Динамика эрозионно-аккумулятивных процессов центра Русской равнины на основе применения радиоизотопных методов

Жукова, Ольга Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Динамика эрозионно-аккумулятивных процессов центра Русской равнины на основе применения радиоизотопных методов
ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Динамика эрозионно-аккумулятивных процессов центра Русской равнины на основе применения радиоизотопных методов"

На правах рукописи

□□3493925

ЖУКОВА ОЛЬГА МИХАЙЛОВНА

ДИНАМИКА ЭРОЗИОННО-АККУМУЛЯТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ ЦЕНТРА РУССКОЙ РАВНИНЫ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАДИОИЗОТОПНЫХ МЕТОДОВ

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук по специальности 25.00.25. Геоморфология и эволюционная география

1 ВМАР20Ю

Москва - 2010

003493925

Работа выполнена в Научно-исследовательской Лаборатории эрозии почв и русловых процессов имени Н.И. Маккавеева географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор географических наук Голосов Валентин Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор географических наук профессор

Лукашов Андрей Александрович

доктор географических наук Линник Виталий Георгиевич

Ведущая организация: Курский государственный

университет

Защита состоится 18 марта 2010 года в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д-501.001.61 в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, МГУ имени М.В. Ломоносова, географический факультет, 21 этаж, аудитория 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова на 21 этаже

Автореферат разослан « » февраля 2010 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, МГУ имени М.В. Ломоносова, географический факультет, учёному секретарю Диссертационного совета Д-501.001.61, факс (495) 932-88-36. E-mail: science@geogr.msu.ru

Учёный секретарь Диссертационного совета кандидат географических наук

А.Л. Шныпарков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Массовая распашка земель привела к кардинальной смене баланса наносов равнинных территорий. Оценка динамики эрозионно-аккумулятивных процессов представляется важной задачей геоморфологических исследований, решение которой позволяет понять механизмы переформирования рельефа равнинных территорий в условиях нарастающего антропогенного пресса, определить устойчивость различных отложений к плоскостному смыву и линейным размывам, выявить долевой вклад климатических колебаний и антропогенного воздействия в тенденции преобразования рельефа. Применение радиоизотопных методов позволяет оценивать динамику денудационных процессов, включая эрозию почв и аккумуляцию наносов, за фиксированные интервалы времени.

Целью исследования является количественная оценка динамики эрозионно-аккумулятивных процессов в течение последних 100-120 лет в пределах различных звеньев флювиальной сети центра Русской равнины с использованием радиоизотопных методов в сочетании с традиционными. Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Обобщить современную изученность процессов перераспределения наносов в различных звеньях флювиальной сети равнинных территорий и выделить наиболее перспективные методы исследования

2. Изучить особенности выпадения 137Сб и атмосферного (избыточного) 210РЬ и их пространственного распределения в ненарушенных почвах различных ландшафтных зон Русской равнины для оценки возможности их использования в качестве маркеров эрозионно-аккумулятивных процессов

3. Оценить пространственно-временные закономерности развития эрозионно-аккумулятивных процессов на типичных склонах междуречий центра Русской равнины при традиционном и почвозащитном характере землепользования

4. Выявить динамику баланса наносов на малом водосборе центра Ру сской равнины за период земледельческого освоения и оценить влияние на нее внедрения системы почвозащитных мероприятий

5. Оценить динамику аккумуляции наносов в днищах долин различных порядков на Русской равнине

Объекты и состав исследований. Для решения поставленных задач проведено изучение пространственной вариабельности содержания '"Се и атмосферного 210РЬ в почвах геоморфологически стабильных участков южного мегасклона Русской равнины. Исследования динамики эрозионно-аккумулятивных процессов проводились на склонах междуречья рек Зуши и Колпны (Орловская обл.), на малом водосборе в бассейне р. Ворожбы (Курская обл.), а также на участках пойм рек различного порядка - р. Вычегда (в р-не г. Котлас), р. Зуша (в р-не г. Мценск), р. Локна (в р-не г. Плавск). На каждом из объектов проводилось крупномасштабное картирование с использованием тахеометрической и ОСРБ-съёмки, описание разрезов отложений и отбор проб на различных морфологических элементах рельефа, сбор данных для расчетов. В камеральных условиях проводились измерения содержания в почвах 137Сз и атмосферного 2,0РЬ, расчёты темпов перераспределения наносов по калибровочным и эрозионным моделям, балансу 537Сэ на водосборе и на основе почвенно-морфологического метода, погребённых почв и сферических магнитных частиц.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые вдоль трансекта, пересекающего южный мегасклон Русской равнины, оценена локальная пространственная вариабельность содержания '"Сб и атмосферного (избыточного) 2|0РЬ на геоморфологически стабильных участках

2. Разработана и адаптирована для условий Русской равнины методика количественной оценки динамики эрозионно-аккумулятивных процессов в различных звеньях флювиальной сети на основе комбинированного

использования радиоизотопных и традиционных методов (интегральный подход)

3. Исследована динамика эрозионно-аккумулятивных процессов на склонах междуречий центра Русской равнины в условиях традиционной распашки и при длительном использовании системы почвозащитных мероприятий

4. Выявлена динамика перераспределения наносов за три временных интервала на типичном малом водосборе в центре Русской равнины, где проводились лесомелиоративные мероприятия

5. Установлена динамика накопления аллювия в днищах долин различного порядка на Русской равнине за последние 50-110 лет при помощи радиоизотопных методов

Защищаемые положения:

1. Использование радиоизотопных методов в сочетании с традиционными позволяет количественно оценить темпы перераспределения наносов в верхних звеньях флювиалыюй сети за различные этапы земледельческого освоения центра Русской равнины

2. Расположение зон эрозии и аккумуляции закономерно изменяется по падению и простиранию обрабатываемых склонов в зависимости от их морфологии и может быть выявлено при использовании радиоизотопных трассеров

3. Динамика и особенности переотложения наносов в днищах долин первых порядков влияют на вероятность их повторного вовлечения в транспорт наносов за счёт развития вторичных врезов

4. Совмещённый анализ вертикального распределения |37Сз и атмосферного (избыточного) 210РЬ в отложениях пойм рек позволяет реконструировать динамику осадконакопления за последние 50-110 лет

Практическая значимость. Полученные выводы могут использоваться для оценки эффективности почвозащитных мероприятий, разработки систем водоохранных мер для повышения качества

поверхностных вод и уменьшения интенсивности заиления малых водотоков и водохранилищ, а также при изучении особенностей трансформации полей загрязнения почв в речном бассейне. Результаты могут быть применены для разработки мероприятий по выявлению и ликвидации очагов накопления загрязняющих веществ при выполнении работ МЧС Российской Федерации.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всероссийской научной конференции «Научные аспекты экологических проблем России» (Москва, 2006); Международной научной конференции «Современные климатические и экосистемные процессы в уязвимых природных зонах» (Ростов-на-Дону, 2006); Международной научной конференции, посвященной 90-летию А.И.Перельмана (Москва, 2006); на «Маккавеевских чтениях» (Москва, 2007); на двадцать первом и двадцать втором пленарном совещании Межвузовского научно-координационного совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Чебоксары, 2006; Новочеркасск, 2007); Международной научной конференции «Радиоэкология: итоги, современное состояние и перспективы» (Москва, 2008); Международной научной конференции «Проблемы экологической геохимии в XXI веке» (Минск, 2008); Всероссийской научной конференции с международным участием «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований» (Казань, 2009).

Публикации. Материалы проведенных исследований изложены в 10 печатных работах, в том числе в 3 статьях в реферируемом журнале.

Структура и объём работы. Работа включает 175 страниц машинописного текста, состоит из 4 глав, введения, выводов, списка литературы (186 наименований) и включает 65 рисунков и 16 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.г.н. В.Н. Голосову за всестороннюю помощь в написании работы; д.г.н. Е.В. Квасниковой за внимание и поддержку; д.г.н. A.B. Чернову за содержательные комментарии к рукописи; к.г.н. В.Р. Беляеву и к.г.н. М.В. Маркелову за помощь при подготовке работы; д.г.н. Л.Ф. Литвину за

полезные рекомендации, А.П. Жидкину и Е.Н. Шамшуриной за помощь при полевых работах и дальнейших исследованиях, сотруднику ГУП МосНПО «Радон» С.К. Гордееву за ценные консультации; сотрудникам ИГКЭ Росгдромета и РАН С.С. Кирову, C.B. Константинову и Д.А. Манзону за помощь при проведении аналитических работ.

Глава 1. ОЦЕНКА ДИНАМИКИ ЭРОЗИОННО-АККУМУЛЯТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ НА РАВНИНАХ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

ПРОБЛЕМЫ

Исследования перераспределения наносов в разных звеньях флювиальной сети проводились в различных регионах Европейской части России (Дедков и др., 1982, Фирсенкова, 1984; Болысов, 1986; Ажигиров и др., 1987; Голосов, 1988, Веретенникова и др., 1988, 1990; Иванова, 1991, Назаров, 1992; Рысин, 1998; Литвин и др., 1998; Литвин, 2002, Belyaev et al., 2004, 2005, и др). В результате были выявлены общие закономерности перераспределения наносов в пределах склоновых водосборов, на участке граница пашни - нераспахиваемый участок склона и в овражно-балочной сети по пути транспортировки материала в днище речной долины и далее в русло. Однако остаётся невыясненным вопрос: насколько выявленные данные репрезентативны для оценки динамики процессов эрозии и аккумуляции за более длительные интервалы времени в период сельскохозяйственного освоения.

Методы маркеров являются одними из наиболее развивающихся методов оценки темпов денудационно-аккумулятивных процессов. Можно выделить 2 подгруппы методов. Первая позволяет проводить мониторинг текущих процессов эрозии; в качестве меток используются оксиды редкоземельных элементов (Zhang et al., 2003) и короткоживущие радионуклиды (Walling et al., 1999). Другая группа методов дает возможность ретроспективно восстанавливать эрозионные события, применяя долгоживущие радионуклиды (табл. 1), а также техногенные метки, такие как

сферические магнитные частицы (Геннадиев и др., 2005; Olson and Jones, 2005).

Наиболее детальная картина динамики перераспределения наносов может быть получена при использовании интегрального подхода, предполагающего применение нескольких методов оценки темпов перераспределения наносов (Sogon et al., 1999; Walling et al., 2001a; Walling et al., 2001b; Collins et al., 2001; Belyaev et al., 2005; Кузнецова и др., 2007; Walling et al., 2006 etc). Применение интегрального подхода открывает открывает широкие возможности для решения различных задач по оценке динамики эрозионно-аккумулятивных процессов в пределах разномасштабных геоморфологических объектов.

Таблица 1. Радиоизотопы, используемые для изучения эрозионно-аккумулятивных процессов (Lal et al., 1991, Philips et al., 1986, Brown et al., 1989, Bukach et al., 2001 etc)

Радионуклид Возраст определения Решаемые задачи

соотношение №Ве/мА1 третичный - четвертичный оценка темпов эрозии, аккумуляции, источников наносов, датировка отложений

-,аС1 четвертичный оценка темпов эрозии

14С позднеплейсгоценовый

""Ra/X^Th -^Яа - голоценовый 40К,И2Т11-архейский оценка источников наносов

J,UPbEX 100-120 лет оценка темпов эрозии, аккумуляции, источников наносов, датировка отложений

wCs с 1954 г. или с 1986 г. (эрозия), 1959-1964,1964-1986 гг. (аккумуляция)

U4Cs неск. лет

'Be неск. месяцев

Глава 2. ЦЕШЙ-137 И АТМОСФЕРНЫЙ СВИНЕЦ-210: ПРОИСХОЖДЕНИЕ, ОСОБЕННОСТИ ВЫПАДЕНИЯ, ПОВЕДЕНИЯ В ПОЧВАХ И НАНОСАХ

Массовое распространение 137Cs (Ti^=30.2 года) в геосфере связано с проведением ядерных испытаний в открытой атмосфере (глобальные выпадения) и с авариями. Пики выпадений 137Cs глобального происхождения приходились на 1958 и 1963-1964 гг. (Израэль, 1996). После аварии на

Чернобыльской АЭС интенсивное выпадение )37Cs в зоне пятен высоких уровней происходило в течение 2х недель и в большинстве случаев связано с Iм, максимум - 2я случаями выпадения дождей (Израэль и др., 1994). Следовательно, большая часть чернобыльских выпадений пришлась на период окончания весенней вспашки и затопления речных пойм (Линник, 2005).

210РЬ (Тт=22,2б ЛСт) является одним из дочерних продуктов распада

S 226

" U. Присутствующий в цепочке Ra распадается с образованием инертного газа 222Rn, по трещинам и порам горных пород поступающего в атмосферу, где он распадается до который сорбируется атмосферными аэрозолями и выпадает на поверхность Земли (Сапожников и др., 2006). В профиле ненарушенных почв активность 210РЬ постепенно снижается вниз до того, пока не доходит до значения, равновесного с 226Ra. Т.о., суммарный запас 210РЬ в почве представлен терригенным 210РЬ, не покидавшим почву, и атмосферным (избыточным) 210РЬ, которые можно разделить при анализе.

137Cs и избыточный 210РЬ (210РЬех) быстро и прочно сорбируются почвенными частицами, что позволяет использовать их в качестве метки для оценки перераспределения наносов в различных звеньях флювиальной сети. Следует учитывать влияние гранулометрического состава на сорбцию радионуклидов почвами и отложениями (Не, Walling, 1996, Коробова и др., 2007), а также повышенную подвижность n7Cs в кислых и заболоченных почвах (Павлоцкая, 1974, Квасникова, 2005).

Для количественной оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов при помощи радиоактивных меток необходимо знать плотность загрязнения радионуклида в почвах опорных площадок и параметры его статистического разброса. Опорные площадки представляют собой геоморфологически стабильные участки, где не происходит горизонтального перемещения почвенного материала (Handbook..., 2002). В работе рассматриваются данные, собранные при опробовании опорных площадок, расположенных в различных по своим природным условиям районах ЕТР (от

Московской обл. до Ставропольского края). Коэффициент вариации опорных значений плотности загрязнения 137Сэ не превышает 20%, кроме площадки, расположенной в Ставрополье, где вклад чернобыльского '"Сб составляет не более 30%. Коэффициент вариации опорных значений плотности загрязнения 21СРЬех колеблется в пределах 17-45%.

Значительную вариабельность содержания 210РЬех на опорных площадках трудно объяснить ландшафтными факторами. Большая часть 21СРЬех выпадает в тёплое время года (рис. 1), следовательно, различия в промерзании почвы, снегонакоплении и снеготаянии внутри опорных площадок не могут привести к резкому увеличению локальной пространственной неоднородности его содержания. Основная причина высокой вариабельности, может быть, связана с погрешностью определения содержания радиоизотопа при гамма-спектрометрии. Согласно тесту, который провёл МАГАТЭ среди 16 лабораторий мира (БЬакЬазЫго, МаЬк, 2009), ошибка измерений содержания 210РЬех в 66% измеренных проб составляла 30-50%.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Рис. 1. Динамика выпадения 210РЬ на планшеты и атмосферных осадков за 2004 г. (по данным МосНПО «Радон»)

Считается, что наибольший вклад в погрешность измерения вносит погрешность счета импульсов на детекторе, связанная с вероятностной природой образования сигнала в детекторе при попадании в него у-кванта. Однако при спектрометрии у-квантов с низкой энергией (которые образуются при распаде 210РЬ) большое влияние на величину активности радионуклида оказывает самопоглощение почвами у-квантов, зависящее от плотности

почвы и ее эффективного атомного номера* (Иванов, 1970). Различия данных характеристик в пробах измеряемой почвы могут служить причиной погрешности. Следует ожидать, что инструментальная погрешность измерения активности 210РЬех по мерс совершенствования приборной базы будет снижаться.

Глава 3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕМПОВ ЭРОЗИОННО-АККУМУЛЯТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОИЗОТОПОВ В КАЧЕСТВЕ МАРКЕРОВ

Использование радиоизотопов в качестве маркеров позволяет решать широкий спектр геоморфологических задач по оценке перераспределения наносов: 1) оценка динамики эрозионно-аккумулятивных процессов на склонах различной конфигурации; 2) выявление баланса наносов на малых водосборах; 3) изучение динамики перераспределения наносов в днищах долин различного порядка; 4) оценка долевого вклада различных денудационных процессов в суммарный сток наносов реки или заиление пруда (водохранилища).

При крупномасштабных исследованиях на склонах, в пределах склоновых водосборов или бассейнов долин первых порядков проводится детальное крупномасштабное геоморфологическое картирование с выделением элементов рельефа с различной направленностью экзогенных процессов и стабильных в историческом масштабе времени. При этом учитываются типы землепользования, размещение селитебных территорий и транспортных коммуникаций Дополнительно составляются карты типов склонов, уклонов и длин склонов, которые служат основой для размещения точек отбора проб. Отбирается колонка грунта до глубины, обычно превышающей глубину проникновения атмосферного радионуклида в почву.

* под эффективным атомным номером сложного вещества понимается атомный номер такого условно простого вещества, для которого коэффициент передачи энергии излучения, рассчитанный на один электрон среды, является таким же, что и для данного сложного вещества

Спектрометрическое определение содержания у-излучающих радионуклидов в почвах включает в себя ряд стандартных операций: подготовка образцов, измерение активности гамма-спектрометром, аналитические расчеты, которые подробно описаны в ряде методических руководств (Определение активности..., 1995; Walling, Quine, 1993).

Полученные в результате значения содержания радиоизотопов в точках отбора могут быть пересчитаны в темпы перераспределения наносов при помощи калибровочных моделей (Walling and Не, 1999а,b). К процессам, описываемым калибровочными моделями в зоне вспашки, относятся выпадения радионуклида, радиоактивный распад, перемешивание верхнего слоя почвы при распашке, горизонтальное перераспределение почвы при поверхностном стоке воды и вспашке, вовлечение подпахотного горизонта в обработку на эродируемых элементах рельефа в результате поверхностного смыва. Для учета влияния изменяющихся во времени метеорологических и агрономических факторов на интенсивность эрозии в модели можно включить коэффициенты, отражающие влияние этих факторов на темпы смыва (Якимова, 1988). Однако зачастую собрать полную информацию невозможно.

Оценить интенсивность накопления наносов на склонах и днищах долин можно на основе анализа изменения содержания радиоизотопа по глубине (Walling et al., 1992). При этом необходимо учитывать интенсивность постседиментационной вертикальной миграции радионуклида. Количественная оценка перераспределения почвенного материала в пределах водосбора может быть получена путем составления баланса радионуклида в системе «пахотный склон - залуженный склон - днище балки» (Маркелов, 2002).

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭРОЗИОННО-АККУМУЛЯТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРЕДЕЛАХ РАЗЛИЧНЫХ ЗВЕНЬЕВ ФЛЮВИАЛЬНОЙ СЕТИ

Применение интегрального подхода позволило провести исследования на геоморфологических объектах различного ранга, включающих междуречные склоны, водосборы нулевых порядков и поймы рек различных порядков в пределах Русской равнины.

4.1. Динамика перераспределения почвенного материала на склонах

междуречья

Особенности перераспределения наносов на склонах междуречья изучались на междуречье рек Колпны и Зуши (Орловская обл.) на территории ОПХ Новосильской ЗАГЛОС, где с 30-х годов XX века используется система противоэрозионных мероприятий, включающая контурные террасы с посадками лесополос и водозадерживающими канавами. Были выбраны 3 пары склонов, причём один склон, составляющий пару, обрабатывался традиционным способом, а на другом применялась лесомелиорация. Склоны в одной паре имели минимальные различия в экспозиции, длине, уклоне и морфологии. Все склоны имели выпуклый продольный профиль, характерный для Среднерусской возвышенности.

Четыре независимых метода были использованы для оценки перераспределения наносов: радиоцезиевый и радиосвинцовый, почвенно-морфологический и расчёты по эмпирико-математическим моделям (модифицированной для условий России иБЬЕ для периода ливней и модели ГТИ для периода снеготаяния, усовершенствованной в НИИ Лаборатории эрозии почв и русловых процессов (Ларионов и др., 1998; Краснов и др., 2001)). Чернобыльские выпадения в регионе составляют преобладающую часть запасов '"Сб, поэтому расчеты по цезиевому методу проводились с 1986 года. Расчет по эрозионным моделям велся для аналогичного периода, при помощи ночвенно-морфологического метода - за период интенсивной земледельческой обработки (от 100 до 300 лет). В силу высокой

вариабельности содержания 2|0РЬех в почвах опорных площадок, радионуклид не использовался при расчетах смыва.

На основании средних значений плотности загрязнения '"Се на 5 опорных площадках был установлен тренд выпадения радионуклида, который учитывался в расчётах по калибровочным моделям. Аналогичный тренд выявлен при крупномасштабном радиоэкологическом мониторинге (Атлас.., 1998), что позволяет рекомендовать использование атласа радиоактивного загрязнения при выборе оптимального расположения опорных площадок в районах с чернобыльским загрязнением.

Было выявлено, что тренды изменения содержания 210РЬех и 137Сэ и мощности гумусовых горизонтов почв по длине склонов с традиционной распашкой достаточно близки, однако на некоторых участках склонов наблюдается существенное расхождение между ними (рис. 2Б, 2В). В то время как степень смытости почв велика для мелиорированных склонов, содержание радиоизотопов близко к тренду его опорных значений плотности загрязнения, что говорит о том, что контурные террасы и лесополосы оказали значительное влияние на сокращение эрозионных процессов (рис. 2А).

Темпы перераспределения наносов, рассчитанные на основе радиоцезиевого метода, очень высоки по сравнению с темпами, характерными для данного региона (Литвин, 2002), а также рассчитанными по почвенно-морфологическому методу и эрозионным моделям. Это может быть связано с возможным смывом части 137Сз до равномерного перемешивания в пахотном горизонте на фоне увеличения после 1986 года ливней со слоем осадков более 30 мм/сут.

Согласно расчётам по эрозионной модели отмечается наиболее значительное сокращение темпов смыва с мелиорированных склонов, так как эрозионная модель рассчитывает смыв со склонов без учёта внутрисклоновой аккумуляции (табл. 2). Только для второй пары склонов относительное снижение среднегодового смыва по всем трём методам достаточно близко, что связано с минимальной внутрисклоновой аккумуляцией наносов на

s о

i «

2 s

S a.

^ о

200 250 300

Расстояние, м

s о

ë ®

4 s

О CJ

Ci О

0 50 loa 150 200 250 300 350 400 450 50® 550

Расстояние, м

2iaPb<

Расстояние, м

Е==3 ша> 'ЕЗ 210рь„

Рис. 2. Распределение относительной мощности горизонтов почв А+АЕ и содержания радионуклидов вдоль трансект с лесополосами (А) и традиционной распашкой (Б, В) на склонах различной конфигурации

Таблица 2. Разница между темпами перераспределения наносов на склонах с лесополосами и без лесополос внутри каждой пары склонов, установленная различными методами

Склоновые трансекты Радиоцезиевый метод Почвенно-морфологический метод Расчет по эрозионной модели

Смыв внутри склона Вынос наносов за пределы склона Смыв внугри склона Вынос наносов за пределы склона Вынос наносов за пределы склона

1-2 21-22% 22-23% 43% 47% 75%

4-3 76-80% 78-82% 71% 68% 62%

6-5 11-13% 24-25% -11% -11% 74%

склонах данной конфигурации. Для третьей пары цезиевый метод показывает сокращение темпов выноса наносов за пределы склонов на 25%, но, согласно почвенно-морфологическому методу, эта величина на мелиорированном

склоне на 10% выше, чем на немелиорированном. Данное противоречие объясняется высокой степенью смытости почв ка склоне ещё до посадки лесополос (рис. 2В).

4.2. Динамика перераспределения наносов на малом водосборе

Для изучения динамики перераспределения наносов во времени был выбран малый водосбор «Грачёва лощина», имеющий 8=2 км2 и расположенный в бассейне р. Ворожбы, притока р. Сейм (Курская обл.). Водосбор распахан, за исключением днища и бортов долины первого порядка и впадающих в её верховья днищ двух хорошо выраженных в рельефе ложбин, имеющих в нижней части участки врезанного русла. Склоны междуречий имеют выпуклую форму с максимальной крутизной у подножий 5-10°. На 70% склонов водосбора к началу 1986 года создана система противоэрозионных мероприятий, охватывающая водосборы обеих ложбин. В нее включены система двурядных контурных лесполос с водозадерживающей канавой в межрядном пространстве, залуженные днища ложбин, а на одном из водосборов ложбин, расположенные субгоризонтально между лесополосами валы-террасы, отводящие склоновый сток к днищам ложбин. В устьевой части долины в начале 1986 года сооружена наносоудерживающая плотина.

Перераспределение наносов на водосборе за различные интервалы времени оценивалось на основе трёх независимых друг от друга подходов: 1) по балансу 137Сз в водосборе (за период с 1986 по 2006 г.); 2) при совместном использовании расчёта смыва почвы по эрозионным моделям и оценки аккумуляции наносов по результатам анализа эпюр вертикального распределения "'Ся (за 1964-1986 и 1986-2006 гг.); 3) при совместном использовании почвенно-морфологического метода, метода погребённых почв и метода магнитных сферу л* (за период интенсивной распашки).

* данные по магнитным сферулам получены А.П. Жидкиным

Период интенсивной распашки был установлен на основании наличия повышенного содержания магнитных сферул на поверхности погребённых почв, массовое распространение которых обусловлено началом эксплуатации железной дороги. В качестве эрозионной модели использовалась эмпирическая модель, разработанная Г.Л. Ларионовым (1993) на основе модифицированного для условий России уравнения ШЬЕ (в период ливневого стока) и модели ГГИ (в период талого стока).

Среднемноголетние темпы смыва за весь период распашки (16,8 т/га год) близки к темпам смыва, выявленным для периода 1964-1986 год на основе расчётов по эрозионной модели (15,3 т/га год). Следует учитывать, что расчёты по эрозионной модели несколько завышают темпы смыва из-за того, что недоучитывают аккумуляцию наносов на склонах. Этого недостатка лишён почвенно-морфологический метод. Поэтому можно говорить о некотором сокращении темпов смыва после 1964 года по сравнению с предшествующим периодом.

После внедрения системы почвозащитных мероприятий в 1986 г. смыв почвы сократился в 2,8 раз согласно расчётам по эрозионной модели. Кроме этого, на снижение темпов смыва повлияло изменение севооборотов в ¡994 году, когда доля пропашных культур резко сократилась. Полученные данные хорошо согласуются с результатами наблюдений в период весеннего снеготаяния на парных водосборах (один с традиционной обработкой почвы, второй - исследуемый водосбор) (Здоровцев и Дощечкина, 2003).

Для периода 1857-2006 гг., большую часть которого балка существовала как открытая система, лишь 10% от смытых за весь период распашки наносов переотложилось в днище долины, тогда как 82% было вынесено за пределы водосбора (табл. 3). Аналогичное соотношение для периода 1964-1986 гг., когда произошло некоторое снижение темпов смыва, составило 24% и 66% соответственно. Т.о. переоткладывающиеся в днищах долин первых порядков наносы достаточно быстро переносились вниз по долине за счёт развития донных врезов. Рост стока наносов со склонов

приводит к резкому, но кратковременному увеличению аккумуляции и соответствующему росту уклонов днищ долин, провоцирующему формирование вторичных донных врезов. Очевидно, что активность донных врезов прямо пропорциональна интенсивности поступления наносов со склонов в днища долин.

Таблица 3. Оценка перераспределения наносов на ключевом водосборе на основании использования различных методов для разных временных

интервалов

Метод Интервал времени, годы Смыв со склонов, т/% Переотложение внутри пашни, т/% Аккумуляция внутри днищ ложбин и долины, т / % Вынос наносов за пределы водосбора, т/%

Почвенно- морфологический метод 18572006 400375/ 100% 33650/8% 39220/10% 327505/ 82%

Расчёт смыва по эрозионной модели и оценка аккумуляции в днище долины 19641986 66148/ 100% 6615/10%** 15757/24% 43776/66%

'"Се бюджет* 19862006 50989 / 100% 33778/83% 8766 /17% 0

Расчёт смыва по эрозионной модели и оценка аккумуляции в днище долины 19862006 22606/ 100% 17050/75% 5556/25% 0

** определена на основании использования баланса |37Сз и почвенно-морфологического метода, исходя из того, что конфигурация склонов за исследуемый период сильно не менялась

4.4. Изучение аккумуляции наносов в днищах долин рек различного

порядка

В данном разделе приводится ряд оценок темпов аккумуляции наносов на поймах разнопорядковых рек (Вычегда, Зуша, Локна), протекающих в различных ландшафтных зонах центра Русской равнины, на основе анализа вертикального распределения '"Се и атмосферного 210РЬ.

Река Вычегда относится к юго-восточной части бассейна р. Сев. Двина. Руслообразующие наносы песчаные, русло на большинстве участков слабоустойчиво. В нижнем течении,- где проводился отбор проб (в 29 км судового хода от слияния р. Вычегды и Малой Северной Двины), русло свободномеандрирующее, шириной более 1 км, у выпуклых берегов формируются группы островов, разделенные протоками. Крутой незадернованный подмываемый уступ средней поймы с высотой ^3,0 м над меженным урезом был выбран местом заложения разреза. Супесчано-легкосуглинистая пойменная фация аллювия подстилается хорошо отмытым песком русловой фации с косоволнистой слоистостью. Совместный анализ описания разреза и эпюры вертикального распределения '"Сб позволяет оценить особенности накопления пойменного аллювия на этом участке.

Наблюдается отчётливый тренд снижения содержания '"Се вверх по разрезу выше пика, оценивающегося как глобальные выпадения 1964 года (рис. ЗА). Это говорит о том, что источники наносов мало изменяются год от года, а снижение содержания обусловлено распадом '"Сб. На глубине 10-15 см вероятно находятся чернобыльские выпадения. В этом случае среднегодовые темпы аккумуляции наносов на пойме за период 1958-1964 г. составили примерно 1,5-1,6 см в год, за период 1964-1986 г. - порядка 0,7 см в год, а за период 1986-2008 г. - 0,45 см в год. В целом пойменная фация аллювия прослеживается до глубины 60-62 см. Можно предположить, что на начальном этапе формирования поймы темпы аккумуляции были выше. Последовательная тенденция сокращения темпов аккумуляции при повышении уровня поймы при неизменных во времени стоке наносов реки и источниках наносов выглядит достаточно логичной.

Река Зуша дренирует Среднерусскую возв., являясь крупным притоком р. Оки. Отличительной особенностью водосбора р. Зуши является его высокая распаханность, максимум которой проходился на 30-е годы XX века. Начиная с последнего десятилетия XX века, отмечается тенденция существенного сокращения площади пахотных земель. Помимо наносов,

поступающих с водосбора, заметный вклад в сток наносов вносят и размывы берегов. Следует отметить, что относительно более многоводный период на реках данной ландшафтной зоны за столетний период гидрологических наблюдений наблюдался в 1950-1971 годах.

«Г 20

£ 30

Содержание С&137, Бк/кг О 4 8 12 14

" ' ! ! !

■ :

- 1 1964 !

.1 ■ ' ; . * 1958

Г А.

Содержание СяШ.БкЛсг 50 100 130

Рис. 3. Эпюры вертикального распределения Се на поймах р. Вычегды

(А) и р. Зушы (Б)

Оценка темпов аккумуляции наносов проводилась на участке нижнего течения реки примерно в 5 км ниже по течению от г. Мценска. Здесь долина реки имеет асимметричный поперечный профиль с крутым коренным левым бортом и пологим, занятым преимущественно высокой поймой, правым бортом в пределах относительно прямолинейного участка русла, представляющего собой вершину вынужденной излучины реки. Высота фрагмента средней поймы, на которой был заложен разрез для отбора проб, над урезом воды составляет примерно 1,5 метра.

Был произведен совместный анализ описания разреза и эпюры вертикального распределения 137Сз. Нижняя пачка пойменного аллювия, с переслаиванием тяжелосуглинистых и легкосуглинистых, местами с линзами супеси, отложений, безусловно, относится к начальному периоду формирования поймы, который характеризуется достаточно быстрым накоплением отложений.

Выявляется тенденция резкого замедления аккумуляции наносов за последние 50 лет. Наибольшие темпы аккумуляции наносов наблюдались в

период 1958-1964 гг. (рис. ЗБ), когда они составляли в среднем примерно 5 см в год. Следует отметить, что эти годы на р. Зуше относятся к периоду максимальной водности, обусловившей высокие уровни весеннего половодья. Кроме того, с конца 50-х годов прошлого века резко возросла доля пропашных культур в севооборотах, одновременно в этот период были распаханы поймы малых рек лесостепной зоны. Всё это в совокупности способствовало интенсивной аккумуляции наносов на пойме.

Темпы аккумуляции наносов в период 1964-1986 гг. составили в среднем 1,3-1,4 см в год. Причинами резкого сокращения темпов аккумуляции стали, во-первых, общее повышение уровня поймы за счёт интенсивной аккумуляции наносов в предшествующий период, во-вторых, сокращение водности реки, начиная с 1972 года, и, наконец, сокращение стока взвешенных наносов в связи с уменьшением площадей с посевами пропашных культур.

В период 1986-2007 гг. темпы аккумуляции сократились до 0,4-0,5 см в год. Их снижение объясняется резким сокращением площади пахотных земель на водосборе, общим снижением максимальных уровней половодья в связи с уменьшением глубины промерзания почвы и суммарных запасов снега на момент весеннего снеготаяния, а также повышением уровня поймы. Скорости накопления аллювия на пойме р. Зуши и р. Вычегды стали практически аналогичными за этот же временной интервал.

Река Локна протекает в северной части Среднерусской возв., является притоком р. Плавы (бассейн р. Упы), впадая в неё в районе г. Плавск. Локна является типичной малой рекой с шириной русла 4-6 м и глубиной 1-1,5 м, протекающей в глубоковрезанной долине. Пойма шириной 15-30 м имеет на большем протяжении два уровня. Водосбор преимущественно распахан. Территория была сильно загрязнена после аварии на Чернобыльской АЭС. Послойный отбор образцов на содержание '"Се и 210РЬех был проведён на 2х участках низкой поймы (высота над урезом - 70 см).

На пойме в среднем течении реки среднегодовые темпы аккумуляции за период после 1986 г. составили 0,5 см в год, тогда как в нижнем течении -только 0,38 см в год. На основании более высокого содержания '3,Сз в нижних горизонтах разреза, расположенного на пойме среднего участка, можно говорить о том, что на нижнем участке р. Локны накопление наносов в дочернобыльский период шло относительно более быстрыми темпами, чем на среднем участке реки.

г« § 16 1 20 ^ 30 40 50

С удержание Сз-137. Бк&г О 500 1000 1500 2000 2500

ШЯЁШ..1,-~Г

1986

4А) Сэ, среднее течение

Содержание Се-137,Бк&г . 0 1000 200й 3000

1 8

«г 12

£ 20

ы Г

1986 I

4В) 137Сб, нижнее течение

Содержание атмосферного РЬ-210, БхАсг 0 10 20 30 40 50

Я2 § 16 "е

в1 20 и 30 40 50

4Б) РЬ, среднее течение

Содержанке атмосферного РЬ-210, БгАг 0 10 20 30 40 50 60 70

Е и ^ 12 § 16 в1 20 и 30 40 50

Щ.

ИИг1

■

в . 1

«я.......1

4Д) РЬ. нижнее течение

Рис. 4. Вертикальное распределение радионуклидов, пойма р. Локны

Анализ эпюр вертикального распределения 2!0РЬ (рис. 4Б, 4Д) позволяет выделить на участке поймы в среднем течении реки 5 циклов аккумуляции с перерывами в осадконакоплении, тогда как в нижнем течении выделяется 4 цикла. Исходя из суммарных запасов радионуклида в каждом из пойменных разрезов и среднего содержания 210РЬех на опорном участке и в пахотной почве, можно рассчитать среднемноголетние темпы аккумуляции за период 100-120 лет, используя предложенную в работе (Маркелов и др.,

2005) зависимость. Для поймы р. Локны они составили 0,46 см/год и 0,79 см/год для среднего и нижнего участков соответственно.

Относительно низкое содержание 210РЬ на поверхности поймы нижнего участка р. Локны позволяет предположить, что часть ранее отложившихся наносов была размыта. К подобному заключению можно прийти исходя из высокого содержания 137Cs в поверхностном слое данного разреза (рис. 4В), указывающего на то, что наносы отложились сравнительно быстро после выпадения чернобыльского 137Cs. Возможность смыва части отложений представляется вполне вероятной, так как проективное покрытие закустаренной поверхности поймы составляет менее 50%.

Т.о. совместное использование 137Cs и г10РЬЕХ позволило реконструировать динамику накопления наносов на пойме реки в зоне с сильным загрязнением чернобыльским i37Cs, где не представляется возможным использовать 137Cs глобального происхождения.

ВЫВОДЫ

1. Совместное использование Cs и атмосферного (избыточного) позволяет реконструировать динамику эрозионно-аккумулятивных процессов за три временных интервала: 100-120, 50-55 и 20 лет. При этом абсолютные значения темпов эрозии при помощи атмосферного 210РЬ не всегда могут быть определены из-за недостаточной точности измерения содержания радиоизотопа в образце. При повышении качества измерительной аппаратуры это ограничение будет снято.

2. Расположение по длине склона зон смыва и отложения наносов, а также пространственные тренды усиления или ослабления процессов эрозии и аккумуляции, определенные при помощи радиоизотопных маркеров и другими методами, в значительной мере совпадают. Следовательно, все эти методы отражают особенности перераспределения наносов на склоне. При этом интенсивность процессов может быть различной для разных интервалов времени.

3. Использование лесомелиоративных почвозащитных мероприятий на обрабатываемых склонах междуречья центра Русской равнины приводит к снижению темпов смыва в пределах 25-80% от исходной величины в зависимости от морфологии склона, используемого севооборота и продолжительности использования конкретного мероприятия.

4. Относительный объем аккумуляции наносов на выпуклых междуречных склонах, наиболее типичных для центра Русской равнины, при традиционной распашке составляет около 10% от суммарного смыва и остаётся неизменным независимо от периода осреднения. При введении противоэрозионной мелиорации доля переотложения наносов внутри пашни может достигать 75-85%.

5. При традиционной распашке соотношение между объемом аккумуляции наносов в днищах малых долин и объемом смыва со склонов меняется обратно пропорционально темпам смыва со склонов для разных долговременных периодов. Причиной является изменение уклонов днищ малых долин, ведущее к развитию или деградации вторичных донных врезов. В тоже время внедрение противоэрозионных мероприятий приводит к резкому снижению темпов аккумуляции в малых долинах за счет уменьшения поступления наносов со склонов.

6. Темпы аккумуляции наносов на участках пойм рек, протекающих в различных ландшафтных зонах Русской равнины, различаются в наибольшей степени на их начальном этапе формирования, когда сказываются различия в расходах взвешенных наносов. Наиболее интенсивная аккумуляция, достигающая 5 см/год, происходит на поймах рек с высокой распаханностыо водосборов. По мере повышения уровня пойм и снижения периодичности их затопления темпы аккумуляции становятся сопоставимыми для разных пойм.

Публикации в журналах, рекомендованных ВАК: 1. Жукова О.М. Неоднородность выпадения атмосферного 210РЬ при оценке темпов эрозионно-аккумулятивных процессов//Известия РАН (серия географическая), № 2,2009; с.85-94

2. Голосов В.Н., Маркелов М.В., Беляев В.Р., Жукова О.М. Проблемы определения пространственной неоднородности выпадений 137Cs для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов/Метеорология и гидрология, № 4,2008, с.30-45

3. Квасникова Е.В., Гордеев С.К., Голосов В.Н., Маркелов, М.В. Жукова О.М., Родикова В.А. Ретроспектива радиоактивных выпадений по данным отбора проб донных отложений в замкнутых водоемах // Метеорология и гидрология, № 9,2007, с.48-57

Статьи в других изданиях:

4. Голосов В.Н., Жукова О.М., Маркелов М.В. Учет процессов эрозии в радиационном мониторинге//Труды Международной конференции «Радиоактивность после ядерных взрывов и аварий», Москва, 5-6 декабря 2005, Т.2, Санкт Петербург, Гидрометеоиздат, 2006, с.332-338

5. Голосов В.Н., Маркелов М.В., Жукова О.М. Датировка донных отложений по изменению содержания 210РЬ // Всероссийская конференция «Научные аспекты экологических проблем России», 29-31 мая 2006 г., Москва (РАН, МПР РФ, Росгидромет). С.26.

6. Жукова О.М. Оценка пространственной неоднородности распределения атмосферного 210РЬ на опорных участках для определения темпов эрозионно-аккумулятивных процессов//Маккавеевские чтения - 2007. Под ред. P.C. Чалова. М.: Географический факультет МГУ. 2008. с.26-37

7. Жукова О.М., Голосов В.Н. Проблема неоднородности выпадения "7Cs и атмосферного 210РЬ при оценке темпов эрозионно-аккумулятивных процессов//«Радиоэкология: итоги, современное состояние и перспективы» Москва, 3-5 июня 2008 года: Сборник материалов Под. ред. P.M. Алексахина. - Обнинск: «Фабрика офсетной печати», 2008, с.135-140

8. Жукова О.М., Голосов В.Н. Количественная оценка эрозионных процессов: состояние проблемы//Труды всероссийской научной конференции с международным участием, Казань, 2009 г. «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований», с.87-92

9. Жукова О.М., Маркелов М.В., Беляев В.Р., Голосов В.Н. Особенности выпадения и пространственного распределения изотопа 2ШРЬех//Двадцать второе пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов, Новочеркасск, 2-4 октября 2007, с. 143-145

Ю.Маркелов М.В., Беляев В.Р., Жукова О.М. Опыт совместного использования 137Cs и 210РЬ для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов на склонах междуречий//Двадцать первое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов, Тип. Чувашского гос. Университета, Чебоксары, 2006, с.154-156

Подписано в печать:

15.02.2010

Заказ № 3280 Тираж -140 экз. Печать трафаретная. Объем: 1 усл.п.л. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Жукова, Ольга Михайловна

Введение

Глава 1. Оценка динамики эрозионно-аккумулятивных процессов на равнинах: современное состояние проблемы

1.1. Основные направления исследований эрозионно-аккумулятивных 12 процессов на склонах флювиальной сети

2.2. Исследования эрозионно-аккумулятивных процессов помощи 16 радиоактивных маркеров

Глава 2. Цезий-137 и атмосферный свинец-210: происхождение, особенности выпадения, поведения в почвах и наносах

2.1. Происхождение 137Cs и географические закономерности его выпадения из 33 атмосферы

2.2. Динамика выпадения 137Cs из атмосферы

2.3. Происхождение атмосферного 210РЬ и географические закономерности его 37 выпадения на земную поверхность

2.4. Динамика выпадения атмосферного 210РЬ на земную поверхность

2.5. Поведение 137Cs и атмосферного 210РЬ в почвах и наносах

2.6. Факторы пространственной неоднородности содержания радиоизотопов в 51 почвах

2.7. Оценка пространственной неоднородности содержания радиоизотопов в 52 почвах плакорных участков

Глава 3. Методика оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов с использованием радиоизотопов в качестве маркеров

3.1. Постановка задачи исследований эрозионно-аккумулятивных процессов в 64 почвах

3.2. Выбор участка исследований и основные принципы отбора проб

3.3. Гамма-спектрометрия 137Cs и атмосферного 210РЬ

3.4. Оценка погрешности измерения при определении активности 137Cs и 73 атмосферного 210РЬ в почвах

3.5. Модели расчета интенсивности перераспределения наносов на склонах при 76 помощи 137Cs и атмосферного 210РЬ

3.6. Методика расчёта интенсивности аккумуляции наносов в днищах балок и 82 долин при помощи I37Cs и атмосферного 210РЬ

3.7. Оценка перераспределения наносов в водосборе методом баланса 137Cs

3.8. Пример использования калибровочных моделей для расчёта динамики 86 перераспределения наносов на склоне

Глава 4. Исследование динамики эрозионно-аккумулятивных процессов в пределах различных звеньев флювиальной сети

4.1. Общие положения

4.2. Динамика перераспределения почвенного материала на склонах 98 междуречья

4.2.1. Характеристика объектов и методов исследования

4.2.2. Оценка перераспределения наносов при помощи 137Cs Ю

4.2.3. Оценка перераспределения наносов при помощи атмосферного РЬ

4.2.4. Оценка перераспределения наносов при помощи почвенно- 120 морфологического метода

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Динамика эрозионно-аккумулятивных процессов центра Русской равнины на основе применения радиоизотопных методов"

Актуальность темы. Массовая распашка земель, особенно возросшая в последние два столетия, привела к кардинальной смене баланса наносов равнинных территорий, прежде всего, за счет многократно усилившейся интенсивности эрозионно-аккумулятивных процессов. Оценка динамики темпов перераспределения почвенного материала представляется важной задачей геморфологических исследований, как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения. В частности, её решение позволяет понять механизмы переформирования рельефа равнинных территорий в условиях нарастающего антропогенного пресса, определить устойчивость различных отложений к плоскостному смыву и линейным размывам, выявить долевой вклад естественных климатических колебаний и антропогенного воздействия в тенденции изменения интенсивности преобразования рельефа процессами денудации и аккумуляции.

Немаловажную роль в современных геоморфологических исследованиях играет расширение и совершенствование методической базы, позволяющей на количественной основе характеризовать темпы эрозионных процессов за фиксированный интервал времени. Почвенно-морфологические методы, как правило, позволяют судить о перемещении почвенной массы в пределах распаханного водосбора за весь период сельскохозяйственного освоения, однако не пригодны при исследовании более дробных интервалов времени. Мониторинговые наблюдения за процессами транспорта наносов в различных звеньях флювиальной сети ограничиваются в большинстве случаев несколькими годами и не позволяют получить пространственную картину распределения зон смыва и аккумуляции. При помощи эрозионных моделей можно вести расчеты для любых промежутков времени, но их применение требует трудоемкого сбора массива данных, необходимо проведение верификации моделей для конкретных условий.

Применение радиоизотопных методов позволяет оценивать темпы денудационных процессов за различные фиксированные интервалы времени. Использование в виде маркера Cs дает возможность выявить темпы эрозии и аккумуляции за период с середины 50-х годов, а в ряде случаев (например, в зонах Чернобыльского загрязнения) и за более дробные интервалы времени. В тоже время надёжного маркера для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов за последнее столетие, то есть за период интенсификации земледелия, до недавнего времени не было. Атмосферная составляющая 210РЪ (в иностранной литературе называемая избыточной), традиционно используемая для изучения аккумуляции донных отложений, лишь в последние годы стала применяться в качестве маркера латеральной миграции почвенного материала в течение приблизительно 100-летнего интервала. Однако существует целый ряд методических проблем, в частности ещё недостаточно изучены особенности выпадения радионуклида из атмосферы, а также иные факторы, влияющие на точность и достоверность выходных величин темпов эрозионных процессов. На сегодняшний день актуальным является комплексное применение радиоактивных маркеров, дающих возможность поэтапно исследовать изменение темпов эрозии и аккумуляции в пределах заданной территории.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

• Обобщить современную изученность процессов перераспределения наносов в различных звеньях флювиальной сети равнинных территорий и выделить наиболее перспективные методы исследования;

• Изучить особенности выпадения 137Cs и атмосферного (избыточного) 210РЬ и их пространственного распределения в ненарушенных почвах различных ландшафтных зон Русской равнины для оценки возможности их использования в качестве маркеров эрозионно-аккумулятивных процессов;

• Оценить пространственно-временные закономерности развития эрозионно-аккумулятивных процессов на типичных склонах междуречий центра Русской равнины при традиционном и почвозащитном характере землепользования;

• Выявить динамику баланса наносов на малом водосборе центра Русской равнины за период земледельческого освоения и оценить влияние на нее внедрения системы почвозащитных мероприятий;

• Оценить динамику аккумуляции наносов в днищах долин различных порядков на основе использования радиоизотопных маркеров.

Объекты и состав исследований. Для решения поставленных задач проведено

1 47 изучение пространственной вариабельности начального выпадения Cs и атмосферного РЬ на геоморфологически стабильных участках южного мегасклона Русской равнины. Исследования динамики эрозионно-аккумулятивных процессов в различных звеньях флювиальной сети проводились: на севере Орловской области на междуречье рек Зуши и Локны (перераспределение наносов на склонах междуречья); в Курской области в бассейне р. Ворожбы (перераспределение наносов на малом водосборе); а также на участках пойм рек различного порядка - р. Вычегда (в районе г. Котлас), р. Зуша (в районе г. Мценск), р. Локна (в районе г. Плавск).

На каждом из объектов проводилось детальное крупномасштабное картирование с использованием тахеометрической и DGPS-съёмки, описание разрезов отложений и отбор проб на различных морфологических элементах для проведения радиоизотопного анализа, сбор данных для расчетов. Одновременно для оценки темпов смыва и аккумуляции использовались почвенно-морфологический метод, метод погребённых почв, эрозионные модели, а также результаты описания буровых скважин. В камеральных условиях проводились измерения содержания в пробах I37Cs и атмосферного (избыточного) 210РЬ, проводились расчёты темпов перераспределения наносов по эрозионным моделям,

1 47 балансу Cs в водосборе и на основе почвенно-морфологического метода.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Впервые вдоль трансекта, пересекающего южный мегасклон Русской равнины,

137 оценена локальная пространственная вариабельность содержания Cs и атмосферного (избыточного) 2,0РЬ на геоморфологически стабильных участках;

• Разработана и адаптирована для условий Русской равнины методика количественной оценки динамики эрозионно-аккумулятивных процессов в различных звеньях флювиальной сети на основе комбинированного использования радиоизотопных и традиционных методов (интегральный подход);

• Исследована динамика эрозионно-аккумулятивных процессов на склонах междуречья центра Русской равнины в условиях традиционной распашки и при длительном использовании системы почвозащитных мероприятий;

• Выявлена динамика перераспределения наносов за три временных интервала па типичном малом водосборе в центре Русской равнины, где проводились лесомелиоративные мероприятия;

• Установлена динамика накопления аллювия в днищах долин различного порядка на Русской равнине за последние 50-110 лет при помощи радиоизотоппых методов Защищаемые положения:

1. Использование радиоизотопных методов в сочетании с традиционными позволяет количественно определить темпы перераспределения наносов в верхних звеньях флювиальной сети за различные этапы земледельческого освоения центра Русской равнины;

4. Совмещённый анализ эпюр вертикального распределения 137Cs и атмосферного

91 П избыточного) РЬ в отложениях поймы позволяет реконструировать динамику её формирования за последние 100-120 лет.

Практическая значимость.

Показаны возможности использования радиоизотопных методов для количественной оценки эффективности почвозащитных мероприятий. Достоверные сведения об изменениях среднемноголетних темпов эрозионно-аккумулятивных процессов позволяют адаптировать системы почвозащитных мероприятий в зависимости от особенностей рельефа используемых земель, меняющихся климатических условий и стратегии ведения сельского хозяйства; выявлять источники поступления и очаги накопления загрязняющих веществ, а также динамику их изменений во времени в речном бассейне. Полученные выводы могут использоваться для разработки систем водоохранных мер для повышения качества поверхностных вод и уменьшения интенсивности заиления малых водотоков и водохранилищ; для изучения особенностей трансформации полей Чернобыльского загрязнения в зонах с повышенными уровнями содержания радионуклидов. Результаты могут быть применены при разработке мероприятий по выявлению и ликвидации очагов накопления загрязняющих веществ при выполнении работ МЧС Российской Федерации.

Апробация результатов исследования. Результаты работы докладывались на Всероссийской научной конференции «Научные аспекты экологических проблем России», (Москва, 2006), Международной научной конференции «Современные климатические и экосистемные процессы в уязвимых природных зонах» (Ростов-на-Дону, 2006); Международной научной конференции, посвященной 90-летию А.И.Перельмана (Москва,

2006); на «Маккавеевских чтениях» (Москва, 2007); на двадцать первом и двадцать втором пленарном совещании Межвузовского научно-координационного совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Чебоксары, 2006; Новочеркасск,

2007); Международной научной конференции «Радиоэкология: итоги, современное состояние и перспективы» (Москва, 2008); Международной научной конференции «Проблемы экологической геохимии в XXI веке» (Минск, 2008); Всероссийской научной конференции с международным участием «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований» (Казань, 2009).

Структура и объём работы. Диссертационная работа выполнена в Научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Работа включает страниц 175 машинописного текста и состоит из 4 глав, введения, заключения, списка литературы (186 наименований) и включает 65 рисунков и 16 таблиц.

В первой главе выделены основные направления исследований почвенно-эрозионных процессов; приведены данные мониторинговых исследований перераспределения наносов в различных звеньях флювиальной сети. Основной упор сделан на обзор изученности эрозионно-аккумулятивных процессов при помощи методов радиоактивных маркеров, которые позволяют ретроспективно исследовать эрозию почв и аккумуляции наносов за различные интервалы времени. Показана перспектива развития интегрального подхода, при котором применяются несколько методов (радиоизотопные и более традиционные), для оценки поэтапного перераспределения наносов в различных морфологических элементах рельефа водосбора.

Во второй главе описаны особенности происхождения, выпадения из атмосферы и поведения в почвах и наносах радиоизотопов, используемых в работе в качестве маркеров эрозионных процессов. На основании данных, предоставленных ГУЛ МосНПО «Радон» были выявлены закономерности внутригодовой изменчивости выпадения 210РЬ на планшеты в г. Москве. Были рассмотрены особенности и факторы пространственной вариабельности содержания I37Cs и атмосферного (избыточного) 210РЬ в почвах геоморфологически стабильных участков различных регионов Русской равнины, что необходимо для объективной оценки точности методов и возможности их использования при определении абсолютных величин эрозии и аккумуляции.

В главе третьей описана методика оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов с использованием радиоизотопов в качестве маркеров. Выделяются 4 этапа исследований — постановка задачи исследований; полевые работы, дополненные сбором данных, необходимых для расчетов; гамма-спектрометрия радиоизотопов; расчет темпов эрозионно-аккумулятивных процессов при помощи калибровочных моделей и метода баланса 137Cs в водосборе. Выявлены факторы и величины погрешности измерения содержания радиоизотопов в почвах. Был приведен пример использования калибровочных моделей для расчёта динамики перераспределения наносов для распаханного склона в Великобритании (Йоркширская возвышенность).

Четвертая глава посвящена изучению динамики эрозионно-аккумулятивных процессов в пределах различных звеньев флювиальной сети Русской равнины при помощи интегрального подхода, включающего радиоизотопные методы. В первой части главы показана сравнительная динамика перераспределения почвенного материала на междуречных склонах, обрабатывавшихся традиционным и почвозащитным способом (Новосильская лесомелиоративная станция, Орловская обл.). Во второй части главы проведена оценка перераспределения наносов за различные периоды земледельческого освоения в пределах водосбора малой долины «Грачева лощина» (Курская область). В третьей части показана динамика аккумуляции наносов на поймах 3х рек в пределах русской Равнины (р. Вычегда, р. Зуша, р. Локна). Таким образом, при исследованиях был охвачен широкий спектр геоморфологических объектов, включающих междуречные склоны, водосборы нулевых порядков и поймы рек различных порядков.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.г.н. В.Н. Голосову за всестороннюю помощь в написании работы; д.г.н. Е.В. Квасниковой за внимание и поддержку; д.г.н. А.В. Чернову за содержательные комментарии к рукописи; к.г.н. В.Р. Беляеву и к.г.н. М.В. Маркелову за помощь при подготовке работы; д.г.н. Л.Ф. Литвину за полезные рекомендации, А.П. Жидкину и Е.Н. Шамшуриной за помощь при полевых работах и дальнейших исследованиях, сотруднику ГУП МосНПО «Радон» С.К. Гордееву за ценные консультации; сотрудникам ИГКЭ Росгдромета и РАН С.С. Кирову, С.В. Константинову и Д. А. Манзону за помощь при проведении аналитических работ.

Заключение Диссертация по теме "Геоморфология и эволюционная география", Жукова, Ольга Михайловна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 47 91П

1. Совместное использование Cs и атмосферного (избыточного) РЬ позволяет реконструировать динамику эрозионно-аккумулятивных процессов за три временных интервала: 100-120, 50-55 и 20 лет. При этом абсолютные значения темпов эрозии при помощи атмосферного 210РЬ не всегда могут быть определены из-за недостаточной точности измерения содержания радионуклида в образце. При повышении качества измерительной аппаратуры это ограничение будет снято.

2. Расположение по длине склона зон смыва и отложения наносов, а также пространственные тренды усиления или ослабления процессов эрозии и аккумуляции, определенные при помощи радиоизотопных маркеров и другими методами, в значительной мере совпадают. Следовательно, все эти методы в равной степени отражают особенности перераспределения наносов на склоне. При этом интенсивность процессов может быть различной для разных интервалов времени.

3. Использование лесомелиоративных почвозащитных мероприятий на обрабатываемых склонах междуречья в центре Русской равнины приводит к снижению темпов смыва в пределах 25-80% от исходной величины в зависимости от морфологии склона, используемого севооборота и продолжительности использования конкретного мероприятия.

5. При традиционной распашке долевой вклад аккумуляции наносов в днище малой долины в общий баланс наносов меняется обратно пропорционально изменению темпов смыва со склонов. Причиной является изменение уклонов днищ малых долин, ведущее к развитию или деградации вторичных донных врезов. В тоже время внедрение противоэрозионных мероприятий приводит к резкому снижению темпов аккумуляции в малых долинах за счет уменьшения поступления наносов со склонов.

6. Темпы аккумуляции наносов на участках пойм рек, протекающих в различных ландшафтных зонах Русской равнины, различаются в наибольшей степени на начальном этапе их формирования, когда сказываются различия в расходах взвешенных наносов. Наиболее интенсивная аккумуляция, достигающая 5 см/год, происходит на поймах рек с высокой распаханностью водосборов. По мере повышения уровня пойм и снижения периодичности их затопления темпы аккумуляции становятся сопоставимыми для разных пойм.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Жукова, Ольга Михайловна, Москва

1. Арманд Д.Л., Лидов В.П., Сетунская Л.Е., Хмелева Н.В. Физико-географическая характеристика Новосильского и Острогожского ключевых участков // Сельскохозяйственная эрозия и борьба с ней. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1956. С. 38-107.

2. Атлас радиоактивного загрязнения Европейской части России, Белоруссии и Украины / Под. ред. Израэля Ю.А., М.: Росгидромет, Роскартография, 1998. 142 с.

3. Белоцерковский М.Ю., Ларионов Г.А. Отчуждение мелкозема с урожаем картофеля и корнеплодов составная часть потерь почв. // Вестник МГУ. Сер. 5. Геогр. - 1988, №5, с. 49-54.

4. Беляев В.Р., Голосов В.Н., Уоллбринк П., Сидорчук А.Ю. Использование радионуклидов для реконструкции стадий развития современных оврагов // Геоморфология. 2005. №1. С. 31-44.

5. Беляев Ю.Р., Беляев В.Р., Голосов В.Н., Маркелов М.В. Особенности трансформации рельефа малого водосбора района Торжокской конечно-моренной гряды за период агрикультурного освоения. Геоморфология, №1, 2004, с.50-64.

6. Болысов С.И. История развития малых эрозионных форм краевой зоны московского оледенения (на примере бассейна р. Протвы): Автореф. дис. . канд. геогр. наук, М., 1986. 24 с.

7. Веретенникова М.В., Добровольская Н.Г., Жук И.Л., Литвин Л.Ф., Любимов Б.П.,

8. Сидорчук А.Ю. Баланс наносов в геоморфологическом эрозионно-аккумулятивном комплексе на малом водосборе. // Экзогенные процессы и окружающая среда. М.: Наука. 1990. С. 89-97.

9. Геннадиев А.Н., Чернянский С.С., Олсон К.Р., Ковач Р.Г. Индикация параметров массопереноса в почвах по содержанию сферических магнитных частиц // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2005. №3. С. 29-35.

10. Герасименко В.А., Рожков А.Г. Выдающийся ливень в ЦЧО и проявление эрозионных процессов // Науч.-техн. Бюл. по проблеме «Защита почв от эрозии». Курск: ВНИИЗиЗП, 1976. Вып. 4(11). С. 13-18.

11. Голосов В.Н. Аккумуляция в балках русской равнины // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 11. М.: Изд-во МГУ, 1998.

12. Голосов В.Н. Влияние антропогенных факторов на сток наносов рек бассейна Оки // География и природные ресурсы. 1989. № 3. С. 46-50.

13. Голосов В.Н. Опыт использования I37Cs в эрозионных исследованиях //

14. Современные и древние эрозионные процессы, Казань, 2001, с.25-35.

15. Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы в речных бассейнах освоенных равнин. М.: ГЕОС. 2006. 296 с.

16. Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы и баланс наносов в бассейне р. Протвы // Вест. МГУ. Сер.5. География, 1988, № 6. С. 19-25.

17. Голосов В.Н., Иванова Н.Н. Внутрибассейновое перераспределение наносов на речном водосборе: методика и проблемы изучения // Эрозия почв и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 2000. Вып. 12. С. 251-266.

18. Голосов В.Н., Иванова Н.Н., Литвин Л.Ф., Сидорчук А.Ю. Баланс наносов в речных бассейнах и деградация малых рек Русской равнины // Геоморфология. 1992. № 4. С. 69-75.

19. Голосов В.Н., Маркелов М.В., Беляев В.Р., Жукова О.М. Проблемы определения пространственной неоднородности выпадений 137Cs для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов. Метеорология и гидрология, № 4, 2008. 30-45 с.

20. Голосов В.Н., Н.Г. Добровольская, Н.Н. Иванова. Антропогенное влияние наверхние звенья гидросети в земледельческом центре России. Эрозия почв и русловые процессы, вып.10, 1995, Москва, МГУ, с. 16-28.

21. Дедков А.П., Бойко Ф.Ф., Мозжерин В.И., Часовникова Э.А. Антропогенные изменения системы процессов экзогенного рельефообразования в Среднем Поволжье // Рельеф и хозяйственная деятельность. М.: Наука, 1982. С. 20-28.

22. Дедков А.П., Мозжерин В.И. Эрозия и сток наносов на Земле. Казань: Изд-во Казан. Ун-та, 1984. 264 с.

23. Иванов В.И. Курс дозиметрии. Изд. 2. Учебник для вузов. Атомиздат, 1970, 392 с.

24. Иванова Н.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы на водосборах в верхних звеньях гидрографической сети: Автореф. дис. . канд. геогр. наук. М.: 1991. 24 с.

25. Иванова Н.Н., Голосов В.Н., Жохова А.В., Тишкина Э.В. Агрогенная трансформация почвенного покрова малого водосбора (на примере лесостепной части Окско-Донской равнины) // Почвоведение. 1998. № 2. С. 213-222.

26. Иванова Н.Н., Голосов В.Н., Маркелов М.В. Сравнение методов оценки интенсивности эрозионно-аккумулятивных процессов на обрабатываемых склонах. Почвоведение, №7, 2000, с.876-887.

27. Израэль Ю.А. Радиоактивные выпадения после ядерных взрывов и аварий. Санкт-Петербург: "Прогресс-погода", 1996. 356 с.

28. Израэль Ю.А., Вакуловский С.М., Ветров В.А., Петров В.Н., Ровинский Ф.Я., Стукин Е.Д. Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред. Л.: Гидрометеоиздат, 1990, 296 с.

29. Израэль Ю.А., Квасникова Е.В., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Глобальное и региональное радиоактивное загрязнение европейской территории бывшего СССР. Метеорология и гидрология, 1994, № 5, с.5-9.

30. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Фридман Ш.Д., Квасникова Е.В. Радиоактивное загрязнение Европейской части СНГ в 1992 году после аварии на Чернобыльской

31. АЭС. // Методика и некоторые результаты аэро-гамма-спектральной съемки Европейской части России. СПб.: Гидрометеоиздат, 1994, с. 16-51.

32. Исаев А.А. Атмосферные осадки. Часть 1. Изменчивость характеристик осадков натерритории России и сопредельных стран. М., Изд-во МГУ, 2002, 192 с.

33. Исаев А.А. Атмосферные осадки. Часть 2. Мезоструктура полей жидких осадков.

34. М„ изд-во МГУ, 2001, 100 с.

35. Квасникова Е.В., Гордеев С.К., Голосов В.Н., Маркелов М.В. Жукова О.М., Родикова В.А. Ретроспектива радиоактивных выпадений по данным отбора проб донных отложений в замкнутых водоемах. Метеорология и гидрология., № 9, 2007, с.48-57.

36. Квасникова Е.В., Жукова О.М., Стукин Е.Д., Борисенко Е.Н., Самонов А.Е. Роль137ландшафтных факторов в изменении поля радиоактивного загрязнения Cs в Брянском полесье. Метеорология и гидрология, 2005, № 6, с.83-91.

37. Квасникова Е.В., Стукин Е.Д., Голосов В.Н. Неравномерность загрязнения цезием-137 территорий, расположенных на большом расстоянии от Чернобыльской АЭС // Метеорология и гидрология. 1999. №3. С.5-12.

38. Квасникова Е.В., Стукин Е.Д., Фридман Ш.Д., Шушарина Н.М. Первичное радиоэкологическое районирование территорий, загрязненных в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Геохимия, N 7,1993.

39. Коган P.M., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Основы гамма-спектрометрии природных сред. Изд. 3-е., М.: Энергоатомиздат, 1991, 232 с.

40. Козменко А. С. Борьба с эрозией почв. — М.: Сельхозгиз, 1954, 232 с.

41. Коробова Е. М., Чижикова Н. П., Линник В. Г. Распределение 137Cs по гранулометрическим фракциям в профиле аллювиальных почв поймы р. Ипуть и ее притока р. Булдынка (Брянская область) // Почвоведение, № 4, Апрель 2007, С. 404-417.

42. Коронкевич Н.И. Водный баланс Русской равнины и его антропогенные изменения. М.: Наука. 1990. 203 с.

43. Краснов С.Ф., Добровольская Н.Г., Литвин Л.Ф. Пространственно-временныеаспекты оценки эрозионного потенциала дождевых осадков//Эрозия почв и русловые процессы , вып.13, 2001, с.8-17.

44. Кузнецова Ю.С., Беляев В.Р., Маркелов М.В., Иванова Н.Н. Оценкапространственно-временной вариабельности перераспределения наносов на обрабатываемом склоне // Геоморфология, 1; 2007, с. 71-84.

45. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М.: Изд-во МГУ. 1993. 200 с.

46. Ларионов Г.А., Н. Г. Добровольская, С.Ф. Краснов, Б. Ю. Лю, Неринг М. А. Теоретико-эмпирическое уравнение фактора рельефа для статистической модели водной (дождевой) эрозии // Эрозия почв и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 1998. Вып.П.с.25-44.

47. Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М: ИКЦ «Академкнига», 2002. 255 с.

48. Литвин Л.Ф., Голосов В.Н., Добровольская Н.Г., Иванова Н.Н., Кирюхина З.П., Краснов С.Ф. Стационарные исследования эрозия почв при снеготаянии в центральном Нечерноземье // Эрозия почв и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 1998. Вып. И. С. 57-76.

49. Литвин Л.Ф., Голосов В.Н., Добровольская Н.Г., Иванова Н.Н.,Кирюхина З.П.,

50. Краснов С.Ф. Перераспределение I37Cs процессами водной эрозии почв. Водные ресурсы, т.23, N 3, 1996, с.314-320.

51. Маркелов М.В. Современные эрозионно-аккумулятивные процессы в верхних звеньях гидрографической сети лесной и лесостепной зон // диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук, Москва, МГУ, 2004. 198 с.

52. Маркелов М.В., Голосов В.Н., Стукин Е.Д. Возможности использования 210РЬ и137

53. Cs в качестве радиоактивных меток для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов // Метеорология и гидрология. 2005, №4, с.66-84.

54. Назаров Н.Н. Овражная эрозия в Прикамье. Пермь: Перм. книж. изд-во, 1992. 103 с.

55. Наставления гидрометеорологическим станциям и постам. Вып.12. Наблюдения за радиоактивным загрязнением природной среды /Под ред.К.П.Махонько,

56. Л.:Гидрометеоиздат, 1982, 60 с.

57. Определение активности естественных радионуклидов в объектах окружающей среды (методическое пособие). — Дубна, 1995, 9 с.

58. Павлоцкая Ф.И. Миграция радиоактивных продуктов глобальных выпадений в почвах. М: Атомиздат, 1974, 216 с.

59. Перцов J1.A. Ионизирующее излучение атмосферы. М.: Атомиздат. 1973, 228 с.

60. Прохоров В.М. Миграция радиоактивных загрязнений в почвах. Физико-химические механизмы и моделирование. М.:Энергоиздат, 1981, 98 с.

61. Радиоактивные выпадения от ядерных взрывов. Под. ред. Ю.А. Израэля. Издательство «Мир», 1968.

62. Русловой режим рек Северной Евразии. Ред. Р.С. Чалов, Изд-во МГУ, 1994, 336 с.

63. Рысин И.И. О современном тренде овражной эрозии в Удмуртии // Геоморфология. 1998. № 3. С. 92-101.

64. Сапожников Ю.А., Алиев Р.А., Калмыков С.Н. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2006, 286 с.

65. Сидорчук А.Ю. , Голосов В.Н. Калибровка моделей почвенной эрозии на основе изучения выпадающих из атмосферы радиоизотопов // Почвоведение. 1993. № 7. С. 862-869.

66. Силантьев А.Н., Шкуратова И.Г. Обнаружение промышленных загрязнений и атмосферных загрязнений на фоне глобального загрязнения. М.: Гидрометеоиздат, 1983. 136 с.

67. Сурмач Г.П. Рельефообразование, формирование лесостепи, современная эрозия и противоэрозионные мероприятия. Волгоград: 1992. 174 с.

68. Сурмач Г.П. Классификация смытых почв и ее применение при составлении крупномасштабных почвенно-эрозионных почв // Почвоведение. 1954. №1. С. 7180.

69. Уоллинг Д. Е., Голосов В.Н., Квасникова Е.В. Вандекастель К. Экологическиепроблемы радионуклидного загрязнения малых водосборных бассейнов // Почвоведение, №7, 2000, с.888-897.

70. Фирсенкова В.М. Мониторинг современных геоморфологических процессов иформ рельефа в Центрально-чернозёмном биосферном заповеднике // Геосистемный мониторинг в биосферных заповедниках. М.: Изд-во АН СССР, 1984. С. 33-38.

71. Хмелева Н.В., Виноградова Н.Н., Голосов В.Н. Власов Б.Н. Экосистема «Бассейн — водохранилище Сенеж» и её экологическое состояние // Эрозия почв и русловые процессы, М.: Изд-во МГУ, 2000. Вып. 12. С. 240-251.

72. Цветков М.А. Изменение лесистости Европейской России с конца XVII столетия до 1914 г. Изд-во АН СССР, 1957. 213 с.

73. Чендев Ю.Г. Естественная эволюция почв центральной лесостепи в голоцене. Белгород: Изд-во Белгород, гос. ун-та, 2004. 200 с.

74. Якимова И.В. Количественная оценка рельефа при картографировании эрозионноопасных земель: Автореф. дисс. . канд. геогр. наук. М.: 1988. 22 с.

75. Allan R.J. The role of particulate matter in the fate of contaminants in aquatic ecosystems // Scientific Series No 142, Inland Waters Directorate, National Water Research Institute, Canada Centre for Inland Waters, Burlington, Canada, 1986.

76. Appleby P.G., Oldfield F. The calculation of lead-210 dates assuming a constant rate of supply of unsupported 210Pb to the sediment // Catena. 1978. No. 5. P. 1-8.

77. Bajracharya R.M., R. Lai, J.M. Kimble. Use of radioactive fallout cesium-137 to estimate soil erosion on three farms in west central Ohio // Soil Sci. 1998. Vol. 163. No.2. P. 133-142.

78. Banis Y.N., Bathurst J.C., Walling D.E. Use of caesium-137 data to evaluate SHETRAN simulated long-term erosion patterns in arable lands // Hydrological Processes. 2004, vol. 18, pp. 1795-1809.

79. Basher L.R. Surface erosion assessment using 137Cs: examples from New Zealand // Acta Geologica Hispanica. 2000. V. 35. № 3-4. P. 219-228.

80. Baumann R.N. Mechanisms of maintaining marsh elevation in a subsiding environment. M.S. thesis, Louisiana State University, Baton Rouge, LA. 1980. 35 p.

81. Belmont P., Pazzaglia F J., Gosse J.C. Cosmogenic 10Be as a tracer for hillslope and channel sediment dynamics in the Clearwater River, western Washington State // Earth and Planetary Science Letters. V. 264, Issues 1-2, 2007. P. 123-135.

82. Belyaev, V.P. Wallbrink, V. Golosov, A. Murray, A. Sidorchuk. Reconstructing the development of a gully in the Upper Kalaus basin, Stavropol region, (Southern Russia) // Earth Surface Processes and Landforms, vol.29, 2004b, p.323-341.

83. Bernard C., Mabit L., Laverdiere M., Wicherek S. Cesium-137 et erosion des sols // Cahiers Agricultures. 1998. No.7. P. 179-186.

84. Boardman, J. 1992. Agriculture and erosion in Britain. Geography review, 6, No. 1, pp. 15-19.

85. Boardman, J. and Evans, R. Soil erosion in Britain: A review. 1994. p. 3-12. In R.J. Richardson (ed.) Conserving Soil Resources: European Perspective. CAB international.

86. Brown L., Stensland G. J., Klein J., Middleton R. Atmospheric deposition of 7Be and I0Be//Geochimica et Cosmochimica Acta. 1989. Vol. 53. P. 135-142.

87. Bukach T.S., Fornes W.L., Matisoff G., Whiting. P.J. Suspended sediment transit distances using Be-7 as a tracer // American Geophysical Union, Spring Meeting 2001, abstract

88. Carter J., P.N. Owens D.E. Walling and G.J.L. Leeks. Fingerprinting suspended sediment sources in a large urban river system // The Science of The Total Environment. 2003. 314-316. P. 513-534.

89. Cockburn H.A.P., Summerfield M.A. Geomorphological applications of cosmogenic isotope analysis // Progress Phys / Geography, 28, 2004. P. 1-42.

90. Collins A.L., and D.E. Walling. Documenting catchment suspended sediment sources: problems, approaches and prospects // Progress in Physical Geography. 2004. 28(2). P. 159-196.

91. Daish S.R., Dale A.A., Dale C.J., May R., Rowe J.E. The temporal variations of 7Be, 2,0Pb and 210Po in air of England // J. Environ. Radiact. 2005, vol. 84 (3), pp. 457-467.

92. De Jong E., Begg С. В. M., Kachanoski R. G. Estimates of soil erosion and deposition from Saskatchewan soils. // Can. J. Soil Sci. 63: 607-617, 1983.

93. Desmet P.J.J. & Govers G. GIS-based simulation of erosion and deposition pattern in an agricultural landscape: a comparison of model results with soil map information // Catena? 25. 1995. P. 389-401.

94. Edgington D.N., Klump J.V., Robbins J.A., Kusner Y.S., Pampura V.D., Sandimirov I.V. sedimentation rates, residence times and radionuclide inventories in Lake Baikal from 137Cs and 210Pb in sediment cores. Nature, 350, 1991, pp.601-604.

95. Environmental monitoring in French Polynesia and on the Mururoa and Fangataufa sites. Service Mixte de Surveillance Radiologique et Biologique de l'homme et de l'environnement, 1994, pp. 1.1-A.ll.

96. Everitt B.L. Use of cottonwood in an investigation of the recent history of a floodplain // American Journal of Science. 1968.V.266. P.417-439.

97. Ferro V., C. Di Stefano, G. Giordano and S. Rizzo. Sediment delivery processes and spatial distribution of caesium-137 in a small Sicilian basin // Hydrological Processes. 1998.12(5). P. 701-711.

98. Fulajtar E. 2003. Assessment of soil erosion on arable land using 137Cs measurements: a case study from Jaslovske Bohunice, Slovakia // Soil and Tillage Research. 69(1-2) P. 139-152.

99. Garcia Agudo E. Global distribution of 137Cs inputs for soil erosion and sediment studies //IAEA Publ., IAEA TECDOC-1028. 1998. P. 117-121.

100. Govers G., Quine T.A., Desmet P.J., Walling D.E. The relative contribution of soil tillage and overland flow erosion to soil redistribution on agricultural land. // Earth Surf. Proc. And Landforms. 1996. №12. pp. 73-89.

101. Govers G., Vandaele K., Desmet P., Poesen J., Bunte K. The role of tillage in soil redistribution on hillslopes. // European Journal of soil science. Vol. 45, 1994, pp. 469478.

102. Handbook for the assessment of soil erosion and sedimentation using environment radionuclides. Ed. by Zapata F., Kluwer Academic Publishers, 2002. 220 p.

103. He Q., Owens P. Determination of suspended sediment provenance using caesium-137, unsupported lead-210 and radium-226: a numerical mixing model approach // Sediment and Water Quality in River Catchments. John Wiley. Chichester. 1995. P. 207-227.

104. He Q., Owens P. Determination of suspended sediment provenance using caesium-137, unsupported lead-210 and radium-226: a numerical mixing model approach // Sediment and Water Quality in River Catchments. John Wiley. Chichester. 1995. P. 207-227.

105. He Q., Walling D.E. Interpreting particle size effects in the adsorption of I37Cs and91 Пunsupported Pb by mineral soils and sediments // J. Environ. Radioactivity. 1996. V. 30. №2. P. 117-137.

106. He, Q., and D.E. Walling. The distribution of fallout Cs-137 and Pb-210 in undisturbed and cultivated soils. 1997. Appl. Radiat. Isot. 48:677-690.

107. High levels of natural radiation (radiation dose and health effects). Proceedings of the 4th International conference on high levels of natural radiation held in Beijing, China on October 21 to 25, 1996. Elsevier Science B.V., 1997. 438 p.

108. Jia G., Torri G. Determination of zluPb and iluPoin soil or rock samples containing refractory matrices // Applied radiation and Isotopes. 65. 2007. P.1-8.

109. King, S.J. Soils in the North Yorkshire VIII. Soil Survey Record No. 96. 1986. Sheet SE97N/98S (Wykeham Abbey), Harpenden.

110. Lai R. Soil degradation by erosion // Land Degradation and Development, 12, 2001, P. 519-539.

111. Lambert C.P. & Walling D.E. Floodplain sedimentation: A preliminary investigation of contemporary deposition within the lower reaches of the River Culm. Geografiska Annaler. 69A, 1987, pp.47-59.

112. Lang, A. Recent advances in dating and sources tracing of fluvial deposits. In: J. Schmidt, T. Cochrane, C. Phillips, S. Elliott, T. Davies, L. Basher, eds; Sediment Dynamic in Changing Environments; IAHS Publ. 325. 2008. P. 3-12.

113. Lee, E.M. 1995. The occurrence and significance of erosion, deposition and flooding in Great Britain. HMSO, London.

114. Mabit L., Benmansour M., Walling D.E. Comparative advantages and limitations of fallout radionuclides ( Cs, Pb and Be) to assess soil erosion and sedimentation // J. of Environmental Radiactivity. 99. 2008. P. 1799-1807.

115. Matisoff G., Wilson C.G., Whiting P.J. Be-7/Pb-210 ratio as an indicator of suspended sediment age or fraction new sediment in suspension // Earth Surface Processes and Landforms. 30(9): 1191-1201 (2005).

116. Montgomery J.A., A.J. Busacca, B.E. Frazier and D.K. McCool. Evaluating soilmovement using cesium-137 and the Revised Soil Loss Equation // Soil Science Society of America Journal. 1997. 61(2). P. 571-579.

117. Motha J.A., P.J. Wallbrink, P.B. Hairsine and R.B. Grayson. Determining the sources of suspended sediment in a forested catchment in south-eastern Australia // Water Resources Research. 2003. 39(3)f

118. Olson K.R. and Jones R.L. Soil organic carbon and fly-ash distributions in eroded phases of soils in Illinois and Russia // Soil and Tillage Research. Vol. 81. Issue 2, 2005, P. 143-153.

119. Olson K.R., Gennadiyev A.N., Jones R.L., Chernyanskii S.S. Erosion Patterns on Cultivated and Reforested Hillslopes in Moscow Region, Russia // Soil Science Society of America Journal. 2002. Vol. 66. #1. P. 193-201

120. Palinkas C.M., Nittrouer C.A., Wheatcroft R.A. and Langone L. The use of 7Be to identify event and seasonal sedimentation near the Po River delta, Adriatic Sea // Marine Geology. 2005. V. 222-223, P. 95-112

121. Panin A. V., Walling D.E., Golosov V.N. The role of soil erosion and fluvial processes in the post-fallout redistribution of Chernobyl-derived caesium-137: a case study of the Lapki catchment, Central Russia// Geomorphology. 2001. Vol. 40. P. 185-204.

122. Phillips F., Leavy B.D., JannikN.O. et al. The accumulation of cosmogenic CIorine-36 in rocks; a method for surface exposure dating // Sci. 1986. Vol. 231. P. 489-492.

123. Phipps R.L., Johnson G.P., Terrio P.J. Dendrogeomorphic estimate of changes in sedimentation rate along the Kankakee river near Momence, Illinois. U.S. Geological survey, Water-Resources Investigations Report 94-4190. Urbana. Illinois. 1995. 56 p.

124. Preiss N., Melieres M.-A., Pourchet M. Data base on lead-210 concentration in surface air, lead-210 deposition and water-sediment flux, http://www-lgge.obs.ujf-grenoble.fr/axes/radioactivite/Pb-210 database/. 1998.

125. Quine T.A. Use of caesium-137 data for validation of spatially distributed erosion models: the implications of tillage erosion. // Catena. 1999. V. 37. P. 415-430.

126. Ritchie J.C., McHenry J.R. Application of radioactive fallout caesium-137 for measuring soil erosion and sediment accumulation rates and patterns: a review // J. Env. Quality. 1990. Vol. 19. P. 215-233.

127. Ritchie J.C., McHenry J.R. Determination of fallout I37Cs and naturally occuring gamma-ray emitters in sediments // The International Journal of Applied Radiation and Isotopes, V. 24, Iss. 10. 1973. P. 575-578.

128. Ritchie J.C., McHenry J.R. Gill A.C. Dating recent reservoir sediments. Limnol. Oceanogr. 18, 1973, pp.254-263.

129. Robbins J.A., Edgington D.N., Kemp A.L. Comparative Pb-210, Cs-137 and pollen geochronologies of sediments from Lakes Ontario and Erie. Q. Res. 10, 1978, pp. 256278.

130. Schell W.R., Nevicci A. Sedimentation in lakes and reservoirs. In: Guidbook on Nuclear Techniques in Hydrology. IAEA, Vienna, Chapter 11, 1983, pp. 163-176.

131. Sepulveda A., Schuller P., Walling D.E., Castillo A. Use of 7Be to document soil erosion associated with a short period of extreme rainfall // Journal of environmental radioactivity. 2008, vol. 99, n 1, p. 35-49.

132. Shakhashiro A., Mabit L. Results of an IAEA inter-comparison exercise to assess 137Cs and total 210Pb analytical performance in soil // Applied Radiation and Isotopes. 67. 2009. P. 139-146.

133. Schell W.R., Nevicci A. Sedimentation in lakes and reservoirs. In: Guidbook on Nuclear Techniques in Hydrology. IAEA, Vienna, Chapter 11, 1983, pp.163-176.

134. Sogon S., Penven M-J., Bonte P., Muxart T. Estimation of sediment yield and soil loss using suspended sediment load and 137Cs measurements on agricultural land, Brie Plateau, France // Man and River Systems. Hydrobiologia. 1999. Vol. 410. P. 251-261.

135. Stokes, S., Walling D.E. Radiogenic and isotopic methods for the direct dating of fluvial systems. In: M. Kondolf, H. Piegay, eds, Tools in Fluvial Geomorphology; Wiley, Chichester. 2003 P. 233-267.

136. Sutherland R.A. Caesim-137 soil sampling and inventory variability in reference locations: a literature survey // Hydrological processes. 1996, vol. 10, pp. 43-53.

137. Sutherland, R.A. 1991. Examination of caesium-137 areal activities in control (uneroded) locations. Soil Technology 4:33-50.

138. Thonon I. Deposition of sediment and associated heavy metals on floodplains. Netherlands Geographical Studies. 2006. №337. 176 p.

139. Turekian K.K., Nozaki Y., Benninger L.K. Geochemistry of atmospheric radon and radon products // Annual review of Earth planet sciences. 1977. S:227-55. P. 227-255.

140. Turnage K.M., Lee S.Y., Foss J.E., Larsen I.L. Comparison of soil erosion and deposition rates using radioeesium, RUSLE and buried soils in dolines in East Tennessee // Environmental geology. 1997. Vol. 29. No. 1-2. P. 1-10.

141. Van Oost K., Govers G., Desmet P.J.J. Evaluating the effects of landscape structure on soil erosion by water and tillage // Lndscape Ecology. 15(6). 2000. P. 579-591.

142. Van Rompaey A.J.J., Verstraten G., Van Oost K., Govers G., Poesen J. Modelling mean annual sediment yield using a distributed approach // Earth Surface Processes and Landforms. 26. 2001. P. 1221-1236.

143. Verstraeten G., Van Oost K., Van Rompaey A., Poesen J., Govers G. Evaluating an integrated approach to catchment management to reduce soil loss and sediment pollution through modeling // Soil Use and Management. V. 19. 2002. P. 386-394.

144. Wallbrink P.J, Murray A.S. Use of fallout radionuclides as indicators of erosion processes // Hydrological processes, 1993, vol. 7, № 3, p. 297-304.

145. Wallbrink P.J., Murray A.S. Determining soil loss using the inventory ratio of excess lead-210 to cesium-137// Soil. Sci. Soc. Amer. J. 1996. Vol. 60(4). P. 1201-1208.

146. Wallbrink P. J., Murray A.S. Determining soil loss using the inventory ratio of excess Lead-210 to Caesium-137 // Soil Science Society of America J. 1996, vol. 60 (4), pp. 1201-1208.

147. Walling D.E. & Bradley S.B. Rates and pattern of contemporary floodplain sedimentation: case study of the River Culm, Devon, UK. GeoJournal 19, 1989, pp.5362.

148. Walling D.E., and T.A. Quine. Use of caesium-137 to investigate patterns and rates of soil erosion on arable fields, pp. 33-53. In: J. Broadman, I.D.I. Foster, and J.A. Dearing (eds.), Soil erosion on agricultural land, 1990. Wiley, London.

149. Walling D.E., Collins A.L., Jones P.A., Leeks G.J.L., Old G. Establishing fine-grained sediment budgets for the Pang and Lambourn LOCAR catchments, UK // Journal of Hydrology, 330(1-2), 2006. P.126-141.

150. Walling D.E., Collins A.L., Sichingabula H.M. Using unsupported lead-210 measurements to investigate soil erosion and sediment delivery in a small Zambian catchment // Geomorphology. 2003, vol. 52 (3), pp. 193-213.

151. Walling D.E., Collins A.L., Sichingabula H.M., Leeks G.J.L. Integrated assessment of catchment suspended sediment budgets: a Zambian example // Land degradation & development. V. 12; 2001a. P. 387-415.

152. Walling D.E., He Q. Improved models for estimating soil erosion rates from cesium-137 measurements // J. Env. Qual. 1999a. Vol. 28. No. 2. P. 622.

153. Walling D.E., He Q. Models for Converting 137Cs Measurements to Estimates of Soil Redistribution Rates on Cultivated and Uncultivated Soils. // University of Exeter, UK, 1997. 29 p.

154. Walling D.E., He Q. Using fallout lead-210 measurements to estimate soil erosion on cultivated land. // Soil Science Society of America J. 1999b. V. 63, №. 5, p.1404-1412.

155. Walling D.E., He Q. Changing rates of overbank sedimentation on the floodplains of British rivers during the past 100 years. In: Fluvial Processes and Environmental Change. Wiley, Chichester, UK, 1999, pp. 207-222.

156. Walling D.E., He Q. Use of fallout 137Cs in investigations of overbank sediment deposition on river floodplains //Catena. 1997. V.29. P.263-282.

157. Walling D.E., He Q., Blake W. Use of 7Be and 137Cs measurement to document short-and medium-term rates of water-induced soil erosion on agricultural land. // Water resource research. V. 35, №.12, 1999. pp. 3865-3874.

158. Walling D.E., He Q., Whelan P.A. Using 137Cs measurements to validate the application of the AGNPS and ANSWERS erosion and sediment yield models in two small Devon catchments // Soil and Tillage Research. 2003, vol. 69, pp. 27-43.

159. Walling D.E., P.N. Owens and G.J.L. Leeks. The characteristics of overbank deposits associated with a major flood event in the catchment of the River Ouse, Yorkshire, UK // Catena 1997. 31(1-2). P. 53-75.

160. Walling D.E., Quine T.A. Use of caesium-137 as a tracer of erosion and sedimentation: Handbook for the application of the caesium-137 technique. University of Exeter, UK, 1993. 196 p.

161. Walling D.E., Quine T.A., He Q. Investigating Contemporary Rates of Floodplain Sedimentation, Lowland Floodplain Rivers. // Geomorphological Perspectives, 1992, p.165-184.

162. Walling, D.E., Russel M.A., Webb B.W. Controls on the nutrient content of suspended sediment transported by British rivers // Sci. Total environment, 266, 2001b, pp.l 13123.

163. Warren N., Allan I.J., Carter J.E., House W.A., Parker A. Pesticides and other micro-organic contaminants in freshwater sedimentary environments a review // Appl. Geochemistry, 18., 2003. P. 159-194.

164. Wheeler, D., and J. Mayes (ed.). Regional Climates of the British Isles. Routledge. 1997.

165. Wilkinson S. N., Prosser I.P., Rustomji P., Read A.M. Modelling and testing spatially distributed sediment budgets to relate erosion processes to sediment yields // Environmental Modelling & Software. V. 24. 2009. P. 489-501.

166. Wilkinson S.N., Young W.J., De Rose R.C. Regionalizing mean annual flow and daily flow variability for basin-scale sediment and nutrient modeling // Hydrological Processes, 20, 2006, P. 2769-2786.

167. Yang M.Y., Walling D.E., Tian J.L. and Liu P.L. Partitioning the Contributions of Sheet and Rill Erosion Using Beryllium-7 and Cesium-137 // Soil Science Society of America Journal 70:1579-1590 (2006)

168. Zhang X.C., Nearing M.A., Polyakov V.O. and Friedrich J. M. Using Rare-Earth Oxide Tracers for Studying Soil Erosion Dynamics // Soil Science Society of America Journal 67:279-288 (2003)J

Информация о работе

Жукова, Ольга Михайловна
кандидата географических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.25

Диссертация

Динамика эрозионно-аккумулятивных процессов центра Русской равнины на основе применения радиоизотопных методов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы