Ландшафтное проектирование и инженерные науки: комплексный подход

Введение

Ландшафтная инженерия – это применение математики и естественных наук для формирования наземных и водных ландшафтов. Её также можно описать как «зелёную инженерию», но наиболее известными специалистами в области проектирования, занимающимися ландшафтной инженерией, являются ландшафтные архитекторы. Ландшафтная инженерия – это междисциплинарное применение инженерных и других прикладных наук к проектированию и созданию антропогенных ландшафтов. Она отличается от, но включает в себя принципы традиционной рекультивации. В её состав входят научные дисциплины: агрономия, ботаника, экология, лесное хозяйство, геология, геохимия, гидрогеология и биология диких животных. Она также опирается на прикладные науки: сельскохозяйственные и садоводческие науки, инженерная геоморфология, ландшафтная архитектура, а также горное, геотехническое, гражданское, сельскохозяйственное и ирригационное строительство. Ландшафтная инженерия основывается на инженерных принципах постановки целей, определения исходных условий, итеративного проектирования, прогнозирования производительности на основе знаний о проекте, мониторинга производительности и корректировки проектов для достижения поставленных целей. Она опирается на опыт и историю рекультивационных работ. Её отличительной чертой является объединение рельефа, субстратов и растительности на всех этапах проектирования и строительства, которые ранее рассматривались как отдельные дисциплины. Хотя ландшафтная инженерия охватывает все элементы традиционной инженерии (планирование, обследование, проектирование, строительство, эксплуатация, оценка, исследования, управление и обучение), она сосредоточена на трёх основных направлениях. Первое – планирование завершения работ, включающее в себя постановку целей и проектирование ландшафта в целом. Второе направление – ландшафтный дизайн, ориентированный на проектирование отдельных элементов ландшафта для надёжного достижения целей, определённых в процессе планирования завершения работ. Оценка эффективности ландшафта критически важна для обоих этих направлений, а также необходима для оценки ответственности и уровня финансового обеспечения. Итеративный процесс планирования, проектирования и оценки производительности, осуществляемый мультидисциплинарной командой, является основой ландшафтной инженерии. Источник: McKenna, G. T., 2002. Sustainable mine reclamation and landscape engineering. PhD Thesis, University of Alberta, Edmonton, Canada 661p.

Landscape engineering is the application of mathematics and science to shape land and waterscapes. It can also be described as green engineering, but the design professionals best known for landscape engineering are landscape architects. Landscape engineering is the interdisciplinary application of engineering and other applied sciences to the design and creation of anthropogenic landscapes. It differs from, but embraces traditional reclamation. It includes scientific disciplines: Agronomy, Botany, Ecology, Forestry, Geology, Geochemistry, Hydrogeology, and Wildlife Biology. It also draws upon applied sciences: Agricultural & Horticultural Sciences, Engineering Geomorphology, landscape architecture, and Mining, Geotechnical, and Civil, Agricultural & Irrigation Engineering. Landscape engineering builds on the engineering strengths of declaring goals, determining initial conditions, iteratively designing, predicting performance based on knowledge of the design, monitoring performance, and adjusting designs to meet the declared goals. It builds on the strengths and history of reclamation practice. Its distinguishing feature is the marriage of landforms, substrates, and vegetation throughout all phases of design and construction, which previously have been kept as separate disciplines. Though landscape engineering embodies all elements of traditional engineering (planning, investigation, design, construction, operation, assessment, research, management, and training), it is focused on three main areas. The first is closure planning – which includes goal setting and design of the landscape as a whole. The second division is landscape design more focused on the design of individual landforms to reliably meet the goals as set out in the closure planning process. Landscape performance assessment is critical to both of these, and is also important for estimating liability and levels of financial assurance. The iterative process of planning, design, and performance assessment by a multidisciplinary team is the basis of landscape engineering. Source: McKenna, G. T., 2002. Sustainable mine reclamation and landscape engineering. PhD Thesis, University of Alberta, Edmonton, Canada 661p.

Пример

Примером современной ландшафтной инженерии и управления природными ресурсами, связанным с проектами «Биосфера 2» и морского земледелия, является теплица IBTS, ранее спроектированный как Лесной город для эмирата Рас-эль-Хайма. IBTS основан на тщательно интегрированном проекте, включающем более 340 различных инженерных, научных и технологических дисциплин. Он был разработан для озеленения жарких, засушливых пустынь и оптимизирован для производства пресной воды из соленой или солоноватой воды. Интегрированная биотектурная система базируется на водно-болотных угодьях, в частности, на экосистеме мангровых зарослей, предназначенной для производства продуктов питания и кормов в объеме 80 тонн на гектар в год, также известной как марикультура. Атмосфера внутри IBTS преобразуется в мощный источник воды и собирается с помощью комплекса конденсационных установок, что делает его более энергоэффективной установкой для опреснения, чем промышленные предприятия. Он способен производить 500 000 м³ дистиллированной воды в день, одновременно рекультивируя 1000 гектаров жарких засушливых пустынных земель. Электроэнергия для опреснения вырабатывается на месте лесом из микро-ветряных турбин, расположенных на той же площади. Эти цифры важны, поскольку данные о производительности коммерчески ориентированных ландшафтов, таких как водно-болотные угодья для очистки сточных вод или агроэкологические фермы, позволяют отличить технически осуществимые проекты от финансово и экологически выгодных. IBTS является примером устойчивого ландшафтного дизайна, который восстанавливает и воссоздает продуктивные экосистемы, включая морское земледелие, аквакультуру, сельское хозяйство, лесное хозяйство и жилье для населения. Его реализация стала возможной благодаря конструкции теплицы в стиле бедуинского шатра, автоматическому строительству и обслуживанию обширной мембранной крыши Sky. Благодаря этому первоначальные и эксплуатационные расходы удалось снизить настолько, что можно постоянно покрывать целые ландшафты, не в традиционном тепличном стиле, а с помощью архитектурной конструкции, позволяющей разместить под крышей Sky лес в натуральную величину и городскую застройку. Основные концепции IBTS могут быть использованы для проектирования, терраформирования и активизации пустынь и других ландшафтов с суровыми условиями. В 2015 году губернатор Аляски получил предложение о полностью автономном многоквартирном жилом комплексе, основанном на концепциях, разработанных для проекта IBTS, и адаптированном к арктическому климату разработчиком TS Prototype Creation.

An example of contemporary landscape engineering and natural resources management related to the Biosphere 2 and Seawater farming projects, is the IBTS Greenhouse, formerly the Forest City designed for the Emirate of Ras al Khaimah. The IBTS rests on a thoroughly integrated design with more than 340 different engineering, science and technology disciplines. It was created for desert greening of hot, arid deserts and optimized for fresh water production from saline, or brackish water. The Integrated Biotectural System is based on a wetland, more specifically a mangrove eco system designed for food and fodder production of 80tons per hectare and year, also called mariculture. The atmosphere inside the IBTS is turned into a potent water source and harvested with a combination of condensation utilities which makes it a more energy efficient desalination facility than industrial plants. It can produce 500.000m3 of distilled water per day while reclaiming 1000ha of hot arid desert lands. The electricity for the desalination is produced by an on site forest of micro wind turbines located on the same footprint. These numbers are important because the performance data of for profit engineered landscapes like wetlands for wastewater treatment or agro ecological farming sites distinguishes technically feasible from financially and ecologically beneficial projects. The IBTS is an example for sustainable landscape design that reclaims and recreates productive ecosystems including seawater farming, aquaculture, farming, forestry and residence for a human population. It has become feasible because of the design of a Bedouin Greenhouse shape, automatic construction and maintenance of the vast membrane Sky roof. The up front and operational cost could thus be reduced so far that entire landscapes can be covered permanently, not in a common Greenhouse fashion, but with an architectural structure that allows for a real size forest and urban development below the Sky roof. The inherent concepts of the IBTS can be used to engineer, terra form and activate deserts and other landscapes with harsh conditions. In 2015 the governor of Alaska received an offer for a fully self sufficient multi residence housing project based on the concepts developed for the IBTS project and adopted for arctic climate by the developer TS Prototype Creation.

Учредитель Иригационной инженерии

Отцом первой ученой степени в области ирригационного строительства в Америке был Луис Джордж Карпентер (28 марта 1861 года – 12 сентября 1935 года). Он был профессором колледжа, а затем деканом факультета инженерии и физики Колорадского государственного университета, ранее известного как Колорадский сельскохозяйственный колледж. Он также был инженером, математиком и инженером-консультантом по ирригации и водоснабжению. Именно там Карпентер в 1888 году начал первую организованную и систематическую учебную программу по ирригационному строительству. Выпускники получали степень бакалавра наук в области ирригационного строительства. Карпентер был одним из ведущих специалистов в области ирригационных систем. На протяжении жизни он изучал системы орошения не только в Северной Америке, но и в Канаде и Европе. Это привело к его инженерным консультациям и работе в области водного законодательства. Он стал инженером штата Колорадо и занимал эту должность несколько лет, продолжая преподавать.