Что такое природный фактор

Природные факторы окружающей среды.

Тема №5. Природные факторы окружающей среды и их регулятивные механизмы.

Природные факторы окружающей среды.

Их регулятивные механизмы. Природные типы экосистем: биогеоценозы, ландшафтные зоны, континентальные и океанические регионы.

Определяющим фактором в отношениях людей к природной среде является их производственная деятельность.

Очевидна уникальность природной среды для развития вообще человеческого общества и в частности для системы материального производства.

Исходя из экономической роли природных факторов в общественном производстве, их обычно делят на две группы: природные (естественные) ресурсы и природные условия. Критерием отнесения фактора к разряду природных ресурсов выступает его непосредственное участие в материальном производстве.

А.А. Минц, один из первых глубоко проанализировавший природные факторы, определил природные (естественные) ресурсы как «тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества в форме непосредственного участия в материальной деятельности».

Под природными условиями он подразумевает «тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил существенны для жизни и деятельности человеческого общества, но не участвуют непосредственно в материальных сферах производственной и непроизводственной деятельности людей.» Совокупность естественных ресурсов и природных условий в трактовке А.А.МИНЦ составляет «природные факторы» жизни общества.

К.Г. Гофман конкретизирует понятие природных ресурсов, подразумевая под ними «тела и силы природы, используемые (или потенциально пригодные для использования) в качестве средств труда (земля, водные пути, воды для орошения и так далее), источников энергии (гидроэнергия, запасы горючих ископаемых и так далее), сырья и материалов (запасы минерального сырья, леса, ресурсы технологической воды и так далее) или непосредственно в качестве предметов потребления (питьевая вода, дикорастущие плоды и ягоды и так далее). Причем, изменение естественного (исходного) состояния этих тел и сил природы в процессе их использования затрагивает интересы народного хозяйства в обозримой перспективе.»

В.В. Степин систематизировал опыт, накопленный в литературе по классификации природных ресурсов.

Природные ресурсы различаются:

— по принадлежности (космические, планетарные ресурсы Земли) и отношению к системам, их размещению (распределенные, сосредоточенные и прочие), возможности перемещения (естественно перемещаемые и неперемещаемые) и видам (сырьевые, водные, земельные и так далее);

— по хозяйственному использованию (принадлежность, ис-черпаемость, возобновляемость, направление использования и другое, степень изученности, возможность использования, характер использования, качество, воздействие производства);

— по отношению к человеку (необходимость для жизни, целевое назначение).

Для экологического планирования и прогнозирования большой интерес представляет классификация природных ресурсов по степени их исчерпаемости и возобновимости. Ресурсы биосферы, хотя в принципе возобновимы вследствие их способности к самовоспроизводству, могут стать невозобновимыми при интенсивности их использования, превышающей скорость их восстановления. Такие ресурсы, как лесные и водные, характеризуются сочетанием черт невозобновимых и возобновимых ресурсов.

Основная особенность развития производительных сил на современном этапе — постепенное стирание граней между природными ресурсами и природными условиями. Во-первых, возрастают масштабы традиционного использования природных факторов в качестве ресурсов, в результате чего фактор, ранее относимый к природным условиям, превращается в природный ресурс. Таким образом, количественные изменения — причина качественных превращений, что видно на примере использования атмосферного кислорода как окислителя при сжигании органического топлива. Возросшие масштабы процесса даже с учетом только этой функции позволяют считать, что атмосфера из преимущественно природного условия превращается в преимущественно природный ресурс.

Во-вторых, значительно возрастает количество функций, выполняемых одним и тем же природным фактором в качестве природного ресурса. Это хорошо прослеживается на примере важнейшего элемента природной среды — атмосферы. Когда-то ее экономическая роль определялась в основном такими функциями: для биологического воспроизводства рабочей силы (дыхание человека, среда существования); источник кислорода для сжигания ископаемого топлива; источник ветровой энергии. В настоящее время экономические функции атмосферы значительно расширены; используются ее электромагнитные, оптические, акустические и другие физические и химические свойства. Атмосфера, неся информацию о телах и силах природы, является также информационным ресурсом. Как правило, чем шире и интенсивней используются в производстве те или иные свойства природного ресурса, тем сильнее они изменяются.

В общественное производство вовлекаются новые нетрадиционные элементы окружающей среды, например, геотермальные ресурсы или космическое пространство. В перспективе можно будет экономически использовать космические объекты, новые ресурсы океана, который уже сейчас называют «вторым космосом».

Принципиально новый подход к классификации природных ресурсов предложил Н.Ф. Реймерс. Он представляет собой комбинацию функциональной и экологической классификации и исходит из концепции «интегрального ресурса», который рассматривается как системное образование, эксплуатируемое различными хозяйственными отраслями и поддерживающее жизнь на Земле. Входящие в него компоненты (около 70) образуют интегральные и комплексные совокупности.

Интегральный природный ресурс Реймерс дополняет еще одной функцией — информационной. Совокупность информационных ресурсов состоит из естественно-природного массива (в вещественно-энергетической форме совпадает с соответствующими телами и силами природы) и накопленной человеком информации.

Более полное использование человеком природных факторов, превращение их в единый интегральный ресурс заставляет по-новому подойти к их классификации. Поскольку практически все элементы природы в той или иной степени используются или могут быть использованы (потенциальные природные ресурсы) человеком, представляется более точным рассматривать природные факторы по их отношению к выполняемым функциям в природе и в материальном производстве.

Если природные факторы рассматриваются при их использовании в общественном производстве, целесообразно применять термин природные ресурсы.

Если природные факторы выполняют экологические и социальные функции, целесообразно использовать термин окружающая природная среда.

Для характеристики обобщающего понятия, включающего в себя природные ресурсы и окружающую природную среду, по нашему мнению, следует использовать термин природная среда.

Таким образом, одни и те же элементы природы могут быть охарактеризованы в одном случае как природные ресурсы, в другом — как окружающая природная среда.

Природный фактор — любой предмет или явление, действующие вне и помимо участия человека (неантропогенные) или связанные с его биологической сущностью, то есть естественное воздействие природной среды, в определенных пределах применяемое, но не полностью снимаемое действием социальных факторов, включая техногенноє воздействие.

Социальный фактор — предметы и явления, которые являются результатом функционирования человеческого общества.

Под социальной средой следует понимать искусственное материально-психологическое (информационное) окружение человека.

Природная среда в совокупности с социальной средой составляет окружающую среду человека.

В отечественной и зарубежной литературе всесторонне рассматривается понятие окружающей среды. Наиболее удачным можно считать определение, сформулированное Р. Лацко: «Окружающая среда — природный и созданный человеком материальный мир, который окружает человеческое общество и воздействует на него, в котором человек, как общественное существо, удовлетворяет свои потребности и в свою очередь воздействует на него своей деятельностью и преобразует.»

Обращает на себя внимание антропоцентричность большинства понятий. Эта мысль конкретизируется П.П. Боровским в постулате «Все для человека, как человек для всего.»

Идея антропоцентричности в определении окружающей среды развивается Э.Б. Алаевым. Он выделяет три различных по объему понятия среды:

— среда, которая в качестве хозяина рассматривает только человека (среда обитания);

— среда, хозяином которой является производство (ресурсная среда);

— человеческое общество вместе с производством.

Последнее — наиболее общее понятие, традиционно обозначаемое термином окружающая среда.

Интегральную количественную оценку различных факторов окружающей среды чаще всего связывают с понятием уровень жизни. К сожалению, успехи в этой области довольно скромны, хотя первые шаги уже делаются. Например, Я. Микалаш и Л. Питтерман предлагают балльную оценку факторов природной среды. За базу при этом принимались бы научно разработанные нормы на уровень качества элементов окружающей среды. Отклонение от этого уровня в баллах составило бы количественную оценку фактического качества. В этих целях авторы предлагают воспользоваться классификацией факторов окружающей среды, разработанной коллективом чехословацких ученых, которые применили следующее деление на сферы и классы.

1. Сфера факторов природных элементов среды:

Классы: 1.1. — климатические; 1.2. — водохозяйственные; 1.3. — почвенные; 1.4 — географические.

2. Сфера факторов искусственных элементов среды:

Классы: 2.1. — жилого фонда; 2.2. — общественных учреждений; 2.3. — технического оборудования; 2.4. — транспортных средств и площадок; 2.5. — зон отдыха; 2.6. — внешних связей.

3. Сфера факторов, связанных с пребыванием или деятельностью человека в пространстве:

4. Сфера факторов, связанных с результатами деятельности человека в пространстве:

Классы: 4.1. — гигиенические; 4.2. — охраны природы и культурных объектов; 4.3. — эстетические.

Под термином фактор здесь понимается сочетание материальных объектов и их особенности, влияющие на окружающую среду.

Качество жизни человечества целиком определяется качеством факторов окружающей среды, что в свою очередь прямо зависит от характера трудовой деятельности человека.

Как правило, любое сознательное преобразование человеком природы имеет своей целью улучшение ее условий для жизни человека. Поэтому и заметны прежде всего эти положительные с точки зрения человека процессы. Однако, имеют место и отрицательные последствия хозяйственной деятельности человека, что заставляет ученых и хозяйственников уделить значительное внимание их изучению, прогнозированию, учету в управленческих решениях.

Основные причины, вызвавшие обострение экологических проблем, таковы:

— причины естественного характера, вытекающие из ограниченности природных ресурсов Земли, существования предела самовосстановления природных систем, предела эластичности экосистем;

— причины технологического характера, связанные с несовершенством технологических процессов добычи, переработки и использования природных ресурсов. Их следствием является экстенсивный характер воспроизводства природных ресурсов, низкий КПД их переработки и, как следствие, интенсивное загрязнение окружающей среды. Не случайно, что среди методов борьбы с загрязнением воздушной и водной среды также до сих пор преобладает экстенсивный метод. Он основан на разбавлении выбросов (например, строительство высоких дымовых труб), он использует естественный потенциал самоочищения экосистем, достижение предела которого приводит к срыву экологического равновесия. Полезно используется не более 5 % добываемого природного вещества, остальные 95 % возвращаются природе уже в менее компактном и организованном, но в гораздо более токсичном виде. Эти отходы превращаются в загрязнители, поражающие качество природных сред: воздуха, воды, почвы;

— причины гносеологического характера, обусловленные недостаточным знанием законов природы и невозможностью проследить всю причинно-следственную связь природных процессов. Они вызывают ошибки в выборе методов обработки земли, в использовании химикатов в сельском хозяйстве (ущерб от которых иногда превышает выгоды), в активизации применения монокультур и объединении естественного генофонда, в неоправданном увеличении мощности сельскохозяйственных машин, в неправильном проектировании застройки городов;

— причины организационного характера, возникающие из-за несовершенства хозяйственного механизма, когда экологические цели недостаточно подкреплены системой планирования и экономического стимулирования;

— причины морально-эстетического характера, вызванные недостатками эмоционального и нравственного воспитания человека, когда происходит нарушение природы человеком (даже при осознании негативных последствий), объясняются проявлением чувства эгоизма в общении с природой;

— причины политического характера, связанные с противоречиями политических целей и требованиями рационального природопользования. Наиболее уродливые формы проявления противоречий дает милитаризм. Огромные масштабы разрушения ландшафтов и истребление всего живого в ходе военных действий, радиоактивное загрязнение, химическое загрязнение, колоссальные затраты железа, меди, хрома, вольфрама, никеля, цинка, алюминия и так далее.

Э.Б. Алаев в качестве наиболее общего термина для всех процессов, обозначающих ухудшение среды обитания или окружающей среды, предлагает термин «детериорация».

Источник детериорации — завод, аэропорт и тому подобное — детериоратор.

Объект детериорации (ландшафт, поселение) — детериорат. Носитель детериорации (окислы серы, азота, пыль и так далее) — детериорант.

Отрасли производства, опасные в экологическом отношении, можно назвать детериорантными.

Следовательно, детериорация — процесс интоксикации, т.е. все виды загрязнения среды, вызывающие деградацию биологических компонентов ландшафта, в том числе и такие, которые воздействуют на организм человека. Это также процесс контаминации, или перегрузки природного ландшафта химически безвредными (но неразрушимыми естественными силами) физическими телами антропогенного происхождения — пластмассовыми, бумажными, стеклянными отходами и тому подобное или процесс пейоризации, то есть нарушение эстетики среды обитания с отрицательными воздействиями на психику людей; процесс деструкции — физическое разрушение природного ландшафта производственной деятельностью человека; процесс эрозии — разрушение ландшафта под воздействием природных сил, часто превышающих свою активность в результате деструкции.

Человек, как биологический вид, не вызывает детериорации. Однако стремительное развитие урбанизации, в том числе городских форм общежития в сельских поселениях, разрабатывает или, во всяком случае, видоизменяет биологические связи человека, а также связи ряда домашних животных с природой и представляет собой вид нарушения экологического равновесия.

Целенаправленный процесс, обратный детериорации, то есть сохранение природных систем — амелиорация (от латинского — «улучшать») для обозначения обратных процессов и мероприятий. Наиболее общий процесс ухудшения среды под воздействием антропогенной деятельности может быть выражен термином «нарушение природной среды».

Использование природных ресурсов в общественном производстве сопровождается изменением их состояния и, следовательно, общественной полезностью. Согласно определению В.Н. Лексина «под состоянием природных ресурсов (или окружающей среды) понимаются их потенциальные возможности сохранять первоначальные качественные признаки каждого природного ресурса и общую величину ресурса.»

Предпосылками взаимного перехода количества в качество, и наоборот, являются ограниченность природных ресурсов, их исчерпаемость или длительный цикл восстановления. С одной стороны, уменьшение количества природных ресурсов из-за их исчерпаемости заставляет вовлекать в производство ресурсы худшего качества. По отношению, например, к минеральным ресурсам, это означает снижение содержания в рудах основных элементов. С другой стороны, ухудшение качества ресурса в результате загрязнения на практике означает уменьшение количества данного ресурса, пригодного для выполнения определенных функций.

Среди процессов нарушения природной среды одним из самых ощутимых для человека в последнее время является её загрязнение.

Говорить о загрязнении можно только по отношению к определенному объекту восприятия — биологической, материальной и социальной системам.

Чистых явлений ни в природе, ни в обществе нет и не может быть. Само понятие «чистота» есть некоторая узость, однобокость человеческого познания, не охватывающего предмет до конца и во всей его сложности.

Действительно, наше бесценное богатство — плодороднейшая земля, являясь жизненной средой биологических организмов в поле, в иных условиях превращается в загрязняющее вещество, нарушающее работу коммунального хозяйства. Кислород — обязательный агент жизни всего живого мира — является разрушителем металлов. Для одних организмов поступление тепла в водоемы — благоприятный фактор, для других — квалифицируется как тепловое загрязнение, губительно отражающееся на развитии.

В условиях Земли универсальным эквивалентом всех ценностей природы является человек.

Человек, пытаясь улучшить некоторые функции окружающей среды, чаще всего наносит ущерб другим ее функциям. Поэтому практически любое антропогенное изменение окружающей среды является на сегодняшнем этапе ее загрязнением.

Классификация экосистем В общем виде экосистемы подразделяются на естественные (луг, тундра, пустыня, лес, озеро, море, океан) и искусственные (город, агроэкосистема, аквариум, космический корабль). По структурным признакам:

1. Наземные: тундра, степь, саванна, хвойные леса, тропики2. Пресноводные: озера, пруды, река, ручьи, болота3. Морские: открытый океан, прибрежные воды, проливы и пр.

По источникам энергии— четыре типа функциональных систем:

1. Природные, движимые солнцем, несубсидируемые (открытые океаны и высокогорные леса: Е=1000-10000 ккал/м 2 ).

2. Природные, движимые солнцем и субсидируемые другими естественными источниками (воды континентального шельфа, некоторые дождевые леса: Е=10000-40000 ккал/м 2 ).

3. Движимые солнцем и субсидируемые человеком (агроэкосистемы, аквариумы: Е=10000-40000 ккал/м 2 ).

4. Города, пригороды, индустриальные зоны, движимые топливом (ис­копаемым, ядерным и т.д.). Глобальный источник не солнце, а топливо, хотя эти экосистемы зависят от первых трех.

Подобно тому, как природные силы сменила эра горючих ископаемых, на смену им придет эра атомной энергии.

Биогеоценозы – это комплексы взаимосвязанных видов (популяций разных видов), обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существованиями. Это определение понадобится для использования в дальнейшем. Дубрава – это совершенная иустойчивая экологическая система, способная при неизменных внешних условиях существовать веками. Биогеоценоз дубравы составляют более сотни видов растений и несколько тысяч видов животных. Понятно, что при таком разнообразии видов, населяющих дубраву, поколебать устойчивость данного биогеоценоза, истребив один или несколько видов растений или животных, будет сложно. Сложно, потому что в результате длительного сосуществования видов растений и животных из разрозненных видов они стали единым и совершеннымбиогеоценозом – дубравой, которая, как уже было сказано выше, способна при неизменных внешних условиях существовать веками.

Основные компонентыбиогеоценоза и связи между ними; растения – главное звено в экосистеме. Основу подавляющего большинства биогеоценозов составляют зеленые растения, которые, как известно, являются производителем органического вещества (продуцентами). А так как в биогеоценозе обязательно присутствуют растительноядныеи плотоядные животные – потребители живого органического вещества (консументы) и, наконец, разрушители органических остатков – преимущественно микроорганизмы, которые доводят распад органических веществ до простых минеральных соединений (редуценты), то не трудно догадаться, почему растения являются главным звеном в экосистеме. А потому, что в биогеоценозе все потребляют органические вещества, или соединения, образующиеся после распадаорганических веществ и ясно, что если растения – главный источник органического вещества исчезнут, то жизнь в биогеоценозе практически исчезнет.

Области распространения степей и лесостепей (зеленый цвет):

Степь:

1. Тип травянистой, очень богатой видами растительности с сомкнутым или полусомкнутым покровом на пространстве без деревьев. Это преимущественно дерновинные злаки (ковыль, типчак, тонконог, житняк и другие), меньше разнотравья и полыни и еще меньше дерновинных осок. Дерновины с отмершими корешками и стеблями нарастают на 10 см и больше. Они накапливают влагу неравномерно выпадающих атмосферных осадков. Листья многих трав во время засух сворачиваются, что предохраняет их от излишнего испарения.

В Евразии степи тянутся полосой от устья Дуная до Алтая, занимают межгорные впадины и склоны гор южной экспозиции — Минуссинскую котловину, в Туве, Забайкалье до границы с муссонным климатом Дальнего Востока. В Северной Америке степи вытянуты в меридиональном направлении (Большой Бассейн). В южном умеренном поясе степи встречаются небольшими участками в Южной Америке (Чили, Аргентина), на юго-западе и юго-востоке Австралии.

В естественном состоянии в степях различают три подзоны степей:

а) луговые — переходные к лесным зонам, с красочным разнотравьем и влаголюбивыми злаками (мятлик, костер, тимофеевка, овсец и другие) на типичных черноземах;

б) типичные злаковые степи на южных черноземах и темно-каштановых почвах;

в) южные полынно-злаковые степи с не полностью сомкнутым покровом на каштановых почвах с включением солонцов.

В настоящее время эти подзоны различить невозможно из-за почти полной распаханности. Плодородные почвы и благоприятные условия жизни в степях способствовали густому расселению людей и выращиванию здесь зерновых и технических культур. Неудобные для пашни земли в степях используются как пастбища для скота.

Для тундры характерны густая сеть рек и ручьев, огромное число озер и болот (торф в них не накапливается).

Почвы маломощные, грубогумусные, тундрово-глеевые и торфянистые кислые и неплодородные. Рассеянная и реже (из-за низкой облачности) прямая солнечная радиация летом обеспечивает интенсивную вегетацию, цветение трав и полукустарничков. Подснежное содержание зеленых трав и полукустарничков с плодами зимой обеспечивает питание животному миру тундры: леммингам и тундровым куропаткам, а также огромному числу прилетающих на озере для размножения водоплавающих птиц: уток, гусей, куликов и ставших редкими лебедей. Лемминги и птицы в свою очередь составляют питание тундровым аборигенам — песцам и белым совам. Летом на зеленый корм из тундролесья приходят северные олени, а за ними волки, ворон и тучи гнуса.

Повсеместно тундры подразделяется на три подзоны:

Источник

Научная электронная библиотека

Что такое природный фактор. Смотреть фото Что такое природный фактор. Смотреть картинку Что такое природный фактор. Картинка про Что такое природный фактор. Фото Что такое природный фактор

Седрисев Д Н, Рубинская А В, Аксёнов Н В, Кожевников А К,

2.3. Основные природные факторы

Основные природные факторы, действующие на ГТС, оказывают на него определенные воздействия. Их можно разделить на следующие основные группы: метеорологические и климатические, гидрологические, геологические и геоморфологические др.

К метеорологическим и климатическим факторам относятся все явления, происходящие в атмосфере, причем наибольшее значение для портостроения имеют ветры, температуры воздуха и воды, осадки и туманы. Важнейшие гидрологические факторы – колебания уровней воды, волнения, течения и ледовый режим.

Кроме основных геологических и геоморфологических факторов – геологического строения района, изменяемости берегов и дна, движения наносов и свойств грунтов – большое, а иногда и решающее, значение оказывает и топография района.

Для решения ряда вопросов портостроения важно знать уровни грунтовых вод и их дебит, а также химический состав воды и экологические условия и требования.

В целом все природные факторы в данном районе объединяются понятием естественный режим побережья. Для того чтобы при наименьших капитальных вложениях на строительство берегового лесного склада (порта) получить наибольший экономический эффект, а также правильно скомпоновать его план и принять наиболее рациональные конструкции, обеспечивающие бесперебойную работу всех его элементов, необходимо тщательное изучение всех факторов естественного режима (воздействие природных факторов на ГТС).

2.3.1. Из всех метеорологических факторов наибольшее значение для построения, эксплуатации портов и судоходства имеют: ветер, туманы, осадки, влажность и температура воды.

Ветровой режим характеризуется направлением, скоростью, продолжительностью и повторяемостью. В многолетнем периоде повторяемость ветра определенной скорости и направления для определенных сезонов года остается более или менее постоянной. Поэтому более важное значение имеют осредненные данные за навигацию, а не за год. Для практического использования по многолетним данным строят соответственные диаграммы – розы повторяемости и максимальных скоростей ветра [23].

Температуру воздуха и воды измеряют на гидрометеостанциях в те же сроки, что и параметры ветра. Данные измерений оформляют в виде годовых графиков хода температуры. Основное значение этих данных для портостроения состоит в том, что они определяют сроки замерзания и вскрытия бассейна, от чего зависит длительность навигации.

Влажность воздуха определяют содержанием в нем водяных паров. Различают абсолютную влажность – количество водяного пара в воздухе и относительную – отношение абсолютной влажности к ее предельному значению при данной температуре.

Туманы. Туманы возникают в тех случаях, когда упругость водяного пара в атмосфере достигает упругости насыщенного пара. В этом случае водяной пар конденсируется на частицах пыли или поваренной соли (на морях и океанах), твердых и взвешенных дымовых веществах. Несмотря на развитие радиолокации, движение судов в тумане все же ограничено. При очень густом тумане, когда уже на расстоянии нескольких десятков метров не видны даже крупные предметы, иногда приходится прекращать и перегрузочные работы.

Осадки характеризуются толщиной слоя воды (мм), выпавших в виде дождя и снега в течение года (навигации). Учет осадков имеет значение при производстве перегрузочных работ, для правильного расположения дренажных и ливневых коммуникаций, промплощадок и дорог.

2.3.2. К гидрологическим факторам относятся: колебание уровней воды, волнение, течения и ледовый режим [3, 8, 10].

Колебания уровня воды. Эта важнейшая гидрологическая характеристика определяет не только высотные отметки территории порта и глубины на подходах и у причалов, но и форму крепления берега и конструкцию причальных сооружений. При значительных амплитудах колебаний уровня на свободных реках становится нерентабельным применение вертикальных креплений берега. В этих случаях приходится переходить на менее удобное в эксплуатации откосное или полуоткосное.

Главной причиной изменения уровня на свободных реках является сезонное изменение расхода воды, хотя на ход уровней могут оказывать влияние и естественные переформирования русла реки и ледовые зажоры и заторы. В многолетнем периоде наблюдений можно заметить существенное влияние деятельности людей на уровни воды. Так, на некоторых реках, где интенсивно проводились выправительные и дноуглубительные работы, замечается общее значительное снижение уровней воды, создающее серьезные затруднения в эксплуатации ранее построенных причалов.

Исходным документом при изучении режима уровня воды является график колебаний, составленный по данным наблюдений на гидрологических постах. Ввиду изменчивости климатических условий, для получения надежных вероятностных характеристик нужно иметь данные непрерывных наблюдений за несколько десятков лет.

В результате постройки на реке гидроэлектростанций характер уровня реки резко изменяется и в значительной степени определяется как попусками воды сверху, так и режимом работы ниже расположенной гидроэлектростанции.

Независимо от причины изменения уровней воды, для целей портостроения важно знать их среднюю многолетнюю обеспеченность. На основании ежегодных графиков колебаний уровня воды, составленных по данным срочных наблюдений, строят графики повторяемости и обеспеченности уровней [3].

Волнение. На поверхности водотока или водоема могут возникать и перемещаться волны.

Наибольший интерес для портостроения представляют волны, возникающие под действием ветра. Размеры и характер ветровых волн зависят как от скорости ветра и его продолжительности, так и от протяженности водной поверхности, на которой ветер действует на воду. Поэтому на реках, если исключить устьевые участки крупнейших рек (Оби, Енисея, Лены и др.), волны не вызывают каких-либо затруднений для перегрузочных работ у причалов, а силовое воздействие волн на сооружения так мало, что его не учитывают. На крупных водохранилищах высота волн достигает 4 м, а у открытых берегов морей и океанов – 10 м и более. При отсутствии естественной защиты на водохранилищах и морях акватории портов приходится ограждать специальными сооружениями – молами и волноломами, которые подвергаются мощному силовому воздействию волн. Для правильной компоновки оградительных сооружений и выбора их конструкции необходимо знать как основные параметры волн, так и повторяемость волн по различным направлениям. Подробнее определение параметров волн и волновых нагрузок рассмотрено в литературе [8, 10, 24].

Течения. На свободных реках скорости течений и их направления зависят от многих факторов, из которых важнейшими являются уклон реки, изменение уровня воды, плановая форма русла и распределение глубин.

В меженный период в изогнутых плесовых лощинах на прямоструйное течение, обусловленное уклоном реки, накладывается циркуляционное, возникающее под действием центробежных сил. В результате течение приобретает винтообразный характер, причем в поверхностных слоях струи прижимаются в сторону вогнутого берега. Это явление, называемое сбойным течением, может создать серьезные затруднения для движения и швартовки судов и плотов [7].

При строительстве русловых портов на свободных реках следует по возможности не нарушать естественного режима реки устройством выступающих в русло сооружений. Образующиеся в зоне выступающих частей сооружений местные вращательные течения могут быть опасны как для судов, так и для самих сооружений – возможен размыв основания или наоборот – отложение наносов.

Ледовый режим. Реки и их различные участки, в зависимости от географического положения, замерзают в разные сроки. Продолжительность ледостава весьма различна – от нескольких дней до нескольких месяцев, а некоторые северные реки бывают покрыты льдом больше половины года.

Длительность навигации весьма подвержена изменениям, и поэтому для правильного выбора расчетной ее величины необходимы данные многолетних наблюдений. По этим данным составляют графики обеспеченности длительности навигации и по ним назначают расчетную длительность, используемую в процессе проектирования портов.

2.3.3. Геологические факторы имеют важное значение при строительстве ГТС.

При этом весьма важно знать геологическую структуру берегов и условия залегания пластов. Особенно опасны высокие речные берега, на которых ввиду неблагоприятного напластования грунтов проявляются оползневые явления. Причина этого – наличие наклоненных в сторону реки подстилающих верхние грунты водоупорных слоев, по которым и скользят расположенные выше массы грунта. Поэтому, как правило, при выборе места для постройки гидротехнических сооружений избегают таких мест и стремятся найти более устойчивые участки берега.

Огромное значение для строительства ГТС имеет переформирование берегов под действием климатических и гидрологических факторов.

Характер изменения русла реки легко устанавливается сопоставлением топографических планов за различные годы. Если имеется тенденция к изменению русла, то необходимо предусматривать мероприятия, закрепляющие его в районе строительства ГТС.

В зависимости от пород, слагающих берег, можно установить две характерные формы его профиля.

Пологий песчаный берег характеризуется профилем динамического равновесия, который зависит от крупности фракций грунта, слагающих берег, и интенсивности волнения и течений. Если первоначальный уклон дна больше того, который присущ профилю динамического равновесия (при данных конкретных условиях), то происходит интенсивный размыв берега. В случае, когда первоначальный уклон меньше этого «критического» значения, берег намывается. Такое переформирование берега часто происходят на водохранилищах. В результате действия волн на песчаных побережьях пологой формы выше уреза воды нередко образуется постепенно растущий валик. Во время шторма он может быть размыт или же отодвинут в сторону берега.

Крутой профиль характерен для берега из плотных изверженных, метаморфических или осадочных пород. Под совместным действием волнений, течений, ветров и замерзания воды, проникающей в расщелины, первоначальное положение коренного берега постепенно может приобретать другие очертания. Непосредственно к коренному берегу, как правило, примыкает конус абразии в виде прибрежной мели и низко расположенной террасы, состоящей из продуктов разрушения коренного берега. Следует заметить, что даже на тех побережьях, где практически уже отсутствует значительное разрушение, конус абразии весьма подвержен сезонным изменениям [8].

2.3.4. К особенностям работы ГТС следует отнести и такое воздействие воды (кроме указанных выше), как механическое, физико-механическое, химическое и биологическое.

Механическое воздействие воды проявляется в виде статических и динамических нагрузок на сооружение и его основание. В теле грунтовых частей ГТС могут возникнуть различные фильтрационные деформации грунта – суффозия. ГТС должны быть запроектированы так, чтобы не возникало фильтрационных деформаций. Биологическое воздействие в основном проявляется в биологической агрессивности воды и обитающих в воде гидробионтов (древоточные, обрастатели, бактерии и др.). Необходимо учитывать разрушение металлических (коррозию) конструкций, химическую и физическую коррозию бетона, а также воздействие на него водорослей, бактерий и других организмов.

Контрольные вопросы:

1. Методы расчета причальных сооружений?

2. Силы, действующие на причальные сооружения?

3. Основные природные факторы, действующие на ГТС?

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *