Эрозия почвы при строительстве дорог

Глобальная изменчивость или глобальные изменения в последние годы превратились в основную проблему исследований в области окружающей среды

Главное меню

Сейчас на сайте

Под эрозией понимается совокупность процессов разрушения, переноса и отложения почв и грунтов под воздействием воды и ветра. Водная эрозия возникает при смыве и размыве почвогрунтов в результате стока ливневых и талых вод; ветровая эрозия (дифляция) связана с выдуванием и переносом мелких почвенно-грунтовых частиц ветром.

К факторам и условиям, формирующим дорожную эрозию, можно отнести: 1) изменение рельефа при строительстве дорог (подрезка склонов, разработка выемок, возведение насыпей, вертикальная планировка местности и т. д.); 2) изменение растительности (вырубка леса в полосе отвода, корчёвка пней, снятие почвеенно-растительного слоя или его нарушение дорожными машинами); 3) изменение почв и грунтов (некачественная рекультивация нарушенных земель или её отсутствие); 4) изменение поверхностного стока (нарушение дождевого и талого стока с естественных водосборных бассейнов при возведении насыпей и разработке выемок, концентрация стока при устройстве водоотводных канав и водопропускных искусственных сооружений и т. д.); 5) влияние сопутствующих геологических процессов (выветривание, оползни, осыпи, оплывины, обвалы, селеобразования, карст, солифлюкация и др.). Дорожной эрозии способствует, в частности, сельскохозяйственное освоение земель (уничтожение растительности при выпасе скота, распашка склонов и т. д.).

Местные грунтовые дороги, проложенные по эрозионно-опасным склонам, после размывов и образования промоин выходят из строя и почти ежегодно переносятся на другое место. Это не только приводит к большим потерям земли, но и значительно усиливает оврагообразование, расширяет его сеть. Развитие оврагов в пределах полосы отвода автомобильных дорог высоких категорий часто связано с дефектами водоотводных сооружений: неправильным укреплением или его отсутствием при устройстве нагорных канав, кюветов, резервов, особенно при больших уклонах местности; сбросом воды из водоотводных сооружений в лога без надлежащего укреплния русел или без устройства специальных гасителей энергии водного потока.

Мероприятия по предупреждению или снижению эрозионных воздействий при строительстве автомобильных дорог можно разделить на три группы: 1)ликвидация плоскостной эрозии; 2) предупреждение струйчатой эрозии; 3)борьба с оврагообразованием.

Источник

Дорожная эрозия и борьба с ней

К факторам и условиям, формирующим дорожную эрозию, можно отнести: 1) изменение рельефа при строительстве дорог (подрезка склонов, разработка выемок, возведение насыпей, вертикальная планировка местности и т. д.); 2) изменение растительности (вырубка леса в полосе отвода, корчёвка пней, снятие почвенно-растительного слоя или его нарушение дорожными машинами); 3) изменение почв и грунтов (некачественная рекультивация нарушенных земель или её отсутствие); 4) изменение поверхностного стока (нарушение дождевого и талого стока с естественных водосборных бассейнов при возведении насыпей и разработке выемок, концентрация стока при устройстве водоотводных канав и водопропускных искусственных сооружений и т. д.); 5) влияние сопутствующих геологических процессов (выветривание, оползни, осыпи, оплывины, обвалы, селеобразования, карст, солифлюкация и др.). Дорожной эрозии способствует, в частности, сельскохозяйственное освоение земель (уничтожение растительности при выпасе скота, распашка склонов и т. д.).

Местные грунтовые дороги, проложенные по эрозионно-опасным склонам, после размывов и образования промоин выходят из строя и почти ежегодно переносятся на другое место. Это не только приводит к большим потерям земли, но и значительно усиливает оврагообразование, расширяет его сеть. Развитие оврагов в пределах полосы отвода автомобильных дорог высоких категорий часто связано с дефектами водоотводных сооружений: неправильным укреплением или его отсутствием при устройстве нагорных канав, кюветов, резервов, особенно при больших уклонах местности; сбросом воды из водоотводных сооружений в логе без надлежащего укрепления русел или без устройства специальных гасителей энергии водного потока.

При проектировании водоотвода уклоны и тип укрепления нагорных канав должны обеспечить отсутствие размыва отводных сооружений и предотвратить эрозию почв. В пересечённой местности экологически безопаснее проводить трассу не по склонам, а по гребням. В этом случае дорога менее заметна, меньше вызывает эрозии почвогрунтов. Угроза образования очагов эрозии должна всегда учитываться при проектировании и особенно в процессе строительства дорог. Оврагообразование более характерно для лесостепной зоны, но размывы и дифляция – постоянные спутники затянувшихся строек, где в сезоны дождей обширные площади остаются обнажёнными. Считается, что при отсутствии дерново-растительного покрова на откосе насыпи или выемки смыв грунта происходит примерно в 1000 раз быстрее, чем на естественной поверхности, покрытой растительностью. В процессе строительства редко соблюдаются границы полосы отвода. Места стоянок, временного прохода машин, случайные съезды, отвалы грунта занимают порой десятки гектаров на каждый километр дороги. Ущерб при этом происходит не только из-за непосредственной порчи природной или культурной растительности, но и от создания очагов эрозии. Особенно опасна дефляция (ветровая эрозия), связанная с уничтожением скудного почвенного покрова, который в условиях недостаточного увлажнения формировался в течение тысячелетий. При недостаточном укреплении придорожных канав, некачественной рекультивации притрассовых резервов, повреждении почвенно-растительного покрова землеройными машинами эрозия значительно повреждает прилегающие к дорогам сельскохозяйственные земли. Смываясь с откосов земляного полотна, часть грунта отлагается в виде конусов выноса у подошвы откосов, а пылеватые и глинистые частицы уносятся в водоёмы, загрязняя их. Имеются данные, что после возведения земляного полотна приток частиц в русло рядом находящейся реки и отложения в нём увеличилось в несколько раз. Большое влияние на развитие эрозии оказывает длина склонов, поскольку с увеличением длины возрастает водосборная площадь и масса стекающей воды, растёт скорость потока, его кинетическая и потенциальная энергия. На проезжей части автомобильных дорог с затяжными продольными уклонами (свыше 20‰) при выпадении дождей образуется продольный сток воды, размывающий неукреплённые обочины и приводящий к образованию на откосах земляного полотна и на склонах прилегающей местности сосредоточенных размывов значительных размеров.

Эрозии сильно подвергаются мелкозернистые пылеватые пески, пылеватые суглинки и глины, лёссы и лёссовидные суглинки, мергелистые грунты с большим содержанием глинистых частиц. Из почв наименее устойчивы серозёмы и подзолистые почвы, наиболее устойчивы чернозёмы.

Мощным противоэрозионным фактором является наличие на откосах растительности, степень влияния которой зависит от вида и состояния. Во-первых, из-за смачивания растительности часть выпадающих осадков задерживается и не принимает участия в формировании поверхностного стока, поэтому объём стока уменьшается и снижается опасность возникновения эрозии. Во-вторых, принимая на себя удары дождевых капель, растительность предохраняет поверхность склонов и откосов от раздробления агрегатов почвогрунтов и способствует уменьшению размыва. В-третьих, растительность замедляет скорость склонового стока, разособляя потоки на множество мельчайших струй. Значительное загрязнение водоёмов грунтовыми взвесями происходит при эрозионном разрушении дождевыми потоками строящегося земляного полотна, когда его откосы ещё не укреплены. В результате в руслах близлежащих рек отложения наносов увеличиваются в несколько раз. Предотвратить эрозию земляного полотна возможно быстрейшим закреплением откосов дёрном, искусственными материалами или травосеянием.

Источник

научная статья по теме ЭРОЗИЯ ПОЧВ, ЕЕ ВИДЫ, МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ. ЭРОЗИЯ ПОЧВ ПОЛОСЫ ОТВОДА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЕЕ ПРОЯВЛЕНИЯ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «ЭРОЗИЯ ПОЧВ, ЕЕ ВИДЫ, МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ. ЭРОЗИЯ ПОЧВ ПОЛОСЫ ОТВОДА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЕЕ ПРОЯВЛЕНИЯ»

Никитин Н.А., аспирант Пурыгин П.П., доктор химических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации Шаталаев И.Ф., доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой Шарипова С.Х., кандидат химических наук, доцент

(Самарский государственный университет путей сообщения)

ЭРОЗИЯ ПОЧВ, ЕЕ ВИДЫ, МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ. ЭРОЗИЯ ПОЧВ

ПОЛОСЫ ОТВОДА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЕЕ ПРОЯВЛЕНИЯ

В статье рассматривается актуальная проблема эрозии почв. Предложены пути решения этой проблемы.

In the article the actual problem of erosion of soils is considered. The ways of the decision of this problem are offered.

Земная поверхность, как и вся Земля, находится в постоянном движении, что выражается процессе постоянной эволюции земной поверхности. Данные эволюционные преобразования осуществляются по средством эндо- и экзогенных процессов. К первым относятся тектонические движения, землятресения, ко вторым выветривание горных пород и эрозионные процессы, которые занимают одно из ведущих мест среди процессов преобразования окружающей среды, являясь главным фактором изменения рельефа в нетсейсмоопасных регионах мира.

В данный момент общепринятым является определение, предложенное М.Н. Заславским: эрозия почв — это смыв и размыв почвы поверхностным стоком временных водных потоков (1). На протяжении всего периода активного хозяйственного освоения земель эрозия почв вышла за пределы своей естественной интенсивности, превратившись в одну из основных проблем человечества. Это заставило ученых начать широкомасштабные исследования данной проблемы. В России разработкой занимались ученые-классики почвоведения, создавшие русскую школу эрозии почв, это В.В. Докучаев, П.А. Костычев, В.Р. Вильямс. Другим центром изучения эрозионных процессов стали США, где в 30-е годы ХХ века была создана Служба охраны почв, которая занималась исследованием эрозионных процессов в юго-восточном Пидмонте и на Великих равнинах (2). Основными представителями данного направления в изучении эрозии явились Дж. Киркби, Иванс, Х. Уишмейер, Р. Д. Смит.

В Советском союзе большой вклад в развитие изучения эрозионных процессов внесли С.С. Соболев, М.Н. Заславский, П.С. Захаров, Г.И. Швебс, М.С. Кузнецов.

Эрозия почв — это сложный, многообразный процесс. Для более полного его понимания необходима классификация, которая отражала бы основные виды эрозии и показывала зависимость между ними. Многие ученые занимались проблемой классификации эрозии. Общепринятым считается выделение следующих типов эрозии: эрозия от стока дождевых осадков, эрозия от стока талых вод, эрозия от стока вод орошения — ирригационная эрозия. В зависимости от характера повреждения почвы выделяются подтипы эрозии: смыв почвы или плоскостная эрозия, приводящая к образованию почв различной степени смытости, и размыв почвы или линейная эрозия, в результате которой образуются овраги (3). Данная классификация основана на особенностях генезиса временных водных потоков и на характере их воздействия на почву. Однако существует другое разделение эрозии, на основании скорости

проявления результатов данного процесса. В результате выделяют нормальную или геологическую и ускоренную или антропогенную эрозию почв. Первая имеет место повсеместно и является неотъемлемым элементом эволюции ландшафтов, проявляющаяся в естественной гидрографической сети, антропогенная эрозия развивается по склонам уже существующих оврагов в результате их распашки и других причин, приводящих к перераспределению стока.

Другим важным направлением изучения эрозионных процессов является выявление основных факторов влияющих на их развитие. Профессор Дж. Киркби выделяет несколько групп факторов: факторы растительности (характер растительности, степень ее развития), факторы склона (крутизна, уклон, экспозиция), факторы почвы (механический состав, порозность). Сам он основным фактором, связанным с возникновением и проявлением эрозии называл растительный покров. Именно эффективный растительный покров приводит к снижению темпов эрозии. Из этого профессор выводит интересную закономерность — обильное выпадение осадков с одной стороны активизирует поверхностный сток, что приводит к усилению эрозионных процессов, но в тоже время приводит к усиленному развитию растительности, которая в свою очередь снижает проявление эрозии. Следовательно, обильное выпадение осадков приводит к затуханию эрозионных процессов (4).

Но данная закономерность справедлива лишь для районов с ненарушенной растительностью. В районах, где растительность по тем или иным причинам нарушена человеком, имеет место самый опасный вид эрозии почв — антропогенная эрозия.

Причины антропогенной эрозии очень разнообразны — это и распашка земель для нужд сельского хозяйства, строительство железных и автомобильных дорог, добыча нефти, газа и других полезных ископаемых, а также целый ряд других мероприятий приводящих к перераспределению стока и нарушению естественной растительности.

Результатом развития антропогенной эрозии, также как и естественной, является развитие антропогенной овражной сети, только в случае с антропогенной эрозией этот процесс в десятки раз интенсивнее. Распашка земель приводит к кардинальному изменению растительного и почвенного покрова, строительство дорог требует сооружения насыпей, аккумулирующих дождевые и талые воды, которые, стекая по наиболее пониженным участкам придорожной полосы, вызывают интенсивное развитие оврагов. Антропогенное оврагообразование наиболее интенсивный экзогенный геоморфологический процесс, приводящий к изменению характера рельефа. В монографии Р.С. Чалова приводятся данные о росте антропогенной овражной сети на территории Европейской части России, по ним можно сделать вывод, что на данной территории преобладает средняя интенсивность роста овражной сети.

Характерной особенностью антропогенной овражной сети является несоответствие ее распространения естественной гидрографической сети. Именно это несоответствие представляет наибольший интерес. Антропогенные овраги обычно густой сетью распространяются по склонам естественных оврагов. Как уже указывалось, главной причиной их возникновения считается нарушение естественного растительного покрова, однако, это утверждение можно подвергнуть сомнению. По данным исследований старых эрозионных форм их развитие проходило также в отсутствии растительности и прекратилось до ее появления, но, тем не менее их склоны не изрезаны оврагами, как в настоящее время антропогенные овраги прорезают склоны естественных. Следовательно, повышенные темпы развития антропогенной эрозии нельзя объяснить только уничтожением естественной растительности. Чалов предполагает, что причиной этого является изменение водосборов путем сооружения искусственных насыпей, отвалов изменяющих распределение стока (5).

В связи с тем, что антропогенная эрозия, как уже указывалось, в десятки раз интенсивнее чем естественная и приводит к значительным потерям почвы, встала необходимость разработки методов оценки и прогнозирования этих потерь. Пожалуй, самым эффективным и перспективным является метод математического моделирования эрозии почв.

Разработка данных методов началась с момента организации в США Службы охраны почв. Результатом многолетних исследований стало составление Универсального уравнения потерь почвы в результате водной эрозии (Уравнение Уишмейра- Смита).

В своем завершенном виде данное уравнение имеет следующий вид:

где А — величина смыва почвы с единицы площади, R — фактор осадков, К — фактор эродируемости почв, I — фактор крутизны склона, S — фактор длины склона, С — фактор севооборота, Р — фактор почвозащитных мероприятий.

Уравнение Уишмейера-Смита является одним из основных этапов развития учения о защите почв. В него вошли основные показатели, от которых зависит развитие эрозионных процессов. Его применение в разных странах мира позволило выявить области, в которых проблема эрозии стала первоочередной.

Наряду с достоинствами данное уравнение имеет и ряд недостатков, в первую очередь это «привязанность» данного уравнения к природным условиям США и его механическое использование в других географических регионах может привести к получению неверных результатов. Но в целом данное уравнение легло в основу многих моделей водной эрозии по всему миру(6).

Результатом многолетних исследований эрозионных процессов и причин их вызывающих стало появление отдельной отрасли науки — эрозиоведения. Во многих крупнейших университетах мира созданы лаборатории, кафедры и даже факультеты эрозии почв. За период с конца XIX до середины ХХ вв. были созданы основные фундаментальные труды, касающиеся данной проблемы, созданы математические модели описывающие процесс разрушения почв. В настоящее время развитие данной отрасли знаний идет в двух направлениях: по пути совершенствования методологического аппарата, модификации уже существующих и создания новых математических моделей эрозии почв, а также по пути разработки эффективных мер борьбы с эрозией почв.

В любом случае проблема эрозии почв продолжает оставаться очень актуальной. Для ее прогнозирования и предотвращения необходим целый комплекс мелиоративных и почвозащитных мероприятий, например трассирование и укрепление склонов, усовершенствование способов обработки пахотных угодий, внесение органических удобрений в почву, учет общего уклона местности и направления стока при строительстве железнодорожных и автомобильных дорог, а также ирригационных каналов. В купе с вышеперечисленными мерами необходимы административное и административно-правовое регулирование использование земель. Исполнение данных мероприятий способно обеспечить снижение и предотвращение потерь почвы в результате водной эрозии.

1. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Эрозия почв (конспект лекций) часть 1. — М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1985 — 91 с

2. Soil Erosion M. J. Kirkby, R.P.C. Morgan / Пер. с англ. М.Ф. Пушкарева, М.: Колос 1984 — 415 с

3. Заславский М.Н. Эрозиоведение. Учебник для студентов географических и почвенных специальностей вузов — М.: Высшая

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Источник