Библиографическое описание:

Чертков П. В. Количественные показатели склонового смыва задернованных поверхностей // Молодой ученый. — 2015. — №4. — С. 292-296.

Новейшие тектонические движения в условиях Русской платформы не создали больших контрастов высот между отдельными участками, их проявления в большей степени отразились лишь на ориентировке гидрографической сети. Крутизна склонов, их морфология и характер склоновых процессов обязаны действию ведущих экзогенных процессов.

В работах последних лет наметилось преобладание структурного направления в геоморфологии, и тем самым изучение экзогенных процессов было отодвинуто на второе место. Правильное решение геоморфологических проблем должно решаться с учетом взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов.

Современный рельеф — в его естественном состоянии — действительно может рассматриваться как структурный элемент весьма сложной природной системы, характеризующейся динамическим равновесием, т. е. способностью к саморегулированию [1,с.12]. Процесс саморегулирования особенно отчетливо может быть прослежен на равнинах. И. П. Герасимов (1970) придает большое значение влиянию почвенно-растительного покрова на процесс саморегулирования развивающегося рельефа. Почвенно-растительный покров обладает не только защитным противоэрозионным свойством, но и способностью '«контролировать» степень денудационных. процессов. Именно эта природная сбалансированность развивающегося рельефа создает внешнюю видимость стабильности и долгое время отвлекала исследователей от комплексного изучении природных явлений.

На формирование чехла рыхлого обломочного материала на склонах в пределах бассейна Верхнего и Среднего Дона оказывали влияние и влияют в настоящее время следующие условия:

1)       относительная равнинность территории и незначительная абсолютная высота над уровнем моря (200–250 м);

2)       гумидные черты климата;

3)       преобладание песчано-глинистых отложений среди отложений, слагающих поверхность, происхождение которых обязано оледенению.

B условиях равнинности территории лесостепной зоны с умеренными температурами и оптимальным увлажнением интенсивность процессов выветривания определяется крутизною склона, экспозицией и составом пород, слагающих склон.

На «первичных» склонах тектонического и ледниково-аккумулятивного происхождения в начальной стадии их развития идет активный процесс выветривания, который выражается образованием почв, отражающих природную обстановку и прежде всего характер растительности. По мере развития почвенного покрова и увеличения его мощности замедляется процесс выветривания горных пород. «Первичные» эрозионно-денудационные склоны, как правило, молодые, возникшие в результате флювиалыных процессов, преимущественно глубинной эрозии и подмыва, берегов руслом реки. Это типичный современный процесс расчленения рельефа. В данном случае «первичный» склон свое дальнейшее развитие начинает с большого уклона (35° и более).

Процессы, связанные с подготовкой пород к перемещению на склонах, тесно сочетаются с характером склоновых процессов, которые значительно видоизменяются в ходе выполаскивания склона и появления почвенного покрова.

Образование почв является своеобразным рубежом. На этом рубеже происходит смена склоновых процессов с различным типом движения рыхлого материала. До появления почв на склонах преобладает обваливание и осыпание. По мере дальнейшего выполаживания начинает усиливаться плоскостной смыв, а при определенных климатических условиях — солифлюкционные процессы. Выполаживание склона и замедленное движение рыхлого материала приводит к появлению почв, растительного покрова, и постепенно плоскостной смыв сменяется площадным сносом в виде десерпции, дефлюкции и блоковым сносом в виде оползней, оплывин, децерации и т. д. Таким образом, скорость выветривания и тип движения почвогрунта на склоне определяется через почвообразование по саморегулирующейся системе: выветривание — склоновые процессы. Целесообразность разделения склоновых процессов по признаку появления на склонах почв и растительности (задернованности) мы. обосновываем тем, что разделение по углу естественного откоса не дает конкретного представления о границе смены одних склоновых процессов другими. Угол, при котором склон покрывается дерниной и почвой, различен для пород с разной величиной обломков, сложения и консистенции почвогрунта. Например, в природе нередко встречаются песчаные склоны, хорошо задернованные с уклоном 50—'60°.

Исходя из изложенного, можно выделить особенности развитая склоновых и элювиальных отложений бассейна Верхнего и Среднего Дона.

1.    Склоны задернованные, уклон 0–15°, почвенный слой имеет мощность 1,2–2,5 м (реже больше), который подстилают материнские породы.

2.    Склоны задернованные, уклон 15–50°, почвенный слой имеет мощность от 5–10 см до 1,0 м (редко более). Характерными особенностями являются интенсивное выветривание и почвообразование по мере выполаживания склона, а также при определенных условиях смыв верхнего слоя или полное обнажение (разрушение дернины) в результате оползней.

3.    Склоны не задернованные (обвалы, осыпи), крутизна от 45° до отвесных стенок. Здесь осуществляется сравнительно быстрое движение грунта вниз по склону за счет гравитационных сил в сочетании с процессами (подготовки пород к перемещению на склонах. Летом это изменение температур; набухание и просыхание, зимой—морозное выветривание. Большую роль в подготовке пород к перемещению на склонах оказывают деревья и животные, а также антропогенный фактор.

Интенсивность делювиального процесса зависит от комплекса взаимодействующих экзогенных факторов. Главными из них являются: ливневый режим выпадающих осадков, количество и скорость стекающей воды, характер почвогрунта и степень задернованности. Таким образом, склоновый смыв является процессом зональным. Большее количество осадков повышает смыв, но с увеличением влажности увелйчивается1 степень задернованно, растения и их корневые системы выполняют защитные функции (против денудации). Поэтому наибольшее проявление делювиальных процессов мы наблюдаем на юге лесостепной и степной зон, где осадков еще достаточно, но растительный покрав разрежен. Об этом свидетельствуют данные полевых наблюдений за проявлением плоскостного смыва, которые получены в результате изучения опытного участка склона балки у с. Желдаевки и прилегающего к основанию ее дна. Балка протяженностью несколько километров впадает в долину р. Усманки у с. Желдаевка. Выпукло-вогнутые склоновые поверхности южной и западной экспозиций крутизной 18–22° (наиболее крутой части) изрезаны густой сетью коротких оврагов. Склоновые поверхности северной экспозиции более длинные, прямые, уклон самой крутой части не более 15°. Крутая (25–27°) склоновая поверхность восточной экспозиции покрыта лесом. Пойма балки шириной около 100 м имеет русло шириной 10 м, врезанное в пойму более 7 м. Строение балки в поперечном профиле позволяет представить ее образование следующим образом. Балка в ее современных контурах наследует доледниковый эрозионный врез, о чем говорят четвертичные моренные суглинки, плащеобразно залегающие в эрозионных понижениях, врезанных в песчаники палеогенового возраста. Ледниковые и флювиогляциальные отложения, часто полностью заполнившие эрозионные формы малых и средних размеров, только частично могли заполнить крупный эрозионный врез —балку. Склоновые поверхности балки с уходом ледника представляли «первичный» ледниково-аккумулятивный склон с унаследованным уклоном доледникового времени. Воды, которые протекали на определенной водосборной площади, формировали на их склонах современные склоновые поверхности.

Развитие склонов в перигляциальных условиях послеледникового времени характеризовалась максимальным глубинным врезом на уровне кровли песчаников палеогена. В это время преобладали солифлюкционные процессы. Дальнейшее потепление климата на первое место выдвигает склонный смыв. Уменьшение массы воды и концентрация ее в пределах, постоянного, а затем временного потока способствовало возникновению крутых (местами за счет подмыва) обвальных и осыпных склоновых поверхностей. Последние со временем выполаживались, покрывались почвами и растительностью, переходили в стадию сплошного склонового сноса почвогрунта с различным типом движения, отражающего крутизну, структуру и влажность рыхлого материала. В зависимости от гидрогеологических условий могли развиваться блоковые движения-оползни, осовы и др.

Вместе с уменьшением расходов водного потока, который обусловлен главным образом хозяйственной деятельностью человека, была уменьшена его транспортирующая роль. Поэтому поступающий со склонов обломочный материал накапливался на дне балки. Постепенное увеличение поперечного сечения русла приводит к прекращению накопления балочного аллювия, и пойма превращается в балочную террасу. На последней начинают аккумулироваться делювиалвно-пролювиальные отложения в виде шлейфов и конусов выноса.

 

 

На одной из склоновых поверхностей охарактеризованной балки был выбран опытный участок.

 

Он имеет аккумулятивную (площадь 2500 м2) и денудационную (площадь 120 000 м2) части.

Анализ обнаженных руслом отложений аккумулятивной части поймы (террасы) позволяет получить некоторые выводы.

1.   Четко выраженная слоистость, наличие линз с глинистыми отложениями, присутствие почти во всех отложениях лигнитизированной древесины свидетельствует о водном происхождении данных отложений.

2.   .Возраст террасы определяется примерно в 180 лет, причем мощность накопившихся осадков достигает 7 м. Таким образом, накопление осадков шло со средней скоростью 4 см в год. Данные использованы по верхнему пласту отложений, где четко наблюдаются годичные двухслойные напластования, выражающиеся в среднем величиной 4 см в год.

3.   Чередование суглинистых отложений, достигающих в среднем мощности около 1 м, с черноземовидными (намытыми почвами) наносами мощностью около 0,5 м определяется сменой условий формирования, где скорее всего ведущее место принадлежит хозяйственной деятельности человека. На это указывает анализ разреза аккумулятивного участка, где черноземовидные слои (4 слоя) свидетельствуют о преобладании склонового смыва, суглинистые слои (5 слоев) —о преобладании глубинной эрозии. Поверхностный слой (мощность 1,5 м) представляет современный балочный аллювий.

Произведенные замеры и анализ данных позволили прийти к следующим выводам. Мощность черноземовидных отложений, включая поверхностный слой, на опытном участке достигает около 3 м. Объем аккумулятивной части (А) за 180 лет, таким образом, составляет 7500 м3. Если разместить указанный объем пород на поверхности денудационной части (Б), то его мощность выразится величиной 6,3 мм. Иначе говоря, понижение склоновой поверхности в результате склонового смыва будет составлять 0,4 мм в год. Таким образом, склоновый смыв на хорошо задернованной поверхности с уклоном около 20°, включая склоновые поверхности с уклоном меньше 15°, занятые под сельскохозяйственными культурами, не выделяется большими показателями.

Ранее было отмечено, что типичной формой проявления склонового смыва является струйчатый смыв, детально рассмотренный Е. В. Шанцер (1965). Наблюдения, проведенные на склоновых поверхностях с уклонами 20–35°, позволяют определить величину струйчатого смыва за период ливневого дождя. Замеры почвогрунта, вынесенного смывом и аккумулированного на пролювиальном шлейфе у шва второй надпойменной террасы долины р. Дон были выполнены у с. Приваловка. Склон южной экспозиции слабо задернован (менее 50 %), с уклоном более 20°. На этом склоне был выделан участок длиной 110 и шириной 60 м. Площадь его, которая в данном случае представляет денудационную часть склона, составит 6 600 м2. С этой площади в течение 'одного ливня склоновым смывам был вынесен рыхлый материал, отложившийся у подошвы склона. Вынесенный с верхней части склона почвогрунт аккумулировался в виде рукавов, которые, соединившись в нижней части, образовали шлейф. Длина рукавов, включая шлейф, 10— 12 м, ширина (каждого) 0,15 м. Последние зависят от продолжительности и интенсивности атмосферных осадков. Общая площадь аккумулированного материала составляет 5,6 м2, при средней мощности слоя 0,03 м получим объем 0,2 м3. Подсчет осуществлен изготовленным для этой цели квадратом со стороной 15x15 см. Если этот объем обломочного материала разместить на всю площадь (6 600 м2) денудационной части склона, то мощность снесенного слоя составит 0,2:6 600=0,00 003 м или 0,03 мм. Если допустить, что количество ливневых дождей за теплый период года не более трех-четырех, то с площади в 6 600 м2 за год удаляется слой почво-грунта мощностью 0,09 мм. Величина склонового смыва на крутых склонах, лишенных растительного покрова и сложенных суглинистыми породами, должна быть 'несколько больше.

Полученные результаты позволяют отметить, что хорошо задернованные склоновые поверхности средней крутизны практически не подвергаются склоновому смыву. Последний наблюдается на склоновых поверхностях, лишенных растительности. Отсюда, чем круче склон, тем интенсивнее смыв.

Наибольшая интенсивность достигается в момент ливневых дождей осенью и весной, когда в результате суточных колебаний температур оттаивает поверхностный слой мерзлого почвогрунта. Оттаявшая масса, будучи сильно увлажненной, легко стекает по мерзлому слою вместе с талыми водами или атмосферными осадками. Подобный тип движения можно представить как поверхностное течение оттаявшего переувлажненного, грунта по мерзлой поверхности—криосолифлюкция. Последняя наблюдается повсеместно на склонах, крутизной от 5° и преимущественно весной.

Отмеченное выше движение переувлажненного слоя грунта по подстилающему его мерзлому слою напоминает движение рыхлых обломочных масс (конжелифлюкция), описанных С. С. Воскресенским (1971). Можно лишь отметить, что в условиях умеренного климата бассейна Верхнего, и Среднего Дона этот процесс протекает кратковременно, затрагивая только тонкий поверхностный слой.

Несмотря на то, что описанный процесс может протекать при благоприятно сочетающихся условиях, таких как протаивание поверхностного слоя почвогрунта, выпадение атмосферных осадков в виде дождя, разреженный травяной покров, объем работы, производимый процессом криосолифлюкции, заслуживает внимания. Тем более, что весна и осень (а нередко— зима) на территории бассейна Верхнего и Среднего Дона имеют большое число дней (в общей сложности до 30), когда суточные колебания температур благоприятствуют процессу криосолифлюкции.

 

Литература:

 

1.       Воскресенский С. С. Динамическая геоморфология. Формированию склонов. М., 1970.

2.       Герасимов И. П. Современные рельефообразующие экзогенные процессы. Уровень научного знания, новые задачи и методы исследования. Соврем, эрозион. процессы рельефообразования.— Материалы VII Пленума геоморфологической комиссии АН СССР. М., 1970.

3.       Шанцер Е. В. Склоновый смыв как фактор морфогенеза и литогенеза суши. — В кн.: Генезис и литология континентальных и антропогенных отложений. М., 1965.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle