потоки

1. Природные потоки трещинной зоны; 2. Природные потоки поро-вой зоны; 3. Депрессионная воронка емкости сбора вод; 4. Поток поверхностных вод, ливневая канализация; 5. Хозяйственно-бытовая канализация. Напорные потоки

б. Сети источников водоснабжения; 7. Многоканальная сеть подачи воды; 8. Одноканальная сеть распределения воды; 9. Подъем отработанной воды поднулевого горизонта жилого района. Прочие элементы системы;

10. Емкости сбора ливневых и паводковых вод; 11. Пристенный дренаж; 12. Бункер для складирования снега; 13. Холодильники; 14. Система водоподготоеки; 15. Локальные прудово-канальные системы; 16. Дамбы с дорожным покрытием; 17. Фильтрационная завеса; 18. Верх-исетский пруд.

Разработка методологии исследования геотехногенных структур, являющихся конкретными формами проявления ноосферы, представляет собой раздел геоэкологии, которая, в свою очередь, является разделом экологии. Поэтому многие разработанные диссертантом положения распространяются на закономерности, изучаемые экологией. В результате работ многих исследователей (В.И.Вернадский, М.М.Филатов, Ф.П.Саваренский, Е.М.Сергеев, Н.Н.Моисеев, П.Ф.Швецов, В.И.Осипов,

A.В.Сидоренко, Ф.В.Котлов, Г.К.Бондарик и др. ) достигнуто понимание того, что природную среду и весь комплекс техногенных воздействий на нее следует рассматривать как единую систему, как согласованный "в своих частях механизм"(В.И.Вернадский), а также то, что экология является не просто междисциплинарной наукой, а представляет собой поле интеграции большинства ныне существующих научных дисциплин, синтезируемых на системе целевых функций экологии.

Исторически сложилось так, что качественно различающиеся компоненты ноосферы исследуются разделами наук, существенно отличающимися по методологическим постановкам и имеющими свой специфический язык. Это определяет необходимость разработки диалоговой теории, в рамках которой создается диалоговый язык — своеобразное эсперанто, с помощью которого возможно сопоставление результатов исследований, осуществляемых на разной методологической основе. Важность скорейшего решения отмеченной проблемы определяется также тем, что скорость ухудшения экологического состояния многих территорий в настоящее врем я настолько велика, что если ее рассматривать в исторических масштабах времени, то создавшуюся ситуацию следует принимать как экологическую катастрофу (Е.М.Сергеев. Ф.В.Котлов,

B.И.Осипов, В.Г.Зотеев и др.).

Возникает необходимость раздельного ранжирования свойств объекта и аппарата его исследования, а также создания единой системы представления свойств (моделирования) объекта и его исследования. Поскольку исследование объектов, как и вообще любое их осознание, осуществляется в форме представления объектов в виде моделей, то проблема сопоставления особенностей разнообразных объектов преобразуется в проблему сопоставления характеристик их моделей. Поэтому исследование геотехногенных структур как элементов ноосферы возможно только на системной основе (Е.А.Вознесенский, А.А.Баренбаум,

C.К.Билялов, Ю.Н.Авсюк, В.Н.Родионов, Р.В.Гоголева, В.М.Гольдберг,

В.П.Зверев, П.В.Ивашов, В.Е.Афанасенко, Л.С.Гарагуля, В.Н.Брыскин, Э.Д.Ершов, Л.Н.Хрусталев и др).

При разработке методологии исследований геотехногенных структур диссертантом используются следующие дихотомические пары подходов исследования объектов: эмпирический и теоретический; феноменологический и структурный; функциональный и генетический; детерминированный и стохастический.

Суть моделирования объектов заключается в свертывании (обобщенном представлении) основных свойств этих объектов и развертывании (детальном представлении) этих свойств в моделях. Обобщающими понятиями, определяющими множественность учета различных признаков, являются малозначное и многозначное представления. Среди ма-лозначных и многозначных представлений нами выделяются, соответственно, малопараметричные и малобазовые с одной стороны, а также многопараметричные и многобазовые — с другой. Однако, использование многобазовых систем весьма затруднительно, т.к. базовые и рядовые характеристики находятся в сложной зависимости и разной сопод-чиненности. Поэтому, в основном, используются комплексные характеристики. Однако, потенциал их расширения, в основном, уже исчерпан. Это становится ясно в случае исследования объектов "высшей категории сложности", каковыми являются объекты экологии.

Диссертантом учитывается также то, что предмет исследования — это всегда модель, в которой свойства реально существующих объектов и способность человека осознавать эти объекты представлены как единая система. При существенном влиянии существующих парадигм на формы осознания объективного мира результат представления объектов "высшей категории сложности" может предстать во многом системой определенным образом упорядоченных заблуждений.

Наиболее естественной основой сопоставления моделей, построенных на эмпирическом и теоретическом подходах, может служить модель пространства-времени, которая является высшей формой абстрагирования. В разрабатываемой диссертантом системе учитываются особенности всех пяти существующих к настоящему времени моделей пространства-времени — Аристотеля, Галилея, Ньютона, Минковского, Эйнштейна (В.А.Фок, Р.Я.Штейнман).

Доказана необходимость многозначного представления объектов ноосферы и снижения уровня элементарности в таком представлении. Раз-

работана классификация многозначности, включающая следующие ее типы: виды упорядоченности, многопараметричность, дихотомичность, множественность однотипных событий — стохастичность, многоком-понентность, многозначность измерения, многозначность зависимостей между измерениями, множественность траекторий изменения объекта, многомерность пространства, многоуровенность, особенности структуры объектов, сочетание признаков из разных пакетов. Разработанная классификация многозначности охватывает только формализованные типы многозначности. Однако гораздо более многочисленны типы многозначности, определяемые контекстом. Ранжирование типов многозначности контекста требует принципиально иного подхода, чем приведенные формализованные ее типы, и требует своего решения.

2. Концептуальные положения диалоговой теории

Автором сформулированы следующие концептуальные положения дгса-логовой теории.

Первое. Определена необходимость использования более низкого уровня элементарности, формулировка и характеристика которого является элементом концепции структурного пространства, изложенной в четвертой главе.

Второе. Разработала схема, в которой объекты экологии рассматриваются как динамические системы, в которых происходит закономерная смена их пространственной организации. При этом учитывается, что пространственная организация лито-, био- и ноосистем принципиально неодинакова.

Третье. Современная теория не может быть создана без доминирующей роли математики. В связи с исключительной сложностью объектов экологии требуется разработка математического аппарата, а также соответствующего этому аппарату математического языка. Для этого необходимо поставить задачу перед математиками и разработать исходные предпосылки. В свою очередь математики, как разработчики аппарата исследования, должны разработать интерфейс для представления

непосредственным исследователям объектов результатов, полученых с помощью математического аппарата.

Четвертое. Показана ограниченность применимости малозначных постановок. Эмпирические исследования базируются, в основном, на многозначных постановках, аналитические — на малозначных. В любой системе, в принципе, изменение любого элемента влияет на изменение всех других элементов, "все влияет на все". Поэтому многие особенности системы произвольно можно принять за самые главные, но в этом заключена опасность господствующего ныне подхода, позволяющего осуществлять исследования в малозначных постановках. Этот подход полезен в качестве приема. Однако, при малозначных постановках всегда необходимо четко определять допустимую область их применимости. Однако, объекты высшей категории сложности, каковыми являются объекты экологии, в общем случае, могут быть исследованы в многозначных постановках.

Пятое. Предложена универсальная схема моделирования в многозначных постановках на основе составленной классификации многозначности.

Шестое. Доказана необходимость учета соотношения свойств реально существующих объектов и наших представлений об этих свойствах. Это связано с соотношением таких понятий как "реально существующий объект" и "объект исследования". Один и тот же "реальный объект" может быть предметом разных исследований, а многие объекты — предметом одного исследования. Все это обуславливается постановкой задачи — т.е. целевой функцией. При этом учитывается, что, в общем случае, информация о свойствах объектов при их исследовании ограничена по сравнению с реально существующим набором свойств. Это компенсируется связующей ролью парадигм, что определяет необходимость разработки диалоговой теории в полипарадигменной постановке.

Седьмое. Показана возможность привлечения к изучению экологии понятий о структурном характере пространства, на что обращал внимание еще В.И.Вернадский, и что в настоящее время начинает признаваться представителями как технических, так и естественных на-

ук. При этом высшей формой абстрагирования и связующим звеном между эмпирическими и математическими моделями являются модели пространства-времени, эмпирическим вариантом которых является разработанная концепция структурного пространства.

Диалоговая теория обладает кроме диалогового потенциала собственным научным потенциалом в виде диалогового языка и логической структуры, на основе которых возможно создание эмпирического аппарата исследования.

3. Концепция структурного пространства

Концепция структурного пространства (система СП) разрабатывается как один из вариантов диалоговой теории, являющейся методологической основой исследования комплексных геотехногенных структур, включающих компоненты, исследуемые существенно различающимися по методологии разделами наук.

Основой схемы эмпирического представления и исследования объектов является ранжирование, т.е. выделение рангов их свойств по степени (уровню) элементарности. Выделяются следующие уровни элементарности

Первый уровень — это представление структур объектов, их состояния и процессов изменения. На этом уровне выделяются стабильные структуры, структуры состояний, структуры процессов и обобщенные структуры.

Второй уровень включает представление особенностей, определяющих взаимодействия объектов и их компонентов - внутренние и внешние воздействия. взаимодействия и структурные связи.

Третий уровень содержит конкретные формы представления явлений, определяющих физическую природу взаимодействий и процессов изменения объектов, а именно - стабильные реализации, реализации обмена.

Четвертый уровень - это наиболее низкий в системе СП уровень элементарности, представленный системой ЬТ и другшш разделами синтаксиса.

Комбинированный уровень элементарности используется при характеристике таких сложных ситуаций как структуры памяти пространства, генезис, структуры причинно-следственных отношений, диагностика, прогноз, разработка практических решений.

Основой обобщенных форм абстрагирования является положение, при котором каждый объект или другие ситуации моделируется объемами, в которых они проявляются. Учитывая, что определяющее метапонятие системы СП должно включать содержательное значение так или иначе характеризующие пространство, а также содержательное значение особенностей структуры изучаемых объектов и процессов их изменения. В качестве такого обобщающего определения нами предлагается понятие "структурное пространство".

Подготовка исходных предпосылок разработки математического аппарата и математического языка является предельной формой абстрагирования.

Определяющим элементом системы СП является диалоговый язык, который включает синтаксис и семантику. В синтаксисе языка сосредоточена система формализованных выразительных средств — аксиомы, алфавит и формализованные правила создания логического каркаса системы СП, с помощью которых описываются универсальные закономерности на основе многозначного сопоставления. Основной задачей разработки семантики системы СП является создание схемы по разработке системы универсальных зависимостей разного порядка, присущих всему набору исследуемых объектов.

3,1. Синтаксис системы СП

Алфавит системы СП как рабочий инструмент концепции включает систему базовых характеристик, на которые разделяются все свойства, особенности и др. признаки исследуемых объектов. Базовые характеристики разделяются на элементарные и неэлементарные (простые, сложные, комплексные). Неэлементарные характеристики представляют собой различные сочетания элементарных. В свою очередь, типы сочетаний также могут быть разделены на элементарные и неэлементарные сочетания.

Собственно элементарными характеристиками являются расстояние (I) и время (£). Система элементов, построенная на основе этих характеристик называется системой ЦТ. Элементарные сочетания ранжируются по двум типам: количественные типы элементарных сочетаний, включающие размерность и масштабность, а также качественные типы элементарных сочетаний, представленных десятью биниальными сочетаниями.

Морфология языка системы СЛ. Элементы приведенного выше ряда элементарных сочетаний в некоторой конфигурации могут проявиться в пределах одного измерения либо многократно в зависимости от размерности.

Словарь системы СП включает обозначения всех заимствованных понятий, определений, свойств и пр.; обозначения дополнительных, либо уточненных понятий и обозначения характеристик системы ЬТ.

Ряды характеристик структурного пространства. Некоторые комплексные характеристики могут быть использованы также как и элементарные. Полное множество элементарных и комплексных характеристик назовем системой базовых характеристик, объединение которых образует унифицированный компонент обобщенного ряда характеристик. Другую часть ряда назовем его эмпирическим компонентом.

Конфигурации характеристик. При разработке концепции структурного пространства исключительно большое внимание мы уделяем рассмотрению аналогий (элементы закономерностей и их системы), которые могут быть представлены конфигурациями характеристик. Конфигурации характеристик это формы выражения простых универсальных зависимостей (аналогий) - формул, теорем, лемм, физических законов, стандартных приемов исследования, элементов норм, законов, технологических регламентов и пр.

Спиральные логические структуры (СЛС). Все многообразие способов представления может быть систематизировано и представлено в рядах конфигураций характеристик — спиральных логических структур (СЛС).

Знаковые системы концепции структурного пространства. Одной из форм абстрагирования являются знаковые системы — это системы, в которых свойства объектов представляются в предельно вырожденных формах, учитываются только одни значимые явления, все остальные — игнорируются.

3.2. Семантика системы СП

Ранги структурного пространства как его таксоны высшего порядка. В соответствии с представлениями В.И.Вернадского как компоненты структурного пространства выделяются качественно отличающиеся друг от друга лито-, био- и ноопространства. Они принимаются как таксоны высшего порядка системы СП и называются рангами.

По функциональным признакам в качестве таксонов высшего порядка выделяются эффективные пространства и пространства управления. Эффективное пространство без пространства управления представляет собой статическое структурное пространство (ССП). Сочетание названных основных типов СП представляет собой динамическое (изменяемое) структурное пространство (ДСП). В литосфере пространство управления представлено системой физических законов, которая проявляется также и в биосфере и в ноосфере. В биосфере проявляется це-леполагание, конечными мотивами которого являются сохранение жизни и размножение, его мы называем рецепторным целеполаганием. В ноосфере проявляется целеполагание, связанное с деятельностью человека, которое мы называем волевым целеполаганием.

Эффективные пространства. Статическое структурное пространство (ССП). Поскольку при представлении и исследовании ССП не рассматриваются процессы изменения изучаемого объекта, то основными признаками его являются признаки структуры.

Изменяемое (динамическое) структурное пространство (ДСП) — состояния и процессы. Все реализации структурного пространства могут быть разделены на взаимодействующие реализации, которые называются стабильными реализациями (РС) и на реализации обмена, с помощью которых осуществляется взаимодействие (РО). Их признаки принимаются как признаки элементарных состояний, совместное проявление которых представляет собой обобщенное состояние. Внутренние, внешние воздействия, взаимодействия, структурные связи представляют собой сочетания РС и РО.

Процессы представляют собой развертывание состояний во времени. Разработана классификация причин процессов и классификация типов процессов как форм изменения соотношения РС и РО во времени.

Разработки по регулированию структурного пространства.

Имеется точка "А" в СП, необходимо перевести эту ситуацию а точку "14". Предусматривается с помощью инструментария системы СП разработка методов определения точек "В","С",...,"№' и определения траектории перевода ситуации из точки "А" в точки "В","С'\...,"№ с учетом того, что траектории между двумя точками могут быть разными. Эта схема может использоваться как для разработки решений, так и для расшифровки генезиса природных (и не только) образований, осу-

ществляемой однако в обратном направлении.

4. Исследование особенностей подземных гидропространств на основе положений концепции структурного пространства

Подземные гидросистемы находятся в тесном взаимодействии со всеми другими компонентами подземного пространства — с геологической средой и с геотехногенными структурами. При изучении экологического состояния территорий, испытывающих значительное техногенное воздействие, учитывается то, что подземные воды являются наиболее подвижным компонентом геологической среды.

4.1. Традиционные эмпирические формы представления свойств подземных гидроространств,

В традиционных методах исследования геологической среды используются характеристики, которые с позиций системы СП определяются как комплексные. Так при рассмотрении поверхностных вод Урала выделяются бассейны рек, речная сеть, озера пр. Таксонами пространства подземных вод являются регионы, бассейны (артезианские, зон трешино-ватости и пр.), типы подземных вод, водоносные комплексы, водообиль-ные зоны и т.д.

4.2. Формы представления свойств подземных гидроространств в системе СП.

В связи с неразработанностью математического аппарата системы СП к настоящему времени характеристика изучаемых объектов приводится в эмпирической постановке и ограничена ситуациями первого уровня элементарности, т.е. рассмотрением стабильных структур, структур состояний, структур процессов и обобщенных структур. Отмечаются также некоторые особенности ситуаций второго уровня элементарности — внутренних и внешних воздействий, взаимодействий и структурных связей.

Основой конструктивного методологического инструментария как эмпирического, так и математического аппаратов системы СП являются логические структуры. С помощью логических структур могут быть выражены все универсальные зависимости, которые будем именовать

универсальными логическими структурами (УЛС). Они могут быть выражены в канонизированной форме, систематизированы и включены в банк данных системы СП. Схемы оперативных логических структур (ОЛС) разрабатываются на свободной основе, исходя из конкретного плана проведения исследований. В качестве элементов в них включаются необходимые универсальные логические структуры различного уровня развертывания.

Исследование стабильных структур подземных гидропространств. Стабильные структуры природных подземных гидропространств представлены структурными этажами, горизонтами, массивами, блоками и другими структурными образованиями геологической среды, которые представляют собой вместилища подземных вод.

В диссертации рассмотрены названные стабильные структуры и их особенности — структурная позиция (положение во внешней среде), элементарные ячейки, структурные сетки, системы структурных сеток. Как важный специфический компонент структур рассмотрена область пространства, находящаяся в окрестностях поверхности структурных элементов, которая выделена в особую поверхностную фазу. Это особый тип стабильных структур, отличающихся пространственной упорядоченностью, обусловленной взаимодействием и определяемых как структуры потенциальных состояний, рассмотренных ниже.

В геологической среде подземные гидросистемы приурочены к различным типам пустот — пор, трещин и каналов. Система пор определяется как поровое пространство, аналогично определяются трещинное пространство и пространство полостей. Сочетание названных пространств определяется как пустотное пространство. Важными особенностями стабильных структур порового пространства при интерпретации этих особенностей применительно к положениям системы СП являются распределение пор по размерам и характер распределения их по структурным элементам разного уровня. Что касается трещинной схемы структуры пространства гидросистем, то важными являются определение их генетических типов, их размеры в сопоставлении с размерами структурных элементов твердого компонента и ориентировка их в пространстве. В настоящее время разработаны различные весьма совершенные методы расчета трещинной пустотности, пространственной упорядоченности трещин и других характеристик трещинного пустотного

пространства для структур разных порядков, которые могут быть использованы при комплексной характеристике пространства подземных вод.

Исследование структур состояния подземных гидропространств. Структурами состояний называются структуры, отдельные элементы которых отличаются друг от друга своим состоянием. Примерами структур состояний могут служить схемы распределения температур, схемы напряженного состояния оснований и др. Схемы деформированного состояния при стабилизации деформаций считаются примерами стабильных структур, а в период развития деформаций сочетанием стабильных структур и структур состояний. Среди структур состоянии выделяются структуры действительных и потенциальных состояний. Действительные состояния — это характер изменения объектов в рассматриваемый момент времени, они важны при анализе процессов изменения и поэтому нами рассматриваются ниже в разделе. посвященном структурам процессов. Структуры потенциальных состояний — это стабильные структуры, развернутые по признакам пространственной упорядоченности и возможному характеру ее изменения в случае приложения к ним внешних воздействий, принимаемых как типовые.

Мы рассматриваем следующие ситуации, определяющие соответствующие им структуры потенциальных состояний:

« развертывание взаимодействий внутри структурных образований;

• особенности поверхностной фазы;

• виды влаги как структуры состояний;

• структуры состояний как виды подземного гидропространства;

• структуры состояний системы матрица-включения":

• распределения, связанные с сочетанием внутренних и внешних воздействий, как структуры состояний:

• сочетания структур влияния и структур распределения;

• частные потенциальные состояния - состояния по плотности.

Особо рассмотреныструетгуры состояний как виды подземного гидропространства — структуры порового и трещинного пространства.

Исследование структур процессов и обобщенных структур подземных гидропространств. Структуры процессов это упорядоченность в пространстве процессов, т.е. явлений, которые в свою очередь упорядочены во времени. Примерами структур процессов могут служить пространственные схемы распределения перемещения воздуха в вихре, схемы прохождения волны в массивах горных пород, схемы движения грунтовых вод и пр. Поскольку подземные воды являются наиболее подвижным компонентом, то структуры подземных гидросистем — это, в основном, структуры процессов. Все процессы связаны, в конечном счете, с изменениями стабильных структур. В диссертации подробно рассмотрены следующие типы структур процессов:

• структуры процессов, связанные с изменениями стабильных структур.

• структуры процессов, связанные с изменениями структур состояния.

• процессы изменения стабильных структур и структур состояния.

Обобщенные структуры. Обобщенные структуры представляют собой сочетания стабильных структур, структур состояния и структур процессов. Ясно, что такие структуры сложнее отдельных их компонентов, в частности, структур процессов. По- этому в настоящее время при неразработанности математического аппарата системы СП дать их системное описание невозможно.

4.3. Проблемы исследования генезиса, диагностики и прогноза.

Характеристика на основе положений системы СП таких сложных ситуаций как структуры памяти пространства, генезис, структуры причинно-следственных отношений, диагностика, прогноз, разработка практических решений может быть дана при сочетании всех уровней элементарности. Поэтому ограничимся некоторыми отдельными замечаниями.

Структуры памяти пространства это фрагменты обобщенных структур, которые интерпретируются как свидетельства прошедших ранее процессов и системы этих процессов. В этом случае обобщенные структуры представляются как базовая система, оценка фрагментов которой осуществляется с помощью структур парадигм. Полипарадигмен-

ный подход предполагает использование нескольких оценочных структур парадигм.

Генезис - это форма представления всех прошедших ранее процессов изменения объекта, представленная как единая система, развернутая на основе памяти пространства и дополненная структурами парадигм. Здесь структуры парадигм используются как система оценки фрагментов обобщенных структур и как компоненты форм представления генезиса.

Генетические типы объектов. Поскольку генезис представляет собой сочетание обобщенных структур и системы парадигм, то следует иметь ввиду, что систематизация генетических типов может осуществляться по особенностям обобщенных структур при заданной структуре парадигм, либо для определенной обобщенной структуры по различным структурам парадигм. При разработке соответствующих разделов математического аппарата, вероятно, возможно объединение этих схем.

Генезис это обобщенное представление причинно-следственных отношений во всем интервале времени от возникновения ситуации до времени рассмотрения. Система форм представления генезиса как носителя причинно-следственных отношений является основой прогноза изменения объекта при различных системах воздействий и взаимодействий с внешней средой. При разработке конкретных практических решений нами используются две схемы учета этих отношений. В первой схеме рассматривается пара — объект-воздействие с четким разделением причин и следствий. Во второй с^еме представляются система ситуаций (в частности — система объектов) и их взаимодействие. В этой схеме причины и следствия образуют систему, в которых, п зависимости от контекста, причины и следствия проявляются в разных конфигурациях соподчи-ненности.

Известно, что одной из важнейших процедур исследования является диагностика. Начальная диагностика большинства новых техногенных объектов представлена в сопровождающих документах. Что касается эксплуатируемых техногенных объектов, то для них часто необходимо определить степень изношенности, способность выполнять новые функции и пр. Для этой цели осуществляются осмотры, натурные обследования, испытания и прочие мероприятия, с помощью которых устанавливаются необходимые параметры. Что касается природных объектов, то все необходимые данные могут быть получены только с помощью иссле-

дований. При этом в системе СП важно определить о каком представлении объекта идет речь. В том случае, если первым звеном СЛС является представление обобщенной структуры объекта, особенности связанные с генезисом объекта не рассматриваются. В случае, когда рассматривается последнее звено названной СЛС, в котором объект представляется как результат его генезиса - признаки генезиса являются определяющими.

Механизм прогноза в системе СП во многом аналогичен механизму диагностики. В тоже время для него характерны существенные различия, связанные с изменением на противоположный вектора времени от обращенного на прошлое к обращенному на будущее. В таком случае существенно меняется механизм, определяющий причины процессов. Эти изменения связаны с существенным различием пространства управления и обусловленным этим различием механизмом взаимодействия с внешней средой.

5. Методы разработки решений по использованию и охране гидроресурсов.

В настоящее время разработаны многие хорошо обоснованные и весьма эффективные рекомендации по рациональному использованию и охране природных гидроресурсов, степень реализации которых не достаточно высока. Одной из причин невысокого использования результатов научных разработок является сложность "вмонтирования" их в общие программы рационального использования территорий. Возникает необходимость создания методологий разработки таких решений. Система СП позволяет разработать такие подходы.

При разработке практических решений учитывалось, что гидросистемы и системы их потоков это часть геотехногенного пространства, модели которого должны включать, в частности, кроме модели системы природных гидропогоков также модели систем инженерных коммуникаций, транспортных, людских потоков, потоков товаров и пр. на единой методологической основе с использованием результатов многих смежных научных дисциплин.

В системе СП рассматриваемые объекты сочетают в себе эффективные пространства и пространства управления. В случае изменения какого-либо элемента системы, в частности изменение системы целевых функций — разработка месторождения, устройство водозабора, строи-

тельство здания и пр. стабильное эффективное пространство преобразуется в нестабильное. Требуется разработка и осуществление технических и иных решений, с помощью которых пространство переводится в новое стабильное состояние, характеристики которого заранее рассчитываются. Завершает эту схему разработка и осуществление программы контроля за выполнением принятых решений и мониторинга состояния изменяемой системы. Таким образом схема разработки решений по рациональному использованию и охране территорий включает следующие разделы:

• построение модели эффективного пространства в исходном состоянии;

• определение степени стабильности эффективного пространства, вида и характера взаимной нескомпенсированности значимых признаков с учетом характеристик исходного пространства управления (в том числе, действующих законов, других нормативно-инструктивных документов);

• построение модели новой системы целевых функций, точнее модели ее приращения:

• суммирование исходной модели эффективного пространства и модели приращения системы целевых функций;

• определение и представление в моделях вида взаимной нескомпенсированности значимых признаков элементов нового (нестабильного) эффективного пространства;

• разработка моделей перевода эффективного пространства в новое стабильное состояние и разработка соответствующих технических и иных решений, включая решения по контролю за их выполнением;

• разработка моделей мониторинга и методов его осуществления.

В основу разработок закладываются полученные нами результаты исследований геологических и инженерно-геологических условий территории г.Екатерннбурга, разработок многих технических решений, в которых учтены специфические геологические условия города (жилые районы "Северный Шарташ", ВИЗ-правобережный, район в границах улиц Куйбышева-Московская-Радищева-Хохрякова, других районов города и

территорий Урала с аналогичными условиями), а также опыт практической реализации этих решений. На этой основе разработаны территориальные строительные нормы Свердловской области (ТСН 32-301-99) и составлен альбом технических решений нестандартных элементов подземных сооружений, размещаемых в жилой застройке.

При разработке указанных решений в пределах урбанизированных территорий выделяются следующие системы пространств, определенных по функциональным признакам

• единые пространства подземных и наземных потоков разного вида, пространственная организация которых включает решения по рациональному использованию и реконструкции ландшафта;

• такие же пространства, разделенные на наднулевой и поднулевой горизонты;

• полуподземные пространства, формируемые в виде стилобата;

• собственно подземные пространства.

В решениях всех выделенных систем учитывались рекомендации по обязательному отделению питьевой воды от всех остальных видов используемых вод, и на этой основе резкое сокращение общего количества такой воды, а также другие разработанные к настоящему времени рекомендации по рациональному использованию и охране природных гидроресурсов.

При организации подземных и наземных потоков разного вида в сочетании с мероприятиями по реконструкции ландшафта рекомендуется разработка, кроме общепринятых, следующих решений.

1. Устройство многоканальных подаюших сетей в пределах всей территории и одноканалышх распределительных сетей в пределах зданий.

2. Сбор и непитьевое использование местных ливневых и дренажных вод после соответствующей очистки за счет устройства водоприемных емкостей с дренажными системами.

3. Устройство указанных емкостей, а также необходимых дренажных систем выполнять в начале строительного освоения, что позволит улучшить гидрогеологические условия территории строительства, облегчить и удешевить выполнение работ "'нулевого цикла", а также позволит исключить подтопление освоенных территорий.

4. Разработка и осуществление таких решений позволит также исключить поступление воды с застроенных территорий в пруды и другие бассейны, используемых для питьевого водоснабжения.

5. Планировочными решениями может создаться система прудов, каналов и трубопроводов, которая может быть использована для биологической очистки.

6. Устройство на планируемых территориях бункеров для складирования снега и использование его в качестве хладоагента холодильников, устраиваемых в одном блоке с бункерами. Талые воды холодильников отводятся в водоприемные емкости непитьевого водоснабжения.

7. Технические решения по очистке дна рек, проходящих по урбанизированной территории, разрабатываются как один из элементов реконструкции всей системы водооборота на урбанизированной территории при решении упорядоченности всей территории города как геотехногенной структуры.

Для сокращения работ по реконструкции существующего ландшафта за счет срезки и подсыпки с большим объемом земляных работ предложено пространство жилых районов разделять на два горизонта — поднулевой и наднулевой, а также устраивать на значительной части застраиваемого района, либо на всей его территории полуподземные пространства, формируемые в виде стилобата.

Строительное освоение территорий часто связано с необходимостью существенного регулирования гидрогеологического режима осваиваемых территорий. На 1Урале это в частности связано со следующими особенностями.

1. Традиционные методы строительного освоения территорий часто требуют осушения заболоченных территорий на площади значительно превышающей осваиваемую площадь. Для водораздельного региона, каким является Горно-промышленный Урал осушение заболоченных территорий является весьма значимым фактором ухудшения его экологического состояния.

2. Необходимо учитывать, специфическую роль коры выветривания как относительно водоупорного горизонта, разделяющего поровую и трещинную зоны. Расчистка их приводит к дренированию вод в трещинные зоны, точное положение которых в большинстве случаев не известно, а методы исскуственной кольматации на значительных площадях недостаточно разработаны.

С целью сокращения материальных, энергетических и трудовых затрат, уменьшения факторов, ухудшающих экологическое состояние, нами разработаны методы выполнения инженерной подготовки территорий, подготовки оснований и устройства фундаментов как единой системы нулевых циклов в виде геотехногенных структур (полей, массивов, блоков). Сутью метода является не разработка отдельных конструкций и их систем, выполняющих те или иные функции, а преобразование существующих структур (стабильных структур, структур состояния и структур процессов), таким образом, чтобы их обновленная система выполняла весь набор целевых функций как новых, так и существовавших ранее с учетом других проявлений пространства управления.

Рассмотрены вопросы представления элементов систем в виде сплошных однородных пространств, их сочетаний, развертывание таких пространств в однокомпоненгные структуры (сотовые, ячеистые, каркасные. каркасно-ячеистые. сводовые и др.), в двухкомпонентные структуры в виде систем "матрица-включения", в трехкомпонентные структуры в виде систем "матрица-включения-зоны влияния", в многокомпонентные (спектральные) структуры, а также развертывание многоуровенных структур. На этой основе разработаны конструктивные решения каркасных, каркасно-ячеистых (сотовых) структур-конструкций как в однослойном варианте, так и объемных, элементарных ячеек этих структур, располагаемых отдельно в сплошном однородном пространстве, либо компонуемых в различныхсочетаниях.Особое внимание уделено трехслойным, сводовым и спектральным структурам, методам достраивания и другим формам преобразования структур. Разработаны технологические решения для осуществления рекомендуемых конструктивных решений. Предложена схема использования существующих методов расчета и поставлены конкретные задачи по разработке специальных методов расчета, осуществленных совместно с соисполнителями подготовки конкретных технических решений.

Примеры практических решений применительно к задачам рационального использования и охраны гидроресурсов при строительном освоении территорий описаны в [15], [26], [27], [28], [35]. [37]. При реализации этих решений на окружающей территории многих застраиваемых участков было исключено обезвоживание заторфованных площадей и существенно сокращены работы по удалению горизонтов коры выветривания, обеспечивающих разделение поровой и трещинной зон.

6. Подготовка исходных предпосылок по созданию математического аппарата системы СП

Комплексные геотехногенные структуры, включающие качественно различные компоненты, рассматриваются как динамические системы, в которых происходит закономерная смена их пространственной организации, характеристика которых требует представления их в многозначной постановке. Предложена универсальная схема моделирования в многозначных постановках на основе составленной классификации многозначности, приведенной выше. Необходимым условием, которое обеспечивает возможность многозначного представления ситуаций и содержащих признаки, используемые в научных дисциплинах, имеющих разные методологические основы, является снижение уровня элементарности.

Основой конструктивного методологического инструментария как эмпирического, так и математического аппаратов системы СП являются логические структуры, вырожденные формы которых представлены отдельными характеристиками и конфигурациями характеристик.

Виды логических структур. Универсальные и оперативные логические структуры. Универсальные логические структуры являются формой представления обобщенных универсальных зависимостей. Они могут быть выражены в канонизированной форме, систематизированы и включены в банк данных системы СП. Схемы оперативных логических структур разрабатываются на свободной основе, исходя из конкретного плана проведения исследований. В качестве элементов в них включаются необходимые универсальные логические структуры различного уровня развертывания.

Логические структуры объектов и парадигм. Учет соотношения свойств реально существующих объектов и наших представлений об этих свойствах реализуется с помощью выделения логических структур объектов и логических структур парадигм. Сочетание этих структур образует логические структуры ситуаций.

Логические структуры анализа и обобщения. Сочетания этих структур, в ряд}' обобщения которых используется ряд анализа со звеньями, пронумерованными в обратном порядке, образуют однородную логическую структуру. В неоднородных логических структурах ряды анализа и обобщения не совпадают.

Логические структуры уровней элементарности ситуаций. Первый уровень включает следующие звенья: стабильные образования, стабильные структуры, состояния, структуры состояний, процессы, структуры процессов, обобщенные структуры, память пространства, структуры памяти пространства, генезис, структуры причинно-следственных отношений, диагностика, прогноз, разработка практических решений по регулированию ситуации. Звеньями второго уровня элементарности являются стабильные реализации, реализации обмена, внешние и внутренние воздействия, взаимодействия и структурные связи. Третий уровень элементарности представлен элементарными характеристиками и элементарными сочетаниями.

Системы логических структур хаоса и упорядоченности. В концепции структурного пространства принимается, что хаос и упорядоченность имеют одинаковые системы универсальных зависимостей, представляемых системами логических структур. Различие заключается в том, что для упорядоченного компонента эта система развернута, т.е вырождена по конкретным зависимостям рассматриваемого частного структурного пространства, а хаос представлен неразвернутой системой универсальных зависимостей полного структурного пространства. Естественно, что система этих зависимостей хаоса предельно сложна и во всех случаях сложнее системы зависимостей упорядоченного компонента.

Указанные виды логических структур являются частными примерами данного уровня обобщения и разработка их не может привести к общему решению проблемы аналитического представления и исследования комплексных геотехногенных образований. Общее решение следует искать в новой модели пространства-времени и ее математическом аппарате.

Обобщающая исходная предпосылка построения модели пространства-времени в соответствии с приведенными выше частными предпосылками определяется в виде наглядного образа, представляющего собой систему взаимодействующих друг с другом структур пространства-времени, изменяющихся в соответствии с универсальными зависимостями, содержащимися в их подпространствах управления, некоторые из которых включают систему дополнительных целевых функций, вводимых с помощью оперативных логических структур.

$АКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1риродные гидроресурсы, являющиеся важным элементом интенсивно ксплуатируемой человеком природной среды, предлагается исследовать I виде геотехногенных структур. Эти структуры и методология их из-'чения, рассмотренные в диссертационной работе, представляют собой говый аспект в познании реальных объектов природы и результатов дея-ельности человека. В свете идей В.И.Вернадского названные структуры усматриваются автором как формы проявления ноосферы. Диссертан-ом они исследованы как образования, включающие в себя качественно )азличные объекты: геологические и пространственно связанные с ними техногенные образования, представляющие собой единую систему, в которой составляющие компоненты тесно взаимосвязаны друг с другом и согласованно изменяются во времени. Сложность изучения таких систем включается п том. что их компоненты исследуются многими разделами наук с неодинаковой методологической основой. Поскольку геотех-югенные структуры проявляются как единое целое, то необходимость в >азработке общей для них методологии изучения является очевидной.

Основные выводы исследования автора сводятся к следующему.

1) Геотехногенные структуры, являющиеся весьма сложными комплексными образованиями, представляют собой единые системы и подчиняются определенным закономерностям взаимодействия природных и техногенных компонентов, что особенно актуально для Уральского региона. 'Скорость ухудшения экологического состояния этого региона в настоящее время настолько велика, что в геологических масштабах времени создавшуюся ситуацию следует принимать как экологическую катастрофу.

2) Гидрокомпонент геотехногенных структур как наиболее подвижная подсистема их является ключевым фактором изменения экологического состояния территорий.

3) Поскольку отдельные составляющие геотехногенных структур изучаются разделами наук с различными методологическими основами, диссертантом разработаны основные положения диалоговой теории, в рамках которой разрабатывается диалоговый язык для сопоставления методологий различных наук.

4) Разработана концепция структурного пространства (система СП)

как один из вариантов диалоговой теории, являющаяся теоретической основой исследования комплексных геотехногенных структур. Суть этой концепции состоит в том, что геотехногенные структуры рассматриваются как совокупность отдельных объемов или пространств, обладающих определенными характеристиками. Система этих пространств моделирует особенности изучаемых объектов и процессы их изменения. Рабочий инструмент концепции включает в себя систему базовых характеристик, с помощью сочетаний которых представляются все свойства исследуемых объектов. Разработаны основы языка системы СП, его синтаксиса и семантики. Основы синтаксиса содержат алфавит, морфологию, схему развертывания словаря и систему правил. Система правил представлена концептуальным рядом аксиом, рядами характеристик и их конфигураций, спиральными логическими структурами и метрическим пакетом.

Положения семантики системы СП базируются на функциональном ряде аксиом. Выделены таксоны структурного пространства разного порядка, установлены их соотношения друг с другом и исследованы их главные особенности.

о) Подготовлены исходные предпосылки по разработке математического аппарата для использования его при исследованиях геотехно-генньгх структур на основе положений системы СП.

6) На основе языка и логической структуры системы СП разработан эмпирический аппарат исследования природных и техногенных гидросистем как компонентов единых геотехногенных структур. Основой этого аппарата является выделение как относительно самостоятельных стабильных структур, структур состояния и структур процессов, сочетания которых образуют обобщенные структуры. На этой основе в обобщенной и сопоставимой форме представляются свойства природных объектов, природных процессов, технических конструкций, технических процессов и технологий. При разработке эмпирического аппарата реализован собственный потенциал системы СП, который заключен в языке и логической структуре концепции. Это имеет важное значение для практического использования промежуточных результатов.

7) Проведены разработки по масштабному использованию системы СП

и его аппарата исследования при разработке конкретных практических решений по рациональному использованию и охране гидроресурсов как элементов комплексных программ развития урбанизированных территорий и систем их строительного освоения.

Применительно к разработке комплексных программ развития урбанизированных территорий на конкретных примерах гг.Екатеринбурга и Перми были показаны практические пути реконструкции систем природных, и технических гидропотоков, транспортных, людских потоков и потоков товаров как единой системы за счет более интенсивного и эффективного использования подземного пространства.

Были разработаны многочисленные решения по рациональному использованию и охране гидроресурсов при строительном освоении территорий посредством устройства геотехногенных блоков и геотехногенных массивов, используемых в качестве систем "нулевых циклов" зданий и сооружений, применительно к условиям территорий распространения грунтов коры выветривания на Урале, осадочных грунтов Западной Сибири, лессовых просадочных грунтов Предкавказья. Эти разработки были использованы на более чем 120 объектах. Экономический эффект только в Свердловской области составил 13,6 млн.рублей ( в ценах 1980-90 гг.). Указывается на необходимость разработки методов геоэкологической съемки как составного элемента системы, включающей кроме самой съемки, геоэкологический мониторинг, прогноз изменения геоэкологического состояния территорий и расчет отдельных характеристик этого состояния.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

А. Монографии, статьи, тезисы докладов

1. Деформации глинистых грунтов при промерзании. Уральский пром-стройниипроект. Сборник трудов 22. Исследования работы оснований и фундаментов промышленных зданий и сооружений. Свердловск, 1970. С.42-49.

2. Исследование послойных деформаций глинистых грунтов при их промерзании. Там же. С.50-57.

3. Оценка точности опредления величины морозного пучения грунтов с учетом характера распределени его в плане и по глубине. Сборник материалов 2-го Республиканского совещанияпо инженерно-геологическим изысканиям в районах распространения вечномерз-лых грутов г.Свердловск, 17-20 ноября 1970г. Книга 2. Стройиздат, М, 1972. С.128-133.

4. Об уровнях структур грунтов// Прогрессивные решения оснований и фундаментов в условиях Урала и Западной Сибири. Тезисы докладов и сообщений. Свердловск, Свердловское областное правления НТО Стройиндустрии. 1977. С.8-9.

5. Основания как структурные пространства геотехногенных блоков. Межвузовский сборник научных трудов. Основания и фундаменты. Пермь. ППИ.1982. С.62-68.

6. Структурные пространства геотехногенных систем. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала. Пермь, ШШ, 1983. С.124-129.

7. Влияние пространственных и энергетических признаков состояния геотехногенных систем на решения нулевых циклов// Новые конструктивные и технологические решения устройства нулевых циклов промышленных зданий Сб. трудов / Ленпромстройпроект. Л., 1983. С.23-40.

8. Виды структурных состояний грунтовых массивов и пути усовершенствования систем "основания-фундаменты"// Исследование конструкций и технологии устройства фундаментов зданий, возводимых в сложных грунтовых условиях Сибири: Сб.науч. тр. / Красноярский промстройниипроект, Красноярск, 1988. С.124- 134.

9. Теоретические аспекты проблем геотехногенных структур. Институт геологии и геохимии УрО АН СССР. Ежегодник-1992. Информационные материалы. Свердловск, 1993. С.149-151.

10. Геотехногенные поля как форма эффективного использования подземного пространства. Институт геологии и геохимии УрО АН СССР. Ежегодник-1994. Информационные материалы. Свердловск, 1995. С.162-164.

И. К оценке влияния предварительного деформирования основания на осадку жесткого штампа. Межвузовский сборник научных трудов. Основания и фундаменты. Пермь, 1979. С.141-146. (Соавтор: Богомолов В. А.).

12. Реологическая модель упруго-вязко-пластичного тела. Межвузовский сборник научных трудов. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала. Пермь, ППИ, 1981 С.164-169. (Соавтор: Богомолов В.А.).

13. Рекомендации по расчету, проектированию и устройству фудамсн-тов из свай нагнетаия. Уральский промстройниипроект. Свердловск, 1983. 48 с. (Соавтор: Богомолов В.А.).

14. Роль дихотомии в системном исследовании природно-техногенных образований.

Дихотомия и гомология в естественных науках. Тезисы докладов международной конференции. Тюмень, 1998. С.91-93. (Соавтор: Мельников Ю.Б.).

15. Проблемы методологии исследования геотехногенных структур. Екатеринбург. УрО РАН, УГТУ, 1998. 304 с. (Соавтор: Мельников Ю.Б.).

16. Вопросы методологии геоэкологических исследований. IV Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". Том.4. М. 1999. С.45. (Соавтор: Мельников Ю.Б.).

17. Исследование влияния неоднородности основания из закарстованных грунтов на работу надземных и подземных пространственных конструкций зданий и разработка метаструктурных оснований. Сборник трудов ГПИ Леннромстройпроект. Пространственная работа конструкций промышленных зданий и инженерных сооружений. Л. 1982, С.101-114. (Соавтор: Мещерякова Н.В.).

18. К вопросу о систематизации особенностей текстурно-структурного сложения грунтов.// Проблемы нефти и газа Тюмени, научно-технический сборник, труды ЗапСибНИГНИ, новая серия, вып. 42. Тюмень, 1979. С.16-20. (Соавтор: Нестеров А.И.).

19. Эффективность геотехногенных систем при оптимизации решений фундаментов. Труды Российской конференции по механике грунтов и фундаментостроеншо. Санкт-Петербург, 13-15 сентября 1995г. Механика грунтов и фундаментостоенне. Санкт-Петербург, 1995. С.450-454. (Соавтор: Оржеховский Ю.Р.).

20. Напряженно-деформнрованное состояние геотехногенных систем, включающих подкрепляющие свайные поля. 5 Международная конференция - "Проблемы свайного фундаментостроения и фундаментов глубокого заложения. г.Тюмень, сентябрь, 1996. (Соавтор: Оржеховский Ю.Р.).

21. Рекомендации по устройству оснований и фудаментов в условиях се-зоного промерзания грунтов на Урале и в Западной Сибири. Уральский промстройниипроект, 1978. 47 с. (Соавтор: Пыщев Н.Ф.).

22. Методические рекомендации по проектированию оснований зданий и сооружений из кремнисто-глинистых грунтов Урала. Ураль-скийпромстройниипроект, Свердловск, 1975. 18 с. (Соавтор: Татари-нова Л. Л.).

23. Прибор для измерения послойных деформаций грунта. Основания, фудаменты и механика грунтов. 1, 1968. С.10-12. (Соавтор: Швецов В.Б.).

24. Бесконтактные измерители деформаций грунта по глубине типа ИДГ-1 и ИДГ-2. Уральский промстройниипроект. Сборник трудов 25. Новые измерительные приборы в строительстве. Свердловск, 1970. С. 135-142. (Соавтор: Швецов В.Б.).

25. Вопросы методологии теоретических геоэкологических исследований. Институт геологии и геохимии УрО РАН. Ежегодник-1994. Информационные материалы. Екатеринбург, 1998. Принято к печати. (Соавторы: Анфимов JI.B. Сапельников В.П.).

26. Решение нулевых циклов геотехногенных структур (ГТМ) для условий г. Волгодонска. — В кп.: Проектирование и строительство зданий и сооружений промпредприятий в сложных инженерно-геологических условиях. Сб. трудов / Ленпромстройпроект.- Л.,1985 С.41-49. (Соавторы: Иваненко В.И., Нестеров А.И.).

27. Геотехногенные массивы как новый вид оснований инженерных сооружений. // Инженерная геология. 1985, Л'! 2. С.11-21. (Соавторы: Нестеров А.И., Осипов В.И.).

28. Создание геотехногенных массивов в основании инженерных сооружений на лессах. // Инженерная геология, № 6. 1985, С.3-14. (Соавторы: Нестеров А.И.. Осипов В.И.).

29. Архитектурностроительные аспекты формирования инженерных систем нулевого цикла. // Промышленное строительство, 1982, № 8, С.42-46. (Соавторы: Попов A.B., Никулин К.К.).

30. К расчету глубины промерзания почв. //Метеорология и гидрология, 6, 1974. С.85-89. (Соавторы: Пыщев Н.Ф.,Востреов O.K.).

31. Особенности расчета оснований из кремнисто-глинистых грунтов. Сборник трудов ГПИ Ленпромстройпроект. Проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий и сооружений. Л.,1976 С.5-16. (Соавторы: Татаринова Л.Л., Воронова Л.А.).

32. Указания по инженерно-геологическим изысканиям оснований на элювиальных грунтах. Уральский промстройниипроект, Свердловск, 1970. 54 с. (Соавторы: Швец В.Б., Татаринова Л.Л.).

33. Вопросы методологии теоретических геоэкологических исследований. Институт геологин и геохимии УрО РАН. Ежегодник-1994. Информационные материалы. Екатеринбург, 1998. С.249-252. (Соавторы: Анфимов Л.В. Сапельников В.П.).

34. Расчет горизонтальных несущих элементов геотехногенных структур. - В кн.: Проектирование и строительство зданий и сооружений предприятий в сложных инженерно-геологических условиях: Сб.

трудов / Ленинградский промстройниипроект. - Л., 198o. С.31-40. (Соавторы: Иваненко В.И., Кукунаев B.C., Мелешкин И.Д.).

35. Принципы создания геотехногенных массивов и методов их расчета. -Инженерная геология, № 5,1986. С.22-32. (Соавторы: Иваненко В.И., Осипов В.И., Нестеров А.И.).

36. Механические свойства кор выветривания изверженных массивов. Вопросы инженерно-геологического изучения процессов и кор выветривания. Изд. МГУ, М., 1971. С.145-154. (Соавторы: Кульчицкий Г.Б., Сырокомский Ю.В., Швец В.Б.).

37. Рекомендации по устройству "нулевых циклов" компрессорных станций газопровода Уренгой-Новопсков,располагаемых на площадках распространения грунтов коры выветривания. Уральский промстройниипроект, Свердловск, 1982. 57 с. (Соавторы: Лобов О.П., Нестеров А.И., Фурманов Б.А.).

38. Особенности строительного освоения закарстовапных территорий в Свердловской области. Противокарстовая защита объектов строительства: Материалы Всесоюзного совещания. Куйбыш.арх.-стрит. ин-т, Куйбышев, 1990. С.138-141. (Соавторы: Мещерякова Н.В., Пшеничников К.Г., Сырокомский Ю.В.).

39. Рекомендации по расчету, проектированию и устройству систем "основания-фундаменты" зданий и сооружений в виде геотехногенных массивов. Первая редакция. Уральский промстройниипрект, Свердловск, 1986, 96 с. (Соавторы: Нестеров А.И., Осипов В.И., Иваненко В.И.).

40. Указания по проектированю оснований зданий и сооружений на элювиальных грунтах. Уральский промстройниипроект, Свердловск, 1968. 24 с. (Соавторы: Швец В.Б., Кульчицкий Г.Б., Сырокомский Ю.В.).

41. Рекомендации по проектированию, расчету и устройству геотехногенных блоков и методам контроля качества их выполнения. Первая редакция. Свердловск, Уральский промстройниипроект, 1989, 108 с. (Соавторы: Богомолов В.А., Кантор С.А. и др.).

42. Рекомендации по расчету, проектированию и устройству систем "основания-фундаменты" строящихся и реконструируемых зданий

Содержание диссертации, доктора технических наук, Мельников, Борис Николаевич

Введение

1. Методология изучения геотехногенных структур

1.1. Подземные гидросистемы как компоненты геотехногенных структур и особенности их исследования.

1.2. Методы системного исследования

2. Концептуальные положения диалоговой теории

3. Концепция структурного пространства

3.0.1. Аксиомы структурного пространства.

3.1. Синтаксис системы СП

3.1.1. Алфавит системы СП.

3.1.2. Морфология языка системы СП.

3.1.3. Словарь системы СП.

3.2. Семантика системы СП.

3.2.1. Ранги структурного пространства как его таксоны высшего порядка.

3.2.2. Пространства управления (ПУ).

3.2.3. Эффективные пространства. Статическое структурное пространство (ССП)

3.2.4. Эффективные пространства. Изменяемое (динамическое) структурное пространство (ДСП).

3.3. Комплексная характеристика пространственно-временных особенностей объектов исследования.

3.3.1. Обобщенные формы представления объектов лито-, био- и ноопространств.

3.3.2. Процессы изменения обобщенных структур.

3.3.3. Память пространства и парадигмы.

3.3.4. Многовариантность

3.3.5. Абсолютность и относительность сопоставления

3.3.6. Структуры пространства управления.

3.3.7. Полипарадигменность.

3.3.8. Генезис — обобщенное представление причинно-следственных отношений.

3.3.9. Диагностика.

3.3.10. Прогноз.

3.3.11. Разработки по регулированию структурного пространства

4. Исследование особенностей подземных гидропространств на основе положений концепции структурного пространства.

4.1. Традиционные эмпирические формы представления свойств подземных гидропространств.

4.2. Формы представления свойств подземных гидроространств в системе СП.

4.3. Исследование стабильных структур подземных гидропространств.

4.3.1. Стабильные структуры геологической среды.

4.3.2. Структуры блоков.

4.3.3. Стабильные структуры подземных гидропространств.

4.4. Исследование структур состояния подземных гидропространств.-.

4.4.1. Особенности поверхностной фазы.

4.4.2. Виды влаги как структуры состояний.

4.4.3. Структуры состояний как виды подземного гидропространства.

4.4.4. Структуры состояний системы матрица-включения".

4.4.5. Представления структур как сочетания структурных элементов

4.4.6. Распределения, связанные с сочетанием внутренних и внешних воздействий, как структуры состояний.

4.5. Исследование структур процессов и обобщенных структур подземных гидропространств.

4.5.1. Структуры процессов, связанные с изменениями стабильных структур.

4.5.2. Структуры процессов, связанные с изменениями структур состояния.

4.5.3. Процессы изменения стабильных структур и структур состояния.

4.5.4. Обобщенные структуры.

4.6. Проблемы исследования генезиса, диагностики и прогноза.

4.6.1. Структуры памяти пространства.

4.6.2. Генезис структур подземного гидропространства — обобщенная система представления причинно-следственных отношений.

5. Методы разработки решений по использованию и охране гидроресурсов.

5.1. Универсальные схемы разработки комплексных программ.

5.2. Исходное состояние эффективного пространства территории.

5.3. Пространства управления и их эмпирические модели.

5.3.1. Модель существующих элементов пространства управления.

5.3.2. Прогноз развития системы действующих элементов пространства управления.

5.3.3. Модель приращения системы целевых функций.

5.3.4. Суммирование исходной модели эффективного пространства и модели приращения системы целевых функций.

5.4. Основы разработки решений.

5.4.1. Одногоризонтные пространства подземных и наземных потоков.

5.4.2. Разделение, пространства на наднулевой и поднулевой горизонты.

5.4.3. Полуподземные пространства, формируемые в виде стилобата.

5.4.4. Собственно подземное пространство.

5.4.5. Основы разработки решений применительно к задачам рационального использования и охране гидроресурсов при строительном освоении территорий.

5.5. Система геологическое картирование — мониторинг как важнейший элемент разработки и осуществления комплексных программ.

5.5.1. Геоэкологическое картирование.

5.5.2. Геоэкологическое картирование-мониторинг как система.

5.6. Примеры решений по рациональному использованию и охране гидроресурсов на урбанизированных территориях Урала.

5.6.1. Жилой район "Северный Шарташ" г. Екатеринбурга.

5.6.2. Район перспективной жилой застройки "ВИЗ-правобережный".

5.6.3. Квартал Куйбышева-Московская-Радшцева-Хохрякова.

5.6.4. Использование и охрана гидроресурсов в строительстве.

6. Подготовка исходных предпосылок по созданию математического аппарата системы СП.

Зак лю чение

Введение Диссертация по географии, на тему "Методология исследований геотехногенных структур при разработке природоохранных мероприятий"

Вместе с тем, выработка названных принципов и механизмов природоохранной политики с целью уменьшения техногенного воздействия на геосферы Земли, рационального и комплексного использования их природных ресурсов невозможна без представления и исследования как единых систем всех геологических комплексов и всех проявлений современных природных геодинамических процессов, а также всего комплекса разнообразного по виду и интенсивности хозяйственного использования территорий.

Предмет исследования и идея работы. Поскольку подземные гидросистемы урбанизированных территорий являются одним из элементов интенсивно экплуатируемой человеком природной среды, то конкретные формы сочетания природных и техногенных образований диссертантом предлагается исследовать в виде геотехногенных структур, которые в свете идей В.И.Вернадского рассматриваются как формы проявления ноосферы. Сложность изучения таких систем заключается в том, что их компоненты исследуются многими разделами наук с неодинаковой методологической основой. Поскольку геотехногенные структуры проявляются как единое целое, то необходимость в разработке общей для них методологии изучения является очевидной.

Таким образом, предмет исследования — подземные природные и техногенные гидросистемы урбанизированных территорий, представляемые в виде элементов геотехногенных структур, являющихся конкретными формами проявления ноосферы, и система методов их исследования, позволяющая изучать эти комплексные образования как единое целое, несмотря на то, что отдельные компоненты их исследуются разделами наук с различной методологической основой.

Конкретные задачи работы сформулированы следующим образом.

1) Разработка теоретических основ геотехногенных структур различного типа.

4) Постановка задач по разработке математического аппарата для использования его при исследованиях геотехногенных структур и подготовка его исходных предпосылок, базирующихся на обобщении и анализе эмпирического материала.

5) Разработка нормативной основы, обеспечивающей практическое применение метода геомассива на Урале и в некоторых других регионах.

Фактический материал и методика исследования. Исходный фактический материал был получен, в основном, с помощью полевых и лабораторных экспериментальных работ, которые систематически проводились с 1963 года с целью разработки региональных норм и решения других задач хозяйственного освоения территорий на Урале, в Тюменской, Курганской, Ростовской областях и в Ставропольском крае. Были организованы около двадцати крупномасштабных полевых площадок в гг.Свердловске, Н.Тагиле, Первоуральске, Полевском, Ивделе, Ирбите, Камышлове, Тюмени, Тобольске, Сургуте, Новокузнецке, Волгодонске, Ставрополе.

2) Концепция структурного пространства, определяющая возможность комплексного исследования и оптимизации системы " природная среда — техногенные образования".

4) Приемы использования методов исследования геотехногенных структур при разработке технических решений.

Были разработаны многочисленные типы решений по устройству геотехногенных блоков и геотехногенных массивов, используемых в качек/ стве систем "нулевых циклов" зданий и сооружений, применительно к условиям распространения грунтов коры выветривания на Урале, осадочных грунтов Западной Сибири, лессовых просадочных грунтов Предкавказья. Эти разработки были использованы на более чем 120 объектах. В частности, в районах развития различных типов кор выветривания, по методу геотехногенного массива было возведено 90% оснований 4-го конвертора НТМК в г.Нижнем Тагиле, основания Ивдельских компрессорных станций магистральных газопроводов Сибирь-Центр, основания под прецизионное оборудование на Михайловском заводе обработки цветных металлов, главной понизительной подстанции завода сварных машиностроительных конструкций в г. В.Пышма, цеха электролитической фольги комбината "Уралэлектромедь" в г. В.Пышма, ряде объектов Уральского турбомоторного завода, Северского трубного завода и т.д. Экономический эффект только в Свердловской области составил 13,6 млн.рублей ( в ценах 1980-90 гг.).

Апробация работы. Материалы данной работы докладывались на международных, всесоюзных, всероссийских и региональных научных совещаниях, в том числе: 5-я Международная конференция "Проблемы свайного фундаментостроения и фундаментов глубокого заложения", Тюмень, 1996; Международный симпозиум "Инженерная геология и окружающая среда". Афины. Греция, 1997; Международная конференция "Дихотомия и гомология в естественных науках", Тюмень 1998; IV Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле", Москва, 1999; 5 Всесоюзное совещание-семинар по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях. Красноярск. 1968; Всесоюзное совещание по мерзлотоведению. МГУ М. 1970; Всесоюзное совещание "Строительство на"закарстованных территориях", Подольск, 1983; 5 Всесоюзная конференция "Проблемы инженерной геологии в связи с промышленно-гражданским строительством и разработкой месторождений полезных ископаемых", Свердловск, 1984; 3 Всесоюзный семинар "Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии территорий городов и городских агломераций", Москва, 1987; Всероссийская конференция по механике грунтов и фундаментостроению, Санкт-Петербург, 1995; 2-е Республиканское совещание по инженерно-геологическим изысканиям в районах распространения вечномерзлых грунтов. Свердловск. 1972; 3-е Республиканское совещание по производству инженерно-геологических изысканий в районах распространения вечномерзлых грунтов, Чита, 1972: Республиканское совещание по инженерно-строительным изысканиям, Москва, 1974; Научный семинар

Процессы разуплотнения и выветривания и их влияние на изменение прочности, деформируемости и состояния массивов горных пород". Пос. Лазаревское Краснодарского края. МГУ. 1971; Региональное совещание "Индустриализация фундаментостроения", Уфа, 1979; Рабочее совещание "Рациональное народнохозяйственное освоение территорий распространения лессовых образований", Суздаль-Москва, 1988; XXIII научная конференция Ленинградского инженерно-строительного института. Ленинград. 1965; Областная -научно-техническая конференция "Совершенствование технических решений устройства оснований и фундаментов для промышленного и гражданского строительства" Свердловск, 1967, 1969, 1975,1977,1979, 1984,1986, 1987; Научно-технический семинар "Особенности инженерно-геологических изысканий в Уральском регионе", Свердловск, Екатеринбург, 1975, 1976, 1979, 1993, 1994; Совместное заседание Научно-технических советов Госстроя СССР и Минуралсиб-строя СССР "Применение метода геомассива для укрепления оснований сооружений, в том числе на просадочных грунтах", Москва, 1988.

Структура и объем работы. Настоящая работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и предметного указателя. Объем работы составляет 190 листов машинописного текста, в том числе, 31 рисунков, список литературных источников включает 241 наименований, в том числе 233 названий на русском языке и 8 на других языках; кроме того, 4 таблицы.

Экспериментальные исследования выполнялись с участием канд. геол.-мин. наук А.И.Нестерова, канд. техн наук В.И.Иваненко, канд. геол.-мин. наук Л.Л.Татариновой, канд. техн. наук С.Л.Кантора, инженеров В.А.Богомолова, Н.В.Мещеряковой, И.Н.Филимоновой, И.В.Черданцева и др. Основные технические решения по использованию результатов исследования в практике строительства принимались совместно с канд.техн.наук О.И.Лобовым и инж. Б.А.Фурмановым и др. В разработке практических вопросов и проектировании работа проводилась вместе с коллективами института Уральский Промстрой-НИИпроект и Главсредуралстроя. Часть работ, особенно в районах распространения просадочных грунтов, была проведена под непосредственным руководством акад. Е.М.Сергеева и акад. В.И.Осипова. В разработке теоретических вопросов большую помощь оказали акад. В.И.Осипов, докт. техн.наук В.В.Лушников, докт.техн.наук В.Г.Зотеев, докт. геол.-мин.наук Л.В.Анфимов. Всем перечисленным лицам автор выражает свою искреннюю благодарность. Автор благодарен акад. В.А.Коротееву — директору института геологии и геохимии УрО РАН и руководству Уральского промстройниипроекта за создание благоприятных условий для выполнения работы.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Мельников, Борис Николаевич

Основные выводы исследования автора сводятся к следующему.

1) Геотехногенные структуры, являющиеся весьма сложными комплексными образованиями, представляют собой единые системы и подчиняются определенным закономерностям взаимодействия природных и техногенных компонентов, что особенно актуально для Уральского региона. Скорость ухудшения экологического состояния этого региона в настоящее время настолько велика, что в геологических масштабах времени создавшуюся ситуацию следует принимать как экологическую катастрофу.

4) Разработана концепция структурного пространства (система СП) как один из вариантов диалоговой теории, являющаяся теоретической основой исследования комплексных геотехногенных структур. Суть этой концепции состоит в том, что геотехногенные структуры рассматриваются как совокупность отдельных объемов или пространств, обладающих определенными характеристиками. Система этих пространств моделирует особенности изучаемых объектов и процессы их изменения. Рабочий инструмент концепции включает в себя систему базовых характеристик, с помощью сочетаний которых представляются все свойства исследуемых объектов. Разработаны основы языка системы СП, его синтаксиса и семантики.

Основы синтаксиса содержат алфавит, морфологию, схему развертывания словаря и систему правил. Система правил представлена концептуальным рядом аксиом, рядами характеристик и их конфигураций, спиральными логическими структурами и метрическим пакетом.

5) Подготовлены исходные предпосылки по разработке математического аппарата для использования его при исследованиях геотехногенных структур на основе положений системы СП.

7) Проведены разработки по масштабному использованию системы СП и его аппарата исследования при разработке конкретных практических решений по рациональному использованию и охране гидроресурсов как элементов комплексных программ развития урбанизированных территорий и систем их строительного освоения.

Указывается на необходимость разработки методов геоэкологической съемки как составного элемента системы, включающей кроме самой съемки, геоэкологический мониторинг, прогноз изменения геоэкологического состояния территорий и расчет отдельных характеристик этого состояния.

Заключение

Природные гидроресурсы, являющиеся важным элементом интенсивно эксплуатируемой человеком природной среды, предлагается исследовать в виде геотехногенных структур. Эти структуры и методология их изучения, рассмотренные в диссертационной работе, представляют собой новый аспект в познании реальных объектов природы и результатов деятельности человека. В свете идей В.И.Вернадского названные структуры рассматриваются автором как формы проявления ноосферы. Диссертантом они исследованы как образования, включающие в себя качественно различные объекты: геологические и пространственно связанные с ними техногенные образования, представляющие собой единую систему, в которой составляющие компоненты тесно взаимосвязаны друг с другом и согласованно изменяются во времени. Сложность изучения таких систем заключается в том, что их компоненты исследуются многими разделами наук с неодинаковой методологической основой. Поскольку геотехногенные структуры проявляются как единое целое, то необходимость в разработке общей для них методологии изучения является очевидной.

Библиография Диссертация по географии, доктора технических наук, Мельников, Борис Николаевич, Екатеринбург

1. Абрамова Н.Т. К определению понятия "уровень организации".- В кн.: Развитие концепции структурных уровней в биологии. 1972. С.122-133.

2. Александров А.Я., Брюккер Л.Э., Куршин Л.М., ПРусаков А.П. Расчет трехслойных панелей. М. Оборонгиз. I960. 268 с.

3. Аленичев В.М., Суханов В.И., Хохряков B.C. Моделирование природно-сырьевых технологических комплексов. Горное производство. Екатеринбург. УрО РАН. 1998. 165 с.

4. Аленичев В.М. Компьютерное планирование горных работ на карьерах. Учебное пособие. Екатеринбург. 1998. 96 с.

5. Арнольд В.И. Теория катастроф. М: Наука. 1990. 127 с.

6. Арбузов А.И., Галицкая И.В. К методике построения карт опасности и риска загрязнения подземных вод. Геоэкология. 1997. № 3. С.111-115.

7. Авсюк Ю.Н., Родионов В.Н. Приливы и геологическая эволюция. Геоэкология. 1993. № 4. С.66-71.

8. Адушкин В.В., Спивак А.А., Спунгин В.Г. Диагностика механического состояния локальных участков земной коры на основе изучения релаксационных процессов. Геоэкология. 1997. № 4. С.19-29.

9. Андреев А.П., Циммер В.А. Система конструирования и анализа внутренней структуры геологического объекта (КABC). Ill Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". Тезисы докладов. Т.1. М. 1997. С.17.

10. Анфимов J1.B. Литогенез в рифейских осадочных толщах Башкирского мегаантиклинория (Ю.Урал). Екатеринбург. НИСО УрО РАН. 1997. 290 с. -ISBN 5 7691 - 0717 - 0.

11. Акимова А.А., Волгина А.И. Прогнозирование проницаемых зон земной коры. Геоэкология. 1997. № 4. С.77-82.

12. Аверкина Т.И. Пример оценки устойчивости массивов песчано-глинистых пород к техногенному загрязнению. Геоэкология. 1994. № 1. С.114-120

13. Афанасенко В.Е., Булдович С.Н., Гарагуля Л.С., Оспенников Е.Н. Изменения геокриологических условий на участках газовых месторождений на севере Западной Сибири. Геэзкология. 1997. № 3. С.50-55.

14. Баландин В.А. Основные моменты эволюции глобальной структуры рельефа земной поверхности. 111 Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". Тезисы докладов. T.l. М. 1997. С.21.

15. Бахирева Л.В., Качесова Л.П., Минакова Т.Б., Митракова О.В. Концепция геоэкологических оценок урбанизированных территорий на основе экспертной системы. Геоэкология. 1994. № 6. С.119-125.

16. Бахирева Л.В., Заиканов В.Г., Качесова Л.П., Минакова Т.Б., Москаленко Н.Н., Просунцова Н.С., Смирнова Е.Б., Чернышева Г.М. Опыт геоэкологических оценок урбанизированных территорий. Геоэкология. 1995. № 3. С.23-32.

17. Берент Н.Е.Опыт использования природных сорбентов (глины, опоки) Узбекистана в радиационной медицине. В кн. Глины, их минералогия, свойства и практическое значение. М., Наука, 1970. С.44-53.

18. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М. Госгеолиздат.1951. 543 с.

19. Бетехтин А.Г. и др. Курс месторождений полезных ископаемых. М. Недра, 1964. 590 с.

20. Бешенцев А.Н. ГИС "Картографическая оценка динамики географической среды". 111 Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". Тезисы докладов. T.l. М. 1997. С.30.

21. Божинский А.Н., Загрязкин Д.Д., Романовский Н.Н. Оценка устойчивости крупнообломочных отложений курумов. Геоэкология. 1997. № 2. С.78-88.

22. Баренбаум А.А. Галактическая модель геологической цикличности. 111 Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". Тезисы докладов. T.l. М. 1997. С.24.

23. Баренбаум А.А. О единстве круговоротов углерода и воды на Земле. 111 Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". Тезисы докладов. T.l. М. 1997. С.25.

24. Брыскин В.Н. Влияние инженерных мероприятий на температурный режим грунтов в южных районах Восточной Сибири. Геоэкология. 1994. № 5. С.78-85.

25. Билялов С.К. Роль тектоники в развитии экзогенных геологических процессов на территории Северного Казахстана. Геоэкология. 1993. № 4. С.84-91.

26. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной (физической) геологии. М. Недра, 1981. 254 с.

27. Бондарик Г.К. Социально-экологическая проблема и инженерная геология. Геоэкология. 1993. № 4. С.27-31.

28. Бондарик Г.К., Кюнтцель В.В. Об использовании статистической и пространственной структур природных систем при инженерно-геологических съемках. Геоэкология. 1993. Л- 2. С.102-109.

29. Бурбаки Н. Очерки по истории математики. М., Изд-во ин.лит., 1963. 456 с.

30. Вайнштейн Б.К. Современная кристаллография. Том.1. Симметрия кристаллов. Методы структурной кристаллографии. М: Наука. 1979. 366 с.

31. Вайнштейн Б.К., Фридкин В.М., Инденбом B.JI. Современная кристаллография. Том.2. Структура кристаллов. М: Наука. 1979. 360 с.

32. Вайнштейн Б.К. О предмете и методе современной кристаллографии // Методологические проблемы кристаллографии. М.: Наука, 1985. С.5-20.

33. Варга А.А. Геоэкологические и методические проблемы изучения деформаций оснований высоких плотин. Геоэкология. 1993. № 1. С.30-42.

34. Варга А.А. Современные проблемы изучения естественных напряжений в скальных массивах. Геоэкология. 1994. № 1. С.3-16.

35. Варга А.А. Эмпирические классификации скальных массивов. Геоэкология. 1995. № 2. С.27-43.

36. Варга А.А. Некоторые спорные вопросы классификации скальных грунтов. Геоэкология. 1995. № 4. С.137-138.

37. Варга А.А. Методологические аспекты моделирования скальных оснований крупных сооружений. Геоэкология. 1997. JV2 3. С.7-20.

38. Вернадский В.И. О полиморфизме как общем свойстве материи. // Учен.зап. Моск-та. Отд.ест.-ист. 1892. Вып. 9. С.1-18.

39. Вернадский В.И. О коренном материально-энергетическом отличии живых и косных естественных тел биосферы. Проблемы биогеохимии. Вып. 2. М.Л., 1939. С.34.

40. Вернадский В.И. // Избранные соченения. Том Y. Изд-во АН СССР. М., 1960. С.7-11.

41. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Кн.2. 4.1. Научная мысль: научная работа, научные истины. М. Наука, 1977. 88 с.

42. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Кн.2. 4.2. Переход биосферы в ноосферу и наука о жизни. М.: Наука, 1977. С.89-142.

43. Веденов М.Ф., Кремянский В.Н. Соотношение структуры и функции в живой природе. М., Знание, 1966. 47 с.

44. Вознесенский Е.А., Бердина Э.С. Поведение зол гидроудаления при динамическом воздействии. Геоэкология. 1993. № 2. С.41-48.

45. Вознесенский Е.А. Динамические свойства грунтов и их учет при анализе вибраций фундаментов разного типа. Геоэкология. 1993. № 5. С.37-65.

46. Вознесенский Е.А., Вейд Й.П., Костомарова В.В. Дилатантно-тиксотропное поведение слабосвязных грунтов при динамичском воздействии. Геоэкология. 1996. № 1. С.62-78.

47. Вознесенский Е.А., Ременяк К.М., Семидетко И.В. Поведение горных пород при циклических нагрузках ниже предела усталости. Инженерная геология. 1992. № 2. С.38-49.

48. Воронкевич С.Д., Самарин Е.Н. Опыт применения равновесных физико-химических моделей для изучения ионообмена и щелочного гидролиза в глинистых грунтах. Геоэкология. 1997. № 4. С.64-76.

49. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М. Высшая школа. 1978. 447 с.

50. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М. Химия. 1976. 512 с.

51. Гаврилов В.В., Романовский Н.Н., Сергеев Д.О., Уткина И.А. Концепция оценки экологического риска. Геоэкология. 1994. № 4. С.20-24.

52. Гамаюнов Н.И., Стотланд Д.М. Математическое моделирование процесса криогенной миграции в природных системах. Геоэкология. 1993. № 4. С.104-116.

53. Гамаюнов Н.И., Стотланд Д.М. Влияние мерзлой зоны на процессы тепломассопереноса в оттаивающей торфяной залежи и сушку фрезерного торфа. Геоэкология. 1997. № 3. С.56-67.

54. Ганиченко Л.Г., Егоров М.М., Киселев В.Ф. О свойствах поверхности высокодисперсного кварца. Докл. АН СССР, 1960, т.131, № 3.

55. Гарагуля Л.С., Гордеева Г.И., Хрусталев Л.Н. Оценка геоэкологического состояния природно-техногенных систем в криолитозоне. Геоэкология. 1997. № 4. С.40-53.

56. Геворкян С.Г., Калантарова Ж.Х. Математическое моделирование процессов формирования и движения селевых потоков. Геоэкология. 1994. № 6. С.59-71.

57. Геологические тела (терминологический справочник).- М.: Недра, 1986. 334 с.

58. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии, т.1. М. Химия. 1970. 314 с.

59. Герсеванов Н.М. Опыт применения теории упругости к определению допускаемых нагрузок на грунт на основе экспериментальных работ. Труды МИИТа, вып.ХУ. 1930. С.89-115.

60. Герсеванов Н.М., Полыиин Д.Е. Теоретические основы механики грунтов и их практическое применение. М. Стройиздат, 1948, 367 с.

61. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: Мир, 1973. 280 с.

62. Глушков Г.И. Расчет сооружений, заглубленных в грунт. М. Строй-издат. 1977. 295 с.

63. Голубов Б.Н. Последствия техногенной дестабилизации недр Астраханского газоконденсатного месторождения в зоне подземных ядерных взрывов. Геоэкология 1994. № 4. С.25-42.

64. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М: Стройиздат, 1973. 368 с.

65. Горелик Г.Е. Размерность пространства. М. Изд-во МГУ. 1983. С.5.

66. Грунтоведение. Е.М.Сергеев, Г.А. Голодковская, Р.С.Зиангиров, В.И. Осипов и др., 5-е изд. М. Изд-во МГУ, 1983. 389 с.

67. Гулакян К.А., Золотарев Г.С., Зеркаль О.В., Осиюк В.А. Формирование сейсмогенных оползней в лессах плато Уртабоз (Таджикистан). Геоэкология. 1994. № 6. С.80-90.

68. Гольдберг В.М. Распределение концентраций газообразных углеводородов над загрязненной поверхностью грунтовых вод в зоне аэрации. Геоэкология. 1997. № 3. 21-28 с.

69. Гольдберг В.М., Путилина B.C. Органические загрязнители атмосферы и снежного покрова. Геоэкология. 1997. № 4. С.30-39.

70. Горькова И.М. Теоретические основы оценки осадочных порд в инженерно-геологических целях. М. Недра.1966. С.36-42.

71. Горькова И.М. Физико-химические исследования дисперсных осадочных пород в строительных целях. Стройиздат. М. 1975. С.18-27.

72. Данилов И.Д. Литогенез и стадийность его проявления в различных природно-фациальных обстановках. Геоэкология. 1995. № 6. С.3-16.

73. Дашко Р.Э. Механика горных пород. М. Недра, 1987. 264 с.

74. Дзекцер Е.С. Геологическая опасность и риск //Инж. геология. 1992. № 6. С.3-10.

75. Дзекцер Е.С. Методологические аспекты проблемы геологической опасности и риска. Геоэколгогия. 1994. № 3. С.3-10.

76. Добрецов H.J1. Глобальные геологические процессы: эволюция и проблемы периодичности. 111 Международная конференция "Новые идеи в науках о ЗемЛе". Тезисы докладов. T.l. М. 1997. С.4.

77. Дадыкин В.М. Зависимость просадки лессовых грунтов от лито-логического состава подстилающих пород. Геоэкология. 1992. JV- 1. С.50-55.

78. Драгунов В.И. Концепция уровней организации и симметрия систем понятий наук о Земле. В кн.: Симметрия в природе (тезисы докл. к совещ. 25-29 мая 1971 г.). Л., 1971. С.19-25.

79. Егоров Ю.К. Оценка потенциала набухания-усадки глинистых грунтов Центрального Предкавказья. Геоэкология. 1997. № 3. С.92-100.

80. Егоров А.Я., Кочетков П.А. Об инженерно-геологических неопределенностях при проекторовании бортов карьеров. Геоэкология. 1994. № 5. С.91-96.

81. Ермолаев Н.Н., Михеев В.В. Надежность оснований сооружений. Л: Стройиздат. 1976. 152 с.

82. Ершова А.В. Влияние нагрузки на формирование эпигенетической просадочности аллювиальных грунтов при дегидратации. Геоэкология. 1995. № 4. С.90-93.

83. Ершов Э.Д., Лебеденко Ю.П., Чувилин Е.М., Наумова Н.С. Экспериментальные исследования процессов массопереноса в промерзающих засоленных породах. Инженерная геология. 1992. № 4. С.27-35.

84. Ершов Э.Д., Максимова Л.Н., Медведев А.В., Оспенников Е.Н., Пармузин С.Ю., Хруцкий С.Ф., Баранова Н.А. Реакция мерзлоты на глобальные изменения клихмата. Геоэкология. 1994. № 5. С.11-24.

85. Ефремова С.В., Стафеев К.Г. Петрохимические методы исследования горных пород. Справочное пособие. М. Недра. 1985. 512 с.

86. Жуховицкий А. А., Шварцман JI.A. Физическая химия. М.Металлургия. 1978. 544 с.

87. Завриев К.С., Шпиро Г.С. Расчеты фундаментов мостовых опор глубокого заложения. М. Транспорт. 1970. 1970. 215 с.

88. Зальцбег Э. Расчеты охранных зон для муниципальных свалок в провинции Онтарио. Геоэкология. 1996. № 2. С.86-93.

89. Зверев В.П., Варванина О.Ю., Путилина B.C. Массопотоки нефтепродуктов в природных водах России. Геоэкология. 1996. № 2. С.З-11.

90. Зверев В.П., Путилина B.C. Количественная оценка подземного химического стока и гидрохимический саланс основных структур и бассейнов Сибири. Геоэкология. 1996. JY« 5. С.22-28.

91. Зоненшайн Л.П. и др. Глобальная тектоника, магматизм и металлогения. М., Недра. 1976. 231 с.

92. Зотеев В.Г. Обеспечение экологической защиты окружающей среды при переработке и захоронении отходов горно-металлургического производства. //Эколого-водохозяйственный вестник. РЭА. Свердловское отд. Екатеринбург, 1998. № 2. С.85-92.

93. Зотеев В.Г. Пути реабилитации территорий Свердловской области, занятых техногенными образованиями. // Эколого-водохозяйственный вестник, 1988. № 3. С.81-84.

94. Ивашов П.В. Прогноз и биогеохимическая оценка ртутного загрязнения водохранилища Катунской ГЭС. Геоэкология. 1994. № 4. С.77-84.

95. Исаенко М.П. Определитель текстур и структур руд. Изд. второе, перераб. и доп. М., Недра, 1975. 229 с.

96. Кардашев Ц. Структурные уровни и определение некоторых категорий, связанных с развитием. В кн.: Развитие концепции структурных уровней в биологии. М., Наука. 1972. 208-219 с.

97. Келли., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. М: Изд. "Мир". 1974. 496 с.

98. Климонтович Ю.Л. Проблемы статистической теории открытых систем // Успехи физических наук. 1989. Т. 158, Вып. 1. С.59-91.

99. Кляев В.И., Слюсаренко Ф.А. Оценка адсорбционной способности некоторых трепеловых глин Поволжья по воде и бензолу. Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 1964. № 6, т. УП.

100. Кобелев В.Н., Коварский Л.Н., Тимофеев С.Н. Справочник. Расчет трехслойных конструкций. М. Машиностроение. 1984. 302 с.

101. Косыгин Ю.А. Тектоника. М., 1983. 535 с.

102. Котлов Ф.В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека. М. Недра. 1978. 204 с.

103. Кремянский В.И. Структурные уровни живой материи. М., Наука, 1969. 295 с.

104. Круглицкий Н.Н. Физико-химические основы регулирования свойств дисперсий глинистых минералов. Киев: Наукова думка. 1968. 320 с.

105. Куринов М.Б. Эволюция литосферы и экологическая политика. 111 Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". Тезисы докладов. Т.1. М. 1997. С.90.

106. Лазаренко Е.К. Курс минералогии. Изд. второе. М. Изд-во "Высшая школа", 1971. 1971. 607 с.

107. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. М. Наука, 1969. 400 с.

108. Ларионов А.К. Методы исследования структур грунтов. М. Недра, 1971. 199 с.

109. Ларионов А.К. О природе упругих и остаточных деформаций при уплотнении маловлажных глинистых грунтов. В кн. Инженерно-геологические свойства глинистых пород и процессы в них. Труды международного симпозиума. Вып. 2. М.,Изд-во МГУ, 1972. 54-59. с.

110. Левинсон-Лессинг Ф.Ю. Избранные труды. Том 1Y. Петрография. М. Изд-во АН СССР,1955. 446 с.

111. Леонова Г.А. Технолого-геохимические циклы и баланс токсичных металлов в сульфатцеллюлозном производстве. Геоэкология. 1996. № 1. С.98-103.

112. Лисицин А.П. Новые идеи в литологии и осадочной геохимии. 111 Международная конференция " Новые идеи в науках о Земле". Тезисы докладов. Т.1. М. 1997. С.11.

113. Лушников В.В., Алехин А.Н. Оценка достоверности определения модуля деформации по данным испытаний грунтов. //Вопросы устройства оснований и фундаментов в слабых и мерзлых грунтах. Межвузовский сб. научн. тр. ЛИСИ. Л. 1982. С.53-81.

114. Лушников В.В. Метод определения осадок малозаглубленных фундаментов при давлениях, превышающих критические. //Основания и фундаменты в геологических условиях Урала. Пермь. ППИ. 1983. С.40-47.

115. Мельников Б.Н. Деформации глинистых грунтов при промерзании. Уральский промстройниипроект. Сборник трудов 22. Исследования работы оснований и фундаментов промышленных зданий и сооружений. Свердловск, 1970. С.42-49.

116. Мельников Б.Н. Исследование послойных деформаций глинистых грунтов при их промерзании. Там же. С.50-57.

117. Лапшин В.Я., Мельников Б.Н., Швец В.Б. Зональность распределения температур в промерзающем грунте. Транспортное строительство. 6, 1971. С.35-36.

118. Мельников Б.Н. Об уровнях структур грунтов.// Прогрессивные решения оснований и фундаментов в условиях Урала и Западной Сибири. Тезисы докладов и сообщений. Свердловск, Свердловское областное правление НТО Стройиндустрии. 1977. С.8-9.

119. Мельников Б.Н. Основания как структурные пространства геотехногенных блоков. Межвузовский сборник научных трудов. Основания и фундаменты. Пермь. ППИ.1982. С.62-68.

120. Мельников Б.Н. Структурные пространства геотехногенных систем. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала. Пермь, ППИ, 1983. С.124-129.

121. Мельников.Б.Н. Теоретические аспекты проблем геотехногенных структур. Институт геологии и геохимии УрО АН СССР. Ежегодник-1992. Информационные материалы. Свердловск, 1993. С.149-151.

122. Мельников Б.Н. Геотехногенные поля как форма эффективного использования подземного пространства. Институт геологии и геохимии УрО АН СССР. Ежегодник-1994. Информационные материалы. Свердловск, 1995. С.162-164.

123. Мельников Б.Н., Богомолов В.А. К оценке влияния предварительного деформирования основания на осадку жесткого штампа. Межвузовский сборник научных трудов. Основания и фундаменты. Пермь, 1979. С.141-146.

124. Мельников Б.Н., Богомолов В.А. Реологическая модель упруго-вязко-пластичного тела. Межвузовский сборник научных трудов. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала. Пермь, ППИ, 1981 С.164-169.

125. Мельников Б.Н., Богомолов В.А. Рекомендации по расчету, проектированию и устройству фудаментов из свай нагнетаия. Уральский промстройниипроект. Свердловск, 1983. 48 с.

126. Мельников Б.Н., Мельников Ю.Б. Роль дихотомии в системном исследовании природно-техногенных образований.

127. Дихотомия и гомология в естественных науках. Тезисы докладов международной конференции. Тюмень, 1998. С.91-93.

128. Мельников Б.Н., Мельников Ю.Б. Проблемы методологии исследования геотехногенных структур. Екатеринбург. УрО РАН, УГТУ, 1998. 304 с.

129. Мельников Б.Н., Ю.Б.Мельников. Вопросы методологии геоэкологических исследований. 1У Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле". Том.4. М. 1999. С.45.

130. Мельников Б.Н., Нестеров А.И. К вопросу о систематизации особенностей текстурно-структурного сложения грунтов.// Проблемы нефти и газа Тюмени, научно-технический сборник, труды ЗапСиб-НИГНИ, новая серия, вып. 42. Тюмень, 1979. С.16-20.

131. Мельников Б.Н., Нестеров А.И. Способ возведения грунтового основания. А.С. 729305 (СССР), Б.И. 1980,вып.15.-119 с.

132. Мельников Б.Н., Пыщев Н.Ф. Рекомендации по устройству оснований и фундаментов в условиях сезонного промерзания грунтов на Урале и в Западной Сибири. Уральский промстройниипроект, 1978. 47 с.

133. Мельников Б.Н., Татаринова JI.JI. Методические рекомендации по проектированию оснований зданий и сооружений из кремнисто-глинистых грунтов Урала. Уральскийпромстройниипроект, Свердловск, 1975. 18 с.

134. Мельников Б.Н., Швецов В.Б. Прибор для измерения послойных деформаций грунта. Основания, фудаменты и механика грунтов. 1, 1968. С.10-12.

135. Швецов В.Б., Мельников Б.Н. Бесконтактные измерители деформаций грунта по глубине типа ИДГ-1 и ИДГ-2. Уральский промстройниипроект. Сборник трудов 25. Новые измерительные приборы в строительстве. Свердловск, 1970. С.135-142.

136. Мельников Б.Н., Анфимов Л.В. Сапельников В.П. Вопросы методологии теоретических геоэкологических исследований. Институт геологии и геохимии УрО РАН. Ежегодник-1994. Информационные материалы. Екатеринбург, 1998. С.

137. Мельников Б.Н., Нестеров А.И., Марченко Г.А. Способ определения структурной прочности грунта. А.С. 870583 (СССР), Б.И.1981. вып. 37.

138. Мельников Б.Н., Нестеров А.И., Осипов В.И. Геотехногенные массивы как новый вид оснований инженерных сооружений. // Инженерная геология. 1985, № 2. С. 11-21.

139. Мельников Б.Н., Нестеров А.И., Осипов В.И. Создание геотехногенных массивов в основании инженерных сооружений на лессах. // Инженерная геология, № 6, 1985, С.3-14.

140. Мельников Б.Н., Нестеров А.И., Осипов В.И. Способ улучшения массива лессового просадочного грунта в основании зданий и сооружений. А.С. 1294910 (СССР), Б.И. 1987,вып.9.

141. Мельников Б.Н., Попов А.В., Никулин К.К. Архитектурнострои-тельные аспекты формирования инженерных систем нулевого цикла. // Промышленное строительство, 1982, № 8, С.42-46.

142. Пыщев Н.Ф.,Мельников Б.Н., Востреов O.K. К расчету глубины промерзания почв. //Метеорология и гидрология, 6, 1974. С.85-89.

143. Мельников Б.Н., Татаринова JI.JI., Воронова J1.A. Особенности расчета оснований из кремнисто-глинистых грунтов. Сборник трудов ГПИ Ленпромстройпроект. Проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий и сооружений. Л.,1976 С.5-16.

144. Швец В.Б., Мельников Б.Н., Татаринова Л.Л. Указания по инженерно-геологическим изысканиям оснований на элювиальных грунтах. Уральский промстройниипроект, Свердловск, 1970. 54 с.

145. Мельников Б.Н., Иваненко В.И., Осипов В.И., Нестеров А.И. Принципы создания геотехногенных массивов и методов их расчета. -Инженерная геология, № 5, 1986. С.22-32.

146. Кульчицкий Г.Б., Мельников Б.Н., Сырокомский Ю.В., Швец В.Б. Механические свойства кор выветривания изверженных массивов. Вопросы инженерно-геологического изучения процессов и кор выветривания. Изд. МГУ, М., 1971. С.145-154.

147. Швец В.Б., Кульчицкий Г.Б., Мельников Б.Н., Сырокомский Ю.В. Указания по проектированию оснований зданий и сооружений на элювиальных грунтах. Уральский промстройниипроект, Свердловск, 1968. 24 с.

148. Неруш Б.А., Мельников Б.Н., Богомолов В.А., Пыщев Н.Ф., Хру-сталев Н.В., Карабанов Б.П. Форма для изготовления латексных маканых заготовок. А.С. 74968 (СССР), Б.И.1980. вып. 27.

149. Мельников Б.Н., Богомолов В.А., Кантор С.А. и др. Рекомендации по проектированию, расчету и устройству геотехногенных блоков и методам контроля качества их выполнения. Первая редакция. Свердловск, Уральский промстройниипроект, 1989, 108 с.

150. Лушников В.В., Богомолов В.А., Коженков С.В., Мельников Б.Н. Способ устройства грунтового основания. Патент на изобретение. Роспатент. RU 2119008 С1. 1998.

151. Мельников Б.Н., Анфимов Л.В. Сапельников В.П. Вопросы методологии теоретических геоэкологических исследований. Институт геологии и геохимии УрО РАН. Ежегодник-1994. Информационные материалы. Екатеринбург, 1998. С.249-252.

152. Методическое пособие по инжёнерно-геолологическому изучению горных пород. Том 1. Полевые методы. М. Недра. 1984. 423 с.

153. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. В 2-х томах. Том 2. Лабораторные методы.Под ред. Е.М.Сергеева. 2-е изд.,перераб. и доп. М.: Недра, 1984, 438 с.

154. Милло Ж. Геология глин. М. 1968. 325 с.

155. Мироненко В.А. О концепции государственного гидрогеоэкологического мониторинга России. Геоэкология. 1993. № 1. С. 19-29.

156. Основные вопросы и методы изучения структур рудных полей и месторождений. М. Госгеолтехиздат, 1960. 624 с.

157. Осипов В.И. Концептуальные основы экологической политики. // Вестник АН СССР. 1991. № 12. С.91-Ю2.

158. Осипов В.И. Природа Прочностных и феформационных свойств глинистых пород. Изд. МГУ. М. 1979. 232 с.

159. Осипов В.И. Понятие "структура грунта" в инженерной геологии. // Инженерная геология, 1985, № 3. С.4-18.

160. Осипов В.И. Некоторые проблемы изучения дисперсных грунтов. // Инженерная геология. 1986. № 1. С.17-22.

161. Осипов В.И., Рашед М., Резничеико А.П. Длительная прочность глин с различным типом структурных связей. // Инженерная геология, 1986, № 3, С.32-42.

162. Осипов В.И. Геоэкология междисциплинарная наука о экологических проблемах геосфер. Геоэкология. 1993. Ш 1. С.4-18.

163. Осипов В.И. Геоэкология: понятие, задачи, приоритеты. Геоэкология. 1997. № 1, С.3-11. •

164. Осипов В.И. Природные катастрофы и устойчивое развитие. Геоэкология. 1997. № 2. С.5-18. .

165. Перельман А.И. Геохимия. М. Высшая школа. 1989. 528 с.

166. Пригожин И. От существующего к возникающему: Время и сложность в физических науках. М. Наука. 1985. 327 с.

167. Приклонский В.А. Грунтоведение. 4.1. М. Госгеолтехиздат, 1955, 429 с.

168. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика новая область науки. М. Знание. 1958. 20 с.

169. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. В кн.: Физико-химическая механика дисперсных структур. М. Наука, 1966. С.3-16.

170. Рейнер М. Реология. М: Наука. 1965. 365 с.

171. Рыжов A.M. Определение прочности и деформативности песчаных грунтов (Руководство). Киев. Реклама. 1968. 55 с.

172. Рыжов A.M. Определение прочности и деформативности грунтов в строительстве. Киев. Будивельник, 1976, 134 с.

173. Сапельников В.П., Мизенс Л.И., Мизенс А.Г. К проблеме взаимоотношения палеобиосферологии и принципа биниальности в геологии. //Дихотомия и гомология в естественных науках. Сборник трудов международной конференции. Тюмень, ТюмГНГУ, 1999. (в печати).

174. Сергеев Е.М. Избранные главы общего грунтоведения. М., Изд-во МГУ, 1946. 108 с.

175. Сергеев Е.М. Инженерная геология наука о геологической среде. // Инж. геология. 1979. № 1. С.3-9.

176. Сергеев Е.М. Инженерная геология. Изд.2. Ь., Изд. МГУ. 1982. 248 с.

177. Сидоренко А.В. Человек, техника, Земля. М.: Недра, 1967. 57 с.

178. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М: Наука. 1979. 640 с.

179. Структуры горных пород. В 3-х томах. Том 1 /Ю.И.Половинкина, Е.Н.Егорово и др./ М.Л. Госгеолиздат, 1948. 203 с.

180. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Геоэкология, экологическая геоэкология и инженерная геология соотношение содержания, объектов, предметов и задач. Геоэкология. 1996. № 6. С.43-54.

181. Теоретические основы инженерной геологии. Физико-химические основы. М. Недра. 1985. 288 с.

182. Трусдел К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред. Изд. "Мир". М. 1975. С.152-153, 375-381.

183. Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела. М. Мир. 1969. 559 с.

184. Урбан И.В. Расчет тонких стенок с учетом упругих свойств грунта и стенки. / Труды института МИИТ. Вып.55.М. 1939.

185. Физика простых жидкостей. Статистическая теория. М. Мир. 1971. 308 с.

186. Филатов М.М. Основы дорожного грунтоведения. М-Л., Гостран-сиздат, 1936. 571 с.

187. Филосовская энциклопедия. Т.4. М. Советская энциклопедия. 1967. 392 с.

188. Филосовский энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия. 1983. С.797.

189. Фок В.А. Теория пространства, времени и тяготения, 2 изд., М. 1961.

190. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М. Химия. 1982. 400 с.

191. Хакен Г. Синергетика. М: Мир, 1980. 404 с.

192. Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М: Мир, 1985. 423 с.

193. Хакен Г. Информация и самоорганизация. М: Мир. 1991. 240 с.

194. Хархута Н.Я., Васильев Ю.М. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог. М. Транспорт, 1975. 288 с.

195. Хрусталев JI.H., Пустовойт Г.П. Изменение мерзлотных условий при глобальном потеплении климата и устойчивость зданий в крио-литозоне. Геоэкология. 1993. № 5. С.30-36.

196. Хрусталев JI.H., Пустовойт Г.П. Мониторинг многолетнемерзлых пород. Геоэкология. 1994. № 4. С.43-49.

197. Цытович Н.А. Механика грунтов. М. Госстройиздат. 1963. 636 с.

198. Чаповский Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. М. Госгеолтехиздат. 1958. 272 с.

199. Четвериков С.Д. Руководство к петрохимическим пересчетам. М. Госгеолтехиздат. 1956. 247 с.

200. Черных В.В. Анализ возрастной структуры высших таксонов. Журнал общей биологии. Т.58. № 3. С.61-72.

201. Швец В.Б. Элювиальные грунты как основания сооружений. М. Стройиздат. 1964. 198 с.

202. Шеко А.И., Круподеров B.C. Оценка опасности и риска экзогенных геологических процессов. Геоэкология. 1994. № 3. С.11-21.

203. Штейнберг Д.С. Структуры горных пород. Учебное пособие для студентов. Свердловск. Издание Свердловского горн, ин-та. 1957. 72 с.

204. Штейнман Р.Я. Пространство и время. М. 1962. 31 с.

205. Эйрих Ф.Р., Рейнер М., Прагер В. и др. Реология. Теория и приложения. М: Изд. иностр. лит. 1962. 824 с.

206. Янковой А.П. К вопрсу математического моделирования устойчивости оползневых склонов. Геоэкология. 1994. № 5. С.97-101.

207. Водное хозяйство Урала. 4.1. Под редакцией А.М.Черняева. Урал-НИИВХ. Свердловск. 1991. 144 с.

208. Водное хозяйство Урала. 4.2. Под редакцией А.М.Черняева. Урал-НИИВХ. Свердловск. 1991. 133 с.

209. Водное хозяйство Екатеринбурга (состояние, пробле- мы, перспективы). Под редакцией А.М.Черняева. УралНИИВХ. Свердловск. 1991. 135 с.

210. Бумштейн Ф.П., Нежиховский М.Е., Островский Г.М. Об эффективности расчетов компенсационного регулирования в условиях асин-хронности колебаний речного стока. Охрана природных вод Урала. Свердловск. Сред.-Урал. кн. изд-во. С.78-86.

211. Черняев A.M. Управление водными ресурсами в аг- ропромышлен-ном регионе. JI. Гидромедиздат. 1987. 248 с.

212. Калачев Н.С. Об основах оптимального планирования водохозяйственных систем. Водные ресурсы. 1973. № 1. С.82-106.

213. Гидрогеология СССР. Т. XIV. Урал. М. Недра. 1972. 272 с.

214. Волков С.Н. Человек и город. Опыт социальной эколо- гии и практической геоурбанистики. Екатеринбург, 1997. 144 с.

215. Методика оптимального планирования развития водо- хозяйственной системы промышленного узла (А.М.Черняев и др.) УралНИИВХ. Свердловск. 1988. 54 с.

216. Булатов Р.В. Экономические аспекты использования подземных вод в промышленных районах. Водные ресурсы. 1979. № 6. С.87-91.

217. Тимофеева Л.М. Армирование грунтов (Теория и прак- тика применения). Пермский политехнический институт. Пермь. 1991. 478 с.

218. NAS/NRC. Ground Water at Yucca Mountain: How High Can It Rise? //National Research Council. National Academy Press. Washington D.C. 1992. 231 p.

219. Stuckless J.S., Peterman Z.E., Muchs D.R. U and Srisotopes in Ground Water and Calcite, Yussa Mountain, Nevada: Evidence Against Upwelling Water //Science. 1991. V. 254. 551-554.

220. Hill С.A., Dublyansky Y.V., Harmon R., Schuter C. Overvview of calcite/opal deposits at or near the proposed high-level nuclear waste site. Yucca Mountain, Nevada: pedogenic, hypogene, or both? //Environ. Geol., 1995. V. 26. N 1. R 69-88.

221. Bosworth J., Bryant M., Noll C., Allendy R. Global geodetic and geophysical observatories with continuosly operating instrumentation //SGMS Newsletter. 1994. V.5. N1. P.3-16.

222. Reilinger R. GPS-Geodinamic measurements in the Tien Shan (19911993) //Abstr., presentation and reports from the 6 th General Assembly of Wegener. St .-Petersburg. 1994. P.391-396.

Информация о работе

Мельников, Борис Николаевич
доктора технических наук
Екатеринбург, 2000
ВАК 11.00.11

Диссертация

Методология исследований геотехногенных структур при разработке природоохранных мероприятий - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы