Чс природного характера эрозия почв

Антропогенная эрозия почв

Деградация почвы – это постепенное ухудшение свойств почвы под влиянием естественных причин (природные изменения условий почвообразования) или хозяйственной деятельности человека (неправильная агротехника, загрязнение почвы, изменение структуры и водного режима и т. п.).

1. Неправильное применение удобрений и пестицидов. Внесение высоких доз азотных удобрений иногда отрицательно влияет на почвенную структуру и снижает противоэрозионную устойчивость почв. Применение повышенных доз пестицидов, содержащих соли тяжелых металлов, также может снижать плодородие почв, т.к. при обработке в ней уничтожаются полезные микроорганизмы и черви, а также изменяется кислотность.

2. Мелиоративные работы. При неправильной технологии таких работ снижается гумусовый слой почвы, плодородный слой почвы засыпается почвообразующей породой.

3. Лесозаготовки. Повреждаются и уничтожаются подлесок, травянистый покров, подстилка и верхний гумусовый слой почвы. Особенно большой вред почве наносят тракторные волоки и транспортировка леса по временным дорогам.

4. Раскорчевка леса. Вместе с корнями деревьев из почвы выносится большое количество гумуса.

5. Лесные пожары. Вместе с лесом уничтожается лесная подстилка и трава. Действие огня распространяется на гумусовый слой почвы, происходит деградация лесных почв.

6. Пожары на осушенных торфяных почвах. На пастбищах и пахотных массивах выгорает полностью органический слой почвы.

Деградация почвы включает процессы эрозии, сопровождается изменениями почвенной флоры и фауны, снижением плодородия, неблагоприятными изменениями в напочвенном растительном покрове, формированием бесплодных, пустынных земель. Различают также, ветровую (дефляционную), ледниковую, оползневую, речную, биологическую и другие виды эрозии.

К эрозии почв нередко относят и всевозможные явления, снижающие плодородие почв и разрушающие почвенный покров, вызываемые антропогенными факторами:

• химическая эрозия (накопление в почве ядохимикатов);
• механическая эрозия (перемещение почвы со склонов различными машинами и агрегатами);
• засоление почв при орошении (накопление растворимых солей в почве);
• переувлажнение и заболачивание (совокупность явлений, возникающих в почве при постоянном увлажнении).

Опустынивание – это уменьшение или уничтожение биологического потенциала земельного пространства, сопровождающееся сокращением его водных ресурсов, исчезновением сплошного растительного покрова, обеднением и перестройкой фауны и возникновением других условий, близких или аналогичных условиям пустыни.

Общими факторами, приводящими к опустыниванию земли, являются:

• деградация растительного покрова и сопутствующая ей эрозия почв в результате чрезмерного выпаса скота;
• усиление эрозии и дефляции засушливых земель при их интенсивном и нерациональном использовании;
• отсутствие рациональных соотношений между земледелием и животноводством;
• уничтожение растительного покрова при заготовке топлива;
• разрушение растительного и почвенного покрова при дорожном и индустриальном строительстве, геолого-разведочных работах, разработке полезных ископаемых и т. п.;
• вторичное засоление, подщелачивание и подтопление орошаемых земель.

Ущерб от эрозии почв характеризуется следующими показателями. На слабоэродированных черноземах Русской равнины снижение толщины гумусового горизонта почвы на 1 см уменьшает урожай зерновых приблизительно на 1 ц/га. Полная и повсеместная компенсация потерь гумуса невыполнима из-за недостатка органических удобрений (а если была бы возможна, обошлась бы в миллиарды рублей в год). С эрозией ежегодно теряется в 1,5 раза больше питательных веществ, чем вносится в виде минеральных удобрений. Смывается 30–50 % объема этих удобрений.

Экологический ущерб причиняется искажением потоков твердого и растворенного вещества в ландшафтах (заиление рек и озер, заморы рыбы в водоемах и т. п.), а вне непосредственного контакта с эродируемыми землями – множественными нарушениями природной среды при добыче, переработке и перевозке минеральных удобрений.

Одной из причин сокращения площади обрабатываемых земель является интенсивная водная и ветровая эрозия, обусловленная ростом масштабов влияния антропогенного фактора на почвы. Эрозия почв стала бичом земледелия, несмотря на меры по ее ограничению. В странах Западной Европы эрозией охвачено 50 – 60 % территории, в США до 75 % всех земель. Разрушение почвы проявляется в ее смывах и размывах, в образовании ручьев, оврагов, пыльных бурь и в других отрицательных явлениях. Водной эрозии подвержено 31 % суши, ветровой – 34 %. Ежегодный смыв почвы с поверхности Земли достигает 134 т/км 2 , в Мировой океан смывается до 60 млрд т почвенного покрова.

В России (если принять во внимание, что смыв почвы с 1 га равен 30 т) годовая потеря почвы достигает 4,5 млрд т. Разрушительные свойства ветровой эрозии наблюдаются на юге Украины, в Казахстане, Нижнем Поволжье, в равнинных областях Северного Кавказа, в Средней Азии, Бурятии, Башкирии, Хакасии.

В России осуществляется комплекс мероприятий по применению агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических средств по защите почв от водной и ветровой эрозии. Хорошо зарекомендовали себя и получили распространение почвозащитные севообороты с полосным размещением посевов и паров, залужение сильно эродированных земель, создание буферных полос из многолетних трав, снегозадержание, закрепление и облесение песков, выращивание полезащитных лесных полос и др.

Изменение русел рек

Русла рек постоянно изменяются естественным образом и под воздействием человека. Одним из таких условий может быть влияние русловой эрозии. Русловая эрозия характеризуется тем, что дождевые воды быстро собираются в ручьи и реки, которые эродируют уже не склоны и всю поверхность суши, а выпахивают вдоль русла реки. Продукты русловой эрозии отлагаются в нижней части потока, где замедляется его скорость. Эти отложения располагаются в форме лежачего полуконуса, обращённого вершиной вверх, а широким размытым основанием вниз. Такие образования называются конусами выноса.

Русловая эрозия делится на три группы: боковую, глубинную и попятную. При боковой эрозии размываются берега речного потока. Глубинная эрозия размывает русло реки, но она не может идти ниже уровня воды в месте впадения реки в море. Этот уровень называется базисом эрозии. При достижении его рекой может установиться равновесие между эрозией и аккумуляцией, которая, как и эрозия, участвует в изменении рек и их долин. Если эрозия идёт назад, от низовьев реки к верховьям, то её называют попятной. Благодаря ей реки, врезаясь в водоразделы, могут перехватывать реки противоположного склона этого же водораздела.

Размыв берегов на излучинах крупных равнинных рек европейской части бывшего СССР и Западной Сибири происходит со средней скоростью 4–5 м/год, в отдельные многоводные годы – до 40–50 м/год.

Сдвиг русел вбок на предгорных дельтах особенно многоводных рек достигает 330–350 м/год (р. Брахмапутра), а то и 500 м/год (р. Скуомиш в Британской Колумбии, Канада, 1984 г.). В целом же естественные изменения русел рек интенсивны в районах, где русла геоморфологически молоды (горы, районы валдайского оледенения на равнинах), породы легче размываемы (например, многолетнемерзлые пески), наиболее велик межгодовой размах величин расходов воды при паводках (территории с субтропическим и муссонным климатом). В России наиболее интенсивные изменения русел происходят в Прибайкалье, на Северо-востоке.

Человеческая деятельность приводит к многообразным видам нарушений естественного состояния русел. Вырубка лесов изменяет условия стока и увеличивает размах колебаний величины расходов воды в реках, и тем самым, повторяемость особо больших руслоформирующих расходов. Водность рек изменяется также разбором воды на хозяйственные нужды. Так, сток рек в южной части бывшего СССР местами уменьшился до 2/3, следствием чего может быть снижение максимальных величин расходов или увеличение внутригодового контраста этих величин.

Строительство противопаводковых каналов, спрямление русел рек и переброска стока по руслам, выработанным сравнительно слабыми потоками, – еще один способ изменения водности рек, ведущий часто к резкому усилению глубинной эрозии (например, Невинномысский канал врезался на величину до 8 м и превратился местами в каньон с крутыми, обрушающимися берегами высотой до 15 м).

Существенные изменения русловых процессов вносят водохранилища. Ежегодно вводится 300–500 новых водохранилищ. Водохранилища перехватывают поток наносов, отчего ниже них возникает глубинная эрозия, а скорость размыва берегов рек удваивается, в сравнении с естественной, и достигает местами, например на Украине, 120 м за три года. Сами же водохранилища заиливаются: горные – за несколько десятков лет, а в некоторых случаях – и за 10 лет.

Добыча стройматериала из речных русел ведет к вспышке глубинной эрозии, сужению русла, резкому переформированию отмелей на отрезке в десятки километров ниже места нарушения русла.

Движение судов по рекам вносит новый фактор в число тех, что определяют изменения русла, – абразию берегов судовыми волнами. При высоте волны у берега менее 0,2 м береговая линия может отступить на расстояние до 6,5 м, при волне 0,4 м – до 12,5 м, при волне высотой 0,6 м – до 20 м. При этом образуются отмели, меняется поперечный, прежде равновесный, профиль русла. В него поступает существенное количество дополнительного обломочного материала.

Экономический ущерб от переформирования русел рек человечество испытывает в течение всей истории орошаемого земледелия и строительства поречных поселений, то есть в последние 5–6 тыс. лет. Он вызван разрушением водозаборных сооружений, противопаводковых дамб, подмывом заселенных берегов, блужданием русел по предгорным дельтам и т. п. Действительная величина экономического ущерба от изменений русел рек неизвестна.

Пыльная буря является разновидностью суховея, отличающаяся сильным ветром, переносящая на большие расстояния огромные массы частиц почвы и песка. Пыльные или песчаные бури засыпают сельскохозяйственные угодья, здания, сооружения, дороги и т. п. слоем пыли и песка, достигающим нескольких десятков сантиметров. При этом площадь, на которой выпадает пыль или песок, может достигать сотен тысяч, а иногда миллионов квадратных километров.

В разгар пыльной бури воздух бывает так насыщен пылью, что видимость ограничивается тремя – четырьмя метрами. После такой бури нередко там, где зеленели всходы, расстилается пустыня. Песчаные бури – не редкость на бескрайних просторах Сахары, величайшей пустыни мира. Обширные пустынные области, где также случаются песчаные бури, есть в Аравии, Иране, Средней Азии, Австралии, Южной Америке и в других районах мира. Песчаная пыль, поднимаемая высоко в воздух, затрудняет полеты самолетов, покрывает тонким слоем палубы кораблей, дома и поля, дороги, аэродромы. Выпадая на воду океана, пыль погружается в его глубины и осаждается на океаническом дне.

Пылевые бури не только вздымают огромные массы песка и пыли в тропосферу – наиболее «беспокойную» часть атмосферы, где постоянно дуют сильные ветры на разных высотах (верхняя граница тропосферы в экваториальной зоне находится на высотах примерно 15–18 км, а в средних широтах – 8–11 км). Они перемещают по Земле колоссальные массы песка, который может перетекать под действием ветра наподобие воды. Встречая небольшие препятствия на своем пути, песок образует величественные холмы, называемые дюнами и барханами. Они имеют самую разнообразную форму и высоту. В пустыне Сахаре известны дюны, высота которых достигает 200–300 м. Эти гигантские волны песка на самом деле перемещаются на несколько сотен метров в год, медленно, но неуклонно наступая на оазисы, засыпая пальмовые рощи, колодцы, поселения.

В России северная граница распространения пыльных бурь проходит через Саратов, Уфу, Оренбург и предгорья Алтая.

Вихревые бури представляют собой сложные вихревые образования, обусловленные циклонической деятельностью и распространяющиеся на большие площади.

Потоковые бури – это местные явления небольшого распространения. Они своеобразны, резко обособлены и по своему значению уступают вихревым бурям. Вихревые бури подразделяют на пыльные, беспыльные, снежные и шквальные (или шквалы). Пыльные бури характерны тем, что воздушный поток таких бурь насыщен пылью и песком (обычно на высоте до нескольких сот метров, иногда у больших пыльных бурь – до 2 км). В беспыльных бурях, благодаря отсутствию пыли, воздух остается чистым. В зависимости от пути своего движения беспыльные бури могут превращаться в пыльные (при движении воздушного потока, например, над пустынными районами). Зимой вихревые бури нередко превращаются в снежные бури. В России такие бури называют пургой, бураном, метелью.

Особенностями шквальных бурь являются быстрое, почти внезапное, образование, крайне непродолжительная деятельность (несколько минут), быстрое окончание и нередко значительная разрушительная сила. Например, в течение 10 мин скорость ветра может возрасти с 3 м/с до 31 м/с.

Потоковые бури подразделяются на стоковые и струевые. При стоковых бурях поток воздуха движется по склону сверху вниз. Струевые бури характерны тем, что поток воздуха движется горизонтально или даже вверх по склону. Стоковые бури образуются при стоке воздуха с вершин и гребней гор вниз, в долину или к берегу моря. Нередко в данной, характерной для них местности, они имеют свои местные названия (например, Новороссийская бора, Балхашская бора, Сарма, Гармсиль). Струевые бури характерны для природных коридоров, проходов между цепями гор, соединяющих различные долины. Они также часто имеют свои местные наименования (например, Норд, Улан, Санташ, Ибэ, Урсатьевский ветер).

Прозрачность атмосферы в значительной степени зависит от процентного содержания в ней аэрозолей (понятие «аэрозоль» в данном случае включает пыль, дым, туман). Увеличение содержания аэрозолей в атмосфере уменьшает количество приходящей к поверхности Земли солнечной энергии. В результате этого возможно охлаждение поверхности Земли. А это вызовет понижение средней планетарной температуры и возможность, в конечном счете, начала нового ледникового периода.

Ухудшение прозрачности атмосферы способствует созданию помех для движения авиации, судоходству и других видов транспорта и нередко является причиной крупных транспортных чрезвычайных ситуаций. Загрязнение воздуха пылью оказывает вредное воздействие на живые организмы и растительный мир, ускоряет разрушение металлоконструкций, зданий, сооружений и имеет ряд других отрицательных последствий.

Пыль содержит твердые аэрозоли, которые образуются в процессе выветривания земной породы, лесных пожаров, вулканических извержений и других природных явлений; твердые аэрозоли промышленных выбросов и космическую пыль, а также частицы в атмосфере, образующиеся в процессе дробления при взрывах.

По происхождению пыль подразделяется на космическую, морскую, вулканическую, золовую и промышленную. Постоянное количество космической пыли составляет менее 1 % от общего содержания пыли в атмосфере. В образовании пыли морского происхождения моря могут участвовать только путем отложения солей. В заметной форме это проявляется изредка и на небольшом удалении от берега. Пыль вулканического происхождения – один из наиболее значительных загрязнителей атмосферы. Золовая пыль образуется вследствие выветривания земной породы, а также при пыльных бурях.

Промышленная пыль – одна из основных составляющих воздуха. Ее содержание в воздухе определяется развитием индустрии и транспорта и имеет выраженную тенденцию к росту. Уже сейчас во многих городах мира создалось опасное положение вследствие запыленности атмосферы промышленными выбросами.

Курумы внешне представляют собой россыпи грубообломочного материала в виде каменных плащей и потоков на склонах гор, имеющих крутизну меньше угла естественного откоса грубообломочного материала (от 3 до 35–40°). Морфологических разновидностей курумов очень много, что связано с природой их образования. Общей же их особенностью является характер укладки грубообломочного материала – достаточно однородный размер обломков. Кроме того, в большинстве случаев с поверхности обломки либо покрыты мхом или лишайником, либо просто имеют черную «корку загара». Это свидетельствует о том, что, поверхностный слой обломков не склонен к перемещениям в виде скатывания. Отсюда, по-видимому, их название – «курумы», что с древнетюркского означает либо «баранье стадо», либо скопление камней, похожих по внешнему виду на стадо баранов. В литературе распространено множество синонимов этого термина: каменный поток, каменная река, каменное море и т. д.

Важнейшей особенностью курумов является то, что их грубообломочный чехол испытывает медленные перемещения вниз по склону. Признаками, указывающими на подвижность курумов, являются: валообразный характер фронтальной части с крутизной уступа, близкой или равной углу естественного откоса грубообломочного материала; наличие валов, ориентированных как по падению, так и по простиранию склона; натечный характер курумного тела в целом.

Об активности курумов свидетельствуют:

• разорванность лишайникового и мохового покровов;
• большое количество глыб, ориентированных вертикально, и наличие линейных зон с ориентировкой длинных осей по падению склона;
• большая скважность разреза, наличие в разрезе погребенной дернины и остатков деревьев;
• деформированность деревьев, расположенных в зоне контакта с курумами;
• шлейфы мелкозема у основания склонов, вынесенные из курумного чехла подповерхностным стоком и др.

В России очень большие площади курумы занимают на Урале, в Восточной Сибири, в Забайкалье, на Дальнем Востоке. Курумообразование определяется климатом, литологическими особенностями скальных пород и характером коры выветривания, расчлененностью рельефа и тектоническими особенностями территории.

Формирование курумов происходит в суровых климатических условиях, главным из которых является амплитуда колебаний температур воздуха, способствующая выветриванию скальных пород. Второеусловие – наличие на склонах скальных пород, устойчивых к дезинтеграции, но
трещиноватых, дающих при выветривании крупные отдельности (глыбы, щебень). Третье условие – обилие атмосферных осадков, которые формируют мощный поверхностный сток, промывающий грубообломочный чехол.

Наиболее активно курумообразование происходит при наличии многолетнемерзлых пород. Их появление отмечается иногда и в условиях глубокого сезонного промерзания. Мощность курумов зависит от глубины сезонно–талого слоя. На островах Врангеля, Новой Земле, Северной Земле и в некоторых других районах Арктики курумы имеют «пленочный» характер грубообломочного чехла (30–40 см). На Северо-востоке России и севере Среднесибирского плоскогорья их мощность возрастает до 1м и более, имея тенденцию увеличиваться к югу до 2–2,5 м в Южной Якутии и Забайкалье. В одних и тех же геологических структурах возраст курумов зависит от их широтного положения. Так, на Северном и Полярном Урале происходит современное курумообразование, а на Южном Урале большая часть курумов относится к «мертвым», реликтовым.

В континентальных областях наиболее благоприятные условия для курумообразования встречаются в районах с повышенной влажностью. В умеренном климате интенсивное курумообразование происходит в пределах гольцового пояса гор и пояса лесов. Для каждой климатической зоны характерны свои диапазоны высот, в которых наблюдается курумообразование. В арктической зоне курумы развиты в диапазоне высот от 50–160 м на Земле Франца–Иосифа, до 400–450 м на Новой Земле и до 700–1500 м на севере Среднесибирского плоскогорья. В Субарктике диапазон высот составляет 1000–1200 м на Полярном и Северном Урале, в Хибинах. В континентальной области умеренной зоны курумы встречаются на высоте 400–500 м в южной части Среднесибирского плоскогорья, 1100–1200м на западе и 1200–1300 м на востоке Алданского нагорья, 1800–2000 м в юго-западном Забайкалье. В континентальном секторе суббореальной зоны курумы встречаются на высотах 600–2000 м в Кузнецком Алатау, 1600–3500 м в Туве. В результате изучения курумов Северного Забайкалья выяснено, что только в этом регионе насчитывается около 20 их морфогенетических разновидностей (табл. 2.49). Отличаются курумы друг от друга формой в плане, структурой курумного тела в разрезе и строением грубообломочного чехла, что связано с различными условиями образования курумов.

По источникам образования выделяются два больших класса курумов. Первый класс объединяет курумы, в которые грубообломочный материал поступает из их ложа вследствие его разрушения выветриванием, выноса мелкозема, выпучивания обломков и других процессов. Это курумы с так называемым внутренним питанием. Во второй класс входят курумы, обломочный материал которых поступает извне вследствие действия гравитационных процессов (обвалы, осыпи и др.). Курумы второго вида пространственно локализованы в нижних частях или у подножия активно развивающихся склонов и имеют небольшие размеры.

Курумы с внутренним питанием разделяются на две подгруппы: развивающиеся на рыхлых отложениях и на скальных породах. Курумы на склонах, сложенных рыхлыми отложениями, образуются вследствие криогенного выпучивания грубообломочного материала и суффозионного выноса из него мелкозема. Они приурочены к моренам, делювиально-солифлюкционным накоплениям, отложениям древних конусов выноса и другим генетическим разновидностям, состоящим из глыб, щебня с мелкозернистым заполнителем. Часто такие курумы закладываются по неглубоким эрозионным ложбинам и другим наложенным экзогенным формам.

Наибольшее распространение, особенно в гольцовом поясе гор, имеют курумы с внутренним питанием, развивающиеся на скальных породах различного происхождения и состава, устойчивых к выветриванию и дающих при разрушении крупные отдельности (глыбы, щебень). Существенное влияние на строение всех видов курумов оказывает геологическая и геоморфологическая обстановка, в которой они образуются (табл. 2.50). На сравнительно однородном по составу и строению коренном субстрате и склонах с одинаковым уклоном курумообразующие процессы проявляются относительно равномерно по площади. В этом случае на курумном склоне по его простиранию возникает однотипный разрез. Строение и криогенные особенности курумного чехла изменяются главным образом вниз по склону. Если коренной субстрат неоднороден по составу и строению, то образование чехла происходит неравномерно по всей его площади в результате избирательного проявления экзогенных процессов. При этом образуются курумы различной формы (линейные, сетчатые, изометричные), относящиеся к группе избирательного выветривания скальных пород.

Важнейшей чертой курумов, предопределяющей их опасность, является их строение в разрезе. Именно строение обусловливает их геодинамические и иженерно-геологические особенности, т. е. опасность курумов при взаимодействии с различными инженерными объектами. Строение курумов в разрезах многообразно. Если учитывать размер обломков, характер их обработки и сортировку в вертикальном разрезе, наличие гольцового льда или мелкозема, его соотношение с частью разреза, находящегося в многолетнемёрзлом состоянии, и другие опасности, то одинаково построенных курумов нет. Однако при обобщении деталей строения выделено 13 основных типов разрезов, которые соответствуют определенным условиям курумообразования и отражают специфику процессов, происходящих в той или иной части грубообломочного материала.

Первая группа объединяет разрезы, в строении которых имеется слой с гольцовым льдом. Часть курумного тела, которая имеет такое строение, так и названа – субфация с гольцовым льдом. Данная субфация является показателем того, что курум находится в зрелой стадии своего развития, так как формирование ледогрунтового слоя происходит за счет сокращения глубины сезонного протаивания в результате деструкции скальных пород и увеличения их влажности (льдистости). Движение грубообломочного материала субфации осуществляется за счет термогенной и криогенной десерпции, пластических деформаций ледогрунтового основания, а также соскальзывания по нему обломков.

Источник