Взаимодействие природных и природно-техногенных процессов

 
 
 
 
 
 
 
 

Е. Б. Темнова 

 
 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИРОДНЫХ 

И ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ  

ПРОЦЕССОВ 

 
 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

ПГТУ 
2016 

УДК 502.11 (075.8) 
ББК  20.18 

Т 32 

 

Рецензенты: 

кандидат технических наук, доцент Ю. В. Лоскутов; 

кандидат технических наук, доцент А. Н. Фадеев 

 
 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 
 
 

Темнова, Е. Б. 

Т 32      Взаимодействие природных и природно-техногенных процес
сов: учебное пособие / Е. Б. Темнова. – Йошкар-Ола: Поволжский 
государственный технологический университет, 2016. – 76 с.  
ISBN 978-5-8158-1683-1 

 

Воздействие современных технических средств на природные усло
вия планеты столь велико, что принимает ярко выраженные глобальные 
масштабы. В данном пособии рассмотрено влияние техногенных процессов на окружающую природную среду, объяснены природные, техногенные и природно-техногенные процессы, приведены возможные сценарии 
развития Земли под влиянием воздействия людей.  

Для магистрантов направления «Природообустройство и водопользо
вание» при выполнении НИРС, курсовых работ и проектов, магистерских 
диссертаций с инновационными научно-техническими решениями. 

 

УДК 502.11 (075.8) 

ББК 20.18 

 

ISBN 978-5-8158-1683-1 
© Темнова Е. Б., 2016 

 
© Поволжский государственный  

 
технологический университет, 2016 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Учебное пособие «Взаимодействие природных и природно
техногенных процессов» составлено в соответствии с программой обучения по одноименной дисциплине и со стандартами 
специальности 20.04.02 «Природообустройство и водопользование». В нем освещены вопросы, связанные с природными процессами, их разнообразием, окружающей природной средой, рассмотрены природные и техногенные опасности и их источники, 
прогнозируемые техногенные воздействия в современном мире и 
существование человека и природы в этих условиях. 

Учебное пособие предназначено для магистрантов направле
ния «Природообустройство и водопользование» при выполнении 
научно-исследовательских работ, курсовых работ и проектов, магистерских диссертаций с инновационными научно-техническими решениями. 

 

ВВЕДЕНИЕ 

 
В результате деятельности человека за всю историю его су
ществования, и в особенности за последние 50-100 лет, на Земле 
сформировались такие системы, в которых определяющую роль 
играют не только естественные, но и техногенные процессы. Эти 
системы можно назвать природно-техногенными. К ним относятся разнообразные городские и сельские поселения, сельскохозяйственные системы, отдельные промышленные предприятия и индустриальные зоны, транспорт и транспортные коммуникации, 
энергетические системы, горнорудные предприятия вместе с зонами их влияния, рекреационные системы и др. 

Природно-техногенные системы значительно преобразовали 

природу, которая существовала до появления человека. Уже в 
древнем Риме горнопромышленные предприятия заметно влияли 
на состояние окружающей среды. Несмотря на то, что природнотехногенные системы и сейчас обычно занимают относительно 
небольшую площадь, их влияние на экосферу и ее составные части весьма велико.  

Природно-техногенные системы отличаются двойственно
стью, о чем свидетельствует и сам термин. С одной стороны, первоначальные природные их особенности в значительной степени 
изменены, и состояние природно-техногенных систем определяется антропогенной нагрузкой на них. С другой стороны, основные особенности их функционирования во многом зависят от 
природных условий, в которых эти системы размещаются. Основные компоненты ландшафта, такие как рельеф, геологическое 
строение, климат и до некоторой степени природные воды сохраняют свои основные особенности и в пределах природнотехногенных систем, оказывая решающее влияние на их состояние. Даже в больших и древних городах (например, в Москве), 

несмотря на продолжительную и интенсивную антропогенную 
нагрузку, первоначальные естественные черты просвечивают 
сквозь позднейшие антропогенные наслоения. 

Геоэкологические проблемы природно-техногенных систем 

также двойственны. Они несут в себе как антропогенные, так и 
естественные черты. Многие геоэкологические проблемы горнопромышленных городов похожи, потому что тип производства, 
характер и уровни загрязнения среды подобны. Но они в то же 
время могут весьма сильно отличаться друг от друга, потому что 
их природные условия (геолого-геоморфологические и гидроклиматические) могут быть столь же различны, сколь различаются, например, Кольский полуостров и юго-восточная Бразилия. 

Воздействие современных технических средств на природ
ные условия общественного развития столь велико, что принимает ярко выраженные глобальные масштабы, и темпы изменения 
природы на поверхности нашей планеты становятся вполне соизмеримы с темпами изменения самого общества. Поэтому если 
раньше природная среда рассматривалась как фактор, до некоторой степени инвариантный по отношению к развитию общества, 
то теперь такая точка зрения стала ошибочной.  

Ежегодный анализ экологических ситуаций в Российской 

Федерации свидетельствует о том, что несмотря на спад производства и выполнение природоохранных мероприятий федерального и регионального значения, обстановка на территориях субъектов федерации остается неблагополучной, а загрязнение природной среды – высоким. Это обуславливает актуальность рассмотренных в пособии вопросов, в центре которых взаимодействие человека, природы и техносферы. 

 
 

Глава 1

ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

 
 
 

Разнообразие природных процессов 

 

Природные процессы и явления на земной поверхности очень 

разнообразны. Это множество различных геологических процессов (вулканизм, землетрясения, тектонические подъемы и опускания участков суши, оползни, лавины, карст, цунами), влияние 
которых на состояние природной среды может быть катастрофически разрушительным. Природные процессы оказывают воздействие на химические вещества, поступающие в биосферу. 

Многие природные процессы, которые рассматриваются как 

случайные, характеризуются тем, что в них вероятность находиться в данном состоянии в заданный момент времени определяется непосредственно предшествующим состоянием. 

Поскольку природные процессы относятся к классу стоха
стических, то фильтрационные параметры, характеризующие некоторую конкретную реализацию случайного явления, описываются случайными функциями. Модель позволяет на основании 
эмпирических данных (данных каротажа, анализов керна) определить функцию плотности распределения вероятности интересующего нас случайного параметра, а также, используя данные 
опробования по масштабам естественной неоднородности продуктивного объекта, построить распределения фильтрационноемкостных параметров в межскважинном пространстве. Стати

стическая модель позволяет учесть концевые эффекты, возникающие при обводнении гетерогенной среды.  

Многие основополагающие природные процессы и важные 

промышленные процессы протекают в жидкой фазе. Скорость 
перемещения молекул в растворе может ограничивать скорости 
протекания химических реакций, быстроту прохождения нервного импульса, скорость генерирования тока в электрической батарее. Она определяет также и скорость очистки и разделения веществ. 

Большинство природных процессов на Земле, в том числе и 

существование жизни, обязано только тому, что планета получает 
от Солнца достаточное количество энергии, которая способна 
превращаться в самые разнообразные формы. 

Результирующая природных процессов всегда направлена 

против нарастания хаоса (энтропии), в сторону сохранения информации. Следовательно, неизбежным следствием отдельных 
стадий и всего антропогенного цикла является рост неупорядоченности – загрязнение окружающей среды, нарастание энтропии. 

Неустойчивость природных процессов описывается в рамках 

исследований поведения интегрируемых и неинтегрируемых систем дифференциальных уравнений. Описание природных процессов на основе системы координат происходит в арифметических терминах, так как используемые имена в этом случае суть 
числа. Координаты задают отображение реального мира на это 
пространство образов – отображение такого же типа, что и проектирование искривленной поверхности Земли на плоские географические карты. 

Сложность взаимодействия природных процессов приводит к 

тому, что вредное влияние производства на природу может сказаться не сразу, а лишь через ряд лет. Сброс вредных отходов в 

реку вначале может ничего не изменить. И лишь через 10-15 лет 
река превращается в безжизненный зловонный поток. Употребление ядохимикатов, частично попадающих в водоемы, ведет к 
постепенному накоплению ядовитых веществ у рыб и птиц. Через 
годы по неизвестной причине происходит массовая гибель животных. 

При развитии природного процесса почвообразования вос
производство плодородия по неполному, простому или расширенному типу определяется развитием конкретных почвообразовательных процессов или их сочетанием. В условиях земледельческого использования почв воспроизводство их плодородия 
протекает под влиянием естественных факторов и различных 
приемов воздействия человека на почву. При изучении природных процессов минералообразования встречаются неравновесные 
системы, так как естественные процессы возможны только в 
неравновесных системах. 

Во всех природных процессах важную роль играет атмосфе
ра. Она служит надежным щитом от вредных космических излучений, определяет климат на планете в целом и на конкретной 
местности проживания в частности. Природный материал, объективные природные процессы составляют то первичное и реальное 
в предметах второй природы, с чем в человеческой деятельности 
нельзя не считаться, с чем требуется жестко сообразовывать свои 
цели, планы, проекты, замыслы, критерии. 

Любой происходящий самопроизвольно природный процесс 

можно с помощью соответствующих устройств использовать для 
получения работы. Спонтанно (самопроизвольно) протекающие 
процессы не обязательно производят работу – они только таят в 
себе эту возможность, которая при соответствующих условиях 
может быть реализована. Вода, реки, ветер или молния, возникающая вследствие разности электрических потенциалов, не произ