WWW.WIKI.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание ресурсов
 


«.. 3 ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА I. Развитие представлений об овражной эрозии,. 6 1.1. Основные положения и определения. 6 1.2. История исследований овражной эрозии. 8 ГЛАВА 2. ...»

ОГЛАВЛЕНИЕ

…………………………………………………………….. 3

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Развитие представлений об овражной эрозии, …………. 6

1.1. Основные положения и определения ……………………….. 6

1.2. История исследований овражной эрозии ……………............ 8

ГЛАВА 2. Картографический метод исследования оврагообразования

2.1. Топографическая карта – источник сведений об оврагах …. 22

2.2. Составление карт современной овражности ……………….. 24

2.3. Составление карт потенциала овражной эрозии ………….... 39 ГЛАВА 3. Географические особенности развития и распространения оврагов ……………………………………………..... 53

3.1. Факторы оврагообразования ……………………………........ 53

3.2. Зональные особенности овражной эрозии ………………….. 72

3.3. Распространение оврагов на территории России …………... 89 ГЛАВА 4 Формирование оврага …………………………………...... 97

4.1 Морфометрические характеристики склоновых водосборов 97

4.2 Закономерности развития оврага …………………………….. 114

4.3 Динамика роста и стадии развития оврага …………………... 122 ГЛАВА 5. Гидрологические характеристики потоков на склоновых водосборах и в оврагах …………………………......... 140

5.1. Водные потоки на водосборе и в русле оврага..………......... 140

5.2. Русловые деформации в тальвеге оврага ………………….... 154

5.3. Трансформации стока воды в овражно-балочных системах 160 ГЛАВА 6. Овражная эрозия и эрозионно-аккумулятивный процесс на водосборе …………………………………………… 167

6.1. Интенсивность овражной эрозии ………………………......... 167

6.2. Овражная составляющая бассейновой эрозии...………........ 171

6.3. Селевые потоки в оврагах ………………………………....... 178

6.4. Роль овражной эрозии в формировании речных перекатов.. 181 ГЛАВА 7. Потенциал овражной эрозии …………………………....... 188

7.1. Общие представления и расчетные зависимости ………….. 188

7.2. Уровни определения потенциала оврагообразования …....... 195

7.3. Региональные закономерности потенциала овражности...... 207 ГЛАВА 8. Современная реализация потенциала овражной эрозии 212

8.1. Реализация потенциала овражного расчленения Европейской территории России ………………………………………...... 212

8.2. Влияние овражной эрозии на показатели горизонтальной расчлененности рельефа ………………………………………...... 226

8.3. Экологические аспекты овражной эрозии ………………….. 236 ГЛАВА 9. Овражная эрозия на урбанизированных территориях.. 252

9.1. Влияние урбанизации на образование оврагов …………….. 252

9.2. Условия функционирования овражно-балочных систем на 263 урбанизированных территориях ………………………………… .

9.3. Экологическое состояние овражно-балочных систем в населенных пунктах …………………………………………………. 286 ГЛАВА 10. Научные принципы организации и проектирования противоэрозионных мероприятий ……………………...... 293 ЛИТЕРАТУРА.……………………………………………………............. 304 ГЛАВА 1

РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ОВРАЖНОЙ ЭРОЗИИ

1.1. Основные положения и определения В содержание Оврагообразование – современный рельефообразующий процесс, осуществляемый временными русловыми потоками дождевых и талых вод, в результате которого возникают специфические линейные формы на поверхности суши, непосредственно связанные с развитием более крупных звеньев эрозионной сети (рек, балок, суходолов). Овраг отличается от других линейных эрозионных образований – ложбины, лощины, рытвины, промоины, балки тремя основными особенностями: характерными размерами, формой поперечного и продольного профиля и динамическим состоянием .





Наиболее типичным оврагом равнинных областей земледельческой зоны является – склоновый, имеющий морфометрически выраженный водосбор и представляющий собой эрозионную линейную форму длиной не менее 70 м, глубиной – не менее 1,5 м. Принятые параметры определяются морфологическими и морфометрическими характеристиками звеньев эрозионной сети больших порядков, на склонах которых образуются овраги. При характеристиках склонов речных долин и балок (выпуклая форма, превыо шение водоразделов над днищем– 20-40 м, крутизна – 15-20 ), длина склона оказывается равной 70-100 м. Признаком склонового оврага является выход его вершины на плакорную поверхность, что вызывает разрушение пахотных угодий, хозяйственных, производственных и жилых строений, транспортных магистралей. Размеры оврага определяют и его развитие во времени. В отличие от ежегодно запахиваемых мелких эрозионных форм, овраг является результатом работы потоков дождевых и талых вод разной интенсивности, обеспечивающих рост глубины оврага и поддержание активных эрозионных процессов в течении длительного времени – для условий средней полосы России в течение 150-300 лет .

Продольный профиль оврага имеет в вершинной части уклон, значительно превосходящий крутизну склона, а в нижней – намного меньший, нередко доходящий до нулевых значений. Конуса овражных выносов в большинстве случаев представляют собой аккумулятивную форму, поднимающуюся над отметками окружающей поверхности поймы реки или днища балки .

Поперечный профиль оврага изменяется за время его развития, как по длине, так и во времени. При активном росте овраг имеет на всем своем протяжении обрывистые, осыпные или оползневые склоны, лишенные растительности, крутизна которых значительно превосходят углы естественного откоса .

Отличительным признаком оврага является его динамическое состояние. Овраг остается оврагом до тех пор, пока он активен или не утратил возможности активизации. При изменении антропогенной нагрузки или природных факторов в днище балки начинает развиваться эрозионный врез полностью удаляющий аккумулированный пролювий. При этом, в отличие от донного оврага, занимающего незначительную часть днища, активизированный врез занимает практически все днище балки; изменяются продольный и поперечный профили. Это отличает овраг от балки. .

Образование большинства оврагов связано, как правило, с нарушением сложившегося природного комплекса под влиянием антропогенного воздействия. Однако само их развитие происходит по законам природных процессов и зависит от совокупности природных факторов, во многом определяющих возможность зарождения и активизации при последующем развитии оврагов. Это не исключает вероятности появления и роста оврагов на крупных склоновых водосборах без антропогенного вмешательства под влиянием естественных природных процессов (подмыв рекой крутого берега, оползни, карст и т.п.) .

Условием образования и развития оврага является возможность беспрепятственного выноса за пределы эрозионного вреза размытого и поступающего с бортов грунта. Н.И. Маккавеев [1955, с. 45] указывал на это, как на первое условие, способствующее образованию линейной эрозионной формы, развивающейся за счет регрессивного врезания верховий: "Поток должен, хотя бы периодически, иметь такие скорости течения, при которых не только будет вынесен по тальвегу материал, приносимый в русло склоновыми потоками…, но также углубиться…" Это может быть в том случае, если по длине оврага увеличивается транспортирующая способность потока, т.е. происходит возрастание расходов за счет увеличения по его длине суммарной площади водосборного бассейна. Этому же благоприятствует выпуклая форма склона, у которой от верхней его части к подошве растет крутизна, что определяет увеличение или поддержание скоростей потока воды необходимых для размыва грунтов или их транспортировки .

Меньше вероятность образования оврага при слабом нарастании водности временного водотока по длине водосбора. В этом случае вероятность зарождения оврага определяется значительным ростом скоростей склонового потока по мере увеличения крутизны склона при его выпуклой форме. Поэтому на прямых и вогнутых склонах формирование оврагов наблюдается значительно реже, что определяется меньшей эродирующей и транспортирующей способностью потоков из-за постоянных или уменьшающихся по длине склона уклонов. Кроме того, при вогнутой форме склона не соблюдается необходимое для развития оврага соотношение между уклоном тальвега оврага в его низовье и крутизной склона [Маккавеев, 1955], поскольку уклон нижней части склона должен превышать уклон тальвега, иначе поток растекается по склону, утрачивая русловую форму .

Обычными линейными эрозионными образованиями на вогнутых и прямых склонах являются промоины и водороины, которые по длине могут достигать нескольких сотен метров; их продольный профиль практически повторяет профиль склона .

Большое значение в процессе линейной эрозии имеет тип устьевого створа склонового водосбора, через который из развивающегося оврага выносится грунт. При условии его беспрепятственного отвода не происходит потери напора, снижения скорости потока и, как следствие, регрессивной аккумуляции. В этом случае устье оврага привязано к постоянному водотоку более крупного звена эрозионной сети, вследствие чего происходит размыв конуса выноса оврага в периоды, когда временный поток в самом овраге отсутствует. В маловодные годы, когда развитие оврага замедленно, речной поток, подмывая конус выноса и устье оврага, способствует образованию эрозионной ступени в устьевом створе. Вследствие этого в овраге развивается процесс регрессивной эрозии. Если склон опирается на днище балки или пойму реки, грунт оврага поступает на субгоризонтальную поверхность, образуя конус выноса, с которого потоками ливневых вод или в период половодья он транспортируется вниз по балке или в пределах поймы .

При поступлении из развивающихся оврагов более крупного, по сравнению с речным, материала в русле реки образуются скопления вынесенного материала и своеобразные перекаты – "высыпки" .

Анализ топографических карт различных районов России и их корректировка при натурных исследованиях выявили особенности строения овражной сети и определили место оврагов в иерархии линейных эрозионных форм, образуемых временными потоками талых и дождевых вод. Водосборные бассейны овражных форм, в разных природных условиях, имеют общие черты морфологии и морфометрии, отличающие их от балочных и речных водосборов. Это проявляется во взаимосвязи между длиной и площадью водосборов, своеобразии их конфигурации и реже других параметров .

1.2. История исследования овражной эрозии В содержание Овраги, как интенсивно развивающаяся линейная эрозионная форма, оврагообразование как процесс расчленения рельефа, всегда привлекал внимание людей. Первые сведения об оврагах относятся к XIV веку, когда в древнейшем памятнике Руси – "Начальной летописи" описываются формы, которые могут относиться к оврагам и балкам. Позже описания оврагов встречаются в многотомных писцовых книгах XV-XVII веков [Соболев, 1948]. Первым русским ученым, положившим начало изучению водной эрозии, был М.В. Ломоносов [1753], который выделяет молодые формы рельефа, образующиеся в результате работы долговременных дождей и ливней .

Работы М.В. Ломоносова и многочисленные наблюдения естествоиспытателей екатерининской эпохи дали материал к познанию распределения процессов водной эрозии на залесенных и осваиваемых землях России в XVIII веке. В статье "Мысль о водороинах", опубликованной в 1781 г., агроном А.Т. Болотов отмечает рост "водороин", возникающих от половодья и паводков. Глубина этих форм достигает нескольких сажен, берега крутые, осыпные. Понятие "овраг", как крутообразная рытвина, промытая водой встречается в словаре церковно-славянского и русского языка .

К середине XIX века относится первая классификация эрозионных форм. В.А. Киприянов [1857] впервые выделил стадии развития оврагов и превращения их в балки: промоину или рытвину, овраг, балку и речную долину. Предложенная схема легла в основу последующих и современных классификаций линейных форм. В "Курсе геологии" проф. И.Ф. Леваковский [1860] описывает эволюционный ряд эрозионных форм от бороздки на склоне до балки или суходола, различающихся не только по генезису, но и по возрасту: группа древних форм – долины и балки (суходолы, лощины), группа более молодых – овраги, рытвины, борозды. Эта схема также послужила основой многих последующих классификаций. И.Ф. Леваковский [1890] сформулировал ряд условий, необходимых для образования оврагов

– крутизна и высота склонов, масса стекающей воды .

Известно, что наиболее интенсивный период образования оврагов на юге Нечерноземья и в Черноземной зоне приходится на пореформенный период (с 1861 г.), когда возросла площадь распахиваемых земель .

Вместе с тем появилось и более бережное отношение к земле. Этот период (конец XIX – начало XX веков) характеризуется быстрым развитием региональных исследований овражной эрозии для обоснования мероприятий по борьбе с ней. Это – период преимущественно "погубернских, поуездных" и более мелких в территориальном отношении изыскательских работ. При этом применялись различные методы полевых и даже лабораторных исследований, которые, однако, не были связанны единым методическим подходом .

Наиболее существенные работы в этом направлении связаны с именами В.В. Докучаева и его учеников .

В.В. Докучаевым [1877, 1878], рассматривая развитие овражной эрозии, впервые высказал мысль о единстве процесса образования всех эрозионных форм и их взаимном переходе; от одной из них к другой, т.е. о стадийности их развития, причем овраги являются начальной стадией развития линейной формы, которая через балку в долину реки – конечную стадию развития. Каждая из форм является лишь возможной стадией другой формы, а, следовательно, они могут возникать и развиваться своим путем, минуя предыдущую. В.В. Докучаев рассматривал овраги и балки как образования, отличающиеся друг от друга по степени морфологической зрелости, а не по абсолютному геологическому возрасту. Исследуя факторы оврагообразования в Европейской России, он выделил два основных: – рыхлость пород и большую глубину речных долин, а также указал на возможность образования оврагов в результате суффозии, которая проявляется только в определенных районах .

П.А. Костычев [1886] разработал представление о развитии вершины оврагов. При этом он обратил внимание на необходимость учета устойчивости верхних почвенных горизонтов, скрепленных корнями растений и малой устойчивости подпочвенных пород .

С.Н. Никитин [1895] впервые классифицировал овраги по месту их образования, на разных участках речных долин и балок. Им выделены: а) овраги вершинные, наследующие привершинный водосбор балок и лощин и выходящие на приводораздельное пространство; б) овраги, развивающиеся по бортам балок и речных долин и растущие перпендикулярно к тальвегу балки, урезу или пойме реки; в) вторичные овраги, прорезающие днища балок, долин и наследующие водосбор древней эрозионной формы. Позже С.Н. Кизеньков [1902] объединил первые два типа оврагов в группу первичных, а третий вторичных. А.С. Козменко [1915] первый тип назвал концевыми промоинами, второй береговыми, третий – донными размывами .

С.Н. Никитин [1884] и А.П. Павлов [1898] установили ряд типов оврагов в зависимости от их геологического строения и формы продольного и поперечного профилей. Их исследования показали, что в ряде районов овражность обусловлена наличием "лессового яруса" и террасовых лессовых суглинков .

Уникальная работа, содержащая научный подход к вопросам оврагообразования и чисто практические рекомендации по ограничению линейного эрозионного процесса, была сделана управляющим государственным имуществом Тульской и Калужской губерний Э.Э. Керном. В 1894 г. им была выпущена книга "Овраги, их закрепление, облесение и запруживание" Рассматривая роль оврагов в системе эрозионных форм, Э.Э. Керн высказал мысль о том, что если пойти по дну оврага, то он выведет в долину реки, а затем и в долину ещё большей реки. Овраги – это первичная стадия образования рек. Площадь, с которой стекает вода, Э.Э. Керн называет бассейном оврага, водораздельную линию – границами между бассейнами. Им вводится понятие овражной системы, как совокупности оврага с отвершками. Им рекомендован комплекс мер по противоэрозионной защите (противоовражная мелиорация, укрепительные сооружения, системы запруд), которые сохраняют актуальность в настоящее время. В его работе приводятся данные непосредственных измерений оврагов с фиксированным временем производства изысканий и указанием на время их образования. Повторная нивелировка одного из таких оврагов позволила получить данные о динамике в разные периоды его развития [Зорина и др., 1984] .

В конце XIX века появилась первая крупная монография об оврагах черноземной зоны России. Её автор В.И. Масальский. [1897] показал, что возраст определяет основные различия между оврагами, которые создаются естественным ходом развития эрозионного процесса. Он приводит определение понятий "овраг" и "балка", характеризует их отличительные особенности, сходства и различия. Говоря об оврагах, В.И. Масальский отмечает их морфометрические особенности, в частности, небольшую по сравнению с длиной ширину, значительную глубину и крутые стенки, лишенные растительности. Он же отметил динамическое состояние оврага, более или менее заметный рост его в длину, расширение за счет отвершков. В.В. Масальский показал, какое большое значение для образования оврагов имеет распашка земель вдоль склонов, при которой борозды, межи, канавы и другие углубления при таянии снега и сильных дождях являются водособирающими каналами, по которым устремляются потоки воды, производящие размыв .

С.Н. Кизеньков [1902] рассматривал овраг, как начальную стадию образования других эрозионных форм (балок, лощин, логов и др.). Он впервые указал на выработку продольного и поперечного профилей "равновесия" как основную причину прекращения роста оврага, а затем и превращения его в балку. Продольный профиль, отвечающий условиям "равновесия", по его мнению, должен быть различным для оврагов в зависимости от типа грунтов, расходов воды и их скоростных характеристик, формирующих их потоков .

И.В. Мушкетов [1905], вслед за В.В. Докучаевым и И.Ф. Леваковским, отметил значение для образования оврагов глубины местных базисов эрозии. В 1908 году В.П. Жадановский опубликовал работу "Опыт исследования оврагов", в которой высказывал мысль о том, что оврагообразование

– естественный процесс, а овраг, будучи результатом работы водных потоков и взаимодействия природных процессов, не является непосредственным следствием деятельности человека, хотя и образуется по его вине. Он разделяет овраги на деятельные и заросшие, прекратившие свой рост .

Огромный материал об оврагах был собран при натурных обследованиях Тульским земством на территории водосборов рек Зуши, Плавы и Труды под руководством А.С. Козменко [1912]. Обобщая его, А.С. Козменко подтвердил ряд установленных ранее закономерностей. и предложил классификацию оврагов по их размерам. В последствие она была использована для составления карт овражности. А.С. Козменко подчеркнул значение для развития оврагов морфометрических особенностей водосборов (глубина местных базисов эрозии, экспозиции склонов и т.д.), а также антропогенного фактора (вырубка леса) .

Особенностью работ 30-40 годов ХХ столетия является переключение внимания на вопросы борьбы с линейным эрозионным процессом путем регулирования стока на овражных водосборах. Подобные практические рекомендации содержались еще в трудах В.В. Докучаева, Э.Э. Керна, А.С. Козменко и др. Из исследований теоретического порядка этого периода следует отметить работы Ф.П. Саваренского [1926, 1939] и А.Н. Мазаровича [1930], устанавливающих стадии развития оврагов .

В послевоенное время (конец 40-х начало 50-х годов), когда при восстановлении народного хозяйства остро встал вопрос о земельных ресурсах, возникла необходимость дальнейшего изучения овражной эрозии по многим направлениям. Выполнялись натурные экспедиционные и стационарные исследования, моделирование процесса, проводился картографический анализ, давалась оценка последствий овражной эрозии. Позднее, в конце ХХ века интерес к оврагам возрос в связи с опасностью развития природно-техногенных линейных форм и превращения оврагов в источники различного рода загрязнений .

Важнейший этап в развитии науки об овражной эрозии связан с трудом С.С. Соболева [1948], в котором изложены основные методы изучения процессов эрозии в природе; впервые установлено географическое распространение процессов водной эрозии на территории Европейской части СССР и факторов его определяющих. С.С. Соболевым разработана новая теория развития склонов и эрозионных ландшафтов, дана характеристика рельефа как фактора определяющего развитие линейной эрозии. Им впервые выделены 4 стадии развития оврагов. В том или ином виде, с уточнениями, привязкой к конкретным условиям, стадийность процесса оврагообразования, намеченная С.С. Соболевым, признается справедливой и объективной большинством современных исследователей. По С.С. Соболеву стадия 1 соответствует образованию промоины или рытвины на поверхности почвы (глубина размыва 30-50 см), которая не уничтожается при распашке .

Продольный ее профиль повторяет профиль склона. Во 2 стадии происходит врезание висячего оврага вершиной и образование вершинного перепада. Овраг растет в длину, продвигаясь вверх по склону, продольный профиль его отличается от профиля склона, уклон тальвега в привершинной части превосходит уклон склона, в нижней – меньше его. Стадия 3 – выработка профиля равновесия, которая, по С.С. Соболеву, начинается с момента достижения устьевой частью оврага местного базиса эрозии. В течение этой стадии овраг вырабатывает тальвег, профиль которого близок к форме "выработанного", когда по всей длине сохраняется условие неразмываемости и отсутствует постоянная аккумуляция. В стадии 4 происходит затухание процесса и превращение оврага в балку .

С.С. Соболев также разделил овраги на "первичные" и "вторичные" .

К первым относятся вершинные и береговые (склоновые), ко вторым – овраг в днище балки .

Значительное внимание развитию овражной эрозии на сельскохозяйственных землях, факторам оврагообразования, классификации оврагов по месту их развития, типам склоновых процессов, а также вопросам терминологии уделяется в работах института географии АН СССР под руководством Д.Л. Арманда.

Итоги работ опубликованы в серии монографий:

"Сельскохозяйственная эрозия и борьба с ней" [1956], "Сельскохозяйственная эрозия и методы её изучения" [1958], "Районирование СССР по основным факторам эрозии" [1965], "Региональные системы противоэрозионных мероприятий" [1972] .

Среди ученых, посвятивших свою жизнь изучению оврагов, видное место занимает Б.Ф. Косов, который исследовал овраги практически во всех природных зонах. Оценка влияния природных особенностей регионов на развитие овражной эрозии, привела его к выводу о том, что, несмотря на повсеместное распространение, в каждой зоне овраги имеют свои специфические особенности. Он указал на многофакторность процесса линейной эрозии, отметив важную роль не только конкретного географического фактора, а их определенного сочетания и взаимодействия, которые могут ослаблять, усиливать или видоизменять процесс и формы его проявления [Косов, 1960] .

Отмечая роль антропогенного фактора в развитии овражной эрозии, Б.Ф. Косов убедительно показал, что в большинстве случаев овражная сеть своим происхождением обязана сельскохозяйственному освоению и распашке земель. Проблемы антропогенного оврагообразования находят отражение в ряде его работ [Косов и др., 1975; Косов, 1978, 1984] .

Значительное внимание в исследованиях Б.Ф. Косова было уделено вопросам механизма и закономерностям динамики и морфологии оврагов в процессе их развития. По этой проблеме он организовал исследования в двух направлениях: натурные и лабораторный эксперимент. В результате проведенных экспедиционных работ был дан анализ современной овражности, факторам оврагообразования, особенностей распространения и развития оврагов Черноземной и юга Нечерноземной зон. Большой вклад им сделан в изучении оврагов, развивающихся в зоне многолетнемерзлых пород, при усиленной антропогенной нагрузке. Проведенные им обследования надежности функционирования противоовражных мероприятий привели к выводам о необходимости углубленного изучения закономерностей развития оврагов во времени, а также разработке прогнозных характеристик процесса. С этой целью под руководством Б.Ф. Косова были проведены экспериментальные исследования, подтвердившие концепцию саморазвития оврага во времени в различных природных условиях .

Работа, направленная на анализ овражности с использованием крупномасштабных топографических карт и сделанный по ним подсчет количества, площадей, объема и протяженности оврагов, позволили дать комплексную оценку современного состояния оврагообразовательного процесса по территориям наиболее заовраженных регионов страны. Также были разработаны методы картографирования заовраженности территорий, постановлен вопрос о потенциале овражной эрозии и прогнозировании её с помощью расчетных методов .

Под руководством Б.Ф. Косова написаны и опубликованы две коллективные монографии: "Современная овражность и потенциал оврагообразования на территории СССР" [1979] и "Овражная эрозия" [1989] .

Основоположником учения о едином эрозионно-аккумулятивном процессе является Н.И. Маккавеев. Основные положения разработанной им теории изложены в фундаментальной монографии "Русло реки и эрозия в её бассейне" [1955], в которой значительное внимание уделено закономерностям и условиям развития верхних звеньев эрозионной сети. Эрозия и аккумуляция – две стороны одного процесса переформирования поверхности, оврагообразование – одна из форм его проявления. Н.И. Маккавеев указал на генетическую связь всех типов потоков – от формирующих борозды на полях до речных артерий. При прогрессивном развитии эрозионных форм первичные формы эрозии превращаются в рытвины и овраги, а последние, врезавшись до горизонта грунтовых вод – в реки. Вместе с тем он отмечает, что возможна консервация эрозионных форм на разных стадиях развития и своеобразная деградация, когда стадия продвижения к водоразделу вершины оврага сменяется стадией отмирания верховьев, заиления и отступания от водораздела .

Овраги Н.И. Маккавеевым рассматриваются как результат процесса линейной эрозии в пределах водосборного бассейна. Активизацию развития овражной эрозии он связывает с моментом концентрации склонового мелкоручейкового стока в едином русле, увеличением глубины потока, снижением коэффициента шероховатости и, как следствие, резком повышении его транспортирующей способности. Им разработана теория выработанного профиля, формированием которого должно практически заканчиваться образование линейной эрозионной формы. Для оврагов земледельческой зоны России этот период составляет 100-300 лет .

В натурных условиях изучение линейных эрозионных форм было выполнено под руководством В.П. Лидова, который одним из первых применил количественные методы оценки размывов на полях [1981]. Им высказана мысль о необходимости выработки единого и комплексного подхода при характеристиках различных эрозионных форм, предложена их классификация и выявлена закономерная связь размыва и смыва почв. В.П. Лидов неоднозначно оценивал влияние лесополос на развитие линейных эрозионных форм, в частности, оврагов. Он считал, что формирующиеся в самих лесных полосах и далее вниз по склону значительные по глубине потоки ливневых и талых вод выполняют активную эрозионную работу [Лидов и др., 1973]. На примере Приволжской возвышенности сделана попытка выработать суммарный показатель влияния комплекса условий рельефа на интенсивность эрозии, условно названный "энергией размыва". Его величина в относительных единицах определяется как функция длины склона, уклона, типа водосбора и коэффициента, учитывающего прочие природные факторы эрозии. На ключевых участках интенсивность развития современной овражной сети сопоставляется с природными факторами, что позволяет перейти к прогнозу овражности на других территориях. Постепенное накопление данных о взаимодействии факторов эрозии с оврагообразованием позволяет перейти от относительных характеристик к абсолютным величинам заовраженности [Лидов и др., 1959] .

Это же послужило началом применения метода количественной оценки взаимосвязи факторов оврагообразования на основе обработки статистических данных, собранных на ключевых участках и при анализе специальных карт. Г.И. Швебсом в работе "Формирование водной эрозии, стока наносов и их оценка" [1974] дан анализ количественных связей между размерами овражных форм и комплексом природных характеристик, оказывающих определяющее, по его мнению, влияние на оврагообразование .

Г.И. Швебс использовал данные Молдавской и Придеснянской воднобалансовых станций и результаты обследования оврагов в районе г. Канева, г. Новгород-Северского. По этим материалам рассчитывался размер минимальной площади оврагообразующего водосбора в конкретных климатических и литологических условиях, выявлялись взаимосвязи характеристик овражной эрозии с уклонами тальвега и площадью водосборного бассейна;

впервые был определен такой параметр, как минимальная площадь водосбора, при которой прекращается развитие оврага. Предельную длину оврага Г.И. Швебс предложил определять, используя продольный профиль равновесия, устанавливающийся на отдельных участках тальвега оврага в процессе его развития. Продолжение профиля до пересечения с поверхностью склона должно соответствовать предельной длине оврага. А.С. Никулин [1979] на основании анализа условий развития оврагов в Пензенской области связал между собой показатели уклона склона и минимальной площади оврагообразующего водосбора. Так при уклоне 150о/оо площадь равна 1,5-2,0 га, при уклоне 75 о/оо – 6 га, при уклоне 25 о/оо – 8,0 га. Анализ форм продольного профиля оврага для определения его устойчивого состояния лежит в основе работ В.И. Филина [1957], И.В. Боголюбовой и А.В. Караушева [1979]. С.З. Максимов [1961] предлагал ориентировочно оценивать перспективы роста оврага по соотношению площадей водосборов балочного, овражного, привершинного и самого оврага Изучение разных аспектов овражной эрозии проводилось А.Г. Рожковым. В Молдавии совместно с М.Д. Волощуком он исследовал процессы оврагообразования в полевых условиях, выявил закономерности развития оврагов, обосновал их классификацию и разработал методы борьбы с ними [Рожков, 1971; Волощук, 1975]. С 70-х годов А.Г. Рожков, работая в Курске в ВНИИЗиЗПЭ, основное внимание уделял разработке методов почвозащитного земледелия в овражно-балочных системах, анализу влияния фитомелиорации и лесных насаждений, обоснованию гидротехнических мероприятий. Исследования А.Г. Рожкова [Рожков, 1975, 1981] отличает широта рассмотренных вопросов, комплексность методов, применяемых при изучении оврагов, тщательность отбора и обработки материалов .

Большой вклад в изучение овражной эрозии внесли работы Ц.Е. Мирцхулавы [1970, 1988]. Им предложена методика расчета интенсивности образования оврагов, как следствие воздействия на грунт падающей струи водного потока. Исследования, выполненные в лабораторных и натурных условиях в ГрузНИИГиМ, позволили выявить механизм отрыва частиц грунта, определить механизм размыва низового откоса привершинного перепада. Им предложены графические зависимости для оценки относительной глубины, времени размыва и его средней интенсивности от соотношения действующей и размывающей скоростей потока, а также неразмывающей скорости от сцепления грунта .

Значительный интерес представляют также результаты стационарных наблюдений, давшие возможность проследить динамику роста оврагов на определенных этапах развития и выявить связи между интенсивностью процесса и факторами, влияющими на него. Многолетние исследования были выполнены на опытных полигонах Новосильской, Деснянской, Каневской и других овражных станций. Обобщая полученные данные И.Д. Брауде [1965] дал конкретные рекомендаций по разработке комплекса противоэрозионных мероприятий, составу и размещению закрепляющих овраги древесных и кустарниковых насаждений, типам гидротехнических сооружений .

Большой фактический материал получен в результате двадцатилетних наблюдений в Удмуртии [Рысин, 1998] и Центральной России [Веретенникова, 1996]. Почти десятилетние ряды наблюдений за развитием оврагов получены в Чувашии [Сироткина, 1966],Татарстане [Овражная эрозия…, 1990)], Пермском Предуралье [Назаров, 1992] и др .

Упомянутые работы рассматривают эрозионный процесс как основной при формировании оврага. Аккумулятивные формы в овраге появляются обычно на заключительных стадиях его развития, когда в продолжительный период времени идет формирования "выработанного" продольного профиля и в устьевой части оврага уклоны становятся меньше уклонов склона. Аккумуляция наносов и формирование конуса выноса продуктов эрозии из оврага при разных морфометрических характеристиках оказывает разное влияние на эрозионный процесс и форму развивающегося оврага .

Влиянию аккумуляции при развитии оврага посвящены многие работы. Из последних к ним можно отметить работы А.И. Скоморохова [2000] и Р.А. Кравченко [2000], по утверждению которых имеет место "регрессивная" стадия развития оврага, когда овраг полностью заносится, после чего не исключается новый этап эрозионной деятельности. На основе теории "возвратно-поступательного" развития линейных эрозионных форм предлагается подход к созданию и обоснованию систем противоэрозионной организации территорий, основное место в которой отводится созданию условий аккумуляции в руслах склоновых потоков. Следует отметить, что предлагаемые методы использования плетневых запруд и систем усиленной шероховатости применялись ранее и рассматриваются в настоящее время как составная часть практически всех проектов противоэрозионной организации территории .

Начиная с 40-х годов ХХ века, исследователи овражной эрозии начинают уделять значительное внимание вопросу моделирования оврагов .

Набольшее распространение получили методы физического (т.н. "свободного" моделирования) и математического моделирования. Создание физической модели развития процесса оврагообразования было продиктовано желанием проследить развитие оврага во времени, что практически невозможно в природных условиях, т.к. формирование овражной формы происходит в течении 100-300 лет. В 1944-45 гг. в созданной лаборатории Почвенного института им. В.В. Докучаева В.Б. Гуссаком [1945], были поставлены опыты по изучению плоскостной эрозии и продольного профиля малых водотоков. Влияние дождевых осадков на формирование эрозионных форм изучалось в Кучинской лаборатории Московского гидрометеорологического института [Спиридонов, 1951] и лаборатории Института географии АН СССР [Арманд, 1950; Нефедова, Хмелева, 1956]. Изучением овражной эрозии на модели в природных условиях в 1970 г. занимались сотрудники Московского областного педагогического института им. Н.К. Крупской [Матвеев, 1973] .

В работе В.М. Ивонина [1992] представлены результаты исследований процесса оврагообразования, полученные на физической модели. На основе системного подхода им развита теория противоэрозионных инженерно-биологических систем водосбора и предложены технологии мелиораций склонов, пораженных оврагами. Наиболее полное исследование оврагообразования, начиная от промоины на склоне и кончая формированием "равновесного" продольного профиля, были выполнены в Гидрофизической лаборатории МГУ под руководством Б.Ф. Косова [Никольская. 1980]. Результаты этих исследований позволили сформулировать концепцию саморазвития линейной эрозионной формы, показать разновременность достижения отдельными параметрами оврага своих предельных размеров, а также различную интенсивность их роста на разных стадиях развития. Моделирование процесса позволило получить ряд эмпирических коэффициентов, сделавших возможным составление расчетных зависимостей для определения параметров оврага на заключительной стадии развития, скоростей линейного и объемного роста, изменяющихся во времени по мере сокращения привершинной водосборной площади и других параметров оврагов, во многом являющихся функцией морфометрии склоновых водосборов. Полученные выводы о саморазвитии оврагов и изменении скоростей роста во времени, были подтверждены опытами, проведенными с более плотными грунтами по той же методической схеме в институте Защиты почв от эрозии г. Курска [Бондарев, 1996] .

Параллельно с физическим моделированием составлялись математические модели, самые первые из которых относятся к 70-80 гг. [Экспериментальная геоморфология, 1973; Московкин, 1980; Мирцхулава, 1970]. В их основу положен принцип анализа изменения параметров природного водосбора, оказывающих непосредственное влияние на развитие оврага (уменьшение привершинной водосборной площади, изменение общего уклона продольного профиля эрозионной формы, зарождение и размыв ступеней в русле, переформирование привершинного перепада, изменение устойчивости грунтовых частиц на откосе при уменьшении уклона). Вопросы физического и математического моделирования овражной эрозии затронуты в работах В.Т. Трофимова [1983], В.М. Ивонина [1987]. К этому же периоду относятся работы по созданию модели продольного расчленения территории линейными эрозионными формами и, в частности, определение предельных параметров оврага на конкретном склоновом водосборе [Зорина, 1979]. Математические модели развития оврага в конце 90-х годов были предложены А.Ю. Сидорчуком [1998]. Им разработана модель расчета морфометрии стабильного оврага, в которой содержатся определенные усложнения, позволившие внести уточнения в расчеты предельных параметров оврага на заключительной стадии развития .

Динамическая модель овражной эрозии описывает начальные стадии развития оврага, когда происходит наиболее активное преобразование склонового эрозионного вреза в типично овражную форму – длина оврага вырабатывается на 80%, объем примерно на 35%. По утверждению её автора, модель существенно упрощает реальный процесс развития оврага, рассматривая его, как последовательное чередование двух этапов: 1) эрозионного врезания; 2) формирования поперечного профиля. В работе отмечается применимость предложенного методического подхода при условии аккуратного подбора необходимых эмпирических коэффициентов [Сидорчук, 1998] .

Наиболее достоверными признаками достижения оврагом своих предельных размеров можно считать: 1) выработку развивающимся оврагом продольного профиля приближающегося по форме к "равновесному" [Филин, 1957; Брауде, 1965; Швебс, 1974; Боголюбова, Караушев, 1979]; 2) достижение площадью, прилежащей к вершине оврага, критических минимальных размеров, различающихся в зависимости от природных условий [Максимов, 1961, Никулин, 1979, Швебс, 1974].. Подходы к определению предельной расчлененности территории содержатся также в работе Л.Д .

Курдюмова [1977] .

На основе материалов лабораторных и натурных исследований, проведенных в МГУ под руководством Б.Ф. Косова, разработан алгоритм расчета параметров оврагов на заключительной стадии развития. Предложены зависимости для определения длины, ширины, глубины, площади и объема оврага, исходя из формы кривой "равновесного" профиля, деформаций во времени поперечного профиля оврага, а также морфометрических особенностей и геологического строения водосборного бассейна. Разработана также методика расчета предельного расчленения оврагами склонов долин рек и балок. Она основана на определении количества водосборных бассейнов, в пределах которых по природным условиям могут развиться овражные формы .

Одним из основных методов изучения овражной эрозии является картографический. Еще в 1731 г выходит указ об участии геодезистов в составлении ландкарт, приведенный в исполнении только при Екатерине II в 1765 г, когда был издан манифест Генерального межевания и обнародованы Генеральные правила, положенные в основу инструкций землемерам и межевым губернским и уездным конторам. На военно-топографических картах и планах генерального межевания (1766) впервые были приведены данные о распространении оврагов. При составлении генерального плана на каждый уезд наносились: пашня, сенокосные угодья, леса, неудобные земли, овраги и т.д. Официально генеральное межевание было закончено в 1844 г для 35 губерний России. По полученным данным предпринята попытка составления Атласа Российской империи по отдельным губерниям, основным содержанием которого являлись карты всех видов сельскохозяйственных угодий, границы межевания, гидрография, населенные пункты [Водарский, 1988] .

К числу первых ученых, положивших начало созданию карт овражности, относятся В.В. Докучаев [1877, 1878] и А.С. Козменко [1912], под руководством которых по материалам многолетних исследований были составлены карты "размыва" (оврагов) и лесистости водосборов рек Зуши, Плавы и Труды. Овраги изображены значками, позволяющими с большой точностью подсчитать количество и определить их размеры. На картах выделены все типы оврагов, а также растущие и заросшие эрозионные формы длиной 10 м и более .

С.С. Соболев [1948, 1960] опубликовал карту густоты овражнобалочной сети. Однако, по мнению самого автора, по ней нельзя судить о распространении оврагов (особенно действующих), поскольку в качестве исходного картографического материала использовались карты мелкого масштаба, позволившие учесть эрозионные формы только длиной свыше 500 м .

А.Ф. Гужевой [1948] была составлена карта овражности для Среднерусской возвышенности в масштабе 1:1 000000. На ней дана оценка крупных склоновых и донных оврагов, составляющих небольшой процент от их общего количества .

Е.А. Мироновой [1972] составлена схематическая карта распространения оврагов на территорию СССР, на которой дана оценка (в баллах) овражности применительно к схеме районирования по региональным типам систем борьбы с эрозией. Карты овражности и другие картографические материалы составлены в мелком масштабе .

В 70-80-е годы под руководством Б.Ф. Косова по единой методике были составлены карты овражности на всю территорию СССР. Впервые, кроме общепринятого показателя густоты эрозионной сети (км/ км2) предложен показатель плотности оврагов (ед/км2), дающий характеристику количества овражных форм на единице площади, т.е. фронт развития овражной эрозии. В 90-е годы основное внимание было направлено на разработку и составление карт овражности, отражающих различные проявления процесса (интенсивность, поражение земель, сокращение длин склонов эрозионной сети и т.п.) .

Карты овражности составлялись и на отдельные регионы России. В институте географии СО РАН схематическая карта распространения промоин и оврагов составлена коллективом авторов на районы сельскохозяйственного освоения юга Восточной Сибири (Назаровский, Баргузинский районы, Южно-Минусинскую котловину, юго-западное Прибайкалье) [Баженова и др., 1997]. По результатам многолетних исследований на территории Удмуртии [Рысин, 1998] составлены карты современной густоты и плотности оврагов, проведено районирование по интенсивности развития овражной эрозии, составлена карта, дающая оценку развития эрозионных процессов по выделенным районам .

Многие исследования посвящены вопросам строения эрозионной сети. Но в основном они относится к речной сети; известны также исследования строения ручейковой сети на пахотных склонах. Закономерности строения овражной сети практически не рассматривались. Установлены связи между порядками потоков, их размерами и количеством, а также между расходами и порядком потока. Известны работы Р. Хортона [1949], В.П. Философова [1967], А. Шайдеггера [1964], Н.А. Ржаницына [1985], А .

Strahler [1953]. Одной из последних, во многом обобщающих работ по этому вопросу, является монография под редакцией Н.И. Алексеевского [1998] .

Значительным вкладом в развитие представлений о строении гидрографической сети водосборных бассейнов разных порядков является работа Ю.Г .

Симонова [1998], имеющая и большое методическое значение. Вместе с тем, овраги с ручейковой сетью на склонах, всем комплексом постоянных и временных водотоков и рек формируют единую эрозионную сеть .

Рисунок гидрографической сети водосборных бассейнов, расположенных в близких условиях формирования стока, можно с некоторой степенью приближения, охарактеризовать единой закономерной связью изменения длин и количества эрозионных форм по порядкам потоков. К формам первого порядка, как правило, относятся линейные эрозионные врезы длиной, близкой к 700-800 м. Эти линейные эрозионные формы, которые в процессе своего развития «вырабатывают свою длину – первичное морфологическое образование; оно начинает далее определять направление стока по склону» [Ржаницын, 1985, с. 75]. В ведомости, объединяющей материалы экспериментальных исследований и результаты исследований процессов на естественных реках, Н.А. Ржанициным приводится систематизированный комплекс геоморфологических и гидрологических характеристик потоков .

Рассматривая строение ручейковой сети на склонах, Н.А. Ржаницын [1983] отмечает аналогичный речному рисунок планового строения ручейковой сети на пологих приводораздельных участках склонов .

К такому же выводу о подобии строения ручейковой сети на склонах речной сети древовидного строения, свойственной равнинным территориям Европейской части России, приходят в результате натурных исследований водосборов А.Н. Караушев и И.В. Боголюбова [1974]. При этом, как и Н.А. Ржаницын, протяженность ручейковой сети на склонах они прослеживают по длине 300-400 м. Разделение ручейковой сети на ручьи трех типов с характеристикой их морфометрии и величин расходов воды по результатам исследований на полевых стационарах ГГИ приводятся в работах Н.Н. Бобровицкой [1974, 1977] .

В настоящее время существует несколько научных центров, где исследования процессов линейной эрозии занимают значительное место. В Казанском государственном университете А.П. Дедковым, Г.П. Бутаковым и В.И. Мозжериным проводится изучение овражной эрозии как рельефообразующего процесса. В этих работах дан разносторонний глубокий анализ развития линейной эрозии в Поволжье. При оценке распространения и динамики развития оврагов большое внимание уделено дешифрированию аэрофотоснимков и материалам полевых экспедиционных и стационарных исследований. Здесь получены новые данные о механизме развития и современных тенденциях роста овражных форм, предложено районирование территории по интенсивности процесса линейной эрозии [Овражная эрозия…., 1990; Дедков и др., 1993; Бутаков и др., 1996] .

В институте географии РАН проводились ранее и проводятся в настоящее время крупные работы по исследованию рельефа и формированию структуры стока в пределах водосбора. Большое внимание уделялось непосредственно изучению морфометрии линейных эрозионных форм и динамике их развития [Миронова, 1971, 1972; Миронова, Сетунская, 1974, 1977] .

По результатам многолетних исследований эрозионных процессов под руководством Д.А. Тимофеева была составлена карта оценки эрозионной опасности рельефа СССР [Тимофеев, Былинская, 1987]. При этом были получены новые данные о влиянии расчлененности рельефа на интенсивность современных процессов смыва и оврагообразования [Маккавеев и др., 1993;

Тимофеев, Чернышова, 1994; Зорина и др., 1998] .

Исследования овражно-балочных систем проводятся в Воронежском аграрном университете. Они привели к разработке подробной классификации линейных эрозионных форм, основанной на морфометрических признаках, генезисе и возрасте верхних звеньев эрозионной сети, а также к разработке модели оврагообразования [Адерихин, Адерихина, 1977; Семенов и др., 1995, 2000; Хруцкий, 1985; Хруцкий, Косцова, 1987] .

Из крупных работ последнего десятилетия, имеющих принципиальное значение для формирование взглядов на происхождение и развитие верхних звеньев эрозионной сети, следует отметить исследования, касающиеся вопросов происхождения и тенденций развития современной овражной сети под влиянием антропогенного воздействия и природных особенностей регионов. К ним относятся монографии: Н.Н. Назарова [1992], И.И .

Рысина [1998], Ю.Г. Симонова [1998], Е.Ф. Зориной [2002] .

В содержание

ГЛАВА 2

КАРТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

ОВРАГООБРАЗОВАНИЯ

2.1. Топографическая карта – источник сведений об оврагах В содержание Картографический метод является одним из основных при изучении распространения оврагов. Он позволяет дать общее представление об особенностях проявления овражной эрозии, её последствиях и вероятности развития в разных природных условиях, а также о влиянии антропогенной нагрузки на естественные ландшафты .

Еще А.А. Тилло [1890] подчеркивал, что карта является инструментом точного исследования, средством получения массовых количественных показателей. Ю.М. Шакальский видел в картах средство выявления пространственных закономерностей и связей изображаемого объекта с природными явлениями [Андреев, 1956]. Суть картографического метода, по мнению К.А. Салищева [1982], состоит во включении в процесс исследования промежуточного звена – географической карты как модели изучаемых явлений. При этом карта выступает в двоякой роли: в качестве средства исследования и как его предмет в виде модели, заменяющей собой реальное явление .

В приложении к овражной эрозии карта выступает как источник сведений о предмете. При этом, поскольку овраг является специфической формой рельефа, размеры которой могут быть представлены лишь на картах достаточно крупного масштаба, анализировать распространение и условия формирования на территории оврагов можно по топографическим картам в масштабе не менее 1:25000. По ним могут быть прочитаны все линейные эрозионные формы длиной свыше 50-70 м. Подавляющее большинство оврагов, расчленяющих склоны долинно-балочной сети и выходящих вершинами на бровку склона, имеют длину 70-150 м. Карты более мелких масштабов теряют основную информацию об оврагах, что делает их значительно менее пригодными для анализа условий их образования. Полученные с использованием топографических карт сведения об оврагах длиной свыше 70 м могут быть обобщены и представлены на картах и более мелкого масштаба .

На топографических картах для форм рельефа не выраженных в горизонталях предусмотрена система внемасштабных знаков. Ими изображаются обрывы, овраги, промоины, бровки берегов рек, карстовые проявления, осыпи и др. На крупномасштабных картах (рис. 2.1) читается длина оврага. В зависимости от размера оврага и масштаба карты его изображают одной или двумя линиями, секущими горизонтали, длина линий соответствует в масштабе длине оврага; рядом с оврагом, как правило, дается информация (обычно дробью) о его ширине и глубине .

Рис. 2.1. Изображение оврагов на топографической карте Таким образом, топографическая карта позволяет дать морфометрическую характеристику каждого из показанных на карте оврагов: длину, ширину, глубину, площади поперечного сечения как функции ширины и глубины оврага, и объема, как произведение средней площади поперечного сечения на длину. По картам для типичных склоновых водосборов, на которых происходит зарождение и развитие оврагов, можно определить глубины местных базисов эрозии и выявить крупные линейные эрозионные формы, в бассейнах которых овражная эрозия получает наиболее интенсивное развитие (балки, реки, суходолы). Измерения площадей овражных водосборов, проведенные по топографическим картам масштаба 1:25000, представляются в виде картограмм и позволяют охарактеризовать конфигурацию, соотношение площадей и длин, а также процент площади овражных водосборов в составе общей площади территории .

Именно на основе картографического метода была предложена классификация оврагов по их морфометрическим характеристикам, согласно которой выделяются овраги длинные и короткие [Косов и др., 1972]. Это стало возможным, т.к. карта позволила перейти от единичного события, зафиксированного на ней, – развитие оврага на склоне, к рассмотрению их распространения на территориях и выявить типичные особенности привязки к склонам с определенным продольным и поперечным профилем .

По топографическим картам выявлены наиболее типичные признаки, по которым исследователи различают овраги склоновые и береговые .

Определенная длина, выход оврага на плакорную часть склона, а главное – наличие морфометрически выраженного водосбора, являются отличительными признаками склонового оврага, что подтверждается натурными обследованиями оврагов в природных условиях. Это позволило утверждать, что береговые овраги, не выходящие за бровку склона, как правило, являются образованием чисто антропогенным и связаны с распашкой и другими видами сельскохозяйственного освоения. Рассмотренные классификационные признаки приняты в настоящее время подавляющим большинством исследователей .

В еще большей степени проявляется роль картографического метода при разделении оврагов на первичные и вторичные. Последние наследуют водосборный бассейн древних эрозионных врезов – балок, лощин, суходолов. Натурные обследования, геодезические съемки, бурение – могут дать углубленный анализ возраста форм, условий их развития и т.д., но провести региональный анализ преобладания разных типов оврагов можно только с помощью карты. Это позволяет не только выделить овраги первичные и вторичные, но и выявить преобладание оврагов в разных по генезису крупных эрозионных формах. Карта дает возможность определить особенности оврагов на склоновых водосборах с разной морфометрической характеристикой. Она также позволяет выделить те балочные и суходольные формы, в которых донные овраги не только поражают днище этих форм, наследуя их водосборные бассейны, но и своим развитием создают условия для возникновения оврагов на крутых выпуклых склонах балок и суходолов .

Таким образом, топографические карты являются источником сведений непосредственно об овражных формах, их размерах, типах, водосборных бассейнах, концентрирующих потоки ливневых и талых вод, под действием которых развивается линейная эрозия .

2.2. Составление карт современной овражности В содержание Составление карт овражности, фиксирующих овраги не как отдельные формы, а как результат линейного эрозионного процесса на территории в показателях, характеризующих их распространение, предпринималось с конца ХIХ века. Однако до настоящего времени не существует достаточно надежных, а главное общепринятых методов отображения на картах результатов овражной эрозии. Поскольку овраги на территории имеют дискретное распространение, для их изображения не приемлем способ изолиний, позволяющий передать пространственное распределение природных характеристик, подобных высотным отметкам поверхности, глубинам океана, многим климатическим и гидрологическим показателям – осадкам, модулям стока рек, имеющим непрерывное поле распространения .

В настоящее время наиболее употребляемыми для отображения дискретных форм на картах являются способы картограмм и картодиаграмм. Оба они предусматривают суммарную характеристику объектов для принятого контура и не претендуют на возможность оценки размещения конкретных объектов (население, виды животных, овраги) в пределах контура, а также закономерного, плавного перехода количественных характеристик рассматриваемых объектов между контурами. Для каждого квадрата картограммы нужно получить данные о количестве оврагов, их суммарной (или средней) протяженности, частоте, общей площади, объеме и т.д. По этим данным подсчитываются такие характеристики овражности, как плотность оврагов, их густота, процент поражения площади территории, средний слой овражной денудации и т.д. Несмотря на то, что эти показатели представляют собой результат расчета овражности на единицу площади, их можно рассматривать чисто условной, общепринятой характеристикой, не забывая о том, что для площади меньшей, чем квадрат картограммы выполнить обратный расчет некорректно. Например, если на листе картограммы площадью 80 км2 общее количество оврагов составляет 30 единиц и плотность соответственно 0,375 ед/км2, то, исходя из этой средней величины, нельзя рассчитывать количество оврагов для части данной территории, поскольку все 30 оврагов, как правило, рассредоточены по всей территории крайне неравномерно .

То же самое относится и к методу картодиаграмм. При этом как бы ни выбирались территориальные единицы – водосборные бассейны рек или территории с близкими природными характеристиками – все показатели овражности относятся только к их общей площади и не могут характеризовать какую-то её часть. Каждый из этих методов проведения границ имеет свои достоинства и недостатки .

Контуры водосборных бассейнов рек имеют то преимущество, что они могут быть четко выделены по топографической карте и в этом отношении претендуют на точность и надежность. В тех случаях, когда овражная эрозия исследуется как процесс, изменяющий протяженность современной овражной сети, расчленяющий водосборные бассейны рек, крупных балок и суходолов, не вызывает сомнений целесообразность выбора в качестве территориальных единиц для определения овражности территорий водосборных бассейнов более крупных эрозионных форм. Для каждого из них приводятся показатели овражности. Исследование процесса в контурах водосборов обеспечивает возможность определять влияние изменения величины расхода реки на состояние верхнего звена эрозионной сети бассейна, в частности, оврагов. В этих контурах может решаться и обратная задача – расчет влияния мероприятий на водосборе (накопление воды в прудах, воздержание на пашне, орошение, обводнение и т.п.) на режим водотоков разного порядка. С другой стороны, водосборная площадь любой реки, особенно крупной, выбранной в качестве территориальной единицы, представляет крайне пеструю картину условий развития овражной эрозии, на которую влияет как различия в природных параметрах, особенно морфометрии, так и антропогенное воздействие, что приводит к значительному осреднению результатов. Выделение территориальных единиц с близкими природными предпосылками оврагообразования и их объединение имеет ошибки субъективного произвольного проведения границ контуров .

Методом картодиаграмм составлялись карты густоты и плотности оврагов на всю территорию бывшего СССР с использованием средне и крупномасштабных карт. Составление таких карт по единой методике выполнено впервые и до настоящего времени является уникальным. Работы по составлению этих карт были начаты под руководством Б.Ф. Косова. В результате составлены варианты карт овражности, на которых учтены оврагов длиной свыше 150 м [Косов и др., 1970, 1973, 1978]. В последующем работы были продолжены, содержание карт расширено за счет данных об оврагах длиной от 70 до 150 м с карт масштаба 1:25000, т.е. основной массы типичных современных склоновых оврагов [Зорина и др., 1993] .

Вся работа по составлению карт овражности включала 5 этапов .

Первый этап – по обзорно-топографической карте масштаба 1:300000 составлялась значковая карта распространения крупных эрозионных форм, длиной свыше 600 м, показанные на этой карте значком, переносились на географическую основу карты масштаба 1:2500000. Для этого была разработана легенда, включающая длину, ветвистость эрозионных форм и расстояние между ними .

Второй этап состоял в выделении ареалов распространения крупных эрозионных форм по частоте их размещения и преобладающей длине .

Выделение производилось по степени сгущения значков и длине оврагов .

Вся территория по распространению эрозионных форм была разделена на два крупных типа: к первому отнесена обширная территория страны, где овраги встречаются эпизодически и расстояние между ними составляет десятки и сотни километров, что не позволяет объединить их в ареалы. К таким территориям относятся Западная Сибирь, Средне-Сибирское плоскогорье и т.д. Второй тип включает территории, где овраги образуют сеть большей или меньшей густоты. К нему относится Среднерусская, Приволжская возвышенности, Заволжье, юго-западная часть Западной Сибири и т.д. Во втором типе территорий по относительной степени сгущения значков и преобладающей длине оврагов было выделено 8 типов ареалов меньшего ранга .

В ареалы объединяли группы эрозионных форм, состоящих не менее чем из трех значков. При оконтуривании ареалов оврагов учитывались естественные природные границы, главным образом, орографические и гидрографические, для чего использовались гипсометрические и геоморфологические карты .

Третий этап заключался в получении количественных характеристик густоты овражной сети (км/км2) и плотности оврагов (ед/км2) длиной более 150 м в пределах ареалов меньшего ранга, выделенных на 2-ом этапе .

Для определения этих параметров применялся ключевой метод. Ключевые участки для всех выделенных типов и подтипов территорий (2-ой этап), находящихся в различных географических условиях, выбирались с учетом геоморфологических, зональных и региональных особенностей, главным образом, с учетом плотности линейного эрозионного расчленения и преобладающей длины оврагов по карте ареалов. Площадь ключевых участков на карте масштаба 1:2500000 должна быть не менее 1 см2, так как предел расстояний между оврагами, объединяемыми в один ареал, был выбран равным 10 мм в масштабе карты. Всего было выбрано 1425 ключей. На ключевых участках по карте масштаба 1:100000 производились картометрические работы, при которых средняя густота овражной сети определялась по соотношению суммарной длины всех оврагов к площади "ключа", а средняя плотность – по отношению количества оврагов (по числу вершин) к той же площади .

Четвертый этап заключался в составлении карты густоты и плотности оврагов длиной от 150 м и более в масштабе 1:2500000 и проведение районирования по этим показателям [Косов, Константинова, 1973]. В основу выделения контуров различной густоты и плотности оврагов легли контуры ареалов, выделенных на 2-ом этапе. Границы ареалов уточнялись по ключевым участкам, которые принимались за эталонные, и полученные данные распространялись на прилегающие площади, имеющие близкие природные условия и характеризующиеся, согласно карте распространения оврагов, аналогичной овражной расчлененностью. При проведении границ ареалов с той или иной густотой или плотностью использовались гипсометрические, почвенно-эрозионные карты и карты овражно-балочных систем отдельных регионов [Гужевая, 1948; Проничева, 1955; Миронова, 1971 и др.] .

На пятом этапе содержание карт было дополнено характеристиками густоты и плотности оврагов длиной от 70 до 150 м. На этом этапе, с учетом выполненного районирования территории по густоте и плотности крупных оврагов, а также основных факторов оврагообразования, были выбраны ключевые участки. Показатели овражности для них определялись по топографическим картам масштаба 1:25000. Распределение "ключей" на исследуемой территории неравномерно. Наибольшее их количество приходится на центральную часть, ЕТ России где исключительно разнообразны условия, благоприятные для образования оврагов. Значительное количество ключей обработано также для северных районов ЕТР. Необходимость этого обусловлена прежде всего тем, что эти районы вплоть до 80-х годов ХХ века интенсивно осваивались в хозяйственном отношении, а овражная эрозия представляет собой значительную опасность из-за быстрого её развития при нарушении естественных условий. Всего было проанализировано более 1000 листов топографических карт общей площадью свыше 80 тыс. км2 .

Расчет количества и протяженности оврагов длиной от 70 до 150 м осуществлялся в пределах выделенных "ключей" по следующей схеме: В каждом контуре овражность характеризовалась значением густоты и плотности оврагов.

Густота овражной сети (, км/км2) определялась как произведение плотности (П, ед/км2) на среднюю длину оврага (l, км):

= Пl, км/км2 (2.1) .

–  –  –

Средняя длина оврагов длиной более 150 м (l1) была определена для каждого ареала, исходя из полученных по карте густоты и плотности оврагов ( 1, П1 ). Неизвестными величинами являются средняя длина (l2) и плотность (П2) оврагов, длиной от 70 до 150 м и средняя длина всех оврагов (lср). Определение величин (l2 и lср) проводилось на ключевых участках по крупномасштабным топографическим картам (масштаб 1:25000). При определении средних длин всех оврагов на выбранных ключевых участках установлено, что она варьировала в пределах от 200 до 270 м .

Для определения средней длины оврагов (l2), не учтенных на картах овражности (1970-х гг.), были составлены и проанализированы гистограммы распределения количества оврагов разной длины по интервалам: 150м (табл.2.1) .

Для территории Окско-Донской равнины это распределение оказалось довольно равномерным. Количество оврагов в принятых интервалах колеблется от 22 до 29% от их общего количества. При этом средняя длина оврагов близка к 100 м. На Среднерусской, Смоленско-Московской и Приволжской возвышенностях выявлен четкий максимум – 40-43% общего количества оврагов имеет длину 90-110 м. Средневзвешенная длина по этим регионам составляет 107, 108 и 109 м. В пределах Мелового Сырта это распределение достаточно равномерное при отсутствии коротких оврагов от 70 до 90 м. Это позволило принять для оврагов длиной менее 150 м среднюю длину равную 110 м .

–  –  –

Полученные характеристики распространялись на прилегающие площади, характеризующиеся сходной расчлененностью оврагами свыше 150 м (4 этап), близкими природными условиями, практически одинаковым типом землепользования и интенсивностью сельскохозяйственного освоения .

Для выбора шкал карт густоты и плотности были построены гистограммы, анализ которых позволил выбрать следующие ступени: для плотности, ед/км2: 1) 0,01; 2) 0,011-0,1; 3) 0,11-0,5; 4) 0,51-2,0; 5) 2,1-5,0; 6) 5,0; 7) – горные территории; для густоты, км/км2: 1) 0,01; 2) 0,011-0,02; 3) 0,021-0,1; 4) 0,11-0,5; 5) 0,51-1,3; 6) 1,3; 7) – горные территории. В результате были составлены карты густоты и плотности современных оврагов на всю территорию России в масштабе 1:8000000 и на территорию Европейской части России в масштабе 1:2500000 (рис. 2.2) .

Рис. 2.2. Фрагмент карты современной густоты и плотности оврагов: густота овражной сети (км/км2): 1 – 0,011; 2 – 0,011-0,02; 3 – 0,021-0,1; 4 – 0,11-0,5; 5 – 0,51-1,3; 6 – 1,3; плотность оврагов (ед\км2): 1 – 0,011; 2 – 0,011-0,1;

3 – 0,11-0,5; 4 – 0,51-2,0; 5 – 2,1-5,0; 6 – 5,1 .

Традиционный метод картограмм представляет особый способ изображения, применяемый для картографирования явлений в суммарных величинах или относительных показателях, приуроченных к сетке территориального деления [Салищев, 1982]. Он был выбран для картографирования густоты овражной сети (км/км2) и плотности оврагов (ед/км2) на территории юга Нечерноземной зоны (центр Среднерусской возвышенности и её восточные отроги, плоскоравнинные территории северной части ОкскоДонской равнины, Мещера). По методике Е.М. Николаевской [1966] была рассчитана площадь репрезентативного квадрата, не нарушающая соотношений между площадью водосбора и длинами склонов гидрографической сети на картографируемой территории. По графикам связи площадей квадратов и длин склонов речных долин и балок (рис. 2.3) было установлено, что при площади квадрата более 80 км2 величины длин склонов не зависят от площади квадрата, являясь функцией лишь густоты долинно-балочной сети. Исходя из этого была определена репрезентативная площадь квадратов картограмм размером 80-100 км2, что соответствует площади листа крупномасштабной топографической карты (1:25000), по которой проводились расчеты. При этом определялись суммарная густота и плотность овражной сети, а также густота и плотность отдельно береговых, склоновых и донных оврагов. Анализ крупномасштабных карт позволил получить основные характеристики привязки оврагов к разным звеньям эрозионной сети, дать характеристику склонов и типичных водосборных бассейнов оврагов, проанализировать влияние природных условий на густоту и плотность оврагов [Любимов, Прохорова, 1983; Прохорова, 1985] .

Рис. 2.3. Соотношение между длиной склонов долинно-балочной сети и площадью квадрата картограммы. 1 – северная часть Окско-Донской равнины; 2 – восточные отроги Среднерусской возвышенности .

Кроме общепринятых показателей были предложены такие характеристики распространения оврагов, как частота удлинение. Первый из этих показателей представляет собой количество оврагов на единицу длины более крупной эрозионной формы (долины или балки), к которым привязаны устьевые участки склоновых овражных водосборов. Второй показатель характеризует удлинение эрозионной сети, приходящееся на овраги. Он определяется как частное от деления суммарной длины оврагов на исследуемом участке эрозионной сети на её протяженность, км/км. По показателям плотности, густоты, частоты, удлинения овражной сети составлялись картограммы на территорию Тульской, Орловской и Рязанской областей .

С использованием методов картограмм и картодиаграмм составлялись также карты природных факторов овражной эрозии: размываемости грунтов, глубин базисов эрозии рек, коэффициентов стока, густоты долинно-балочной сети .

Помимо карт густоты и плотности оврагов, данные для которых получены непосредственно с топографических карт, составлены карты по показателям овражности, отражающим результаты развития овражной эрозии (площадь оврагов в % к площади сельскохозяйственных угодий; слой овражной денудации и объем потерь гумусового почвенного горизонта; метрические характеристики склонов оврагов) .

Составлены также карты длин склонов эрозионной сети и зоны "непроявляющейся" линейной эрозии. Содержание этих карт, получено в результате расчетов параметров с привлечением данных натурных исследований, лабораторных экспериментов и топографических карт. Карта потерь площадей сельскохозяйственных угодий за счет развития современной овражной сети была составлена в масштабе 1:1500000 на территорию России [Веретенникова и др., 1998]. Определение площади выполнялось в выделенных водосборных бассейнах рек 1го порядка(по карте масштаба 1:1500000) с привлечением данных о средней ширине и густоте оврагов разных типов в широком диапазоне природных условий. Данные о средней ширине оврагов получены по результатам измерений на топокартах, натурным обследованиям и литературным источникам. Данные по густоте оврагов брались с соответствующей карты.

Для определения процента потерь земельных ресурсов использовалась зависимость:

F = 100 ( 1B1 + 2 B2 +.... i Bi ),%, (2.8) где: 1, 2, i – густота оврагов разных типов; В1, В2, Вi – соответственно их средняя ширина. Для определения градаций ступеней шкалы были построены гистограммы встречаемости различных значений показателя, анализ которых позволил выбрать следующие интервалы: 1) 0,01; 2) 0,011-0,1;

3) 0,11-0,5; 4) 0,51-1,0; 5) 1,1-1,5; 6) 1,51-2,0; 7) 2% (рис. 2.4) .

Данные о потерях площади за счет развития оврагов позволяют сделать расчет потерь (практически безвозвратных) плодородного гумусового горизонта.

Они определялись (Wг) как произведение площади оврагов в контуре на средний слой гумусового горизонта:

Wг = FS г F 100, м3, (2.9) где Wг – объем гумусового горизонта, м3; F – потери площади сельскохозяйственных угодий в результате развития овражной эрозии, Sг,%; – слой гумусового горизонта, см; F – площадь контура, км2 .

Метод картограмм использовался для составления карты среднего слоя овражной денудации, который представляет собой объем оврагов, отнесенный к площади территории (мм). Суммарный объем оврагов на каждом из листов топографической карты определялся расчетным путем по региональным морфометрическим характеристикам оврагов разных типов .

Слой овражной денудации определялся как:

= 1S1 + 2 S 2 +... i Si, (2.10) где 1, 2, i – густота оврагов; S1,S2,Si – соответственно площадь поперечного сечения .

Методом картограмм составлялась карта зоны "непроявляющейся" линейной эрозии на территорию трех областей (Тульская, Орловская, Рязанская) юга Нечерноземья. Для её составления использовались расчетные характеристики средних длин склонов долинно-балочной сети и средние длины оврагов, рассчитанные по каждому из листов карты масштаба 1:25000. Разность между этими величинами являлась осредненной характеристикой зоны, свободной от развития овражной эрозии .

Рис. 2.4. Фрагмент карты потерь площадей сельскохозяйственных земель от развития овражной эрозии, %: 1 – 0,01; 2 – 0,011-0,1; 3 – 0.11-0,5;

4 – 0,51-1,0; 5 – 1,1-1,5; 6 – 1,51-2,0; 7 – 2,0; – лесные угодья .

Способ картодиаграмм, где в качестве территориальных единиц использовались контуры водосборных речных бассейнов, был применен для составления авторской карты "структуры эрозионной сети" по густоте расчленения, км/км2. Составление карты было также выполнено в несколько этапов. При этом использовались ранее составленные карты: Эрозионной опасности рельефа [Тимофеев, Былинская, 1987], густоты речной сети [Доманицкий и др., 1973], густоты овражного расчленения [Зорина и др., 1993] .

Первый этап состоял в получении с карты, составленной в институте географии РАН, для каждого из выделенных водосборных бассейнов характеристики густоты эрозионного расчленения, включающей речную и балочно-суходольную сеть в следующих градациях, км/км2: 1) 0-0,2; 2) 0,21На втором этапе путем совмещения полученной карты с картой современной густоты овражной сети были получены данные о суммарной густоте эрозионного расчленения территории реками, балками, суходолами и оврагами и составлена соответствующая карта. Легенда этой карты включает 7 градаций густоты, по значениям которых выделены ареалы с густотой эрозионной сети, км/км2: 1) 0,1-0,2; 2) 0,21-0.40; 3) 0,41-0,6; 4) 0,61-0,9; 5) 0,91-1,5; 6) 1,51-2,5; 7) 2,51-3,5 .

На третьем этапе в полученные контуры суммарной густоты эрозионной сети вводилась конкретная количественная характеристика густоты речной сети с карты А.П. Доманицкого [1973] и определялась её доля в общем расчленении территории. Густота речной сети в процентах от суммарной была представлена в 4 градациях, %: 1) 20; 2) 21-50; 3) 51-70; 4) 71В каждом контуре суммарной густоты эрозионной сети определялся процент, который занимают овраги и балочно-суходольная сеть. В результате выполненных расчетов определен диапазон возможных сочетаний балочно-суходольной и овражной сети (табл. 2.2) Таблица 2.2. Сочетания балочно-суходольной и овражной сети, % .

20 20 20 21-50 21-50 21-50 51-70 51-70 Балки 20 21-50 51-70 20 21-50 51-70 20 21-50 Овраги Анализ карт показал, что при различных градациях речной сети (4 градации) возможны различные сочетания густоты овражной и балочносуходольной сети. Так, при густоте речной сети, соответствующей двум первым градациям (до 50%), процент соотношения густоты балок и оврагов изменяется в диапазоне до 70%; при густоте речной сети, равной 50-70% (3я градация), он достигает 50%. При четвертой градации речной сети (71соотношение балок и оврагов варьирует от 0 до 30% .

Четвертый этап состоял в разработке легенды и составлении карты в масштабе 1:2500000. Суммарная густота по 7 градациям была дана в цветовой гамме, густота речной сети по 4 градациям – штриховкой. Восемь приведенных в таблице сочетаний овражной и балочно-суходольной сети на карте показаны значками. По карте в любом регионе можно определить показатель суммарной густоты эрозионной сети и процентное соотношение отдельных её звеньев (балок и суходолов, рек, оврагов), а также выявить тип эрозионного расчленения рельефа (рис. 2.5) .

Рис. 2.5. Фрагмент карты структуры эрозионной сети (по показатель густоты, км/км2). А. Суммарная густота сети, км/км2: 1) 0,2; 2) 0,21-0.40;

3) 0,41-0,6; 4) 0,61-0,9; 5) 0,91-1,5; 6) 1,51-2,5; 7) 2,51-3,5. Б. Ареалы густоты речной сети, их номера: I 20; II 21-50; III 51-70; IV 71-100. В. Густота верхних звеньев эрозионной сети, % от суммарной .

Перечисленные карты дают представление о последствиях оврагообразования на территории. Все они относятся к типу карт, которые, в первую очередь, характеризует состояние территорий с точки зрения использования земель под распашку, строительство жилых, хозяйственных и промышленных зданий, прокладку дорог, трубопроводов и линий электропередач .

К особому типу относятся карты, характеризующие развитие овражной эрозии во времени. Количественной характеристикой интенсивности процесса является "модуль" овражного выноса, представляющий собой суммарный объем выносимого из оврагов грунта, отнесенный к единице площади и единице времени. Картографический анализ этого показателя позволяет при совместном рассмотрении с картой интенсивности склоновой эрозии оценить бассейновую составляющую в балансе наносов на водосборе, а также получить представление об объеме наносов, поступающих непосредственно из развивающихся оврагов в более крупные звенья эрозионной сети.

Величина модуля овражных выносов ( ) рассчитывается как:

= П Vов S, м3/км2 год, (2.11) где П – плотность оврагов, ед/км2; Vов – средняя линейная скорость роста оврагов на территории, м/год; S – средняя площадь поперечного сечения оврага, м2. Карта модуля овражных выносов составлялась в контурах водосборных бассейнов рек первого порядка для карты масштаба 1:2500000. Для её составления была использована карта плотности оврагов, по которой в пределах водосборов было определено количество современных оврагов .

Расчет средних площадей поперечного сечения оврагов проводился по крупномасштабным топографическим картам для ключевых участков. В результате овраги в зависимости от морфометрических характеристик (средней ширины, глубины и площади поперечного сечения) были разбиты на следующие группы: 1) глубина – 2 м, ширина – 5 м, площадь поперечного сечения – 5 м2; 2) соответственно 2-8-8; 3) 2,5-10-12; 4) 3-12-18; 5)13-15и т.д. Анализ средних скоростей линейного роста оврагов проводился по банку данных, собранных по материалам полевых исследований, стационарным наблюдениям и литературным источникам [Овражная эрозия, 1989; Овражная эрозия…, 1990; Рысин, 1998 и др.]. Карта, содержащая сведения о ежегодном выносе грунта из развивающихся оврагов на единицу площади контура, была составлена на территорию Европейской части России в соответствии со следующими градациями, м3/год км2: 1) минимальная – 0,1; 2) очень слабая – 0,11-1,0; 3) слабая – 1,1-5,0; 4) умеренная – 5,1-10,0; 5) средняя – 10,1-20,0; 6) выше средней – 20,1-50,0; 7) значительная – 50,1-75,0; 8) высокая – 75,1-100,0; 9) очень высокая – 100 (рис. 2.6) .

Составленная карта овражных выносов характеризует пространственную неравномерность интенсивности овражной эрозии в зависимости от зональных и региональных особенностей территории .

Карта длин склонов получена с использованием данных о суммарной протяженности всех линейных форм: рек, суходолов, балок, лощин и оврагов. В результате расчетным путем были определены средние длины склонов эрозионной сети европейской части России и составлена карта в масштабе 1:2500000, ареалами которой были также контуры водосборных бассейнов рек 1-го порядка. Карта имеет 6 градаций средних длин склонов в диапазоне от 0,15 до 2,5 км и более. На рис. 2.7 а и б представлены фрагменты карт, характеризующих современные длины склонов эрозионной сети. Показатель средних длин склонов характеризует степень расчлененности территории, а также величину площадей склоновых водосборов, на которых линейная эрозия в настоящее время не развивается .

Рис. 2.6. Фрагмент карты интенсивности овражной эрозии. Модули выноса, м/год км2: 1 – 0,1; 2 – 0,11-11,0; 3 – 1,1-5,0; 4 – 5,1-10,0; 5 – 10,1-20,0; 6 – 20,1-50,0; 7 – 50,1-75,0; 8 – 75,1-100,0; 9 – 100 .

Рис. 2.7. Фрагмент карты современных длин склонов эрозионной сети, км: 1 - 0,15; 2 - 0,16-0,30; 3 - 0,31-0,5; 4 - 0,51-0,8; 5 - 0,81-1,25; 6 - 1,26-2,5 .

2.3. Составление карт потенциала овражной эрозии В содержание Одной из наиболее существенных задач использования картографического метода является отображение на картах параметров предельно возможного развития оврагов – потенциала овражной эрозии. В этом случае предпочтительным является способ картодиаграмм, территориальными единицами которых выбраны водосборы рек 1-го порядка. Последние определяются следующими соображениями: 1) необходимые для расчета "потенциала" данные о густоте долинно-балочной сети определяются в контурах водосборных бассейнов рек по одному из методов расчета количества и протяженности потоков разных порядков [Алексеевский, 1998]; 2) в пределах водосборных бассейнов может быть применен метод пересчета глубин базисов эрозии для водотоков разных порядков. т.е. представляется возможность определения одного из основных параметров, определяющих потенциал развития оврагов на территории; 3) контуры водосборных бассейнов, как ареалы для расчета потенциала овражности, целесообразно использовать еще и постольку, поскольку это позволяет, при необходимости, сделать некоторые уточнения, проводя надежную границу по реке между двумя частями водосбора – правым и левым берегами, условия развития оврагов на которых нередко существенно различаются .

Потенциал овражной эрозии определяется по густоте, плотности и площадям оврагов на территории водосборного бассейна. Для составления карт по этим показателям выполнен следующий комплекс картометрических и расчетных работ: 1 – выделение водосборных бассейнов рек 1-го порядка по гипсометрическим картам масштабов 1:2500000 и 1:1500000; 2 – составление карты глубин базисов эрозии в выделенных водосборах по методике Е.М. Николаевской [1966]; 3 – анализ карт "факторов" овражной эрозии в пределах каждого водосборного бассейна для получения характеристик природных предпосылок развития оврагов (глубины базисов эрозии, фильтрационной способности грунтов, сопротивляемости их размыву – размывающих скоростей, форме склонов долин речной сети, протяженности долинно-балочной сети); 4 – выполнение для возможных вариантов природных предпосылок на ключевых участках по картам масштаба 1:25000 расчета параметров "частоты" (С, ед/км) оврагов и доли оврагов в эрозионной сети за счет развития оврагов ( l, км/км), а также потерь площади на единицу протяженности долинно-балочно-суходольной сети ( f, км/км2) .

Расчет проведен для крупных эрозионных форм нескольких порядков (балки и суходолы длиной 1,5, 3,0 и 5,0 км). Полученные характеристики использованы для расчета овражности в водосборных бассейнах, условия развития оврагов на которых характеризуются соответствующим комплексом природных факторов; 5 – определение для каждого из водосборных бассейнов рек, выделенных на картах, протяженности эрозионных форм всех порядков, начиная с балочно-суходольных длиной до 1,5-2,0 км. По этим данным определялась густота эрозионной сети, количественная характеристика которой сопоставлялась с данными карты института географии РАН [1987] .

Коэффициент корреляции оказался достаточным для вывода о возможности расчетного определения густоты эрозионной сети. По ряду регионов, в частности для Севера, со специфической структурой эрозионной сети, отличной от характерной для большей части Русской равнины, в расчет были введены определенные коррективы. По полученным в пределах каждого из выделенных речных водосборов характеристикам был составлен авторский экземпляр карты густоты эрозионной сети; 6 – определение параметров, характеризующих потенциал густоты, плотности и площади овражной сети, как произведения удельных характеристик "С", " l", " f " на густоту эрозионной сети в каждом из выделенных на карте водосборных бассейнов рек;

7 – составление градаций потенциала плотности, ед/км2: 1) 0,01; 2) 0,011рис .

2.8); густоты, км/км2: 1) 0,01; 2) 0,011-0,02; 3) 0,021-0,1; 4) 0,11-0,5; 5) 0,51рис. 2.9); потерь площади оврагов на сельскохозяйственных землях, %: 1) 0,1; 2) 0,11-0,3; 3) 0,31-0,6; 4) 0,61-1,3;

5) 1,31-2,6; 6) 2,61-5,0; 7) 5,0 (рис. 2.10). В соответствии с этими градациями были составлены авторские карты потенциала овражной эрозии: для первых двух показателей – на территорию Европейской части России в масштабе 1:2500000; по потере площади сельхозугодий от возможного развития оврагов на всю территорию России – в масштабе 1:1500000 .

Представляет интерес карта потенциала, где каждый контур охарактеризован показателями густоты и плотности. По ним составлена карта "устойчивости" земель к развитию овражной эрозии (рис. 2.11). Анализ данных этой карты позволил выделить регионы с разной устойчивостью по отношению к развитию овражной эрозии. Характеристика каждого из регионов дана в балловой оценке, где каждому из баллов соответствует определенное значение густоты и плотности. Максимальные значения потенциала овражности оцениваются минимальным баллом устойчивости, а территории с минимальной овражностью, такие как Карелия, Мещера, Прикаспийская низменность – максимальным баллом. Количественные характеристики густоты и плотности соответствующие баллам устойчивости, приведены в таблице 2.3 .

–  –  –

Рис. 2.9. Фрагмент карты потенциала густоты овражного расчленения, км/км2: 1 – 0,01; 2 – 0,011-0,02;

3 – 0,021-0,1; 4 – 0,11-0,5; 5 – 0,51-1,1; 6 – 1,11-1,5; 7 – 1,51-3,0; 8 – 3,0, Рис. 2.10. Фрагмент карты возможных потерь площадей сельскохозяйственных земель (потенциала) от развития овражной эрозии, %: 1 – 0,1;

2 – 0,11-0,3; 3 – 0,31-0,6; 4 – 0,61-1,3; 5 – 1,31-2,6; 6 – 2,61-5,0; 7 – 5,0 .

– лесные угодья Рис. 2.11. Фрагмент карты районирования Европейской части России по устойчивости территории к развитию овражной эрозии (в баллах): 1-6 – баллы устойчивости; 7 – горные территории .

Карты современной и потенциальной овражности позволяют дать оценку состояния территории по возможному продолжению процесса оврагообразования. Так по разности современной и потенциальной плотности оврагов определяется количество оврагов, которые могут образоваться на территории. Разность между потенциальной и современной густотой овражной сети показывает возможное удлинение современной овражной сети вследствие развития новых форм, а также от увеличения длины существующих оврагов, не выработавших потенциал своей длины. Разность между потенциальной и современной площадью оврагов дает представление о возможных потерях площадей сельскохозяйственных угодий. Соответственно по полученным расчетным характеристикам были составлены следующие карты нереализованного потенциала: плотности оврагов, густоты овражной сети, потери площадей сельскохозяйственных земель, фрагменты которых представлены на рис.2.12, рис. 2.13, рис. 2.14 .

Рис. 2.12. Фрагмент карты нереализованного потенциала плотности овражной сети, ед/гм2: 1 – 0; 2 – 0-0,5; 3 – 0,51-1,0; 4 – 1,1-3,0; 5 – 3,1-5,0; 6 – 5,1Об активности процесса оврагообразования на территории дает представление относительная величина современной (реализованной) овражности в процентах к потенциально возможной .

Рис. 2.13. Фрагмент карты нереализованного потенциала густоты овражной сети, км/км2: 1 – 0; 2 – 0-0,1;

3 – 0,11-0,5; 4 – 0,51-1,0; 5 – 1,1-1,5; 6 – 1,51-3,0; 7 – 3,0 .

Рис. 2.14. Фрагмент карты нереализованного потенциала потерь площади сельскохозяйственных земель, % .

–  –  –

По этому показателю составлена карта степени реализации потенциала оврагообразования (по показателю густоты),%, фрагмент которой представлен на рис. 2.15. На слабо освоенных территориях с высоким потенциалом или в регионах, где по природным условиям овраги как эрозионная форма развиты слабо, современная овражность может быть очень близкой, а потенциал отличаться в несколько раз. На территории давнего развития земледелия современная овражность может быть очень большой, а нереализованный потенциал соответственно низкий, приближающийся к характеристикам территорий, где овраги отсутствуют по природным предпосылкам .

Рис. 2.15. Фрагмент карты степени реализации потенциала оврагообразования (по показателю густоты овражной сети), %: 1 – 70; 2 – 70-30;

3 – 30-10; 4 – 10-5; 5 – 5 .

Составлена карта степени реализации потенциала по показателю потерь площади сельскохозяйственных земель (рис. 2.16) .

По заданию Министерства чрезвычайных ситуаций (МЧС) была составлена карта "Опасность овражной эрозии" в масштабе 1:250000 (рис. 2.17). На карте штриховкой представлены 4 категории опасности, выделенные по сочетанию показателей современной овражности и её нереализованного потенциала: опасная, умеренно опасная, мало опасная и незначительно опасная. Показатели нереализованного потенциала (прогноз) изображены на карте значками .

Рис. 2.16. Фрагмент карты степени реализации потенциала потерь площадей сельскохозяйственных земель, % .

Количественные характеристики современной овражности определяются при совместном рассмотрении карты и прилагаемой к ней таблице 2.4. Помимо количественных показателей овражности, в таблице приводятся категории экологической напряженности (степень опасности) и характеристика негативных сторон её проявления .

–  –  –

0,5 0,5 0,5 0,11-1,0 Одним из показателей экологической напряженности на территории является также средняя длина склонов эрозионной сети, в частности, её изменений при возможном увеличении общей расчлененности рельефа. С этой целью составлена карта потенциальных длин склонов эрозионной сети .

Поскольку в основном её дальнейшее развитие осуществляется за счет роста современных и образования новых склоновых оврагов, размер предельно возможной суммарной густоты эрозионной сети определялся путем совмещения карты потенциальной густоты оврагов и карты густоты балочносуходольной и речной сети.

В контурах полученной карты была рассчитана средняя потенциальная длина склонов и принята следующая шкала, км:

0,08-0,15: 0,16-0,3; 0,31-0,5; 0,51-0,8; 0,81-1,25; 1,26-2,5; 2,6-5,0 (рис. 2.18 а и б) .

Рис. 2.17. Фрагмент карты экологического состояния территории России по фактору овражной эрозии .

Степень опасности овражной эрозии: 1 – незначительно опасная; 2 – мало опасная; 3 – умеренно опасная; 4 – опасная .

Прогноз плотности(ед/км2) и густоты (км/км2) овражной сети: 5 - 0,5 ед/км2; 0,1 км/км2; 6 - 0,5-3,0 ед/км2; 0,11-1,0 км/км2; 7 - 3,1-5,0 ед/км2; 1,1-11,5 км/км2; 8 - 5,1-10,0 ед/км2; 1,51-3,0 км/км2 .

Эти материалы были использованы при составлении «Атласа природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации» под редакцией С.К. Шойгу (2005) .

Таким образом, карты, отражающие различные проявления овражной эрозии, являются основой получения сведений о современной овражной сети, источником материалов для анализа особенностей развития этого процесса в разных регионах страны в широком диапазоне природных и антропогенных характеристик. Они позволяют получить комплексную оценку природных факторов, по которым дается перспектива оврагообразования на территориях в виде количественных параметров. Совместное рассмотрение карт современной и потенциально возможной овражности дает материал для оценки "негативного" влияния оврагообразования на экологическое Рис. 2.18. Фрагмент карты потенциальных длин склонов эрозионной сети, км: 1 – 0,15; 2 – 0,16-0,3; 3 – 0,31-0,5; 4 – 0,51-0,8; 5 – 0,81-1,25; 6 – 1,26- 2,5 .

состояние регионов, а также для определения места разрушительных последствий оврагообразовательного процесса в ряду других неблагоприятных явлений, характеризующих экологическую напряженность территории .

В содержание





Похожие работы:

«Тимашков А.Ю. Миф о Тангейзере в интерпретации искусства модерна: повесть Обри Бердслея Под Холмом, или История Венеры и Тангейзера // Балтийский семинар: международный научный альманах. Вып.1. СПб., 2004...»

«Охлупина Ирина Сергеевна ОБРАЗЫ С В Я Т Ы Х Ж Е Н Щ И Н В ВИЗАНТИИ УИ1 ХП ВВ.: СТАНОВЛЕНИЕ, ЭВОЛЮЦИЯ, ТИПОЛОГИЯ 07.00.03 Всеобщая история (Древгснп мир и средние века) Автореферат диссертац1Н1 пасоисканне ученой степени канд...»

«Перспективный план работы по обучению детей правилам дорожного движения в подготовительной группе Месяц Мероприятия Сентябрь 1. Беседа с детьми об истории транспорта 2. Занятие по теме: Транспорт 3. Сюжетно-ролевая игра Автопарк 4. Дидактические игры Прочитай схему, Хор...»

«РОЛЬГАЙЗЕР Анастасия Александровна ОБЪЕКТИВАЦИЯ АРХЕТИПИЧЕСКИХ МЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ В РУССКОМ И ФРАНЦУЗСКОМ ЯЗЫКАХ (НА ПРИМЕРЕ СЛОВ "ЗВЕЗДА" И "TOILE") 10.02.20 сравнительно-исто...»

«Литература 1. Кецаль и голубь. M., 1983 2. Галич М. История доколумбовых цивилизаций. М., 1990 3. Леон-Портилья М. Философия Нагуа. М., 1961 4. Трессидер Д. Бабочка / Словарь Символов. M., 1999 5. Фрэзер Д.Д. Золот...»

«Н. С. ДЕМКОВА, Н. Ф. ДРОБЛЕНКОВА К изучению славянских азбучных стихов Со времени открытия и публикации А. И. Соболевским древнейших церковнославянских стихотворений представления о древнейшей славян­ ской поэзии значительно расширились. Издания других стихотворны...»

«Запорожченко Э.В., Черноморец С.С. История и изученность Казбекских завалов 1 Как с ребр там страшных гор лиясь, Ревут в мрак бездн сердиты реки; Как с чел их с грохотом снега Падут, лежавши веки. Г.Р. Державин Тебе, Казбек, о страж вост...»

«12 июля, No 70 Девелоперов оставили без разрешений Office/ Мэрия будет заново согласовывать снос 209 зданий в центре Москвы General Холдинг-Центр сдал Лейпциг ВТБ Retail Ритейлер продаст универмаг и купит у банк...»

«СЛОВАРЬ ЕВРЕЙСКИХ СЛОВ в книге Бар-мицва (ивр.) – возраст достижения еврейским ребёнком совершеннолетия: 13 лет для мальчиков и 12 для девочек . Брит-мила (ивр. буквально "завет обрезания") – обряд удаления крайней плоти у младенцев му...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" БОРИСОГЛЕБСКИЙ ФИЛИАЛ (БФ ФГБОУ ВО "ВГУ") УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой филологических дисциплин и методики их преподавания И.А. Полуэктова 31.08. 20...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОТНОШЕНИЙ (УНИВЕРСИТЕТ) МИНИСТЕРСТВА ИНОСТРАННЫХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ...»

«АНТИЧНАЯ ДРЕВНОСТЬ И СРЕДНИЕ ВЕКА, ВЫП. 10, 1973 В. В. Кучма ИЗ ИСТОРИИ ВИЗАНТИЙСКОГО ВОЕННОГО ИСКУССТВА НА РУБЕЖЕ IX—X вв. ЛАГЕРНОЕ УСТРОЙСТВО В вопросах лагерного устройства ! военно-теоретическая мысль византийцев испытывала влияние двух факторов. С одной стороны, здесь в полной мере проявлялась столь свойственная всей военной науке тесная преемств...»

«Стерледева Тамара Дмитриевна ВИРТУАЛЬНАЯ АГРЕССИЯ СЛЕДСТВИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА С ЭЛЕКТРОННОВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТЬЮ КАК ПРЕДМЕТОМ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ Статья раскрывает содержание понятия предмет повышенной опасности применительно к электронновиртуальной реальности (ЭВР). Опасность свя...»









 
2018 www.wiki.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание ресурсов»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.