шить проблему положения динамической оси пойменного потока. Однако этой величины явно недостаточно для окончательного решения проблемы пойменных потоков. Поэтому необходимы разработки принципиально новых морфометрических характеристик пойм, охватывающих не только участки ограниченной длины, но и участки значительной протяженности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Поляков Б.В. Гидрологический анализ и расчеты. Л.: Гидрометеоиздат, 1946. 454 с.
2. Барышников Н.Б. Динамика русловых потоков. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2007. 314 с.
3. Попов И.В. Деформации речных русел и гидротехническое строительство. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 363 с.
4. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. М.: Изд-во АН СССР, 1965. 347 с.
5. Барышников Н.Б. Морфология, гидрология и гидравлика пойм. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 280 с.
РГГМУ, С.-Петербург Поступила в редакцию
18.03.2011
RIVER CHANNEL AND FLOOD-PLAIN MORPHOLOGY AS DETERMINATIVE FACTOR OF CHANNEL AND FLOOD-PLAIN FLOWS
N.B. BARYSHNIKOV, M.V. SOBOLEV, E.A. POTASHKO, E.M. SKOMOROKHOVA
Summary
Morphometric characteristics of the flood-plain are not integral variables and cannot adequately reflect the features of the flood-plain morphological structure. We used the angle between the geometric axes of channel and flood-plain as a measure of the angle between the dynamic axes of the channel and flood-plain flows. It gives the possibility of calculating the hydraulic characteristics of the channel and the flood-plain flows. However this morphometric parameter can't characterize thoroughly the features of the morphological structure of the flood-plains. Therefore further research is needed to develop new parameters, which would characterize the morphology of the flood-plains not only in transverse sections but also in longitudinal ranges.
УДК 551.435.1 ^ 551.438:631.6(470.323)
© 2012 г. В.Н. ГОЛОСОВ, В.Р. БЕЛЯЕВ, М.В. МАРКЕЛОВ, Е.Р. ШАМШУРИНА
ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАНОСОВ НА МАЛОМ ВОДОСБОРЕ ЗА РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ
ЕГО ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКОГО ОСВОЕНИЯ (ВОДОСБОР ГРАЧЁВА ЛОЩИНА, КУРСКАЯ ОБЛАСТЬ)1
Введение
Водосборы долин первых порядков являются основными компонентами бассейновой структуры рельефа поверхности суши по занимаемой площади, количеству водотоков и их суммарной длине [1]. В ландафтно-геоморфологических условиях равнин гумидных областей умеренного климатического пояса они являются основным
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 10-05-00976) и грантов Президента РФ для поддержки молодых ученых - кандидатов наук (МК-8023.2010.5) и ведущих научных школ (НШ-3284.2010.5).
связующим звеном между комплексом междуречного рельефа и флювиальной сетью, через которое перемещается большая часть потоков вещества [2]. В то же время малые долины первых порядков являются буфером, перехватывающим и задерживающим существенную часть наносов, вынесенных с водосборных склонов, препятствуя их поступлению в речную сеть [3].
Повсеместная распашка водосборных склонов ведет к увеличению интенсивности эрозионных процессов в среднем на 3-4 порядка по сравнению с естественными условиями. В то же время смыв почв на распаханных склонах характеризуется значительной временной изменчивостью. Это обусловлено, в первую очередь, непостоянством гидрометеорологических условий (количеством осадков, распределением их слоя и интенсивности по сезонам, глубиной зимнего промерзания почвы, характером весеннего снеготаяния) и антропогенной деятельностью (изменением планировки угодий, севооборотов, методов обработки почв, внедрением противоэрозионных мероприятий). К настоящему времени выполнено не так много исследований, в которых прослеживается динамика перераспределения наносов за весь период земледельческого освоения [4-11]. Настоящая работа посвящена определению динамики темпов эрозии и аккумуляции на малом водосборе за 150 лет активного сельскохозяйственного землепользования на основании совместного применения радиоцезиевого и традиционных методов изучения темпов почвенного массопереноса.
Характеристика объекта исследования
Юго-западная часть Среднерусской возвышенности характеризуется относительно контрастным рельефом, что определяется существенным размахом абс. высот (до 70-100 м, а местами и более) и значительной густотой долинно-балочной сети (до 1.3-1.5 км/км2). Склоны междуречий имеют преимущественно выпуклую форму, относительно плоские участки занимают незначительные площади в приводоразде-льных частях склонов. Большая часть междуречных поверхностей и их склонов распахана, доля пашни в целом по районам Курской области достигает 60-80%. При этом значительную часть в севооборотах занимают наиболее эрозионноопасные агрофо-ны - пропашные культуры и пары.
Район исследования относится к зоне лесостепи. Климат территории умеренно-континентальный с относительно холодной зимой и жарким летом. Среднегодовое количество осадков (за 100-летний период) составляет 585 мм, с колебаниями в интервале от 400 до 800 мм. Более 60% годового слоя осадков выпадает в теплое время года. Региональные значения среднемноголетних темпов смыва достигают, согласно расчетам по эрозионным моделям, 15-20 т/га*год [12]. Смыв почвы отмечается как в период весеннего снеготаяния, так и при выпадении ливневых осадков. При экстремальных ливнях отмечались случаи катастрофического смыва - до 200 т/га за ливень [13].
Для изучения динамики перераспределения наносов за период земледельческого освоения был выбран малый водосбор Грачёва лощина, имеющий площадь 1.98 км2 и расположенный в 20 км к ЮЮВ от г. Курска в истоках бассейна р. Воробжи, левого притока р. Сейм (рис. 1А). Водосбор, имеющий каплевидную форму, в настоящее время практически полностью распахан, за исключением днища и бортов долины первого порядка и впадающих в ее верховья двух хорошо выраженных в рельефе ложбин с участками врезанного русла (рис. 1Б, 2). Склоны междуречий имеют выпуклую форму с максимальной крутизной у подножий до 5-7°.
Согласно картам генерального межевания, еще в начале XIX в. водосбор не распахивался. Повышенное содержание сферических магнитных частиц (по неопубликованным данным А.П. Жидкина) на поверхности погребенной почвы в днище долины позволяет предложить, что активная распашка водосбора произошла после 1858 г., т.к. накопление магнитных частиц обусловлено началом эксплуатации железной дороги Курск-Харьков (сферические магнитные частицы являются продуктами горения угля, в частности, в топках паровых локомотивов) [14, 15].
Рис. 1. Расположение (А) объекта исследований - малого водосбора Грачёва лощина (заштрихованный контур) и его строение (Б)
1 - положение опорных участков; почвенные разрезы: 2 - в днище малой долины и ложбин-отвершков, 3 - на склонах; 4 - места отбора интегральных проб на I37Cs; 5 - контурные лесополосы с водозадержи-вающими канавами; 6 - валы-террасы; 7 - тальвеги; 8 - земляная плотина; 9 - границы водосбора и подбас-сейнов; 10 - номера подбассейнов
Севообороты несколько раз изменялись в течение второй половины XX в. Пятипольный севооборот с равными долями озимой и яровой пшеницы, пропашных культур, однолетних трав и полей под паром использовался примерно до 1960 г., после чего существенно возросла доля посевов кукурузы. В период 1970-1980 гг. до 40% пахотных земель занимала сахарная свекла.
К началу 1986 г. примерно на 70% площади водосборных склонов был внедрен комплекс противоэрозионных мероприятий, охватывающий полностью подбассей-ны обеих ложбин-отвершков (1 и 2 на рис. 1Б). Там была создана система двурядных контурных лесополос, дополненных водозадерживающей канавой в межрядном пространстве, а также постоянно залуженные водосбросы по днищам ложбин. На подбас-сейне 2 дополнительно были оборудованы валы-террасы, расположенные параллельно горизонталям рельефа между контурными лесополосами (рис. 1Б, 2В). В устьевой части долины в начале 1986 г. была сооружена наносоудерживающая земляная плотина (рис. 1Б). Таким образом, с 1986 г. все наносы, сформированные в пределах водосбора, переоткладывались внутри него.
На оставшихся 30% площади водосбора обработка почвы продолжала проводиться традиционным способом. Со второй половины 1980-х гг. здесь применялся шестипольный севооборот, включавший кукурузу, яровой ячмень, однолетние травы, озимую пшеницу, сахарную свеклу, горох и некоторое количество многолетних трав и паров. На части водосбора с противоэрозионными мероприятиями использовался почвозащитный пятипольный севооборот, включавший значительные доли многолетних и однолетних трав (до 50%), озимую пшеницу, яровой ячмень и незначительную долю паров. Средняя глубина вспашки в период машинной обработки составляла 25-27 см.
Методы исследования
На первом этапе по результатам полевого обследования водосбора и морфомет-рического анализа цифровой модели рельефа (ЦМР), построенной на основе векторизованной топографической карты м-ба 1:10 000, была составлена крупномасштабная геоморфологическая схема, на которой были выделены различные элементы рельефа (рис. 2А). Кроме того, были воссозданы схемы землепользования в периоды до и после 1986 г. (рис. 2Б-В), которые послужили основой для размещения точек отбора проб (рис. 1В) и расчета площадей участков эрозии и аккумуляции.
Темпы перераспределения наносов за различные интервалы времени оценивались тремя независимыми методами: 1) по балансу 137Сб (для периода после 1986 г.), 2) по расчету смыва почвы по эрозионным моделям одновременно с оценкой величины суммарной аккумуляции наносов по данным анализа эпюр вертикального распределения 137Сб (для периода 1964-1986 гг.), 3) по результатам почвенно-морфологического анализа совместно с изучением погребенных почв и магнитных сферул (за весь период землепользования).
Значение плотности выпадения 137Сб было определено на четырех опорных площадках по периметру водосбора: 3 из них были расположены непосредственно по его границам (рис. 1В), а 1 - вне водосбора (на удалении порядка 1.5 км к СЗ от него). Все они располагались на плоских междуречных пространствах, которые характеризуются минимальными потерями почвы. На каждой площадке из верхнего
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.