Поиск по базе сайта:
Пространственно-временная организованность овражных и овражно-балочных систем icon

Пространственно-временная организованность овражных и овражно-балочных систем




Скачати 139.25 Kb.
НазваПространственно-временная организованность овражных и овражно-балочных систем
Дата конвертації15.02.2013
Розмір139.25 Kb.
ТипДокументи



ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОРГАНИЗОВАННОСТЬ ОВРАЖНЫХ И ОВРАЖНО-БАЛОЧНЫХ СИСТЕМ


Рыжов Ю.В.

Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, г. Иркутск, ryv@irigs.irk.ru


SPATIO-TEMPORAL ORGANIZATION (ORDERLINESS) OF GULLY AND GULLY-DRAW SYSTEMS


Ryzhov Yu.V.

V.B. Sochava Institute of Geography SD RAS, Irkutsk, ryv@irigs.irk.ru


Аннотация

Рассмотрены аспекты пространственно-временной организованности овражных и овражно-балочных систем. Пространственно-временная организованность овражных систем выражается в последовательной смене эрозионных и аккумулятивных процессов и форм рельефа, цикличности и стадийности развития, изменений в морфологии и динамики форм размыва вследствие изменений природно-климатических и антропогенных условий и факторов, комплекса (структуры) экзогенных процессов. Рассмотрены основные варианты взаимодействия экзогенных процессов в развитии овражных и овражно-балочных систем.


Abstract

Some aspects of spatio-temporal organization of gully and gully-draw systems are considered. The spatio-temporal organization of gully systems implies a successional change of erosional and accumulative processes and landforms, cyclicity and stageness of development, and changes in morphology and dynamics of erosion forms as a result of changes in natural-climatic and anthropogenic conditions and factors, and of the complex (structure) of exogenous processes. The main variants of the interaction of exogenous processes in the development of gully and gully-draw systems are considered.


Введение

Организованность – наличие определенного порядка или степень упорядоченности системы, в том числе в ее строении и функционировании. Геоморфологические системы как разновидность геосистем имеют свою структуру (внутреннее устройство) и особенности функционирования. Э.А.Лихачева и Д.А.Тимофеев [1, с. 17] под организованность геоморфологических систем понимают комплекс иерархических, генетических (исторических в том числе), морфологических, морфолитологических, динамических, морфоструктурно-морфоскульптурных связей и зависимостей, обеспечивающих устойчивое фунционирование (сбалансированное равновесие) и развитие геоморфологических систем. Организованность выражается в определенном пространственном строении (рисунке) – морфологическом единстве [2]. Обычно типизацию и классификацию геоморфологических систем проводят по генетическому принципу - ведущему рельефообразующему процессу. В реальности же мы имеем дело с полигенетическим и полихронным рельефом, образованным и продолжающимся формироваться комплексом (структурой) экзогенных процессов.

Совокупность рельефообразующих и рельефопреобразующих процессов определяет функционирование ГМС, их устойчивость и динамичность, т.е. длительное сохранение основных элементов, внутренних связей и структуры, что выражается в консерватизме морфологического облика (рисунка), обеспечивается однотипным на протяжении некоторого времени согласованным функционированием системы, находящейся в динамическом равновесии [1, c. 13]. Согласно А.В.Позднякову [3] состояние динамического равновесия форм рельефа осуществляется за счет процессов авторегулирования, которые невозможны без действия обратных отрицательных связей … в геоморфосистемах. Функции авторегулирования выполняются взаимодействующими литопотоками, а рельеф геоморфологических систем структурно организован потоками вещества и энергии – процессами денудации-аккумуляции, горообразования, процессами формирования долин (флювиальными) и другими рельефообразующими процессами [4]. По Н.А. Флоренсову [5] рельеф земной поверхности формируется и развивается под действием восходящего (эндогенного) и нисходящего (экзогенного) литдинамических потоков. А.В. Поздняков [6] подразделил потоки вещества и энергии, участвующие в морфогенезе по их функции в развитии геоморфологических систем на F- потоки, формирующие систему и D – потоки, вызывающие ее деградацию. При балансе между ними система находится в равновесном режиме.

Пространственная организованность овражно-балочные системы

Овражно-балочная подсистема занимает центральное место в эрозионно-русловой системе [7]. В ней активно действуют процессы денудации и аккумуляции. Эта подсистема является саморегулируемой и в самом общем виде осуществляет образование, перемещение (транзит) и аккумуляцию наносов в результате действия разнообразных экзогенных процессов. В многолетнем разрезе овражно-балочная сеть является мощным источников перемещения отложений с водоразделов и склонов в долины, приводит к расчленению земной поверхности и снижению ее абсолютных отметок. Овражно-балочная сеть взаимодействует с нерусловыми водными потоками и реками, является источником загрязнения наиболее ценных долинных ландшафтов. Взаимодействие обусловлено перемещение воды, взвешенных и влекомых наносов, эрозионно-аккумулятивными и другими экзогенными процессами.

Б.Ф. Косов [8] на основе анализа функционирования системы «овраг – овражный водосбор» предложил понятие «саморазвитие» оврага как закономерное изменение во времени относительных параметров оврага, которое проявляется во всех природных условиях вне зависимости от конкретных количественных характеристик природных факторов оврагообразования. Е.Ф. Зорина [9] отметила, что система «овраг – овражный водосбор» развивается под действием прямых и обратных связей на разных этапах роста оврагов. «Весь комплекс проблем, связанных с исследованием образования оврагов, их развитием под влиянием природных и антропогенных факторов, распределением по зонам и регионам, зарастанием и т.д. целесообразно рассматривать в свете положения о том, что овраг с водосбором, на котором он развивается, представляет единую природную систему» [9, с. 97].

Овражная система (ОС) рассматривается как сочетание оврагов донного и склонового типа [10, 11], совокупность донных и береговых (склоновых) оврагов, находящихся во взаимодействии [12]. В полевых условиях, на крупномасштабных картах и аэрофотоснимках нами выделялись ОС на склонах, в днищах лощин, балок, падей. Мы понимаем под овражной системой комплекс взаимосвязанных форм размыва (не менее двух) на водосборном бассейне лощины, балки, пади [13] . Взаимосвязь форм может быть прямой и опосредованной. Овраги объединены в единую сеть (непрерывная овражная система). При опосредованном взаимодействии они отделены пространственно друг от друга конусами выноса и перемычками - прерывистая ОС. О взаимодействии форм размыва в прошлом свидетельствуют разрезы отложений, вскрытые шурфами. Примером участка развития овражных систем является бедленд.

Углубление оврага в активной начальной стадии его развития способствует возникновению новых отвершков и превращению единичных форм размыва в разветвленную эрозионную системы, Количество отвершков зависит от рисунка эрозионной сети на водосборе, глубины основного оврага, типа размываемых отложений. Наиболее глубокие (более 5 м) и протяженные овраги характерны для лессовидных супесей и суглинков. Слияние оврагов усиливает глубинную эрозию в русле и аккумуляцию ниже по течению. В узлах слияния единая форма размыва достигает максимальной глубины и ширины. При слиянии потоков оврага и отвершков формируются крупные замкнутые воронки, которые служат местными базисами эрозии для вышележащих участков и являются регуляторами поступления рыхлого материала ниже по течению [14, c. 119]. Это один из примеров самоорганицации овражной системы. В формах размыва на различной стадии их развития даже в однородных отложениях наблюдаются уступы в русле высотой 0,5-5,0м. Г.И. Швебс [15] называл такие овраги многовершинными. Уступы осуществляют регулирование эрозионно-аккумулятивных процессов в русле. Регрессивная эрозия в уступе ниже по течению сменяется аккумуляцией. Водоток расплатвывается и уменьшается его мутность. Формируются временные аккумулятивные участки днища. Отложив значительную часть наносов, водоток концентрируется и способен вновь осуществлять донный размыв. Детально этот процесс рассмотрен А.И.Спиридоновым [16]. В пределах крупного водосборного бассейна самоорганизация овражно-балочной сети выражена в чередовании эрозионных (промоин, оврагов) и аккумулятивных (конусов выноса) форм рельефа. Здесь мы имеем дело с пространственной сукцессией экзогенных процессов и форм рельефа [17].

Временная морфодинамическая организованность

Помимо пространственного взаимодействия разнопорядковых, разновозрастных эрозионных форм рельефа (ложбин, лощин, промоин, оврагов) большое теоретическое значение в анализе геоморфологических систем заключается в рассмотрении их организованности во времени [18]. Временная организованность - последовательность постоянно (или прерывисто) действующих процессов, смена состояний [4]. Временная организованность геоморфологических систем – упорядоченное, согласованное существование элементов системы в каждый момент времени. Вместе с тем – это строго определенное развитие системы через ряд стадий, которая следует одна за другой в заданном порядке. Кроме того, временная организованность выражается в многократном повторении смен процессов и потоков вещества и энергии [18].

В развитие формы размыва исследователями выделяется обычно 3-5 стадий [14, 19-20] в течение которых происходят изменения габаритов оврагов, продольного и поперечного профилей. С. С. Соболев [19] предложил следующую последовательность стадий развития оврага: промоины- висячего русла- выработки профиля равновесии- затухания Е.Ф.Зорина с соавторами [14] в развитии оврагов выделяют 4 стадии: зарождения, интенсивного роста, слабого (умеренного) роста, формирования выработанного продольного профиля. Все эти стадии обычно характеризуют преимущественно денудационный этап развития и заканчиваются стадией затухания процессов и выработкой потоком профиля равновесия. Например, для стадии 4 характерно медленное и относительно спокойное развитие оврага и чередование по времени и по длине оврага процессов и зон эрозии и аккумуляции [14, с. 139].

В образовании, развитии оврагов и овражных систем принимают участие различные экзогенные процессы. Линейная эрозия, суффозия, сплывание, оползание, криогенное растрескивание, карст, термокарст могут быть образовать или способствовать появлению оврага в его начальной стадии развития. Если водоток вследствие глубинной, боковой, регрессивной и трансгрессивной эрозии создает форму размыва, то другие процессы образуют отрицательные формы рельефа, которые в дальнейшем при благоприятных условиях могут превратиться в овраг. Примером может служить превращение суффозионной воронки в овраг [21]. В целом, все экзогенные процессы, следует разделить определяющие (напрямую или косвенно участвующие в образовании и развитии оврага), сопутствующие (существующие до появления оврага, не участвующие напрямую в его образовании) и обусловленные его возникновением.

Развитие оврагов обусловлено взаимодействием различных экзогенных процессов (обвально-осыпных, оползневых, эрозионных, эоловых и др. Эти процессы могут играть ведущую роль в его развитии [20, 22]. Примером могут служить оврага, в условиях активного проявления эоловых процессов. При ориентации форм размыва перпендикулярно к господствующим ветрам образуются асимметричные овраги с крутым наветренным и пологим заветренным склоном. Если ориентация в пространстве эрозионной формы совпадает с направлением ветра, происходит или вынос отложений (ветер дует со стороны вершины) или эоловые отложения выстилают днище и нижние части склонов, а в вершине накапливается до 1-2 м отложений (направление ветра от устья к вершине). При этом экзогенные процессы, участвующие в образовании оврага, нередко длительное время сохраняют специфические морфологические черты. Это термокарстовые, суффозионно-эрозионные и др. овраги. В процессе развития активность процессов, участвующих в образовании оврага может усиливаться, ослабевать, или сохранять почти постоянной. После врезания склоны форм размыва становятся неустойчивыми и активно преобразуются гравитационно-склоновыми, оползневыми и эрозионными процессами.

В целом для южных районов Восточной Сибири выделяется несколько типов взаимодействия экзогенных процессов (таблица). В таблице отражена последовательность развития форм размыва в зависимости от ведущего первоначального процесса. На более поздних стадиях развития оврага типы и интенсивность ведущих экзогенных процессов зависит от литологии размываемых отложений, зональных особенностей. Например, эоловые процессы активно развиваются в межгорных и внутригорных котловинах Прибайкалья и Забайкалья со степными ландшафтами и широким распространением песчаных отложений. Оползневые процессы на склонах форм размыва отчетливо проявляются в лесной зоне в суглинистых отложениях. Основной тренд развития оврага при взаимодействии экзогенных процессов - первый. Другие варианты эволюции форм размыва встречаются значительно реже и обусловлены или зональными особенностями и (или) литологическим составом отложений. Например, термоэрозия характерна для районов сплошной и островной многолетней мерзлоты, суффозия и тоннельная эрозия активно проявляется в лессовидных, часто просадочных, отложениях. Для развития карстового процесса необходимым условием развития является наличие трещиноватых растворимых горных пород (соль, гипс, ангидрит, известняк, доломит) и циркуляции подземных вод.

В научной литературе давно и широко употребляется термин ускоренная эрозия, ускоренная аккумуляция в публикациях практически не встречается. О масштабах последней свидетельствует деградация речной сети освоенных равнин в течение последних 100-200 лет [23]. По оценке Ж.Пусена [24] 95% исследований посвящено факторам, вызывающим рост оврагов, и всего 5% процессам их заполнения. В процессе саморазвития, выработки продольного профиля равновесия активность эрозионных и других экзогенных процессов ослабевает. Склоны форм размыва выполаживаются и зарастают. Ведущим процессом становится аккумуляция. Происходит заполнение эрозионных форм. Детальными полевыми исследованиями установлено, что ведущий современный процесс в оврагах – аккумуляция, скорости которой составляют 1-10 см/год [22, 25]. При выпадении редких сильных ливней, обильных дождей происходит омолаживание форм размыва.

Таблица

Варианты взаимодействие экзогенных процессов в развитие оврагов



п/п

Начальный ведущий (ведущие) процессы

Последующий ведущий (ведущие) процессы

Характеристика форм рельефа



Линейная эрозия и склоновые процессы

Линейная эрозия и склоновые процессы (осыпание, оползание, обваливание)

Овраг с крутыми склонами в начальной стадии и пологими склонами на стадии выработки профиля равновесия



Линейная эрозия

Линейная эрозия

Овраг с крутыми склонами



Линейная эрозия

Эоловые процессы

Асимметричные овраги с крутым наветренным и пологим подветренным склоном



Оплывание (сплывание)

Оползание, обваливание

Широкий овраг с пологими склонами



Оползание

Линейная эрозия, оползание

Широкий неглубокий эрозионно-оползневой овраг с пологими склонами



Термоэрозия

Линейная эрозия, оползание, солифлюкция

Термоэрозионный овраг



Криогенное растрескивание

Линейная эрозия

Овраг



Карст

Линейная эрозия, карст

Карстово-эрозионный овраг



Тоннельная эрозия

Суффозия, линейная эрозия, обваливание

Подземная галерея, овраг



Суффозия

Линейная эрозия

Суффозионно-эрозионный овраг



Зоогенный (рытье нор грызунами)

Линейная и тоннельная эрозия, суффозия

Овраг, суффозионно-эрозионный овраг



Детальные стратиграфические исследования отложений погребенных оврагов и конусов выноса и их изотопное датирование [26, 27] свидетельствуют о циклическом развитии форм размыва, чередовании этапов врезания и заполнения в течение по крайне мере позднего неоплейстоцена и голоцена, связанных с климатическими изменениями, а за последние сотни лет и с хозяйственной деятельностью человека. Выяснилось, что эрозионно-аккумулятивные циклы имеют различную продолжительность [25]. Установлены стадии стабилизации, медленного и быстрого заполнения, погребения [26]. Наиболее типичной является последовательность врезание – стабилизация – быстрое заполнение - медленное заполнение-врезание. Результатом развития эрозионно-аккумулятивных процессов является современная овражно-балочная сеть.

Заключение

1. Овражно-балочные системы имеют пространственную и временную организованность, выраженную в упорядоченности их строения и функционирования.

2. Пространственная организованность овражных систем заключается в последовательной смене участков преобладания эрозии аккумуляции, форм размыва и конусов выноса.

3. Временная организованность овражно-балочных систем включает последовательность стадий развития, изменений в их морфологии вследствие изменений в комплексе (структуре) экзогенных процессов, многократное повторение смен процессов и потоков вещества и энергии, что обеспечивает длительное существование эрозионной сети.

Список литературы

1. Лихачева Э.А., Тимофеев Д.А. Организованность геоморфологических систем // Геоморфологические системы: свойства, иерархия, организованность. – М.: Медиа-ПРЕСС, 2010. – С. 8-23.

2. Ласточки А.Н. Место морфологии в науке о рельефе // Морфология рельефа. – М.: Изд-во Научный мир, 2004. – С. 47-65.

3. Поздняков А.В. Динамическое равновесие в рельефообразовании. – М.: Наука, 1988.- 207 с.

4. Лихачева Э.А., Тимофеев Д.А. Геоморфологические системы и их организованность // Геоморфология. – 2007. - № 1. – С. 3-9.

5. Флоренсов Н.А. Очерки структурной геоморфологии. – М.: Наука, 1979. - 238 с.

6. Поздняков А.В. К теории спонтанной самоорганизации сложных структур // Самоорганизация и динамика геоморфосистем. – Томск: изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН. – 2003. – С. 30-43.

7. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 346 с.

8. Косов Б.Ф. , Никольская И.И. Экспериментальные исследования процесса развития оврага // Геоморфология. – 1974. - № 3. – С. 39-46.

9. Зорина Е.Ф. Овраговедение – самостоятельное направление научных исследований // Эрозия почв м русловые процессы. – М:, 2008. – Выпуск 16. – С. 92-101.

10. Рожков А.Г. Борьба с оврагами. - М.: Колос, 1981. - 200 с.

11. Экологический энциклопедический словарь. – М.: Издательский дом Ноосфера», 1999. – 930 с.

12. Кравченко Р.А. Аккумулятивный процесс в развитии овражных систем // Геоморфология. – 2000. - № 2. – С. 12-17.

13. Рыжов Ю.В. Развитие овражных систем на юге Восточной Сибири // География и природные ресурсы. – 2004. - № 1. – С. 28-35.

14. География овражной эрозии. Под редакцией Е.Ф.Зориной. – М.: Изд-во МГУ, 2006. – 324 с.

15. Швебс Г.И. Некоторые закономерности морфоструктуры овражных размывов // Метеорология, климатология и гидрология. - Вып.3.-1968. - С. 234-241.

16. Спиридонов А.И. К изучению овражной эрозии // Вопросы ге­ографии. - 1950. - Сб. 21: Геоморфология. - С. 121-128.

17. Ивановский Л.Н. Экзогенная литодинамика горных стран. – Новосибирск: Наука, 1993. – 160 с.

18. Тимофеев Д.А. Несколько размышлений об организованности геоморфологических систем // Размышления о фундаментальных проблемах геоморфологии. Избранные труды. – М.: Медиа-ПРЕСС, 2011.– С. 518-522.

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

20. Starkel L. Paradoxes in the development of gullies // Landform analysis. – Vol. 17. – 2011. - P. 11-13.

21. Салюкова Р.И.Развитие оврагов и их склонов в Южно-Мину­синской впадине // Вопросы динамической геоморфологии. - Ир­кутск, 1977. - С. 55-81.

22. Ionita I. Gully development in the Moldavian plateau of Romania // Catena. – 2006. – Vol. 68. - № 2-4. – P. 130-140.

23. Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы в речных бассейнах освоенных равнин. – М.: ГЕОС, 2006. – 296 с.

24. Poesen J. Challenges in gully erosion research // Landform analysis. – Vol. 17. – 2011. - P. 5-9.

25. Vanwallenghem T., Bork H.R., Poessen J. et al. Rapid development and infilling of a buried gully under cropland, central Belgium // Catena. - 2005. - Vol. 63. - № 2-3. - P. 221-243.

26. Panin A.V., Fuzeina J.N., Belyaev V.R. Long-term development of Holocene and Pleisticene gullies in Protva river basin, Central Russia // Geomorphology. – 2009. – Vol. 108. P. 71-91.

27. Беляев Ю.Р., Григорьева Т.М., Сычева С.А., Шеремецкая Е.Д. Развитие балочных верховий центра Среднерусской возвышенности в конце среднего – позднем плейстоцене // Геоморфология. - 2008. - № 1. - C. 43-55.



Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації