CC BY
14
Рафиков В.А., доктор географических наук
профессор директор Институт сейсмологии Академия наук Республика Узбекистан Кузиев Ф.Н. старший научный сотрудник Институт сейсмологии Академия наук Республика Узбекистан
ДЕФЛЯЦИОННО-АККУМУЛЯТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОДВИЖНЫХ И ЗАДЕРНОВАННЫХ ЭОЛОВЫХ ФОРМАХ
РЕЛЬЕФ КЫЗИЛКУМОВ
Аннотация: Приво дятся результаты исследований дефляционно -аккумулятивных процессов в Кызилкумах, которые являются одним из основных факторов формирования эолового рельефа пустыни. Указывается на важность знания механизма переноса песчаного материала, динамики барханных песков эоловых форм в условиях интенсификации промышленного освоения пустынных территорий, так как от этого зависит размещение, строительство и функционирование различных инженерных объектов на них. Обосновывается необходимость разработки эффективных методов защиты этих объектов от песчаных заносов и выдувания.
Ключевые слова: Кызилкум, свойств песка, дефляционно-аккумулятивных рельефа, Зарастающие барханные формы, эрозионной, песчаной пустыни.
Rafikov V.A., doctor of geography
professor
Director of the Institute of Seismology Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan
Kuziev F.N. senior researcher Institute of Seismology Academy of Sciences Republic of Uzbekistan
DEFLATIONAL-ACCUMULATIVE PROCESSES ON MOBILE AND GROUND EOL FORMS OF THE KYZILKUM RELIEF
Annotation: The results of studies of deflationary-accumulative processes in the Kyzyl Kum, which are one of the main factors in the formation of the eolian relief of the desert, are presented. The importance of knowledge of the mechanism of transfer of sandy material, the dynamics of dune sands of eolian forms in the conditions of intensification of the industrial development of desert territories is indicated, since the placement, construction and functioning of various engineering facilities on them depend on this. The necessity of developing effective methods for protecting these objects from sand drifts and blowing is substantiated.
Key words: Kyzilkum, properties of sand, deflationary-accumulative relief, overgrown dune forms, erosive, sandy desert.
Актуальность. Значение обтекаемости рельефа выражается в распределении струй по горизонтальной плоскости, которое зависит от расположения положительных и отрицательных форм песчаного рельефа разного порядка. На процессы дефляции заметно влияет и степень дернистости песчаной поверхности. Дернина создаёт защитный слой и препятствует раздуванию песка. Показателем дернистости является процент площади, покрытой растительностью. От того, насколько задернована песчаная поверхность, зависит и характер переноса: на сильно дернистых песках выдувание направлено по вертикали вниз, а аккумуляция становится сплошной площадной и более или менее равномерной по всей поверхности. На слабо или не задернованных, а также грубозернистых песках, бронированных ракушкой, вынос происходит по всей их поверхности, а аккумуляция становится вертикальной, образуя объёмно-высотные формы рельефа.
Основная часть. Национальной программой социально-экономического развития Узбекистана на 2021-2030 годы и Национальной стратегией по изменению климата предусмотрены меры по снижению негативных последствий, связанных с ним явлений и процессов, в частности, опустынивания [1-3].
С точки зрения интенсификации промышленного освоения Кызилкумов очень важна проработка вопросов борьбы с развивающимися дефляционно-аккумулятивными процессами, которые напрямую влияют на размещение, строительство и функционирование различных инженерных объектов в пустыне. Дефляция рассматривается нами как процесс образования эоловых форм рельефа на песчаной поверхности, который обусловлен явлениями геологического и геоморфологического порядка (рис. 1). Кроме того, дефляция оказывается причиной процессов, происходящих и на поверхности песчаной пустыни, и в её верхней толще, то есть влияет на образование почв и различных форм эолового рельефа, формирование растительных сообществ.
Рис. 1. Типичные барханные формы эолового рельефа в Кызилкум
Основными характеристиками дефляции являются:
• ветроустойчивость песчаной поверхности;
• интенсивность выдувания, переноса и накопления песка;
• направление переноса песчаного материала;
• скорость и направление движения эоловых форм.
Ветроустойчивость поверхности определяется литологическим и
механическим составом подстилающих пород, обтекаемостью рельефа песков, густотой стояния растительности, транспортирующей способностью ветра. Из литологических особенностей наиболее важны плотность песка, текстура поверхностных слоёв (на тонкослоистых песках выдувание слабее), физико-химический состав (легкорастворимые соли цементируют песок слабее), степень воздействия на песчаную поверхность экзогенных процессов. Кроме того, активность дефляционных процессов зависит и от механического состава песка. Ветроустойчивость песчаной поверхности повышается постепенно и в следующей последователь ности: хорошо отсортированный песок, окатанный, мелкозернистый, крупнозернистый, пылеватый.
Растительность (кустарники и полукустарники) способствует формированию струйного переноса и замедляет движение эоловых форм рельефа. Ветроустойчивость песчаной поверхности в основном зависит от многих местных факторов и может быть зафиксирована только на крупномасштабных тематических картах. Количество переносимого песка наносится на карту с учётом динамики природных комплексов, которые характеризуются глубиной расчленения поверхности и её возрастом. Под глубиной расчленения поверхности в данном случае понимается не высота положительных форм рельефа, а глубина понижений относительно первичной равнинной поверхности, которая на эоловых песках, как правило, равна половине высоты современного рельефа. Продолжительность эоловой переработки поверхности можно с известной долей приближения (в сторону уменьшения) отождествлять с геологическим возрастом песчаных отложений.
Глубина расчленения, отнесённая к возрасту поверхности, есть показатель средней интенсивности выдувания. Данный вывод основан на аэродинамических закономерностях образования эолового рельефа и палеоклиматических факторах. На незакреплённых песках материал выносится со всей их поверхности, а на задернованных этот вынос носит очаговый характер, особенно, где дернина сильно нарушена. При рассеянной аккумуляции перенос струйный. Песок с раздуваемых понижений аккумулируется на положительных формах рельефа. При этом язвы выдувания углубляются и расширяются, и происходит образование котловин.
Вынос и отложение в условиях дефляции песков всегда происходят на любой поверхности и являются лишь этапами единого процесса переноса песка. Отрицательная разность между совокупностью элементарных случаев отложения и выноса песка нами называется выносом, положительная - аккумуляцией. Ввиду этого к методике определения интенсивности аккумуляции применимы те же условия, которые используются для определения объёмов выноса песка. Однако для аккумуляции гораздо большее значение имеет характер выноса (сплошной, струйный и очаговый). От характера переноса зависит распределение накапливаемого песка по поверхности и, следовательно, образование тех или иных типов эолового рельефа. На равнинном и обтекаемом рельефе направления переноса и ветра совпадают [7].
Однако следует иметь в виду, что равнодействующая сумма скоростей и транспортирующая способность ветра за один и тот же период почти всегда различны [6].
На крутосклонных грядах ветропесчаный поток образуется вдоль зоны разряжения, над гребнем, что обуславливает появление подсоса, в результате которого он отклоняется почти на 30° от наветренного склона. В связи с этим общее изменение направления переноса песка в грядовом рельефе от направления ветра может достигать 10°.
Боковой снос вдоль гребней барханных цепей изменяет перекатываемую часть песка (около половины переносимого материала) на 60° в сторону гребня, которая составляет с направлением ветра тупой угол. У «классических» серповидных барханов бокового сноса нет, поэтому они движутся в направлении действующего ветра. Однако «классические» барханы редко встречаются в Кызилкумах и в основном на плотных поверхностях, главным образом на окраинах некоторых такыров. Закреплённые формы рельефа практически неподвижны, причём их ориентировка была предопределена направлением переноса песка. Однако полностью закреплённого эолового рельефа не существует. Чем больше объём выноса, тем больше материала сносится к подветренным концам форм, постепенно удлиняя их. Измеримо удлиняются гряды, на вершинах которых образуются подвижные формы. Склоны осыпания с гребнями не
имеют определённой ориентировки и чётко выраженной зоны насыщения потока. Если интенсивность ветропесчаного потока сильно возрастёт, то ранее существовавшая закреплённая (или полузакреплённая) неподвижная гряда может обрести форму бархана и сформируется боковое движение, обусловленное закономерностями барханной цепи [7] (рис. 2).
Рис. 2. Зарастающие барханные формы
Скорость движения подвижной формы рельефа зависит от транспортирующей способности ветра, механических свойств песка и аэродинамических свойств подстилающей поверхности. Общая скорость измеряется в каждом конкретном случае обычном методом: установкой реперов. На крупномасштабных картах она может быть показана как природная фация с контрольными реперными замерами. Это позволяет рассчитать транспортирующую способность ветра за любой прошедший период времени на основе многолетних данных о скорости и повторяемости ветров. Скорость и направление движения любой формы песчаного рельефа характеризуется достаточно полно по равнодействующему переносу, ориентировке форм и границе распространения разного песчаного материала.
Наблюдения за динамикой изменения барханных форм проводятся на ключевых точках методом инструментальной съёмки их планового положения в тёплый и холодный периоды года.
В связи с тем, что ветер является основным фактором образования рельефа Кызилкумов и определяет условия выноса и переноса песка, значительное место в исследованиях отводится методам обработки данных по ветровому режиму. Перед выездом на ключевые участки эти данные обрабатываются по метеостанциям района исследований.
Составляются таблицы средних многолетних показателей повторяемости и скорости активных ветров по направлениям, графики сезонных и годовых ветров. Это позволяет получить прогноз объёма переноса песка и его направления [7].
Изучение динамики эолового рельефа включают в себя сравнение результатов повторных тахеометрических, нивелировочных профилей и топографической съёмки. Метод сравнения повторных топогеодезических съёмок песчаного рельефа наиболее точен. С его помощью можно определить скорость движения эоловых форм и изменение высоты в пределах изучаемого участка. Подобные съёмки проводятся на небольших участках (100х100 м, 100х200 м и т. д.) [4].
Углы площадок закрепляются постоянными реперами для повторной съёмки и обычно привязываются к высотным геодезическим. Рельеф изображается по горизонтали через 0,25; 0,5 или 1 м (в зависимости от масштаба исследований). Исследование объёма выноса песчаного материала позволяет получить количественные данные о его сортировке, мощности выноса и аккумуляции. Они берутся посредством фиксации состояния поверхности пустынного рельефа реперами, шпильками, штырями и т.д. с повторными замерами и наблюдениями. Наиболее эффективный метод изучения динамики эолового рельефа - наблюдения с помощью реперов. На задернованных песках вынос носит очаговый характер: он наиболее активен там, где растительная дернина нарушена, углубляются и расширяются язвы выдувания, существование и рост которых поддерживается ветроустойчивыми бровками по краям. Параллельно циклическим колебаниям климата происходят циклические колебания ветровой и эрозионной устойчивости песчаной поверхности. В тёплый и влажный периоды растительность активизируется, поэтому более интенсивно идёт процесс образования и роста язв дефляции [5].
В засушливый период они превращаются в обтекаемые ветром котловины. С каждым новым климатическим циклом в старых заросших котловинах образуются новые язвы дефляции. Врезаясь в крупные древние формы, они создают многоступенчатый и многоярусный рельеф. Число ярусов соответствует определённому числу климатических циклов. Опираясь на палеогеографические циклы в Кызилкумах, можно определить абсолютный возраст поверхностей. Любой эоловый рельеф, кроме барханных песков, сформирован многоярусными котловинами. Тип его определяется ветровым режимом данной территории. Расчленённость песчаного рельефа зависит от устойчивости поверхности, продолжительности дефляции, типа переноса (вынос, аккумуляция), энергии ветра, а также от неотектонических процессов.
Вывод. В настоящее время исследование дефляционно-аккумулятивных процессов очень актуально для условий Узбекистана. Знания о механизме переноса песчаного материала и динамике барханных песков эоловых форм позволят разработать эффективные методы защиты различных типов инженерных объектов от песчаных заносов и выдувания.
Использованные источники:
1. Бабаев А.Г. Проблемы пустынь и опустынивания. Ашхабад: Туркменская государственная издательская служба, 2012.
2. Вейсов С.К., Курбанов О.Р., Хамраев Г.О., Акыниязов А.Д. Эоловые равнинные ландшафты Каракумов // Пробл. осв. пустынь. 2009. № 1 -2.
3. Вейсов С.К., Хамраев Г. О., Добрин А.Л. Развитие техногенного опустынивания на территории Туркменистана и борьба с ним. Алматы, 2008.
4. Вейсов С.К., Хамраев Г. О., Аннаева Г.О. Методы проектирования и защиты линейных инженерных объектов в Каракумах // Пробл. осв. пустынь. 2007. № 4.
5. Добрин Л.Г. Определение возраста песчаных поверхностей по геоморфологическим признакам //Мат-лы Всесоюзн. науч. конф. по комплексному изучению и освоению пустынных территорий СССР. Ашхабад: Ылым, 1976.
6. Иванов А.П. Физические основы дефляции песков пустыни. Ашхабад: Ылым, 1972.
7. Рафиков В.А. Арена эоловых и импульверизационных процессов. Геология и минеральные ресурсы. Ташкент. №6. 2018 г. 49-53
