CC BY
51
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 551.311.21
Р.А. Кравченко
канд. геогр. наук, профессор, кафедра «Инженерия окружающей среды и управление природными рисками», Технологический университет «Экиноксиаль», г. Кито, Республика Эквадор
ИЗУЧЕНИЕ ВОДНО-ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В РАЗНЫХ ВРЕМЕННЫХ МАСШТАБАХ
Аннотация. В статье рассмотрены особенности изучения эрозионно-аккумулятивных процессов и форм рельефа в разных временных масштабах. Изложены проблемы исследования развития оврагов, за периоды времени измеряемые десятилетиями и столетиями.
Ключевые слова: эрозия, аккумуляция, овраги.
R. A. Kravchenko, «Equinoccial» Technological University (UTE), Quito, Republic of Ecuador
THE STUDY OF WATER EROSION PROCESSES IN DIFFERENT TIME SCALES
Abstract. The article describes features of studying processes of erosion and accumulation as well as relief forms in different time scales. It sets out problems in researching the development of gullies over periods of time measured in decades and centuries.
Keywords: erosion, accumulation, gullies.
При рассмотрении развития территории и эрозионных форм рельефа, важное значение имеют масштабы исследования - масштабы пространственные и временные. Исследование природного процесса и осмысление полученных результатов невозможно без привязки к интервалам времени. Для разных временных масштабов характерна своя специфика при постановке проблемы, использовании методов и интерпретации результатов.
В изучении водно-эрозионных процессов автор предлагает выделять следующие временные масштабы: 1) короткие интервалы; 2) средне-короткие; 3) средние; 4) длительные (масштабы геологического времени).
К коротким интервалам можно отнести периоды в пределах часов, суток. Это непосредственное воздействие водного потока на почво-грунт в результате конкретного дождя или периода снеготаяния. Перемещение твердых частиц на склоне и в руслах эрозионных форм в зависимости от скорости течения, массы и других характеристик водного потока. Оценка допускаемой неразмывающей скорости горных пород и почв.
Средне-короткие интервалы решают сходные задачи, но в пределах сезона, года или первых лет. В этом временном диапазоне реализуются исследования вершинного прироста оврагов, смыва почвы с единицы площади в зависимости от различных факторов, оценка эффективности противоэрозионных сооружений. Значительная часть исследований прикладного характера по поиску методов защиты почв от эрозии в сельскохозяйственных науках проводится именно в этом масштабе. Однако не подключив данные о развитии эрозионно-аккумулятивных процессов в среднем масштабе, мы можем оказаться в ситуации анализа лишь фрагмента, оторванного от единого цикла развития эрозионных форм на данной территории.
К среднему временному масштабу автор относит временные отрезки продолжительностью десятки и первые сотни лет. Динамика изменения линейных эрозионных форм, таких как балки, овраги, промоины. Развитие речных долин. На особенностях этого временного масштаба ниже остановимся несколько подробнее.
Длительные (масштабы геологического времени) - от тысяч лет до геологических периодов и более. Денудация суши и осадконакопление. Формирование и развитие речных систем. Преобразование речных долин.
Эта классификация достаточна условна и предлагается для установления того, какие сложности, нестыковки и недопонимания возможны при попытках увязки результатов, полученных при исследованиях в разных временных масштабах.
Водно-эрозионный процесс на среднем временном масштабе мы изучаем, как правило, по его проявлениям в виде форм рельефа или отложений. Однако проявления процесса в данном случае - это уже результат развития за весь предыдущий отрезок времени. Мы не может наблюдать процесс непосредственно, в отличие от коротких интервалов. Одна из ключевых концепций флювиальной геоморфологии - это единство эрозионного и аккумулятивного процессов [1; 2]. Рельеф и рельефообразующие процессы необходимо рассматривать как динамическую систему, в которой эрозия изменяет рельеф, но тем самым изменяет свой тип и интенсивность [3].
Однако при изучении коротких интервалов мы не можем в полной мере оценить влияние аккумуляции на трансформацию эрозионной формы и динамику водосборов. В то же время геологические масштабы времени, оперирующие гораздо более длительными интервалами, не позволяют увидеть единство и взаимовлияние эрозии и аккумуляции в конкретной форме рельефа. В частности, применение метода радиоуглеродного анализа для датировки отложений может иметь погрешность в 50 лет, не влияющую на общую оценку денудации и седиментации. Но для среднего временного масштаба подобная погрешность часто недопустима.
При геологических масштабах времени периоды высокой и низкой эрозионной активности часто увязываются с циклическими изменениями климата. В частности, факты чередование процессов врезания и заполнения эрозионных форм в четвертичном периоде [4; 5]. Однако в средних масштабах эрозионные формы могут трансформироваться без принципиальных изменений климата за счет циклического саморазвития оврагов, промоин, балок [6-10]. Но современная наука пока не может в должной мере соотнести эти временные диапазоны и выявить особенности среднемасштабных циклов саморазвития оврагов внутри каждого из длительных интервалов.
При работе в среднем временном масштабе существует недостаток методов по прослеживанию всех этапов цикла эрозионных форм и взаимовлияния эрозии и аккумуляции. Попытки использования картографических источников более ранних эпох не дают должных результатов. В частности, анализ карт, начиная с эпохи испанского освоения Южной Америки и территории современного Эквадора и до ХХ века, показывает их недостаточную подробность и качество для определения изменения морфологии оврагов. Аэрофотосъемка в ХХ веке разновозрастная и включает лишь выборочные, локальные участки. Данные спутниковых снимков пока еще охватывают незначительный период времени. Изучение отложений в эрозионных формах для восстановления морфометрических характеристик оврагов в более ранние этапы развития тормозится недостатком корректных индикаторов.
Изучение содержание органического вещества в овражных отложениях на различных глубинах [11; 12] позволяет сделать выводы, что это современные намытые грунты, включающие почвенные частицы, перекрытые другими слоями. То есть доказательство мощности намытых отложений, но не доказательство датировок накопления аккумулятивной толщи. Интересен метод датировки с помощью изотопа цезия-137, который маркирует толщу наносов, образовавшихся с 60-х годов ХХ века [13; 14]. Метод получил дальнейшее развитие в последующие годы для измерения скорости осадконакопления. Однако период с 60-х годов прошлого века достаточно короткий для прослеживания всего цикла оврагообразования. Кроме того, мы не можем достоверно установить, оставались ли эти частицы стабильными после отложения или
же к моменту отбора и выполнения анализа они были несколько раз переотложены по руслу эрозионной формы.
Выводы. В изучении водно-эрозионных процессов предложено выделять следующие временные масштабы: 1) короткие интервалы; 2) средне-короткие; 3) средние; 4) длительные.
Исследование эрозии для каждого временного диапазона имеет свои задачи и методы исследования.
Наибольший недостаток информации и методов исследования характерен при изучении эрозионных форм в средних временных масштабах.
Важной и сложной задачей является попытка взаимодополнения результатов, полученных при исследовании в разных временных масштабах, для получения более всестороннего представления об эрозионно-аккумулятивном процессе.
Список литературы:
1. Маккавеев Н.И. Взаимная связь процессов эрозии и аккумуляции // Эрозионные процессы (геогр. наука - практике) / под ред. Н.И. Маккавеева, Р.С. Чалова. - М., 1984. - С. 9-11.
2. Маккавеев Н.И. Основные проблемы динамической геоморфологии // Геоморфология. - 1986. - № 3. - С. 3-10.
3. Тимофеев Д.А. Геоморфологические и палеогеографические аспекты проблемы эрозии почв // Геоморфология. - 1988. - № 2. - С. 14-28.
4. Козменко А.С. Основы противоэрозионной мелиорации. - М.: Сельхозгиз, 1954. - 150 с.
5. Bettis E.A. Gully erosion // Iowa Geology. - 1983. - № 8. - С. 12-15.
6. Скоморохов А.И. О двух тенденциях в развитии овражно-балочного рельефа и возможностях противоэрозионной защиты земель // Геоморфология. - 1984. - № 1. - С. 103-111.
7. Скоморохов А.И. О возвратно-поступательном развитии флювиального рельефа // Геоморфология. - 1990. - № 2. - С. 12-19.
8. Скоморохов А.И. О взаимосвязи овраг-балка-долина // Геоморфология. - 2000. -№ 3. - С. 25-34.
9. Кравченко Р.А. Аккумулятивный процесс в развитии овражных систем // Геоморфология. - 2000. - № 2. - С. 12-18.
10. Кравченко Р.А. Стадия аккумуляции в развитии овражных систем и защита земель от эрозии. - Курск: Изд-во Курск. гос. ун-та, 2003. - 119 с.
11. Kravchenko, R.A. Influence of sediment from the Gullies in the development of erosion forms // Enfoque UTE. - 2013. - V. 4, № 2. - P. 35-44.
12. Kravchenko, RA, Roldan Reascos G.M. The presence of organic matter in the sediments in gullies as an indicator of an accumulative process // International Research Journal - 2015. - № 1-3 (32). - P. 67-69.
13. Walling, D.E., Bradley, S.B., Wilkinson, C.J. A Caesium-137 budget approach to the investigation of sediment delivery from a small agricultural drainage basin in Devon, UK // Drainage basin sediment delivery. Proc. symposium, Albuquerque, 1986. - P. 423-435.
14. Martz, L.W., de Jong, E. Using cesium-137 to assess the variability of net soil erosion and its association with topography in a Canadian Prairie landscape // Catena. - 1987. - 14 (5). - P. 439-451.
