Размещено на http://www.allbest.ru/

ОВРАЖНАЯ ЭРОЗИЯ

Введение

В условиях интенсивного воздействия человека на географическую среду происходит активизация неблагоприятных экзогенных процессов, которые, как правило, вызывают нарушение различных компонентов как природных, так и антропогенных ландшафтов. Особенно заметны такие нарушения в районах широкого развития овражной эрозии (степная и лесостепная зоны Восточно-Европейской равнины). Так, только в Ростовской области площадь, занятая непосредственно формами современного размыва (промоинами и оврагами), составляет более 125 тыс.га. Если учесть, что потери склоновых земель определяются не только площадью промоин и оврагов, но и труднодоступными для хозяйственного использования приовражными и межовражными участками, то становится очевидным, что в ближайшие годы огромные площади ценных земель превратятся в неудобные для хозяйственной деятельности. Поэтому борьба с овражной эрозией является важнейшим условием рационального землепользования. Для научного и практического решения этой проблемы необходимы глубокие знания о процессе оврагообразования, его интенсивности, направленности, изменчивости в пространстве и во времени. В связи с этим необходимо уделять больше времени на изучение этих вопросов в курсе «Геоморфология».

1. Формы рельефа овражной эрозии

Овражная (линейная эрозия) - сложный рельефообразующий процесс образования и развития отрицательных форм рельефа под действием временных русловых потоков. При этом основными формами являются овраги, отличающиеся многообразием морфометрических и морфологических характеристик. Помимо оврагов широкое развитие получили эрозионные борозды (рытвины) и промоины, которые в эволюционной схеме формирования оврагов обычно рассматриваются как промежуточные. Однако следует помнить, что схема эволюции оврага «эрозионная борозда - промоина - овраг» является теоретической, идеальной, вскрывающей лишь главные тенденции в развитии оврага. Поэтому совсем не обязательно, что с течением времени каждая промоина превратится в овраг.

В вопросах терминологии линейной эрозии единого мнения пока нет. В настоящее время существует 19 разновидностей определения оврага, а также 18 его синонимов. Что же касается промежуточных форм, то в научной литературе они имеют не только разные названия, но иногда не совпадают по смыслу. Поэтому, чтобы не возникало разночтений при изучении работ, связанных с овражной эрозией, следует остановиться на определениях наиболее распространенных форм рельефа как эрозионные борозды и промоины.

Эрозионная борозда.

Первоначальная стадия формирования оврага. Борозда эрозионная образуется в результате струйчатого размыва поверхности склонов. Ее ширина не превышает 0,5 м, глубина 0,1-0,4 м, длина до десятков метров (Кесь, 1950).

Начальная форма эрозии склонов крутизной более 10°. Представляет собой понижение, вскрывающее верхние почвенные горизонты, имеет линейную форму в плане, сравнительно небольшую длину, остроугольную вершину, клиновидный поперечный профиль (Салюкова, 1977).

Исходная форма временно действующих водотоков, возникающих на делювиальных склонах при переходе плоскостного смыва в линейный. Глубина борозды эрозионной 3-30 см, ширина равна или немного превосходит глубину. Поперечный профиль V-образный или ящикообразный, стенки отвесные. Они образуют разветвленные системы, переходят в эрозионные рытвины (Леонтьев, Рычагов, 1979).

Синонимы: водороина (Арманд, 1972); рытвина (Живаго, Пиотровский, 1971); борозда размыва (Лидов и др., 1954).

Таким образом, под эрозионными бороздами понимаются отрицательные линейные формы рельефа, созданные временными водотоками. Глубина и ширина эрозионных борозд достигает 0,3-0,5 м, длина - нескольких десятков метров. Поперечный профиль преимущественно ящикообразный, но при интенсивном врезе переходит в V-образный

Синонимы: водороина, рытвина, борозда размыва.

Промоина.

Долина с обрывистыми и обнаженными склонами с резко выраженной бровкой. Глубина ее до 1,0-2,5 м, ширина - до 4-5 м, длина - 1,0-1,5 км (Востряков и др., 1974).

Размыв глубиной от 0,3-0,5 м до 1,0-1,5 м, шириной 0,5-5,0 м. Продольный профиль повторяет профиль поверхности склона. Является зачаточной формой оврага (Заславский, 1979).

Эрозионное углубление линейной формы, образованное временными водотоками на склонах или днищах ложбин, лощин, балок. В отличие от оврага промоина не выработала собственного продольного профиля (Болдышев, 1977).

Переходная от начальной формы склоновой эрозии к овражной. Глубина до 4 м, развивается в материнской породе, продольный профиль не полностью совпадает с профилем склона (Лидов и др., 1954).

Вытянутое углубление, имеющее с трех сторон крутые незадернованные склоны и открытые в сторону общего наклона поверхности. Длина незначительная, ширина равна глубине или меньшее ее, дно узкое. Продольный профиль совпадает с характером профиля поверхности склона (Подобедов, 1974).

Синоним: эрозионная рытвина (Леонтьев, Рычагов, 1979).

Следовательно, промоина представляет собой переходную форму от эрозионной борозды к оврагу. Глубина промоин может достигать 3-4 м, ширина - 5 м. Профиль промоины, как правило, соответствует профилю склона.

Овраги - это крутосклонные рытвины, развивающиеся под воздействием временных русловых водотоков. Глубина оврагов может достигать 40-50 м, ширина 150-300 м, длина 3-5 км.

В различных природно-антропогенных условиях морфометрические показатели эрозионных форм могут отличаться от приведенных в таблице 1.

Таблица 1. Основные формы рельефа временных русловых потоков и их морфометрические характеристики

2. Основные условия развития овражной эрозии

Одним из важнейших вопросов изучения овражной эрозии является анализ условий ее развития. Существует целый комплекс условий, которые подразделяются на две группы: природные и антропогенные (табл. 2).

Геологические условия во многом определяют оврагообразование. Чем больше горная порода подвержена размыванию, тем интенсивнее при прочих равных условиях, протекает овражная эрозия.

Таблица 2. Основные условия развития овражной эрозии

По каким признакам классифицируют овраги?

Назовите виды антропогенных оврагов степных равнин Нижнего Дона.

4. Механизм и динамика современной овражной эрозии

Механизм развития оврагов может быть представлен следующей схемой. Концентрация поверхностного стока приводит к образованию потоков, скорость и водность которых увеличивается вниз по склону. Там, где поток достигает размывающих скоростей, частицы почв и грунтов отрываются от поверхности склона и во взвешенном состоянии или волочением по дну потока смещаются в его нижнюю часть. В места отрыва частиц формируются эрозионные борозды, а затем, при наличии определенных условий (повышенная размываемость почв и грунтов, достаточная площадь водосбора и др.) и промоины, которые морфологически представляют собой первую стадию оврага. В этот период продольный профиль развивающегося оврага соответствует профилю склона.

Вторая стадия характеризуется интенсивным углублением русла оврага и образованием вершинного перепада (привершинный уступ). Потоки дождевых и талых вод, стекая по уступу, подмывают его и в месте соприкосновения его с руслом образуют водобойный колодец, глубина которого, в зависимости от плотности горных пород, варьирует от нескольких сантиметров до метра и более. Когда вес подмытого участка превысит сцепление пород, отдельные блоки начинают обваливаться, а вершинные перепад перемещается вверх по склону. Этот процесс носит название регрессивной эрозии. В этот период глубина вреза оврага может достигать нескольких десятков метров, склоны отличаются большой крутизной, а его длина достигает почти 95% предельной.

Третья стадия оврагообразования заключается в окончательном формировании продольного профиля оврага и прекращении глубинной эрозии. В этот период происходит сглаживание вершинного перепада и прекращается рост оврага в длину. Увеличение объема продолжается путем развития рельефообразующих процессов на незадернованных склонах.

К концу третьей стадии на склонах в устьевой части оврагов формируются примитивные почвы, представленные, как правило, одним генетическим горизонтом.

Четвертая стадия - затухания (по С.С. Соболеву, 1948) и превращения оврага в балку. Продольный профиль стабилизируется, склоны достигают динамического равновесия и зарастают травянистой и кустарниковой растительностью. Примитивные почвы склонов преобразуются в более зрелые.

По морфологическим и морфометрическим показателям не всегда можно оценить активность развития оврагов. Современную динамику их оценивают чаще всего, используя данные о линейном росте, который на разных стадиях развития оврагов меняется в значительных пределах. Наибольшие скорости роста, вне зависимости от природных условий, отмечаются в начальный период развития овражных форм. В этот, сравнительно короткий и наиболее активный период оврагообразования (2-5% времени существования оврагов) максимальные скорости линейного роста изменяются от 10 до 100 м/год, а их длина достигает 80-90% предельной.

Продолжительность периода активного развития оврагов в разных природных условиях неодинакова. На востоке Русской равнины он изменяется от 15 до 20 лет, а в ее центральных районах - в среднем до 23 лет. В дальнейшем, в связи с уменьшением водосборной площади, активность оврагообразования снижается и лишь ливневые осадки, интенсивное снеготаяние и нерациональная хозяйственная деятельность могут привести к активизации линейного роста оврагов.

Графически общий ход развития оврагов представляется асимметричной волной: в течение первой и частично второй стадий развития оврагов скорости роста увеличиваются до максимума, а затем снижаются и на конечных стадиях линейный рост практически прекращается.

В настоящее время при проектировании противоэрозионных мероприятий используются средние показатели прироста оврагов в год, которые часто не учитывают их тип и стадию развития. Например, скорость линейного прироста донных оврагов в 2-3 раза выше, чем у береговых. На разных стадиях развития оврага скорости роста могут изменяться в десятки и сотни раз. Поэтому данные среднего годового прироста не позволяют выявить динамику процесса во времени и соответственно не могут быть использованы при проектировании тех или иных противоэрозионных мероприятий.

Анализ результатов наблюдений показал, что процессы оврагообразования носят пульсационный характер во времени и пространстве. Это проявляется в изменении скорости прироста вершин оврагов как по сезонам и годам, так и по площади склона. По данным А.С. Козменко (1954) прирост берегового оврага в отдельные годы варьировал от 0,8 до 13,2 м. Исследования заовраженных участков Курской области показали, что линейный прирост береговых оврагов в 13 случаях из 100 составлял 5-35 м, а в 25 случаях был менее 5 м. В остальных случаях прироста не наблюдалось совсем (Скоморохов, 1981).

Таким образом, величины линейного роста оврагов, полученные на основе непосредственных измерений в течение длительного времени с учетом их конкретного состояния, дают представление об интенсивности оврагообразования. Однако, даже результаты, полученные на основе непосредственных измерений ежегодного или ежемесячного прироста оврагов, не всегда могут служить критерием оценки динамики процесса овражной эрозии. Это связано с тем, что в зависимости от природных и антропогенных условий в той или иной период формирования оврага преобладает регрессивная, глубинная или боковая эрозия. Часто прекратившие линейный рост овраги активизируются за счет интенсивного развития боковой или глубинной эрозии.

Вопросы для самопроверки

Охарактеризуйте первую стадию формирования оврага.

По каким показателям оценивают динамику оврагообразованияя?

Какой период формирования оврага является самым активным?

5. Методы изучения оврагов

Современная овражность, как правило, оценивается путем изучения крупномасштабных топографических карт и аэрокосмических снимков, полевых наблюдений и экспериментальных исследований в лабораторных и полевых условиях.

Анализ картографических материалов позволяет определить тип оврагов, их протяженность и ширину, превышения вершины над устьем, крутизну, длину и экспозиции склонов, водосборные площади и другие морфометрические показатели. Кроме того, путем сравнения топографических карт или аэрофотоматериалов разных сроков изготовления можно выявить прирост оврагов за тот или иной период.

Картографический метод используется при построении картограмм плотности и густоты овражной сети. Первая из них характеризует количество оврагов на 1 км², вторая суммарную протяженность оврагов на 1км². При специальных исследованиях плотность и густота овражной сети рассчитываются в границах административного района, бассейна реки, склонов той или иной экспозиции и т.д.

Полевые исследования являются самым надежным методом определения скорости роста оврагов, которые характеризуют интенсивность их развития и являются важнейшим показателем при прогнозировании развития процессов овражной эрозии и проектировании противоэрозионных мероприятий.

Для определения роста оврагов в длину отбирается 100-150 типичных оврагов, относящихся к различным типам и находящихся в активной стадии роста. На поверхности склона в 5-10 м от привершинного уступа устанавливаются постоянные репера. Прирост оврагов в длину измеряется два раза в год: весной, после прохождения стока талых вод, и осенью, после окончания ливневого периода.

Для определения роста оврага в ширину репера устанавливаются в 2-3 м от бровок. Замеры проводятся также как и при наблюдениях за приростом оврага в длину весной и осенью.

Рост оврага в глубину оценивается путем периодического нивелирования. Для этого в тальвеге устанавливаются постоянные пикеты.

Прирост оврага по объему рассчитывается путем замера поперечников и расстояний между ними или учета объема грунта, вынесенного из оврага за тот или иной период.

В настоящее время при оценке овражной эрозии широкое применение получили натурные и лабораторные экспериментальные исследования. При проведении опытов в полевых условиях используют установки искусственного дождевания, позволяющие создавать осадки различной интенсивности, кольца для определения впитывающих свойств почв и грунтов и другое оборудование.

Экспериментальные исследования оврагообразования в лабораторных условиях проводятся на дождевальной установке.

Оценка устойчивости овражных склонов.

При оценке устойчивости овражных склонов, как правило, используются геоморфологические методы, основанные на фиксации смываемого, размываемого или оползшего материала (методы шпилек, замера объема струйчатых размывов и т.д.). Однако в связи с непрерывно-прерывистым развитием склонов для таких исследований требуются длительные и дорогостоящие стационарные наблюдения. Кроме того, даже такие наблюдения не всегда позволяют оценить продолжительность периодов активного развития и динамического равновесия оврагов.

Более перспективным и доступным методом для исследования устойчивости овражных склонов является почвенно-геоморфологический. Суть этого метода заключается в том, что наличие на какой-либо поверхности почвы с полным развитым профилем свидетельствует о том, что данная поверхность в данный момент времени геоморфологически стабильна, устойчива. И, наоборот, наличие почвы с недоразвитым профилем или частично уничтоженным, или вовсе отсутствие почвы указывает на то, что здесь процессы рельефообразования проходят активно. Интенсивность их проявления, во всяком случае, выше, чем процессы почвообразования. Данная поверхность (форма или элемент рельефа) неустойчива, молода в относительном и абсолютном понимании возраста рельефа (Тимофеев, 1988).

Таким образом, морфология и морфометрия почвенного профиля являются основными диагностическими показателями стадии развития, а значит и возраста оврага. По мере перехода оврага в балку (стадия затухания) происходит постепенное выполаживание овражных склонов и формирование на них почвенного покрова. Чем большую устойчивость приобретают склоны, тем лучшие условия создаются для развития почвенного покрова; увеличения количества генетических горизонтов и их мощности. Однако этот эволюционный путь развития почв может быть нарушен. Так, в результате снижения базиса эрозии состояние динамического равновесия на склонах нарушается и начинается интенсивное развитие эрозионных процессов. При этом срезаемые с верхней и средней частей склонов уже сформировавшиеся почвы или их верхние горизонты перекрывают почвы, расположенные на нижних частях склонов. Неоднократная смена режимов денудации - аккумуляции приводит к образованию слоистых почв с нарушенной системой генетических горизонтов. Они, как правило, залегают инверсионно, отражая последовательность денудации верхних частей склонов и прилегающих к ним участков водоразделов. Таким образом, анализ последовательной смены периодов стабилизации и денудации поверхности склонов позволяет судить об основных этапах формирования оврагов.

И в заключении необходимо заметить, что при разработке противоовражных мероприятий проводят детальные исследования склонов. При этом их расчленяют на элементарные морфологические единицы с учетом крутизны, высоты, экспозиции, стадии развития почвенного покрова, характера растительности и др.

Вопросы для самопроверки

С помощью, каких методов изучается овражная эрозия?

Как определить рост оврагов в длину, ширину, глубину?

В чем заключается сущность почвенно-геоморфологического метода изучения склонов?

Литература

Основная

Молодкин П.Ф. Антропогенное рельефообразование степных равнин. - Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та. 1992. - 144 с.

Овражная эрозия. - М.: Изд-во Моск. ун-та. 1989. - 168 с.

Овражная эрозия востока Русской равнины. - Казань: Изд-во казанского ун-та, 1990

Работа водных потоков. - М.: Изд-во Моск. ун-та. 1987. - 194 с.

Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории европейской части СССР и борьба с ними. Т. 1. - М.: Изд-во АН СССР. 1948.- 305 с.

Эрозионные процессы. - М.: Мысль. 1984. - 256 с.

Дополнительная

Бойко Ф.Ф., Бутаков Г.П., Дедков А.П. и др. Интенсивность развития овражной эрозии на востоке Русской равнины // Экзогенные процессы и окружающая среда. - Казань. 1988.

Веретенникова М.В.,Зорина Е.Ф., Любимов Б.П. Карта современного и прогнозного поражения оврагами земель сельскохозяйственного фонда// Геоморфология. 1997. №4.

Дедков А.П., Мозжерин В.И., Структура эрозии в бассейнах равнинных рек // Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях. - М.: Изд-во Моск. ун-та. 1981.

Зорина Е.Ф., Никольская Н.И., Ковалев С.Н. Методика определения роста оврагов // Геоморфология, 1993, №3.

Миронова Е.А. Овражность территории СССР // Геоморфология, 1971, №3.

Морякова Л.А. Зарастание оврагов и формирование почв на их склонах // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 7. -М. , 1979.

Рожков А.Г., Мясоедов С.С. Основные методы изучения овражной эрозии // Современные аспекты изучения эрозионных процессов. - Новосибирск. 1980.

Тимофеев Д.А. Геоморфологические и палеогеоморфологические аспекты проблемы эрозии почв // Геоморфология, 1988, №2.

Размещено на Allbest.ru