2. Связи водным потоком. Исследования этого типа связей базируются на основе изучения водного баланса. Их модели для городских территорий наиболее разработаны. Количественная оценка связей водным потоком и прогноз их изменений весьма важны для планирования градостроительной деятельности. Существующие математические модели типа «осадки - сток» для города в основном вероятностные или вероятностно-статистические. В моделях расчетные данные дополняются результатами натурных наблюдений за ходом дождевых осадков, стока, за влажностью почв и уровнем грунтовых вод. Влияние закрытости поверхности асфальтом и зданиями в разных моделях учитывается по-разному, с большей или меньшей степенью детальности; в ряде случаев учитывается и дренажная сеть. Построение этих моделей также не лишено трудностей, которые обусловлены прежде всего сложностью реальной обстановки. Увеличение закрытости территории влечет за собой нарушение связи внутри-почвенным потоком, так как уменьшается поступление осадков в почву и увеличивается расстояние переноса растворимых и взвешенных наносов поверхностным стоком.
Содержание растворимых веществ в поверхностных водах города больше, чем в бытовых. Однако в моделях эта сторона вопроса пока не рассматривается, так как имеет не столько гидрологический, сколько геохимический характер. Но работы в этом направлении ведутся, и в частности в Москве. По данным И. В. Болотниковой с соавторами, а также А. А. Михлина и А. А. Беккера, основное поступление взвешенных веществ в водную сеть города идет за счет поверхностного стока, средняя величина сухого остатка в дождевом стоке на территории Москвы колеблется в пределах 300 - 500 мг/л, в стоке талых снеговых вод она увеличивается и достигает 8 г/л и более [12].
[12 Болотникова И. В., Нежданова И. К., Суэтин Ю. П. Влияние качества снегового покрова на природные воды города // Вопросы гидрогеологических расчетов и охрана природных вод. Л., 1986; Михлин А. А., Беккер А. А. Оценка выноса загрязняющих веществ поверхностным стоком с территории Москвы. М., 1986.]
Существуют модели, позволяющие прогнозировать реакцию подземного водоносного горизонта на внешнее воздействие, и ряд других интересных моделей.
3. Инженерные связи. Модели развития техногенного рельефа, техногенных процессов и взаимоотношений между инженерными сооружениями и элементами природной среды разработаны пока очень слабо. Хотя и здесь намечается определенный прогресс: широко используется аппарат математической физики, методы, основанные на теории подобия и размерности, теории качественных признаков и т. д. Применяются как статистические модели, так и вероятностные. В последние годы предложен ряд моделей для расчета устойчивости форм рельефа: устойчивых профилей русел, устойчивых состояний откосов и др. Задачи моделирования изменений рельефа в процессе градостроительства еще только ставятся. Сложность постановки таких задач заключается в неоднозначности, разнонаправленности и многофакторности техногенного воздействия на рельеф. Большим препятствием являются и недоработки теоретического плана. Без дальнейшего прогресса в моделировании природных процессов весьма проблематично развитие инженерно-геоморфологического направления. Модели изменений рельефа в процессе техногенеза должны быть основаны на выявленных закономерностях формирования естественного рельефа. На сегодняшний день наиболее иптересными моделями, отражающими инженерные связи между рельефом и другими элементами города, являются картографические модели, в частности инженерно-геоморфологические карты прогноза изменений природной обстановки, предлагаемые Э. Т. Палиенко и В. В. Стецюком.
Рис. 7. Принципиальная схема инженерно-геоморфологических исследований города
4. Морфолитологические связи. Этот вид связей пока очень слабо изучен. Есть работы по классификации техногенных отложений и техногенного рельефа (прежде всего Ф. В. Котлова), но картографические модели и тем более математические разработаны крайне слабо. При изучении связей этого типа могут принести пользу методы районирования, основанные на принципе распознавания образов. Задача распознавания рельефа решается в этом случае на основе программ обучения ЭВМ по набору признаков (работы Н. Л. Беручашвили). Сложность применения этой модели заключается в выборе факторов, по которым можно судить как о техногенном происхождении формы рельефа и отложений, так и о характере отношений, возникающих между природными и техногенными формами и отложениями.