ГЕОМОРФОЛОГИЯ
< 4 октябрь-декабрь 2008
УДК 551.435.11
© 2008 г. | А.П. ДЕДКОВ |, A.B. ГУСАРОВ, В.В. МОЗЖЕРИН
ДВЕ СИСТЕМЫ ЭРОЗИИ В РЕЧНЫХ БАССЕЙНАХ РАВНИН ЗЕМЛИ И ИХ ВЗАИМНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ (часть I)1
Введение
Исследования эрозии в различных природных зонах равнин Земли приводят к выводу о существовании двух основных ее систем в речных бассейнах. В одной из них почти вся активность механической денудации сосредоточена в русле реки и на ее берегах, эрозия которых служит главным источником речных наносов. Эта система условно может быть названа русловой. В другой системе - бассейновой - речные наносы формируются преимущественно эрозией и другими процессами механической денудации на поверхности речного бассейна (главным образом почвенной и овражной эрозией), при этом роль эрозии русла реки и ее берегов второстепенна. Еще А.И. Воейков, писавший, что "ни в первобытной степи, ни в лесу новых оврагов не образуется... размывание идет только в постоянных водотоках за счет их дна и боков. Но когда человек заменяет лес или степь полем, так исчезает прежняя устойчивость и идет размывание и намывание в больших размерах" [1, с. 11], разделял, тем самым, две направленности развития эрозии (аккумуляции) в речных бассейнах, одна из которых увязывалась с агрикультурной деятельностью.
Принципиальные различия двух систем проявляются в структуре процессов эрозии (шире - механической денудации) и аккумуляции ее продуктов, в гидрологическом режиме рек, в особенностях транспорта, степени транзитности и режиме стока речных наносов, а также в соотношении между их взвешенной и влекомой составляющими, в характере зависимости модулей стока взвешенных наносов от площадей бассейнов, в строении, мощности и крупности аллювия и в его взаимоотношении со склоновыми отложениями. Различны также уклоны и динамика русел, некоторые черты морфологии речных долин, степень сохранности реликтовых рельефных форм, общая тенденция развития рельефа (долинное расчленение или планация), интенсивность заиления русел и пойм, прудов и водохранилищ и т.д.
Обе системы связаны постепенными переходами, в связи с чем возможно выделение смешанной (переходной) системы, в которой роль бассейновой и русловой эрозии в формировании стока наносов в той или иной степени соразмерна. Речные бассейны таких переходных систем частично имеют растительный покров иногда в значительной мере разреженный. В различных природных зонах обе системы имеют свои особенности, что позволяет выделить в них подсистемы и их варианты.
В первой части статьи рассматриваются современные системы эрозии, во второй -системы плейстоценовые (преимущественно по материалам Среднего Поволжья).
Современные системы эрозии
Русловая система эрозии и ее подсистемы характерны для ландшафтов различных природных зон с сомкнутым естественным растительным покровом, не нарушенным или слабо нарушенным деятельностью человека.
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 05-05-65001).
Я, т/км2 х год 1150
Рис. 1. Модули стока взвешенных наносов рек (Я) различных ландшафтных зон равнин Земли в настоящий (I) и доагрикультурный (II) периоды
Бассейны рек: А - крупных (площадью более 5000 км2), Б - малых.
Ландшафтные зоны: 1 - тундра, 2 - тайга, 3 - широколиственные леса умеренного пояса, 4 - лесостепи умеренного пояса, 5 - степи умеренного пояса, 6 - полупустыни умеренного пояса, 6а - полупустыни субтропического пояса, 7 - побережье Средиземноморья, 8 - субтропические степи, 9 - субтропические леса, 10 - засушливая саванна, 11 - типичная саванна, 12 - тропические (переменно-влажные) леса, 13 - экваториальные (влажные) леса.
Примечание: аномально большие модули стока взвешенных наносов рек Лёссового плато Китая (субтропическая степь) не учтены
Подсистема умеренного пояса. В неизмененных человеком ландшафтах гумидных зон умеренного пояса речные наносы формируются, в основном, русловой эрозией. При сомкнутой лесной растительности ареал отсутствия или очень слабого развития бассейновой эрозии (шире - механической денудации) охватывает почти все междуречье, исключая лишь крутые подмываемые обнаженные и полуобнаженные склоны. На залесенных и/или задернованных водосборных поверхностях зачастую отсутствует не только эрозия, но и сток воды, так как почти все неиспарившиеся талые и дождевые воды просачиваются в почву и грунт, пополняя объем подземных вод. В условиях повышенной лесистости водосборов, благодаря достаточно обильному подземному питанию, межень рек многоводна и устойчива, а половодье и паводки - растянуты во времени и сравнительно невысоки.
Модули стока взвешенных наносов малых и крупных рек подсистемы умеренного климата невелики - до 10-15 т/км2 х год (рис. 1), и лишь на Дальнем Востоке, где отмечаются самые большие модули стока воды, сток наносов увеличивается, в среднем, до 20-30 т/км2 х год [2]. С русловыми размывами в лесных зонах востока ВосточноЕвропейской равнины с сохранившимися природными ландшафтами, к примеру, связано до 85% и более переносимых реками взвешенных наносов, и только до 15% из них имеют бассейновое происхождение (табл. 1). Близкая картина в доагрикультурное время была, очевидно, характерна для всех гумидных равнин умеренного пояса. При господстве русловой эрозии взвешенные наносы довольно крупные (медианный диа-
Таблица 1
Соотношение между стоком русловых (йруСЛ.) и бассейновых (Ябасс.) продуктов эрозии при разной освоенности бассейнов рек лесных зон Восточно-Европейской равнины [3]
Модули продуктов эрозии (стока наносов),
Ландшафты бассейнов & /п прусл.'пбасс. т/км2 х год
& русл. п лбасс. &общ. (&русл. + •&басс.)
Лесные (распаханность менее 30%) 5.9/1 8.3 1.4 9.7
Лесопольные (распаханность от 30% до 70%) 1/2.8 7.5 20.9 28.4
Полевые (распаханность более 70%) 1/4.9 17.9 88.2 106.1
метр 0.06-0.07 мм [2]) и отсортированные. Влекомые же наносы составляют, в среднем, 15-20% от взвешенных, а в их составе значительное участие принимает крупнообломочный материал. С аридизацией климата от тайги к лесостепям наблюдается понижение доли влекомых наносов и уменьшение крупности взвешенного и влекомого материала.
Для русловых систем характерны, как правило, сравнительно слабые горизонтальные руслопереформирования: реки, протекающие по сильно лесистой местности, отличаются минимальной долей размываемых берегов. Исследованиями И.И. Рысина и Л.Н. Петуховой [4] в основных речных бассейнах Удмуртии установлено, что при лесистости водосборов более 90% доля размываемых берегов не превосходит 7-8% длины рек, а при лесистости менее 10% - превышает 22-23%. Активной боковой русловой эрозии здесь препятствует лесная растительность, произрастающая не только на междуречьях (ее влияние проявляется через уменьшение руслоформирующих расходов воды в половодье и паводки), но и вдоль рек, где она образует всевозможные нагромождения у берегов из стволов деревьев и кустарников, попадающих в изобилии в воду.
Определенную роль в формировании стока наносов играют продукты эрозии и гравитационных процессов на подмываемых участках склонов речных долин. Эти процессы наиболее активны в долинах крупных рек, испытывающих одностороннее смещение под действием ускорения Кориолиса. В умеренном поясе на склонах крутизной более 12-15°, в сложении которых принимают участие глинистые породы, обычно развиваются оползни. Причем в годы с аномально большим увлажнением оползни резко активизируются. Уменьшается оползневая деятельность и ее роль в формировании наносов в семигумидных областях. На более крутых подмываемых склонах образуются осыпи и обвалы, иногда короткие эрозионные борозды и овраги. С прекращением подмыва склоны постепенно выполаживаются и зарастают, а процессы затухают.
Спорадическое развитие в гумидных зонах умеренного климата имеет также соли-флюкция, где она связана с локально переувлажненными участками у выходов подземных вод и у снежников [2]. Однако в районах севера умеренного пояса с многолетней мерзлотой солифлюкция приобретает роль важного рельефообразующего и на-нософормирующего процесса, но и в этом случае ее интенсивность по сравнению с перигляциальной зоной сильно ослаблена.
Условия для развития дефляции в рассматриваемой системе, как правило, также не благоприятны, и доля ее продуктов в суммарном стоке наносов рек здесь ничтожно мала. Общее значение имеют лишь очень медленные поверхностные гидротермические движения, именуемые крипом. Но, несмотря на широкий, в целом, характер развития, рельефообразующий и нанософормирующий эффекты этого процесса также весьма невелики. Не выделяется даже генетический тип отложений, соответствующий крипу [5].
Вниз по течению рек с нарастанием площади водосбора возрастает сток воды и, в еще большей степени, расход наносов (рис. 2, А), который на равнинах, как показал
Рис. 2. Зависимость модулей стока взвешенных наносов (Я) от площадей бассейнов рек (5) в русловых (А), переходных (Б) и бассейновых (В) системах эрозии [6]
Н.И. Маккавеев [7], пропорционален примерно второй степени расхода воды. Темп увеличения массы наносов превосходит и темп прироста площадей водосборов (рис. 3). Такая прямая зависимость стока наносов от площадей бассейнов, действующая на протяжении всего года, характеризует лишь системы с господством русловой эрозии, где высока транзитность наносов [2, 3, 6].
*п/*1 200
100
50 40 30
20 10
5 4
3
• 1 1 • 9 17 • • 4
/
2« 3 1 1 ■ 8 . .14 33 н ^ 2 1 16
11 0 / 1 / + 40 2 Ч 3
/ -
38 12 /
18. +. Г 2 4
10 + 30 +
31 + / 2 2 8 2 + > +35 + 39
X • 32 3' +1 - 2 > ч 2
1
б„/б1 200
2 3 4 5 10 20 30 50 100
200300 500
ЗА
100
50 40 30
20
10
5 4
3
/
23 / 37 • 17 4
/
1-2
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.