Ландшафтный подход к территориальному планированию экологических поселений с помощью карт пластики рельефа

Вве^ение. В России стали стихийно появляться экопоселения – особый вид общественного ведения сельского хозяйства, который в России не имел аналогов. Одно из таких объединений экофермеров (НП «Славное») разместилось на землях Ясногорского района Тульской области в 20 км от Пущинского научного центра Российской академии наук, в котором имеется мно^ество институтов, связанных с проблемами экологии. Это обстоятельство – близость экологического поселения к центру Российской экологической науки – позволило сотрудникам Лаборатории новых методов в биологии Института биологического приборостроения Р^Н заключить договор с НП «Славное» на выполнение работ по составлению некоторых карт экологического содер^ания на территорию НП «Славное». Методы и подходы ландшафтного планирования различаются в зависимости от решаемых практических задач, масштаба, особенностей и изученности территории планирования. Для комплексного исследования территории необходимо оценить все основные компоненты ландшафтов. Специфика ландшафтного планирования в России в том, что к разделам анализа ландшафтных компонентов добавляется раздел комплексной оценки свойств ландшафта как системы [1, 10].

Карта потоковых структур или пластики рельефа является основой предварительного территориального планирования, размещения ^илых и хозяйственных построек, расположения колодцев, а также почвенно-экологического и гидрологического прогнозов и соответствующих общих рекомендаций для рационального использования территории экологического поселения.

Ва^ным шагом в становлении метода стала формализация нового изобра^ения на новых географических картах и развитие применения метода в прикладном направлении, что было сделано профессором И.Н. Степановым и его последователями. Составление и анализ карт пластики рельефа позволили ученому установить, что вся поверхность нашей планеты представляет собой гигантский литодинамический каркас, дифференцированный на потоки-повышения и потоки-понижения. Уникальность метода пластики рельефа заключается в том, что он позволяет выявить локальные, региональные и глобальные закономерности формирования геологии и тектоники нашей планеты [2, 5, 8, 10].

• 1.    Метод составления карты пластики рельефа. Карта составлена по горизонталям топографической основы М 1:10 000 методом пластики рельефа. Метод впервые предложен профессором И.Н. Степановым [3, 7-9] и получил в наши дни широкое распространение. Суть его заключается в нахо^дении визуально или по компьютерной программе точек перегибов горизонталей, которые затем соединяются изолинией, названной морфоизографой. Морфоизографа по точкам нулевой плановой кривизны отделяет выпуклые элементы рельефа от вогнутых как показано на карте, представленной на рис. 1. Морфоизографа расслаивает земную поверхность на два уровня (плана) -передний и задний. Образуются так называемые фигура (выпуклости-потоки, они закрашены) и фон (подло^ка белого цвета). Таким образом, с помощью только одной изолинии (морфоизографы) производится дифференциация рельефа территории на выпуклости и вогнутости, что на традиционных картах не делается - они являются одноплановыми. Двуплановость, объемность наших карт делает их более наглядными и информативными в отличие от традиционных карт рельефа.

• 2.    Выбор места располо^ени^ ^илых и хоз^йственных построек. Деление на повышения и пони^ения помогает в определении места строительства ^илых и хозяйственных построек (рис. 2). Так, ^илой дом нами рекомендуется устанавливать в пределах области потоков-повышений, на более ровной, не крутой площадке. Если он не имеет квадратную форму, то дол^ен быть ориентирован более длинной стороной параллельно потоку. Это позволяет геохимическим потокам «обтекать» дом. Ни в коем случае нельзя располагать строение на повышении и на пони^ении одновременно. Это грозит через несколько лет повре^дением фундамента на месте границы ме^ду пони^ением и повышением и быстрым разрушением здания. Размещение дома в пределах пони^ений приведёт к подтоплению подвальных помещений, особенно в весенний и осенний периоды, когда дом будет находиться на пути передви^ения талых и до^девых вод [4, 5].

Рисунок 1 - Карта пластики рельефа (потоковых структур) территории НП «Славный». М 1:10 000 (в 1 см 100 м), 2007 г. Потоки-повышения показаны коричневым цветом, белый фон - понижения. Сохранены горизонтали (без указания высот) и вся инфраструктура, которая имелась на топографической основе.

Показаны земельные участки и их номера

На карте пластики рельефа мо^но дифференцировать территорию по высотам и показать различия в высотах цветом, что делает карту пластики рельефа легко читаемой. На карте сохранены горизонтали, которые показывают крутизну потоковых структур и фона и позволяют проверить достоверность выделенных нами границ потоков – морфоизограф (изолиний нулевой плановой кривизны).

Выпуклости названы потоками, так как они картографически отобра^ают дви^ение почвенно-геологической структурированной массы в поле земного тяготения. Основу потока составляют горные породы, в связи с чем в научную литературу он введён как литодинамический поток. Показанные на карте повышения являются лишь видимой частью потока – его вершиной, основная его часть («корни») располо^ена на глубине нескольких десятков метров.

Рисунок 2 – Пример располо^ения построек в пределах потоковой структуры: 1, 2, 6 – неправильное; 3, 5 – правильное

^нализ карты рис. 2 показывает следующее:

• -    постройки, обозначенные № 1, располо^ены неудачно, так как находятся на границе ме^ду повышением и пони^ением;

• -    строение № 2 располо^ено в неблагоприятном месте – в пределах карстовой полости;

• -    №№ 3 и 5 обозначены места благоприятного располо^ения построек – в пределах повышения, вдоль него, на сравнительно ровном участке территории;

• -    площадка № 4 является местом развития активного оползня;

• -    № 6 – участок располо^ен неблагоприятно – в пони^ении, поперёк геохимических и водных потоков.

• 3.    Решение гидроэкологических проблем территории. Для решения гидроэкологической проблемы изучаемой территории нами составлена предварительная карта первого от поверхности водоносного горизонта, т.е. карта глубины вскрытия геологического слоя, насыщенного водой. Напомним, что воды различают по глубине их залегания на поверхностные, почвенные (глубина залегания 0,5-2 м), грунтовые (3-20 м), подземные (более 20 м). В данном случае рассматриваются грунтовые воды (первого от поверхности водоносного горизонта). Фрагмент карты грунтовых вод представлен на рис. 3.

^нализ поверхности территории и карт пластики рельефа позволил установить, что в пределах ва^ных точек местности: начальных и бифуркационных точек литодинамических потоков не ведутся производственные работы, ведущие к загрязнению всей территории. Гидрологические объекты (колодцы, мелкие пруды) зало^ены согласно рекомендациям сотрудников Лаборатории новых методов в биологии и экологии Пущинского научного центра Российской Академии наук. Вся территория Общества состоит из малых хозяйств, площадью 1-5 га, что является нормой для ведения экологического земледелия. Незначительная площадь ка^дого КФХ позволила спланировать схему размещения хозяйств, согласно естественно-природных образований рельефа земной поверхности в виде литодинамических и геохимических потоков. Таким образом, хозяйства Общества органично вписываются в ландшафты территории, что позволяет рационально использовать земельные, водные и ландшафтные ресурсы. Это приведёт к восстановлению естественной структуры и плодородия почвенного покрова, сохранению и воспроизводству лесной растительности, сохранению благоприятного микроклимата территории.

Данная карта составлена в целях ориентировочного выявления некоторых закономерностей в распределении водных ресурсов территории. Карта показывает, что в целом грунтовые воды залегают на небольшой глубине - 3-9 м, что делает доступным ее получение без особых затруднений. Вода с экологической точки зрения чистая, пригодная для питья. Ее состав, на период исследований, подтвер^ден данными химических и бактериологических анализов. Установленный исходный первичный уровень состояния грунтовых вод позволит периодически, через определенный интервал времени (3-5 лет) точно фиксировать характер ее изменения под влиянием хозяйственной деятельности экопоселения.

Для первых лет ведения хозяйств, с учетом орошения земель, грунтовых вод будет достаточно. Но для дальнейшего прогноза необходимы сведения о планируемых орошаемых площадях, чтобы рассчитать расходы воды на полив и соотнести их с запасами водных ресурсов первого от поверхности водоносного горизонта. В случае больших расходов воды на бытовые ну^ды и на полив, придется провести изучение глубин залегания других (более глубоких) водоносных горизонтов, которые могут находиться на 20, 60, 80 м и более от земной поверхности и для их извлечения придется бурить дорогостоящие сква^ины. Поэтому следует более тщательно изучить современное состояние грунтовых вод, залегающих на небольшой глубине (3-9 м) с тем, чтобы сохранить их ресурсы и, главное, качество, столь необходимое для сохранения здоровья.

Особая естественная чистота грунтовых и подземных вод обусловлена тем, что источником их питания является Тульский угольный бассейн. Подземные воды ПН «Славный» очищаются угольными пластами [3, 6-8, 10].

Особое внимание при гидрогеологическом исследовании территории следует уделять располо^ению уборных и свалок мусора. Близкое залегание грунтовых вод и большие колебания водной поверхности, изменяющейся по сезонам года вплоть до полного заполнения колодца до нулевой отметки, заставляет обратить особое внимание на проблему возмо^ного быстрого загрязнения грунтовых вод фекалиями, мусорными отходами, удобрениями и ядохимикатами.

Рисунок 3 – Фрагмент карты грунтовых вод территории НП «Славный». М 1:10 000. Цифрами на гидроизогипсах показана глубина залегания первого от поверхности водоносного горизонта (в метрах)

На основе карты водоносного горизонта, нами были рекомендованы места зало^ения колодцев. Приведем идеализированную схему возмо^ного (рекомендуемого в общих чертах) располо^ения колодцев. Из карты рис. 4 следует, что располо^ение колодцев №№ 1, 2, 3 является благоприятным, так как они располо^ены в пределах повышений. Поло^ение колодцев №4 и №5 менее благоприятное – качество воды в колодце несколько ни^е, но водный горизонт залегает неглубоко (ре^им его во многом зависит от осадков) и вода мо^ет использоваться для орошения участков.

Рисунок 4 – Пример располо^ения колодцев в пределах потоковой структуры

Исследования на местности показали, что глубина колодцев от 9 до 5 м, качество воды высокое.

Системность метода пластики рельефа означает, что отдельно располо^енные возвышения в рельефе, долины и овраги формируют сеть взаимосвязанных друг с другом литодинамических потоков. Благодаря этому качеству возмо^но определение путей переноса геохимических веществ. Внесение на определённой территории в течение длительного времени удобрений через определённый проме^уток времени проявится в нескольких километрах (или много дальше - в зависимости от интенсивности загрязнения, потоковых структур и многих других условий) в виде гибели отдельных с/х культур, заболевании деревьев и кустарников, людей. Понимание схемы потоковых структур как системы позволит рационально расположить объекты водохозяйственного назначения (пруды, колодцы).

Чрезмерная нагрузка на какой-либо из потоков приведёт к осушению его водосборной территории. Так располо^ение большого числа прудов в верхней части потока-повышения совместно с колодцами (кол.1, рис. 3), может привести к падению уровня воды в колодцах ни^ней части потока (кол.2 и кол. 3). Негативно мо^ет отразится на запасах воды в верхней части потока так^е и нерациональное использование водных ресурсов в ни^ней части потока (кол. 3) - использование насосов для орошения с.-х. угодий понизит уровень воды вышестоящих по потоку колодцев (кол. 2 и кол. 1). В этом случае следует иметь между соседями по потоку-повышению договорённость по использованию воды: в каких целях, в определённые дни и т.д. В этом случае преимущество не имеет ни одна из сторон, так как в верхней части потока вода чище, а в ни^ней части потока - она подходит ближе к поверхности, соответственно повышая влажность верхних горизонтов горных пород [7, 9, 10].

Запасы грунтовой воды на повышениях не такие большие, как в пони^ениях, но они чистые. Использовать их для полива надо осторо^но, с большими перерывами, позволяя воде накапливаться в достаточных для полива объемах. Запасы грунтовой воды в пони^ениях более значительны, но в пони^ения стекают загрязнители с повышений, что делает эти воды мене пригодными для питья, хотя для орошения они пригодны и достаточны. Но изъятие этих вод в больших объемах мо^ет заметно понизить уровень воды в колодцах, расположенных на повышениях, и вообще изменить режим грунтовых вод всей территории экопоселения «Славный».

Выводы. Карта пластики рельефа имеет многоцелевое назначение. Она дифференцирует земную поверхность на повышения и понижения, образующие потоковую структуру в пределах которой происходит перемещение (смыв) горных пород, геохимических веществ, удобрений, загрязняющих веществ. Почвы повышений менее увла^нены, чем почвы пони^ений, что приводит к необходимости дополнительных мероприятий по орошению или осушению, соответственно. Почвы соседних повышений и пони^ений заметно отличается по свойствам, особенно гидротермическим и геохимическим. В результате измерений уровня воды в колодцах выявлено, что на повышениях водоносный горизонт располо^ен несколько глуб^е, чем в пони^ениях. Грунтовые воды повышений чище. В верхних точках потока водный горизонт располагается на глубине 7-9 м, ниже по потоку - 4-6 м, в нижней точке крупных оврагов и на уровне уреза рек - выходит на поверхность в виде ключей. Следует отметить, что ни в коем случае нельзя допускать прокладку дороги да^е по незначительным пони^ениям. Проселочные дороги дол^ны проходить только по повышениям, что избавит от бесконечных и бесполезных ремонтных работ. Проводить подземные коммуникации, планировать размещение ^илых и хозяйственных построек так^е следует с использованием карты пластики рельефа – избегая перепадов высот по повышениям и пони^ениям. Неправильное размещение приведет к быстрому износу кабеля и труб; разрушению ^илых и хозяйственных построек.