CC BY
42Белов Александр Алексеевич
кандидат географических наук, доцент, кафедра физической и социально-экономической географии, Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева"
alexlbel@mail. т.
УДК 699.82
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОВРАГООБРАЗОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ
В статье рассматриваются мероприятия по инженерной подготовке территории, предназначенные для городского строительства, сооружения крупных промышленных объектов, организации зон отдыха. К подобным мероприятиям относятся меры по обустройству или полной или частичной ликвидации оврагов. В результате проведенных исследований выявлены основные причины оврагообразования и определен состав защитных мероприятий.
Ключевые слова: оврагообразование, инженерная подготовка территории, горные породы, размыв, геологические процессы, эрозия, овраги, защитные мероприятия.
В результате размыва горных пород временными потоками, формирующимися в результате выпадения дождей, таяния снегов, на возвышенно-равнинных участках образуются овраги. Оврагообразование происходит на склонах возвышенностей или берегов рек из небольших промоин в результате стока по ним дождевых и талых вод. Временные потоки углубляют промоину, причем увеличивается глубина и ширина до десятков метров с одновременным ростом длины, чем больше поверхностный слой и скорость течения, тем быстрее размываются рыхлые породы. Наиболее неустойчивы слабопроницаемые глинистые грунты. Песчаные породы, разрушаются в редких случаях [1].
Уровнем воды в водотоке или водоеме, определяется глубина оврага, т.е. размыва дна, этот уровень называется базисом эрозии. Поскольку сток поверхностных вод происходит по пониженным участкам, то овраг развивается в пределах определенной водосборной площадки. В связи с этим развитие оврага начинается от его устья и рост его в длину заканчивается у водораздельной границы, где водосборная площадь приближается к нулю. По другую сторону водораздела развиваются овраги, имеющие противоположное направление, и их рост зависит уже от других водосборных площадей, таким образом, водораздел является границей продольного роста оврага [2].
Подразделяются овраги на береговые и донные промоины. Под донными оврагами понимаются размывы, идущие по дну лощин и балок. Они возникают и развиваются в связи с вырубкой леса, распашкой склонов и неумеренным выпасом скота в балках. Береговые овраги представляют собой размыв берегов при концентрации стоков вдоль канав, троп и т.д.
Положение базиса эрозии приводит к активизации роста оврага, в этом случае происходит как бы омолаживание оврага. Положение базиса эрозии ограничивает рост оврага в глубину и, как следствие, развитие ширины оврага поверху. Ствольные овраги могут иметь прямолинейные и криволинейные очертания. Склоны таких оврагов слабо изрезаны мелкими оврагами, отвертками, размоинами. Разветвленные овраги состоят из двух стволов с общим устьем, очертания их криволинейны в плане. Примыкающие к ним территории более изрезаны мелкими оврагами и отвертками и размоинами. Древовидные овраги сильно разветвлены и занимают большую площадь [3].
На территории Республики Мордовия встречаются действующие, затухающие и засыпанные овраги. Действующие овраги опасны для прилегающих территорий и инженерных сооружений, попадающих в зону их воздействия. Затухающие овраги характеризуются стабильным состоянием, постоянством форм, размеров поперечных сечений и протяженности от водораздела до базиса эрозии, такие овраги обычно зарастают, превращаясь в балки. Засыпанные овраги после окончания осадки грунта могут быть использованы в градостроительных целях. Развитию эрозионных процессов, появлению и росту оврагов способствуют физические свойства грунтов, отсутствие растительности на водоразделах и склонах, неровности рельефа склонов, наличие трещин в толще грунта, деятельность человека, большое количество выпадающих атмосферных осадков. Кроме того, ложе оврагов является своего рода естественной осушительной дренажной системой, поэтому на заовраженных территориях уровень подземных вод сильно понижен. Вновь развивающиеся овраги имеют крутые и обрывистые склоны, не имеющие растительного покрова. Затухающие овраги, как правило, характеризуются пологими склонами, поросшими травой и кустарником.
В Республике Мордовия, эрозия почвы, распространена на значительных территориях, но более всего проявляется она на крутых склонах, на выбитых скотом и расположенных в ложбинах, в балках и на берегах рек. Промоины и овраги быстро разрастаются и разрушают земельные территории, раздробляя их на малопроизводительные для сельского хозяйства участки, портят дороги, строения, улицы и т.д. [4].
Многие реки Республики Мордовия заметно обмелели в связи с заилением. Чтобы провести очистку рек, водоемов, водохранилищ от заносов необходимо много средств и труда, но эти дорогостоящие работы не устраняют причин заносов. Районы, подверженные наиболее интенсивным процессам эрозии, расположены преимущественно в пределах основных возвышенностей, где сосредоточены водосборы главных рек республики: Мокши, Суры и их притоков.
При инженерной подготовке территорий, предназначенных для городского строительства, сооружения крупных промышленных объектов, организации зон отдыха и т.п., проектировщикам и строителям нередко приходится сталкиваться с необходимостью полной или частичной ликвидации оврагов или же их обустройства. Борьба с оврагами очень важна и для успешного развития сельского хозяйства, особенно для увеличения площади пахотной земли, поэтому устранение оврагов, их благоустройство, полноценное освоение заовраженных территорий представляет весьма актуальную проблему [5].
Мероприятия по борьбе с оврагами, применяют в зависимости от стадии их развития. На первой стадии развития, для борьбы с оврагообразованием следует предусмотреть заравнивание промоин, посев многолетних трав, прекращение вырубки кустарников и лесов, планировку территории для упорядочения стока поверхностных вод. На второй стадии могут быть применены те же мероприятия, но в гораздо больших масштабах; в таких случаях предусматривают укрепление дна оврага, устройство обвалования и нагорных канав вдоль бровки откоса, задерживающих неорганизованный сброс поверхностных вод. На третьей стадии особое внимание должно быть уделено устранению боковых абразивных процессов. Здесь уместно устраивать у подножия склонов продольные плетневые ограды с забивкой их землей и проводить другие противоэрозионные мероприятия; весьма эффективно облесение склонов. На четвертой стадии укрепление оврагов заключается в посеве многолетних трав на склонах, посадках кустарников и деревьев.
Защитные лесопосадки, правильно размещенные в зависимости от рельефа местности, в значительной мере задерживают противоэрозионные процессы, содействуют накоплению и сохранению влаги в грунте. Для замедления процессов оврагообразования, регулирования стоков талых и ливневых вод, сохранения снегового покрова от сдувания его в овраг и т.п. создают специальные противоэрозионные лесопосадки [6]. Приовражные лесополосы размещают в нижних частях склонов, прилегающих к бровке оврагов. Прибровочную полосу оставляют под природную одерновку.
Если у оврагов большое количество отвершков, занимающих большую площадь, лесные полосы проектируют вокруг каждого ответвления при условии, что расстояние между ними превышает 100 м; при расстоянии меньшем, чем 100 м, проектируют одну общую полосу, а площадь между ответвлениями отводят под сплошное залесение или одерновку. Ширину приовражных лесополос проектируют большей при расчете на влияние вод от таяния снегов и меньшей в расчете на действие ливневых вод. В вершинах оврагов ширину лесопосадок принимают в 1,5 раза больше ширины основной полосы.
Дополнительным звеном в системе противоэрозионных мероприятий, являются защитные лесные посадки по откосам оврагов, которые непосредственно связаны с приовражными зелеными полосами [7]. Для прекращения размыва и подмыва, задержания твердого стока и т.п.,
применяют залесение дна оврагов, при этом необходимо исходить из соображений целесообразного использования этой территории. У вершин оврагов, где проектируется водозадерживающие валы, лесомелиоративные посадки создаются между вершиной оврага и валом, размещаемым на расстоянии трех вершинных уступов. При облесении оврагов следует учитывать, что от их вершин к их устью условия роста лесопосадок на верхних и средних частях овражных откосов ухудшаются, и посаженные здесь древесные породы очень плохо растут или вообще погибают. Такая разница в росте древесных пород объясняется тем, что, как правило, верхние и средние части откосов бедны питательными элементами и отмечаются большой сухостью, в то время как в нижних частях этих же откосов скопления отложенных наносов почвы содержат гораздо больше питательных веществ [8].
В населенных пунктах, при закреплении оврагов, может быть рекомендовано их террасирование и озеленение; в таких случаях для декоративных целей может быть создано насаждение зелени по всему откосу. По дну оврагов насаждения размещаются в зависимости от их типа, количества поступающей воды и ширины дна; у береговых оврагов дно можно и полезно озеленять лесопосадками сплошь. В данных оврагах остается необлесенной часть дна, достаточная для пропуска паводковых вод, в дальнейшем необлесенная часть зарастает порослью деревьев, хорошо закрепляется их корневой системой. Овражные культуры зелени нужно создавать из быстрорастущих пород, тогда они сомкнутся своими кронами в течение первого же года своей жизни и хорошо затянут грунт под своим пологом. Однако и для быстро растущих малотребовательных пород надо создавать условия, при которых они бы хорошо прививались и росли. Этого можно достичь прибавкой плодородной почвы к грунту дна оврага. Такая насыпка одновременно повышает уровень дна, расширяет его. При выборе древесных и кустарниковых пород для овражных насаждений нужно учитывать их производительность, способность укреплять грунт и вегетативно размножаться.
Для борьбы с водной эрозией, предусматривается комплексное проведение организационно-хозяйственных, агролесомелиоративных, лугомелиоративных гидротехнических мероприятий. Эти мероприятия должны охватывать одновременно весь бассейн формирования стока поверхностных вод [9]. Искусственные и прежде всего гидротехнические сооружения предусматривают в тех случаях, когда применение других мероприятий недостаточно для прекращения эрозионных процессов. Гидротехнические мероприятия предотвращают или ослабляют эрозионные процессы сразу после их ввода в эксплуатацию, а иногда они являются единственным средством борьбы с эрозией. В борьбе с оврагами, обычно используются следующие типы гидротехнических сооружений: водозадерживающие террасы, водонаправляемые валы, водосборные быстротоки, перепады, водосбросы, донные запруды, донные перепады и пороги.
Для борьбы с эрозионными процессами на водосборных площадях, применяют водозадерживающие сооружения, при этом создаются условия для прекращения роста оврагов, что достигается задержанием поверхностного стока, поступающего в овраги, балки и на крутые участки склона. Водонаправляющие сооружения служат для отвода поверхностного стока, поступающего к вершинам оврагов или на эрозируемые склоны, к водосбросным сооружениям, т.е. регулируют водные потоки путем изменения их направления и распыления. Водосбросные сооружения обеспечивают безопасный и организованный сброс паводковых вод на дно оврагов, балок и ложбин [10]. Донные сооружения применяют при закреплении дна оврага для задержания выноса грунта из оврага и повышения базиса эрозии. Это уменьшает скорость потока путем повышения коэффициента шероховатости русла, задерживает продукты выноса в пределах оврага, расширяет дно оврага и превращает его в систему горизонтальных площадок, прекращает дальнейшее размывание и углубление дна оврага.
Для задержания поверхностных вод, которые, накапливаются в прудке перед валом, предназначены водозадерживающие валы. Однако, возможны и отклонения при учете рельефа местности, почвенно-геологических условий и других факторов, определяющих величину стока с водосборной площади оврага. В тех случаях, когда по топографическим условиям нельзя применять водоразделяющие валы и когда геологические и гидрогеологические условия не позволяют их устраивать, используют сбросные гидротехнические сооружения. Их приходится также строить, если валы нельзя применять из-за отсутствия площадей, необходимых для их размещения.
В оврагах устраиваются запруды из плетневых стенок в один или два ряда с заполнением промежутка утрамбованной глиной, камнем или иными материалами, их можно также выполнять в виде деревянных стенок из свай, забранных плетнем, каменных и бетонных стенок, кладки на сухом растворе и т.д. [11]. На территориях, подверженных эрозионным процессам, в зависимости от расположения их в городе, инженерные мероприятия, связанные с организацией поверхностного стока должны быть различными. В пределах существующей застройки и на вновь осваиваемых территориях для поверхностных вод, поступающих с вышележащих территорий, необходимо создавать систему открытых и закрытых водостоков для отвода их в пониженные места или в ливнесточный коллектор, проложенный по дну или вдоль бровки оврага.
На территориях, расположенных за пределами застроенной части города, поверхностный сток регулируется путем устройства нагорных канав и оградительных валов, укрепления склонов и дна оврагов и балок зелеными посадками. С мероприятиями по инженерной подготовке, целесообразно проводить одновременно мероприятия по благоустройству городской территории, в состав этих мероприятий входят следующие работы: сооружение открытых и закрытых водостоков; вертикальная планировка территории, выполняемая с помощью земляных работ; облесение
приовражных территорий и самих оврагов; понижение и перехват подземных вод. При ликвидации оврагов и инженерной подготовке сохраняемых оврагов, осуществляется вертикальная планировка, а ликвидация оврагов производится путем террасирования приовражных территорий, намывом грунта средствами гидромеханизации или сплошной засыпкой привозным грунтом [12].
Для оврагов каньонного типа, с крупными склонами и малой шириной поверху, эффективна засыпка. В меньшей степени она целесообразна при неглубоких и пологих оврагах. Засыпка начинается с верховых участков оврага и постепенно передвигается к базису эрозии. Глубокие овраги засыпаются в несколько ярусов, при засыпке оврага привозным грунтом обязательно производится послойное уплотнение.
После ликвидации оврага поверхностный сток так или иначе тяготеет к этому направлению, поэтому по дну оврага до его засыпки прокладывают коллектор водосточной сети. При необходимости понизить уровень грунтовых вод в районе ликвидируемого оврага по его дну до засыпки прокладывают дренажный коллектор [13]. Обязательно, выполняют вертикальную планировку всей территории, после окончания засыпки или намыва грунта. В сохраняемом овраге предусматривается поверхностный сток сбрасывать по дну, а методами вертикальной планировки - создать на склонах рельеф, отвечающий назначению оврага. Для обеспечения устойчивости склонов их утолаживают. При глубоких оврагах это мероприятие может привести к потере больших площадей. На городских территориях, для борьбы с оврагами проводят мероприятия по сбору и отводу поверхностного стока закрытой и открытой системой ливнестоков. В водосточную сеть или открытой системой канав перехватываемые воды отводят за пределы оврага, на склонах оврага сток осуществляется по лоткам, по которым вода направляется в коллектор. Строят дренажные системы, рассчитываемые по схеме головных, для перехвата подземных вод до их выхода в овраг.
В населённых пунктах процесс оврагообразования приводит к потере ценных земель и наносит большой материальный ущерб городскому хозяйству, при своем росте городские овраги разрушают уличную сеть, инженерные коммуникации, жилье и другие сооружения. Овражно-балочная сеть затрудняет связь между отдельными районами республики, усложняет трассировку инженерных коммуникаций, диктует устройство мостов, дамб и других инженерных сооружений, что в конечном итоге приводит к увеличению стоимости используемой территории [14]. Основная причина появления оврагов в городах - нерегулируемость поверхностного стока, особенность физико-механических свойств горных пород, и неорганизованный сброс хозяйственных и промышленных сточных вод. Чаще всего размыву подвергаются неблагоустроенные улицы или пониженные места рельефа, которые служат для пропуска поверхностного стока. Если на территории населённого пункта наблюдаются овраги той или
иной степени развития, то эти территории относят обычно к непригодным и ограниченно пригодным для застройки [15].
Наличие и развитие овражной сети на территории населённого пункта нежелательно по следующим причинам: затрудняется планировочное решение города; разрушаются здания, сооружения, подземные коммуникации и т.п.; появляется необходимость в возведении мостов, земляных дамб и других сооружений при переходах через овраги, для организации сообщения между городскими центрами; затрудняется прокладка общегородских коммуникаций; чрезмерно осушаются приовражные территории, что отрицательно влияет на зеленые насаждения.
При проектировании городов рассматривается несколько вариантов: проведение инженерных мероприятий по стабилизации оврагов и исключение этой территории из общей площади города; сохранение оврагов в естественном состоянии и исключение этой территории из общей площади города; использование территорий оврагов после проведения обычных мер по благоустройству использование заовраженных территорий после проведения специальных инженерных мероприятий. В градостроительстве овраги могут быть использованы для строительства жилой и коммунально-хозяйственной зон, искусственных водоемов, спортивных сооружений, прокладки улиц различного назначения и подземных коммуникаций, устройства зон отдыха, парков и т.п. В оврагах здания и сооружения могут возводиться только при соблюдении двух условий: стабилизации оврага, т.е. устранении причин его активного роста, и при крутизне склонов не более 20°. Однако и в этих случаях склоны оврага необходимо террасировать под отдельные здания или группу зданий [16]. Если строительство ведется на засыпанных или замытых оврагах, необходимо предусматривать искусственные основания, так как несущая способность таких грунтов обычно низкая.
Городские магистрали целесообразно прокладывать в оврагах, потому что создаются наилучшие условия для увеличения скорости сообщения, наибольшей безопасности движения транспорта и пешеходов, снижается транспортный шум в зданиях и на территориях близ улицы. При использовании неудобных территорий в градостроительстве сооружение парков и садов в оврагах - вполне рациональное решение. Искусственные водоемы на территории оврагов улучшают микроклимат в прилегающих микрорайонах, способствуют развитию водных видов спорта, повышают санитарно-гигиенические условия города [17].
От экономической эффективности применяемых инженерных методов и удельной стоимости осваиваемой территории зависит выбор вида использования оврага. В некоторых городах Мордовии по оврагам и балкам целесообразно проложить городские автомагистрали, улицы, съезды. Освоение овражно-балочных территорий позволяет повысить степень благоустройства жилых районов и выделить дополнительные площади для городского строительства.
Список использованных источников
1. Алешкина О. Н. Исследование гидрохимических свойств подземных вод Республики Мордовия./ О. Н. Алешкина, А. А. Белов, А. О. Яушев // Сборник научных трудов SWorld.- 2016.- Т. 13.- № 1 (42).- С. 60-64.
2. Аникин В. В. Влияние инженерной деятельности человека на изменение рельефа Мордовии./ В. В. Аникин, А. А. Белов, Т. А. Долгачева // Сборник научных трудов Sworld.- 2015.- Т. 26.- № 1(38).- С. 8-11.
3. Белов А. А. Геологические аспекты взаимосвязи рельефа и подземных вод (на примере Республики Мордовия): диссер. на соиск. учен. степ. канд. наук / А. А. Белов. - Смоленск, 2003.
4. Белов А. А. Меры предупреждения деформаций строений и затопления объектов./ А. А. Белов, А. В. Кирюшин // Актуальные вопросы архитектуры и строительства. - Саранск, 2015.- С. 276-282.
5. Белов А. А. Гидрологические изыскания на подтапливаемых территориях (на примере Республики Мордовия)./ А. А. Белов, И. А. Сомова, Я. О. Рожкова // Сборник научных трудов SWorld. -2016.- Т. 7.- № 2 (43).-С. 51-54.
6. Белов А. А. Антропогенное изменение рельефа на территории Мордовии./А. А. Белов // Актуальные вопросы архитектуры и строительства. - Саранск, 2013.- С. 473-478.
7. Белов А. А. Виды деформационных явлений в горных породах. / А. А. Белов // Актуальные вопросы архитектуры и строительства. - Саранск, 2013.- С. 479-482.
8. Белов А. А. Загрязнение подземных вод и природной среды в результате инженерной деятельности человека/ А. А. Белов // Актуальные вопросы архитектуры и строительства. - Саранск, 2014.- С. 342-345.
9. Белов А. А. Развитие опасных экзогенных процессов на территории Республики Мордовия/ А. А. Белов // Вестник Мордовского университета. Т.25.- №2. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2015.- С. 132-138.
10. Белов А. А. Влияние антропогенной деятельности человека на загрязнение подземных вод Республики Мордовия/ А. А. Белов// Актуальные вопросы строительства. - Саранск, 2008.- С. 437-440.
11. Белов А. А. Изучение рельефообразующих процессов на территории Республики Мордовия/ А. А. Белов // Актуальные вопросы архитектуры и строительства. - Саранск, 2014.- С. 345-448.
12. Белов А. А. Мероприятия по защите городов и промышленных предприятий от подтоплений./А. А. Белов// Актуальные вопросы архитектуры и строительства. - Саранск, 2014. - С. 349-353.
13. Белов А. А. Характеристика глинистых пород Республики Мордовия / А. А. Белов // Природно-социально-производственные системы регионов компактного проживания финно-угорских народов. - Саранск, 2011. - С. 22-26.
14. Белов А. А. Изменение рельефа Мордовии под влиянием инженерной деятельности человек/ А. А. Белов // Актуальные вопросы строительства. - Саранск, 2008. - С. 440-446.
15. Кудряшова О. Ф. Некоторые вопросы системы водоотведения ливневых сточных вод на территории г.о. Саранск./ О. Ф. Кудряшова, В. Ф. Манухова, В. В. Антонов // Картография и геодезия в современном мире. - 2014.- С. 96-99.
16. Маскайкин В. Н. Геолого-геоморфологические факторы формирования песков на территории Мордовии./ В. Н. Маскайкин, А. А. Белов, О. Н. Алешкина // Сборник научных трудов SWorld.- 2015.- Т. 14.- № 3 (40).- С. 7-10.
17. Манухов В. Ф. Геоинформационные технологии в междисциплинарных исследованиях./ В. Ф. Манухов, В. Ф. Манухова, Н. Г. Ивлиева // Современное образование: содержание, технологии, качество.- 2016.- Т. 2.- С. 35-37.
Belov Alexander
PhD in geography, Associate Professor, Department Physical and Socioeconomic Geography, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education National Research Ogarev Mordovia State University
alexlbel@mail. ru
THE GULLY FORMATION STUDY ON THE TERRITORY OF THE
REPUBLIC OF MORDOVIA
This article deals with the activities of the engineering preparation of the territory destined for urban construction and construction of large industrial facilities, organization of recreational areas. Such events include the improvement or total or partial ravines liquidation. The studies have shown the main causes of ravine formation and determined the composition ofprotective measures.
Keywords: gully formation, spatial engineering preparation, rock formation, scour, geological processes, erosion, ravines, protective measures.
