Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Закономерности формирования антропогенно-обусловленного пойменного аллювия в долинах малых рек Удмуртии

ВАК РФ 11.00.04, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Закономерности формирования антропогенно-обусловленного пойменного аллювия в долинах малых рек Удмуртии"

г>,.

#

с > ^

^ ^ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСЖЕТ Ш2НИ В. И. УЛЬЯНОВА-ЛЕНИНА

'■ч

На правам рукописи

ПЕРЕВОКШОВ АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АНГРОШГЕННО-ОБУСДЗВЛЕНГОГО ШШЕННОГО АЛЛОВЙЯ В ДОЖЙХ МАЛЫХ РЕК УМЛПЖ

Специальность: и.00.04 - Геоморфология и эволюционная

география

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Казань - 1997

Работа выполнена на кафедре Физической географии и геоэкологии факультета географии и геоэкологии казанского государственного университета им. В.и.Ульянова-Ленина

научный руководитель: - доктор географических наук.

профессор Бутаков Г.П.

Официальные оппоненты: - доктор географических наук, профессор Торсуев Н.П..СКазанский государственный университет) - доктор географических наук, профессор Мусин А. г. снабережно-Челнин-ский педагогический университет)

Ведущая организация: - Пермский государственный университет

Зашита состоится 17 апселя 1997 г. в 15 часов в аудитории 1512 2-го учебного корпуса Казанского государственного университета на заседании диссертационного совета К. 053.29.15 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата географических наук при казанском государственном университете по адресу: 420008, Казань, ул. Кремлевская, 18, корп. 2, Факультет географии и гео~*.ологии-

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. Н.И.Лобачевского Казанского государственного университета. отзывы и замечания, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу в двух экземплярах.

Автореферат разослан "Ю." марта 1S97 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор географических наук, . профессор и в.и.Мозжерин

Актуальность работа. За годы Советской власти в России изучение Флювиальных процессов велось в двух главный направлениях: эрозионные процессы на водссборб Сводоразделы, склоны, эрозионная сеть временных и постоянных водотоков) и русловые процессы на крупных реках. Приоритет развития данных направлений определялся интересами и потребностями народного хозяйства С проблемы речного транспорта, гидротехнического строительства и сохранения плодородия почв), малые реки, как промежуточное звено в данной цепи, длительное время ускользали от пристального внимания исследователей, при том, что специфика их гидродинамического режима и морфо-динамики определяется быстрым реагированием на климатические и антропогенные изменения в бассейне СБутаков и др.. 1996).

На сегодняшний день не совсем ясна роль пойм малых рек или их долевое участие в едином комплексе эрозионно-аккумулятавных процессов, особенно в связи с антропогенным воздействием на поверхность водосбора, способствующим коренной перестройке структуры бассейновой эрозии и ее активизации. Возникающее несоответствие между объемом наносов, поступавдик в днища верхних звеньев гидросети, и транспортирукщей способностью соответствующих водотоков способствует заилению русел рек и увеличению мощности пойменной Фации аллювия. Верхняя часть пойменного аллювия, своим происхождением связанная с антропогенным воздействием на пове1>-хность водосбора, в литературе получила название "наилок". Последний. являясь отражением характера эрозионно-агасумулятивных процессов в речном бассейне, несет в себе информацию о роли, интенсивности и продолжительности антропогенного воздействия на данные процессы.

Решение проблемы участия малых рек и, в частности, их пойм в едином эрозионно-аюсумулятивном балансе может существенно обогатить знания о характере динамики наносов в речных системах, по новому взглянуть на процесс современного рельеФообразования, проблему сохранения малых рек, как основного элемента природного ландшафта.

Цель и задачи. Исходя из актуальности и недостаточной изученности рассматриваемых проблем, автор поставил целью изучение механизма и условий образования современного ентропогенно-обус-ловленного пойменного аллювия в долинах малых рек Удмуртии, в соответствии с поставленной целью решались следущие конкретные задачи, определившие структуру работы:

1. Анализ современных представлений о происхождении и условиях Формирования пойменного наилка С глава 1).

2. Характеристика природных условий исследуемой территории, анализ их изменения за последние 300 лет, выделение на этой основе районов, различающихся по условиям формирования современного пойменного аллювия С глава 2).

3. Анализ пространственной диФФернециации мощности пойменного наилка в бассейнах мальм рек Удмуртии: количественная оценка роли природным и антропогенных факторов в процессах Формирования и размещения наилка: районирование территории по интенсивности аккумулятивных процессов в поймах малых рек С глава 3).

4. Общая оценка процессов аккумуляции в поймах малых рек за период сельскохозяйственного освоения территории: оценка роли пойменной аккумуляции в разных звеньях гидросети с глава 4).

5. Анализ возможности использования пойменного наилка в качестве показателя антропогенной нагрузки на поверхности водосбора (глава 4).

Фактической основой для р&ота послужили данные полевых исследований автора в составе комплексной физико-географической экспедиции Удмуртского университета в 1983-1996 гг., тематических экспедиций географического факультета: "Изучение источников загрязнения и заиления малых рек с целью повышения водности и улучшения экологической обстановки в их бассейнах" в 1989-1990 гг.: "овос Карашурского ПХГ" в 1993 г.: "Изучение современного состояния о кружащей среды Боткинского района" в 1994-1995 гг.: "ОВОС Якшурбодьинского месторождения нефти на стадии эксплуатации" в 1995 г.: "Экологическое состояние бассейна р.Подборенки" в 1996 г.

За период с 1989 по 1996 гг. с целью выявления закономерностей Формирования современного пойменного аллшия была обследована 161 река 1-7-го порядков С здесь и далее определение порядка по системе ФилосоФова-юдалера). на которых заложено и описано 596 разрезов пойменного аллшия. Имеется около 50 описаний отложений свежего наилка Сза последнее половодье). Велись работы по изучению стока взвешенных наносов на малых реках, большая часть наблюдений которых приходится на летаюю межень.

Сведения о дорфометрик речной сети, характере залесенности и распаханносш, пачвообразувдих породах и почвенном покрове, густоте овражной и балочной сети в пределах элементарных бассейнов 1-3-го порядков позаимствованы из отчета по научно-исследовательской теме "Изучение источников заиления и загрязнения малых рек..." С1990), в сборе и обработке материалов которого автор принимал непосредственное участие.

Часть Фактического материала, использованного в работе, по-

лучена на основе обработки тематических и крупномасштабных топографический карт, почерпнута иэ фондовых материалов кафедры физической географии УдГУ, различным ведомств и научных публикаций.

Научная ношена работа. Впервые для территории Удмуртии составлена карта максимальной мощности современного пойменного аллювия. на основа которой дан анализ пространственной дифференциации отложений пойменного наилка в бассейнах малых рек.

С применением методов математической статистики проведена оценка влияния природных и антропогенных Факторов на характер современной пойменной аккумуляции.

Выявлены пространственные и временные закономерности формирования наилка в верхних звеньях гидросети.

Дана общая оценка аккумуляции на поверхности пойм малых рек за пешод земледельческого освоения территории.

Предложена и опробована методика составления дифференцированной балансовой модели зрозионно-аккумулятивных процессов в днищах речных долин 1-4-го порядков.

Проведено районирование исследуемой территории по условиям и интенсивности Формирования современного пойменного аллювия в долинах малых рек.

Прззстичесжая щнкость реботы заключается в оценке роли пойм малых рек в едином комплексе зрозионно-аккумулятивных процессов на водосборе в условиях антропогенно-измененных ландшафтов.

Результаты, полученные в диссертационной работе, могут быть применены в Генеральной схеме противозрозионных мероприятий удмуртской Республики, в пропаганде охраны и рационального использования земельных ресурсов и малых рек. используются а учебном процессе при подготовке специалистов природоохранных и физико-географических направлений.

основные положения вдаосмаэ на защу:

1. Закономерности пространственной дифференциации мощности отложений пойменного наилка в бассейнах малых рек Удмуртии.

2. Количественная оценка влияния природных и антропогенных Факторов на характер современной пойменной аккумуляции.

3. Общая оценка аккумуляции на поверхности поймы малых рек за период интенсивного сельскохозяйственного освоения территории.

4. Методика составления дифференцированной балансовой модели зрозионно-аккумулятивных процессов в днищам речных долин 1-4-го порядка.

Апробация шЗоты. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзной научной конференции по проблеме "Зрозиоведе-

иие: теория, эксперимент, практика" (Москва, 1891): на Всероссийской научной конференции "Современная география и окружающая среда" С Казань, 1996): на Дэвятш кэквузовском совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Брянск, 1994): на межгосударственной научной конференции "Геоэкологические аспекты хозяйствования, здоровья м отдыха" (Пермь, 1993): на научно-практической конференции "Экологические проблемы Предуралья: стратегия изучения и пути решения" (Ижевск, 1994): на второй Российской уки-верситетско-академической научно-практической конференции (Ижевск, 1995): на итоговых научных конференциях Удмуртского государственного университета (1989-1996); на научно-практической конференции Удмуртского государственного краеведческого музея (Ижевск, 1995).

Публикации. По теш диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и а&ъеи рэйлы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения общим объемом 202 страницы машинописного текста, содержит 19 рисунков, 54 таблиц и список литературы из 173 наименований.

Автор глубоко признателен и благодарен студентам и сотрудникам кафедры Физической географии удмуртского университета, доцентам И. Е. Егорову, А. г. Илларионову, в.Н.макальской, и. 1/1. Рысину, В. И. стурману, за оказанную помощь в сборе Фактического материала, за постоянное внимание к работе, консультации и ценные советы.

Особую благодарность автор выражает доктору географических наук профессору г. п. Бутакову, под руководством которого выполнена диссертация.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, оценена научная новизна и практическая ценность работы, приведен перечень положений, выносимых на защиту.

глава 1. соврзьэннка пошэннш аллювий и штщика его

изучения

В результате нарушения естественного хода накопления пойменного аллювия, вызванного увеличением поступления наносов с эродируемых антропогенно-измененных водосборов, на поверхности поймы начинает формироваться новая генерация антропогенно-обусловленного аллювия, получившего название "наилок", обладающего рядом признаков, отличащих его от ниже залегающих горизонтов. Статистическая и аналитическая обработка материалов описания пойменных

разрезов малык рек Удмуртии позволила выделить следующие диагностические признаки наилка: наличие первого от поверхности горизонта погребенных почв, свидетельствующего о резкой смене условий осадконаюопления на определенном историческом этапе: преимущественно супесчаный, легкосуглинистый состав слагашмх его пород: горизонтально-волнисто-тонкослоистая текстура или скрытая слоистость: комковато-зернисто-листоватая структура в суглинистых и супесчаных отложениях или бесструктурность в сильно опесчаненном наилке: повышенное содержание гумуса: отсутствие признаков оглее-ния и редкие пятна ожелезнения в подошве наилка: присутствие в разрезе следов хозяйственной деятельности человека С угольки, кусочки керамики и стекла, металлические предметы и др.): наличие хорош выраженных границ литологического и структурного плана.

Скорость Формирования пойменного аллювия С наилка) определяется как зональными, так и азональными причинами, продолжительностью антропогенного воздействия на водосборе» стадией развития пойменной поверхности и колеблется в широком диапазоне от долей миллиметра до 200 мм. Дифференциацию скоростей осаждения наносов определяет неоднородность гидродинамического режима пойменного потока, максимальные значения мощности наилка. сформировавшегося за одно половодье или паводок., одинаковы во всех звеньях гидросети сот малых рек до крупных). Небольшое увеличение скорости пойменного осадконакопления в направлении "лесная зона-лессс-тепь-степь" связано с увеличением антропогенного воздействия и его продолжительностью.

Глава 2. Условия йоршрования совреиэшюго пойквкного ашь вия на такшщш Удаургаи

На современную картину распределения сельскохозяйственным угодий в значительной степени повлияла колонизация края русскими, начало которой относится к ХП-ХШ векам с Гришина, 1994). с ней связывают появление и внедрение паровой системы земледелия, предусматривающей сведение лесов под пашню (Иванова, 1994). Имеющиеся данные по лесистости территории Вятской губернии свидетельствует о том, что в конце xvn века леса покрывали 87.8% ее площади, а доля распаханных земель составляла всего 6.1% с Попова. 1991). Изменение лесистости представляет особый интерес с позиции установления временный границ перехода критической черты, когда нарушение естественных условий в пределах водосбора привело к резкому увеличению поступления продуктов бассейновой эрозии в речные русла. А.п.Дедков и В.И.Мозкерин С1984) считают, что сток наносов сильно возрастает при залесенности менее 50-60%. Данный рубеж

территорией Удмуртии в целом был перейден в 60-90-х годах XIX века. На сегодняшний день из 578 элементарных бассейнов (водосборь рек 2-3-го порядков) только у 47% лесистость превышает 60%. наиболее неблагоприятная ситуация сложилась в бассейнах рек Ия С среднее и нижнее течение), сива. Чепца (среднее течение) и по правобережью Нижней Каш.

Освоение территории сопровождалось гидротехническим строительством (мосты, пруды, мельницы и др.), существенно изменившим ход эрозионно-аасумулятивных процессов в руслах и на поймах рек. В целом для территории Удмуртии общее количество гидротехнических сооружений (ГТС), включая ранее существовавшие мельницы и сельские ГЭС, приближается к 6.5 тыс. (табл. 1).

Таблица 1

Общее количество гидротехнических сооружений в Удмуртии на реках разного порядка, возведенных за последние 200 лет

Количество гидротехнических сооружений Порядок реки Всего

1 2 3 4 и выше

Пруды Мельницы малые ГЭС Мосты Всего: 202 1584 1786 346 414* 1080 1840 233 864« 540 1637 19 522« 260 396 1197 800 1800« 260 3600 6460

* - по состоянию на конец Я1Х века.

Сопоставление количества гтс запрудного типа с суммарной длиной гидросети позволило установить, что реки 1-го порядка в целом не испытывают сколь-нибудь значащего воздействия со стороны ГТС. Около 3х общей длины русел рек 2-го порядка в той или иной мере испытали на себе воздействие данных сооружений, для рек 3-го порядка данная величина составляет уже 22%, а реки 4-го порядка практически полностью (в пределах освоенных территорий) находились под воздействием сооружений запрудного типа.

районирование территории Удмуртии по условиям формирования современного пойменного аллювия проведено на основе показателей среднего многолетнего слоя весеннего стока, освоенности речных бассейнов и преобладавшего состава почвообразувдих пород (рис.1). По вышеперечисленным показателям выделяются 8 типов речных бассейнов, группирующихся по территории удмуртам в три крупные провинции (Северная, Центральная и Юго-Восточная) и 8 районов. Наиболее благоприятные условия для проявления процессов пойменной

Условные обозначения:

-1-1

П I Л ! х

+

I

7-2

I —1

—I

х

провинции: Северная; п; Центральная; ш.) юго-восточная, границы: 1; провинций; '¿) районов; <5> бассейнов, лесистость: а; более в) 40-00?:; с) ме-

нее 40Ж. 1 !с чво о б раз у шие породы: ю супесчаные; у;смешанные; г) суглинистые.

Рис. 1. районирование территории Удмуртии по условиям Формирования современного пойменного аллювия аккумуляции характерны для районов и речных бассейнов, обладавдих невысокими показателями лесистости, поверхность которых' сложена породами глинистого-суглинистого состава, по мере увеличения за-лесенности водосбора и смены состава почвогрунтов в сторону их опесчанивания. происходит ухудшение условий для проявления вышеназванных процессов, повидимому, предлагаемая схема районирования будет справедлива и для процессов бассейновой эрозии.

Глава 3. Географические захоношрнссш Формирования и распределения соврешнного пойменного аллввия на территории удмуртки

Особенности осадконакопления в пределах пойменной поверхности и многочисленные факторы, влиящие на код данного процесса, создают достаточно сложную картину размещения современного пойменного аллювия как в региональном плане, так и в пределах одного пойменного массива, обладавшего однородным гидрологическим режимом стока.

Для выяснения географических закономерностей в размещении наилка на основе данных по 595 разрезам пойменного аллювия на реках 1-7 порядков составлена карта его максимальной мощности в долинах малых рек Удмуртии с рис. 23. где в качестве единиц картографирования выбраны водосборные бассейны рек 4-5 порядков пло-

Условные обозначения: □ -1

- 4

•:■:•:М- 2

Ш-5

- 6

з

1> и~ж>; г) ■<}> «1-зо;

со 121 и выше; е; границы бассейнов.

Нис.И. карта-схема распределения максимальных значений мощности наилка в бассейнах рек '-¿-4 порядков св см;.

щадыо около 1 тыс. т^, обладающие индивидуальными чертами при-родно-антропогенных условий, данный выбор обусловлен тем, что при большей детализации единиц картограссирования теряется наглядность в изображении общих закономерностей распределения современного пойменного аллювия. Поскольку мощность чехла пойменного наилка не всегда выдержана в пределах речной долины, мы воспользовались его максимальными значениями, которые, на наш взгляд, наиболее полно отражают потенциальные возможности зрозионно-аккумулятивных процессов в пределах изучаемого объекта с одной стороны и характер влияния отдельных Факторов на их интенсивность - с другой.

В целом по территории Республики отмечается общая тенденция увеличения мощности наилка с северо-запада на юго-восток от но см в бассейне р.Декда (левый приток р.Чепца), до 160 см на р.Вар-з;: (правый приток р. №0 ив бассейне р. Большая Сарапулка (правобережье р.Кама). Мощность наилка в центральной части Удмуртии, в бассейнам рек. Вала, Кильмезъ и в верхнем течении р. Чепца колеблется в пределах 60 см, местами достигая 90 см, но не более.

На реках 1-2 порядков, а нередко и более высоких, процесс осадконакопления, повидимому, идет по типу Формирования балочного аллювия. Этому способствует незначительная ширина поймы, относительно высокие уклоны ее поверхности и малая глубина вреза русла. Наилок в таких случаях достаточно равномерно распределяется в пределах поименной поверхности.

По мере увеличения водности потока, расширения поймы и появления излучин, картина осадконакопления существенно усложняется. Появляются полосы и сегменты разной мощности аккумуляции, расположение которых определяется плановыми очертаниями речного русла, они достаточно четко Фиксируются сменой типа почв: областям активной аккумуляции соответствует аллювиально-слоистые слаборазвитые почвы: на центральных и притерасных участках поймы, где интенсивность осадконакопления соответствует скорости аллювиального почвообразования, Формируются дерново-аллювиальные зернистые почвы.

Рельефообразущая, а также геологическая деятельность реки определяется режимом ее жидкого и твердого стока, условия Формирования которого обусловлены совокупностью зональных, азональных и антропогенных Факторов. С целью выявления ик роли в процессе Формирования и размещения пойменного наилка проведен анализ и статистическая обработка ряда исходных материалов, в результате которых были установлены следующие закономерности.

Наибольший уровень связи, характеризуемый коэффициентом парной корреляции С г), отмечен между максимальными значениями мощности наилка, зафиксированного в поймах речного бассейна, и долей площади почвообразукшх пород глинистого и суглинистого механического состава Сг=о. 66, уровень доверия 99.9%). Следующий по значимости Фактор, имещий обратный характер связи, залесенность водосбора С г=-0.60, достоверность 99.9%). Несколько ниже показатель связи мощности наилка и распаханности водосбора Сг=о.54, уровень доверия 99.9%).

Средние значения мощности наилка постепенно растут по мере увеличения порядка (водности) водотока с 30.2 см С 1-й порядок) до 49.7 см С водотоки 5-7 порядков), отчасти, подтверждает данный вывод и коэффициент взаимной сопряженности А.А.Чупрова ск=0.212, достоверность 99.9%), указывающий на наличие слабой связи между мощностью наилка и порядком водотока. Но для отдельных речных бассейнов С р. Вала, г^0.55, достоверность 95%), коэффициенты парной корреляции между указанными характеристиками могут иметь достаточно высокие показатели.

Из показателей расчлененности С речная, балочная и овражная) максимальная мощность пойменного наилка наиболее высокие показатели связи имеет с густотой оврагов Сг=0.29). Для отдельных бассейнов (рр.кильмезь и Вала) значение г увеличивается до 0.59.

Не выявлена связь наилка с долей пашни, имеющей уклоны превышающие з° (г=-0-20, достоверность менее 95%). отсутствует связь и с современным распределением атмосферных осадков, величина ко-

торьк практически не влияет на характеристики пойменной аккумуляции или ик влияние затушевывается воздействием других Факторов.

Оценить роль гидрологических показателей и в частности изменение режима половодного стока, вызванного антропогенным воздействием, не представляется возможным по причине отсутствия или недостаточности соответствующих данных.

В местах сохранения следов мельниц и прудов, в зоне их воздействия Фиксируются повышенные мощности наилка со.8-1.2 м), превышающие значения близлежащих точек в 1.5-2 раза.

Коэффициенты множественной корреляции CrxCyz?) указывают не наиболее тесную связь максимальной мощности наилка с содержанием в пределах водосбора глинистых и суглинистых почвогрунтов в сочетании с остальными показателями состояния водосбора, рассматриваемыми выше Сг изменяется от 0.67 до 0.80, во всех случаях уровень доверия ээ.зхэ. достаточно высокие показатели связи отмечаются при сочетании характеристик водосбора и залесенности С0.60-0.69, достоверность более 99%), а также распаханности С 0.55-0.67, достоверность более 99%). с эрозионной расчлененностью наилок тесно связан в сочетании с содержанием глинистых и суглинистых пород, слагающих поверхность водосбора с 0.70-0.80, достоверность 99.9%).

В завершении раздела предлагается схема районирования Удмуртии по интенсивности современной пойменной аккумуляции, где в качестве основы использован показатель значения максимальной мощности пойменного наилка и продолжительность периода активного проявления бассейновой эрозии сс момента снижения лесистости менее 60%) в пределах речных бассейнов 3-4 порядков Срис.З). На основании этих показателей в пределах исследуемой территории наш выделено 5 типов речных бассейнов, имещих различную мощность антропогенно-обусловленного пойменного аллювия, группирувдихся на исследуемой территории в 2 провинции С Северо-Запад и юго-восток) и 6 районов.

глава 4. совреиенныя лойьенный аллювий как показатель антропогенной нагрузки на территорию водосбора

В разрезе данной главы определены объемы аккумуляции наилка в разных звеньях гидросети. Для этого использованы сведения о количестве рек по порядкам, длинам и уклонам с"Изучение источников заиления и загрязнения малых рек...", 1990), а так же установленная наш зависимость ширины поймы от среднего значения уклона водотоков разных порядков, подсчитаны площади пойм для совокупности водотоков одного порядка с табл. 2).

Поскольку большинство обследованных нами пойменных разрезов

Условные обозначения:

—I-1-1-1—

П

и

а I в I с I й

е

Рч--

г •

•-г

!-в

Провинции: I) северо-западная; ш Юго-Восточная. Речные бассейны с аккумуляцией: а^в пределах Фоновых значений; в?незначительной интенсивности; с) средней интенсивности; Л) высокой интенсивности; е) экстремально высокой интенсивности. Границы: 1) провинций; '¿) районов; з) бассейнов.

рис. а. Районирование Удмуртии по интенсивности аккумулятивных процессов в поймах малых рек

Таблица 2

Объем аккумуляции современного пойменного аллювия в долинах

сек 1-4 порядков

Порядок рек 1 2 3 4

Суммарная площадь пойм, км<г 525.8 422.8 534.4 412.9

Площадь нарушенных гюйм, км'^ 247.1 219.9 304. В 260.1

Средняя мощность наилка,см 30.2 44.4 40.3 45.3

Объем аккумуляции: км3 0.0746 0.0976 0.1228 0.1178

% 17 24 30 29

млн.м^/год 0. 50- 0.65- 0.82- 0.79-

0.75 0.98 1.23 1.12

расположено в пределах антропогенно измененных участков поймы соткрытые участки используемые под сенокосы и пастбища), а зала-сенные части наилка, как правило, не имеют или его выделение проблематично, поэтому средние показатели мощности наилка рассматривались только для соответствуюдих участков поймы. Для! этого по топографическим картам были определены площади открытии, залуженных участков пойм. Установлено, что около 53% протяженности речных русел контактирует с залуженной поймой, не имешей древес-но-кустарникового покрытия. При этом отмечено увеличение степзш освоенности и хозяйственного использования пойм по мере возраста-

кия порядка реки.

На основе данных о площади освоенных пойм и значений средней мощности наилка подсчитан общий объем аккумуляции современного антропогенно-обусловленного пойменного аллювия в долинах рек 1-4 порядков, а также средние темпы его накопления за последние 100 -150 лет, соответствуйте периоду активной эрозионной деятельности в пределах исследуемой территории ( табл. 2). Полученные результаты свидетельствуют об увеличении аккумулятивной функции пойм малых рек по мере возрастания их порядка.

Характер поступления наносов в конкретное речное звено определяется соотношением стока наносов со склонов и их транзитным поступлением из верхних звеньев гидросети. Оно обусловлено особенностями гидрографической структуры водотока: количеством и порядком притоков: распределением площади водосбора между склонами, осуществляпцими сток непосредственно в главную реку и разнопорядковыми притоками. Используя данные по суммарной площади водосборов рек разного порядка C/iF1), материалы о структуре верхних звеньев гидросети С Егоров, 198S) расчитаем величину склонового и транзитного стока наносов в реки 1-4 порядков.

На первом этапе по суммарному количеству водотоков 1-го порядка СN1). среднему количеству рек 1-1:2...-го порядка в водотоке 1-го порядка С n'i_i: z... Э и средним площадям водосбора рек 1-1:2. ..-го порядка Ш_1:2...) по формуле 1 получены суммарные площади водосборов притоков рек 1-3 порядков c2fL_i:2. ..). дащих транзитный сток непосредственно в русла рек П-IV порядков.

5М-а:2. .. - N1 *ni-l:2... * Fi-1:2... CI)

На следующем этапе определены площади водосборов рек разных порядков, наших сток непосредственно в днища долин основных рек:

2fi = ZfI + ТЛ-i +... + 2й-п с 2)

где:2?с - суммарная площадь склонов, дащих сток непосредственно в русла рек Г-IV порядков: - суммарная площадь притоков

разного порядка, определяемая по формулам 3-5:

2 Fi = 2 Fl - n'i X Fl *2f£/F2 C3)

2 F2 = Spg - П2 * FS K/LF3 / F3 С 4)

ХРГ - Л1 К Й нХ?2 / - 111 * й. «М / ?3 С53

здесь: 2.Р1;2.суммарная площадь водосбора рек 1-2 порядков в речных бассейнах 11-IV порядков: обозначение остальных элементов прежнее.

оставшиеся неизвестными площади склонов, дащие сток непосредственно в основные водотоки, вычислены по Формуле 2.

Следующий этап в расчетах - определение модуля стока наносов в замыкавдих створах гидросети разного порядка. Среднегодовая мутность рек Удмуртии составляет 70-160 г/ма СРысин, 1995). При среднем многолетнем стоке воды в 7.728 км^/год сводные ресурсы..., 1977) объем стока взвешенных наносов составит 0.54-1.24 млн.т/год. Принимая во внимание, что для тайги и смешанного леса отношение стока влекомых наносов к стоку взвешенных составляет 0.20 следков, Мозжерин, 1984), величина местного общего стока наносов составит 0.65-1.49 млн. т/год С15.4-35.4 т/км*5). Это зональная величина стока наносов, установленная по данным гидропостов. Однако все они расположены на рекак выше 5-го порядка, то есть часть вовлеченного в движение материала на поверхности водосбора к тому времени успевает аккумулироваться в вышележащих звеньях гидросети.

В качестве закономерности, определяющей изменение стока наносов в зависимости от площади водосбора, воспользуемся рекомендацией 11 тома с бассейн р. Камы) "Ресурсы поверхностных вод..." С1973), согласно которой отношение модуля стока наносов к зональной величине меняется от 1 С при площади бассейнов 500-1000 кмй) до 40 Сплощадь водосбора 2 км*5). Используя данную закономерность, значения средних площадей рек разного порядка и-данные о суммарной площади водосборов получим объем годового стока наносов в замыкаших створах речных систем разных порядков. Разница приходной С поступление наносов непосредственно со склонов и транзитом из верхних звеньев гидросети) и расходной части баланса Сеток наносов в нижние звенья гидросети и аккумуляция на пояме в виде наилка) даст недостащув суммарную аккумуляцию в русла реки, на контакте "склон-пойма" и на поверхности надпойменных террас.

На основе проделанных расчетов предлагаются две модели зро-зионно-аисумулятивного баланса для водотоков и бассейнов разный порядков С табл. 3: 4). При условии выполнения принятой закономерности изменения стока наносов в зависимости от площади водосбора представленные модели на примере малых рек Удмуртии вскрывают следующие особенности проявления пойменной аккумуляции в речным бассейнах и в различных звеньях гидросети.

Таблица 3

Современный эрозионно-аккумулятивный баланс в днищах речных долин малых рек Удмуртии одного порядка (в млн.т/год, 30

Элементы эрозионно- аскумулятввного баланса Порядок рек

1 2 3 4

Объем поступления наносов непосредственно со склонов 13.5-31.1 0.9-2.0 4.8-11.1 1.8-4.2

100% 9-10% 53-54% 45-46%

Транзитный сток наносов из верхних звеньев гидросети - 8.5-19.6 90-91% 4.2-9.6 46-47% 2.2-4.9 54-55%

Общий объем поступления наносов 13. 5-31 -1 Я. 4-2t.fi 4.0-9.1

ЮС )%

Аккумуляция на пойме Снаилок) 0.6-0.9 3-42 0.7-1.1 5-7% 0.9-1.4 7-10% 0.9-1.3 14-23%

Аккумуляция в днище речной долины С без наилка) 2.1-5.3 16-172 5.7-13.6 61-63% 6.2-14.9 69-72% 2.3-6.0 57-66%

Транзитный сток наносов в нижние звенья гидросети 10.8-24.9 3.0-6.9 1.9-4.4 0.8-1.8

80% 32% 21% 20%

Таблица 4

Современный эрозионно-аккумулятивный баланс в днищах речных долин бассейнов малых рек Удмуртии Св млн. т/год, 50

Элементы эрозионно- аккумулятавного баланса Порядок речного бассейна

1 2 3 4

Общий объем поступления наносов со склонов 13.5-31.1 11.5-26.5 16.8-38.6 15.5-35.7

1( )0%

Аккумуляция на пойме Снаилок) 0.6-0.9 3-4% 1.2-1.8 7-10% 2.0-3.0 8-12% 2.4-3.7 10-15%

Аккумуляция в днище речной долины Сбез наилка) 2.1-5.3 7.3-17.8 12.9-31.2 12.3-30.2

16-17% 64-67% 77-81% 79-85%

Транзит материала в нижние звенья гидросети 10.8-24.9 3.0-6.9 1.9-4.4 0.8-1.8

80% 26% 11% 5%

Полученные значения указывают на то, что аккумуляция в днищах !чных долин возрастает по мэре увеличения порядка водотока, и ес-I в долинах рек 1-го порядка объэм аккумуляции составляет 20% от 'личины поступления наносов, то для рек 2-4 порядков его эначе-¡я увеличиваются до 68-80% соответственно. 8 бассейнах 1-4 подков доля аккумуляции, осуществляемой в речных долинах^ соот-тственно изменяется с 20% до 95%. Если на поймах рек одного по-дка доля аккумуляции в виде наилка от суммарного поступления носов составляет от 3-10% с реки 1-3 порядка) до 14-23% с реки го порядка), то в бассейнах, объединяющих реки разных порядков, лная величина изменяется в диапазоне от 3-4% до 10-15% по мере зрастания их порядка.

Установленное соотношение бассейновой и транзитной составляв поступлении наносов позволяет более точно определить долю эмуляции материала в каждом структурном звене гидросети и в гам по малым речным бассейнам, что придает предлагаемой методи-составления балансовой модели особую ценность и возможность ее [ьнейшего совершенствования. Величина аккумуляции наносов, поступающих с водосбора в дни-речной долины, как подтверждают материалы статистической обра-ки. есть результат нарушения естественных ландшафтов. (Юрмиро-ие аллювия сопровождается аккумуляцией растворимых и нераство-ых загрязняющих веществ сзвэ. Это происходит в результате фи-вской и Физико-химической адсорбции, осуществляемой переноси-и водотоком наносами и материалом, слагащим его русло. По ме-зсаждения взвеси происходит самоочищение водного потока, в чем, ■щимому, немаловажную роль играет пойма, принимашая наиболее сие фракции наносов, данное свойство - аккумулировать ЗВ, в юднее время широко используется для определения скорости актации наносов на склонах и в днищах балок (Острова и др., П. То есть пойменный наилок в совокупности с другими вида>ад 'мулятивных образований мотат свидетельствовать о степени на-нности ландшафта, а при дополнительных исследованиях и о ан-огенном загрязнении водосбора химическими элементами и соеди-ями. Кроме того, способность наилка аккумулировать некоторые озволяет использовать его для определения динамики изменения огического состояния водосбора. Однако, мощность и другие ха-еристики наилка не являются исчерпывающими показателе®-! для совокупности антропогенной нагрузки, но, в сочетании с дру-исследованиями, они могут существенно восполнить общую карти-«элогической ситуации любого природно-антропогенного объекта.

ЗАКШЗЧЕШЕ

Итогом проделанной работы стали следующие основные выводы и результаты:

1. Активизация бассейновой эрозии, вызванная антропогенным изменением естественных ландшафтов, привела к возникновению противоречия между объемом поступления наносов в • днища верхним звеньев речной сети и их пропускной способностью. Результатом данного противоречия стало заиление русел и пойм малых рек, нашедшее своа проявление в повышенных мощностях антропогенно-обусловленного аллювия, в литературе получившего название "наилок".

2. К числу основных диагностических признаков наилка относятся: залегание на первом от поверхности горизонте погребенных почв: преимущественно супесчаный, легкосуглинистый состав слагающих его пород: горизонтальная тонкослоистая текстура и скрытая слоистость: комковато-зернисто-листоватая структура или бесструктурность в сильно опесчаненном наилке: повышенное содержание гумуса: отсутствие признаков оглеения и ожелезнения с последнее может присутствовать в подошве в виде редких охристых пятен и подтеков па трещинам): присутствие в разрезе следов хозяйственной деятельности человека: наличие хорошо выраженных границ лито-логического и структурного плана в отложениях пойменной фации аллювия.

3. Характер осадконакопления в пределах локального отрезка пойменного массива зависит от морфологических и гидродинамических условий пойменной поверхности, разнообразие которых определяется как естественными, так и антропогенными причинами. Максимальная мощность наилка и скорость его Формирования с до 240 мм за одно половодье) характерна для прирусловой части поймы подмываемых берегов. В самых верхних звеньях гидросети отмечено плащеобразное залегание наилка с некоторым увеличением мощности в прирусловой части поймы. По мере увеличения водности потока или его порядка пойменная аккумуляция приобретает хорошо выраженную поясность.

4. В целом по территории Республики отмечается общая тенденция увеличения мощности наилка в направлении с северо-запада на юго-восток от 110 см С левобережье среднего течения р. Чепца) до 160 см С правобережье нижнего течения р.Иж и р.Кама). При этом мощность наилка в Центральной Удмуртии колеблется в пределах 60 см, местами достигая 90 см, но не более.

5. Исторические этапы изменения естественных ландшафтов определялись характером заселения территории Удмуртии. До конца XIX

seica основная часть населения концентрировалась вдоль берегов срупных рек Кама, вятка и Чепца. В последующем по мере увеличения 1Лотности населения начинают осваиваться внутренние территории, критическую черту залесенности, соответствующую 50-60%, ниже которой значительно активизируются процессы бассейновой эрозии, территория Удмуртии в целом перешла в 60-х годах "XIX века, ого-восточные районы в 40-х годах XIX века, юго-западные в 30-70-х годах, а северные на рубеже Х1Х-ХХ веков.

6. Среди основных Факторов, определяющих мощность, а, следа-гательно, и интенсивность проявления пойменной аккумуляции, выделяются залесенность бассейна и его распаханность, площадь рас-1ространения почвообразущих пород глинистого и суглинистого состава. Множественный корреляционный анализ указал на тесную связь мощности наилка с содержанием глинистым и суглинистых почв в сочетании с остальными показателями состояния водосбора.

7. Районирование территории Удмуртии по условиям Формирова-4ия современного пойменного аллювия позволило выделить 8 типов эечных бассейнов, а их сочетание разбивает исследуемую территорию на 3 провинции и 8 районов.

8. По интенсивности проявления пойменной аккумуляции, выделено 2 провинции и 6 районов.

9. суммарный объем пойменной аккумуляции за период распашного земледелия на реках 1-4 порядков составил 0.4128 мЛ максимальными объемами пойменного наилка выделяются реки 3-4 порядка, jto свидетельствует о увеличении функциональной нагрузга в аккумуляции наносов по мере возрастания порядка водотока.

10. Предлагаемые модели эрозионко-аккумулятивного баланса указывают на то, что доля аккумуляции от суммарного поступления наносов в виде пойменного наилка на реках одного порядка изменяется в диапазоне от 3% до 23%. Если рассматривать речные бассейны С до 4-го порядка), то данная величина имеет значения 3-15%.

11. Мощность пойменного наилка в долинах малых рек косвенно свидетельствует об общей нарушенное™ ландшафтов водосбора. Способность наносов адсорбировать загрязняшие вещества может быть использована в качестве показателя загрязнения поверхности водосбора, а послойный анализ пойменного аллювия - раскрыть динамику изменения экологической ситуации.

Ш теш диссертации опубликованы сладущиа работа:

1. Результата изучения заиления пойм малых рек Удмуртии //

Зрозиоведение: теория, эксперимент, практика. Тезисы докл. Всесоюзной конф.- М.: изд-во МГУ, 1991. - С. 122-123.

2. закономерности пространственной дифференциации- заиления пойм мальм рек Удмуртии // Вестник Удмуртск. ун-та,- Ижевск: Издат-во УДГУ, 1993. - С.85-91.

3. заиление пойм как один из показателей экологического состояния территории водосбора // Геоэкологические аспекты хозяйствования, здоровья и отдыха. 4.1. Тезисы докл. межгосударств, научн. конф,- Пермь: Изд-во пермск. ун-та, 1993. - с.99-100.

4. современный пойменный аллювий в оценке экологического состояния территории малого водосборного бассейна // восьмое меж-вуз. коордан. совещ. по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Тезисы докл.- Воронеж: Изд-во Воронежского ГАУ, 1993. - С. 79-80.

5. современный пойменный аллювий как индикатор сельскохозяйственной нагрузки в пределах водосборных бассейнов малых рек // Экологические проблемы предуралья: стратегия изучения и пути решения. Тезисы докл. научн.-практ. конф.- Ижевск: Изд-во УдГУ. 1894. - С.52-93.

6. современный балочный аллювий и овражно-балочная расчлененность в долинах малых рек Удмуртии // Девятое межвуз. совещ. по проблеме эрозионных, русловым и устьевых процессов. Тезисы докл.- Брянск: изд-во БГПИ, 1994. - С. 114-115.

7. Особенности стока взвешенных наносов малых рек в период летней межени С соавтор П.Ю.Загорский) // Вторая Российская уни-верс.-академ. научн.-практич. конф. 4.2. Тезисы докл.- Ижевск: Изд-во УДГУ, 1995. - с. 62-63.

8. К вопросу о диагностике современного пойменного аллювия // Регион и география. Международн. научн.-практич. конф. Тезисы докл.- Пермь: изд-во пермск. ун-та, 1995. - С. 132-133.

9. Гидротехнические сооружения и их роль в формировании современного пойменного аллювия в долинах малых рек Удмуртии // современная география и окружащая среда, тезисы докл. всеросийской научн. конф. Секция - исследование эроз. и русл, процессов.- Казань: Изд-во казан, ун-та, 1996. - с.155-157.