Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Динамика природных процессов в долине Хамрин (Ирак) под влиянием водохранилища по материалам дистанционного зондирования

ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Динамика природных процессов в долине Хамрин (Ирак) под влиянием водохранилища по материалам дистанционного зондирования"

На правах рукописи УДК: 551.4 + 528.8

Ал Нуаири Башар Хашим Канван

Динамика природных процессов в долине Хамрин (Ирак) под влиянием водохранилища по материалам дистанционного зондирования

Специальность 25.00.25 - геоморфология и эволюционная география

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

г г апр 2015

Санкт- Петербург 2015

005567754

005567754

Работа выполнена на кафедре физической географии и природопользования Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена»

Научный руководитель:

доктор географических наук, директор Института водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, заведующий кафедрой физической географии и природопользования Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена Субетто Дмитрий Александрович

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор, профессор кафедры гидрологии суши Российского государственного гидрометеорологического университета Мякишева Наталия Вячеславовна

доктор географических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов Географического факультета Московского государственного университета имени М.В .Ломоносова

Чернов Алексей Владимирович. Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Защита состоится «/^9 » 2015 г. в часов на заседании

Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.199.26, созданного на базе Российского государственного педагогического университета имени А.И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 12, ауд. № 21.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 5. и на сайте университета по адресу: http://disser.herzen.spb.ru/Preview/Kartaykarta_000000219.html

Автореферат разослан » ¿Ltyti/'t/ J[

2015 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета s Ирина Петровна Махова

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Для аридных районов мира важнейшими экологическими проблемами являются истощение водных ресурсов и опустынивание. В Ираке нарастающий дефицит воды обусловлен гидротехническим строительством на реках Тигр и Ефрат за пределами страны. Увеличение площадей опустыненных территорий происходит вследствие прорыва дамб ирригационных каналов, разрушения подземных акведуков-кяризов во время военных действий, засоления обрабатываемых земель, сохраняющегося архаичного земледелия. Пустыни и земли, подверженные опустыниванию, занимают около 90% территории Ирака.

Одним из способов решения этих проблем является сооружение водохранилищ. В Ираке во второй половине XX в. начались активные работы по созданию крупных наливных водохранилищ. В настоящее время страна занимает одно из ведущих мест в мире по удельным показателям регулирования стока.

С созданием водохранилищ решаются многие проблемы, но возникают другие, например, повышение уровня грунтовых вод и связанное с ним подтопление территорий, переформирование берегов и другие, часто негативные, изменения в окружающей среде. В разных природно-климатических и геолого-геоморфологических условиях изменения в экосистемах и в их отдельных элементах под влиянием водохранилища происходят по-разному. Эти проблемы широко освещены в многочисленных публикациях российских и зарубежных исследователей.

В Ираке водохранилища изучаются, в основном, с точки зрения динамики гидрологических процессов и качества воды. Опыта комплексного исследования водохранилищ, позволяющего охарактеризовать весь спектр вопросов их взаимодействия с окружающей средой, в стране практически нет. Сложность организации комплексных исследований в Ираке связана с недостаточным картографическим обеспечением акватории и прилегающих территорий, ограниченными возможностями проведения полевых наблюдений и измерений,

С

слабо развитой сети режимных станций слежения за отдельными параметрами среды.

Исследование, выполненное в долине Хамрин, является первым опытом иракских ученых научной разработки проблемы взаимодействия и взаимообусловленности природных и антропогенных процессов в специфических условиях функционирования и динамики водохранилища Хамрин.

Объект исследования: долина Хамрин.

Предмет исследования: трансформация природных процессов в долине Хамрин под влиянием водохранилища.

Цель работы - выявить особенности динамики природных процессов в долине Хамрин под влиянием водохранилища по материалам дистанционного зондирования.

Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи:

- рассмотреть методики дешифрирования аэрокосмических снимков и подходы к формированию базы данных;

- составить тематические карты долины Хамрин до и после создания водохранилища и сформировать информационную базу данных;

- охарактеризовать природные условия в долине Хамрин и степень их антропогенного преобразования до строительства водохранилища;

- проанализировать гидродинамические процессы в водохранилище;

- выявить последствия влияния водохранилища на элементы природной среды и сельскохозяйственные объекты в долине Хамрин.

Защищаемые положения:

1. Авторские карты и профили долины Хамрин, отображающие динамику природных процессов и база информационных данных, сформированная на основе материалов дистанционного зондирования, выполненного в 1973, 1990 и 2000 гг. и радиолокационной съемки 2003 г.

2. Динамику всех природных и антропогенно-природных процессов в долине определяют резкие колебания уровня водохранилища в течение года (6-9 м) и от года к году (10 м).

3. По типу геоморфологических процессов на склонах долины Хамрин выделяется две зоны - ниже и выше наибольшего предельного уровня (НПУ). Ниже НПУ в зоне периодического затопления преимущественное развитие получают абразионные процессы, под влиянием которых за 32 года его существования западные берега отступили на 1,5-2,0 км, восточные - на 1,5-5,0 км. Выше НПУ вне зоны затопления вследствие ослабления устойчивости склонов происходит активизация эрозионного смыва и размыва. Отступание западных склонов на уровне 160-120 м составило соответственно 0,5-1,0 км, восточных — от 0,1-0,9 км до 3,5-4,0 км.

4. Активное развитие абразионных процессов обусловлено как значительными колебаниями уровня водоема (6-9 м в течение года, 10 м в многолетней динамике), так и геолого-геоморфологическим строением долины: У-образным поперечным профилем, преобладанием крутых склонов и наличием легкоразмываемых пород. Следствием этого является преимущественное развитие абразионных берегов разных типов, на долю которых приходится 65% береговой линии.

5. Вследствие затопления площадь под посевами зерновых культур сократилась на 23,3%, а пастбищ - на 1,1%. В зоне периодического затопления площадью 487 кв. км меняется по сезонам соотношение площади пашни и пастбищ. Во влажный сезон с повышением уровня водоема сокращается площадь пашни и увеличивается площадь пастбищ за счет ранее непродуктивных земель, на которых появляется растительность. В сухой сезон увеличивается площадь пахотных земель почти в 2 раза по сравнению с зимним сезоном, и сокращается площадь пастбищ на такую же величину.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование долины Хамрин:

- составлена серия тематических карт с использованием автоматизированных систем обработки космических снимков и сформирована база информационных данных;

- выявлены особенности природных условий долины Хамрин и степень ее хозяйственного освоения до создания водохранилища;

- проанализированы гидродинамические процессы в водохранилище;

- выполнен сравнительный анализ развития геоморфологических процессов и структуры земельного фонда в долине Хамрин до и после строительства водохранилища.

Теоретической основой исследования являются фундаментальные труды российских и зарубежных авторов в области применения материалов дистанционного зондирования для изучения окружающей среды и влияния водохранилищ на окружающую среду: Б.В. Виноградов, И.С. Гарелик, И.К. Лурье, А.Г. Косиков, В.И. Кравцова, А.М. Чандра, А.Б. Авакян, C.JI. Вендров, К.Н. Дьяконов, А.Ю. Рылыциков, В.А. Шарапов, В.М. Широков, С.М. Успенский, Vischer D., Robroeck Т., Van Zuidam R. A., Cancelado F.I., Pavlopoulos К., Evelpidou N., Vassilopoulos A., Ansari N., Aljharri M., Bassi M.A., Al- Tamimi O.S., Abdul-Latif A.S., Al-Hamdani S. и Anwar M.B.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертационной работы были положены материалы дистанционного зондирования, картографические источники, а также данные метеорологических и гидрологических наблюдений за период 1971-2012 гг. В ходе полевых исследований в 2012-2013 гг. автором были выполнены гидрометрические измерения водохранилища, отобрано 130 проб донных отложений, анализ гранулометрического состава которых выполнен в лаборатории университета Диала (Ирак).

Обоснованность и достоверность результатов исследования

базируется на необходимом и достаточном количестве исходных материалов, применении автоматизированных методов дешифрирования космических снимков, ГИС-технологий, обработки аналитических материалов и представления результатов.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в развитии теоретических представлений о влиянии водохранилищ

6

аридных зон на окружающую среду и о динамике антропогенно-природных процессов.

Практическая значимость. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы федеральными и региональными органами власти в процессе эксплуатации водохранилища Хамрин и при разработке прогноза его развития.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 печатных работах, из них 3 в рецензируемых изданиях. Результаты исследований доложены на Международной научно-практической конференции LXVII Герценовские чтения (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2014 г.), International conference & young scientists school «Paleolimnology of Northern Eurasia» (Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН, Петрозаводск, 2014 г.) и VIII международной научно-практической конференции: «Современные концепции научных исследований» (Евразийский Союз Ученых (ЕСУ), Москва, 2014).

Содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и четырех приложений общим объемом 144 страниц, из них 68 рисунков и 20 таблиц. Список литературы включает 66 наименования.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, определена его цель и поставлены задачи, обозначены объект и предмет исследования, указана научная новизна, методологическая основа, теоретическая и практическая значимость результатов исследования, сформулированы основные защищаемые положения.

В первой главе «Материалы и методы» обсуждаются возможности применения материалов дистанционного зондирования для изучения элементов окружающей среды, проанализированы технологии обработки космических снимков, в частности, автоматизированное дешифрирование.

Для изучения долины Хамрин были использованы космические снимки: Landsat 1- MSS 1973 г., Landsat 5 -ТМ 1990 г., Landsat 7 - +ЕТМ 2000 г.,

7

материалы радиолокационной съёмки (ASTER) 2003 г. Создание цифровых моделей базировалось на геоинформационных системах Are GIS 9.3, ERDAS IMAGING 8.4, Surfer 8, Global Mapper 7.

Работа выполнялась в следующей последовательности:

1. Создание мозаики односезонных изображений, максимально удовлетворяющих задачам визуального изучения поверхности.

2. Импорт изображений в формат программ обработки данных дистанционного зондирования.

3. Создание цифровой модели рельефа на основе данных ASTER .

4. Экспорт полученных карт в ГИС, создание векторных тематических слоев, применение инструментов анализа Are GIS.

В результате нами была обновлена топографическая основа для района исследований, и составлены тематические карты, которые позволили получить качественную и количественную информацию о природных условиях в долине Хамрин до создания водохранилища, динамике его водной поверхности, о процессах в береговой зоне и вне непосредственного влияния водохранилища.

Исходя из вышеизложенного сформулировано первое защищаемое положение: Авторские карты и профили долины Хамрин, отображающие динамику природных процессов и база информационных данных, сформированная на основе материалов дистанционного зондирования, выполненного в 1973, 1990 и 2000 гг. и радиолокационной съемки 2003 г.

Вторая глава «Физико-географические условия в регионе и в районе исследования» посвящена анализу природных особенностей долины Хамрин, находящейся в 120 км к северо-востоку от Багдада (рис 1).

Изучаемый район расположен в зоне контакта Месопотамского краевого прогиба и юго-западной окраины предгорий Загроса. Долина Хамрин длиной 63 км вытянута с северо-запада на юго-восток между хребтами Хамрин и Наодуман (рис. 2). Ширина долины составляет 13-25 км, глубина достигает 130 м. Хребет Хамрин постепенно переходит к аллювиальной равнине Месопотамии, а хребет

Наодуман выражен четко, отделяет соседнюю долину. Невысокие хребты (около

8

200 м) сложены конгломератами, песками, аргиллитами и песчано-гравийными отложениями плиоцена мощностью 190-300 м. Четвертичные отложения представлены элювием и разнообразными склоновыми отложениями -коллювиальными, коллювиально-делювиальными, пролювиальными и аллювиальными песками, алевритами, глинами и гравием мощностью от метров до десятков метров. К хребту Наодуман примыкает плато высотой около 100 м, сложенное гипсосодержащими толщами.

Рис. 1. Географическое положение района исследования

Рис. 2. Структурно-тектоническая карта района исследования

Склоны долины развиваются под влиянием разнообразных склоновых процессов в зависимости от экспозиции. Подветренные склоны хребта Хамрин восточных экспозиций более сухие и подвержены преимущественно гравитационным процессам. В местах формирования временных горизонтов грунтовых вод образуются оползни. На этих склонах развиваются также эрозионные процессы с образованием сравнительно негустой сети оврагов длиной до 200 м, глубиной в среднем около 2 м и такой же шириной.

На наветренных более влажных склонах западных экспозиций хребта Наодуман ведущую роль играют эрозионные процессы с образованием густой сети промоин и оврагов длиной более 200 м, шириной до 3 м и глубиной около 2 м. Помимо мелких форм линейного размыва склоны прорезают русла временных водотоков, в устьях которых в подножиях склонов образуются конусы выноса, сливающиеся в подгорный пролювиальный шлейф. Склоны и днище испещрены эрозионными бороздами, образующимися в процессе неруслового смыва.

В долине можно выделить три типа рельефа: тектонический, эрозионный и аккумулятивный. К тектонически обусловленным формам рельефа можно отнести куэсты и нагорные плато. К эрозионным формам относятся ветвящиеся овраги и промоины, расчленяющие поверхность, сложенную гипсосодержащими песками, до бедленда, а также эрозионные борозды. Аккумулятивный тип представлен поймой реки Диала, делювиально-пролювиальной равниной, небольшими участками биогенного рельефа (болота) и конусами выноса (рис. 3). В табл. 1 представлены площади, которые занимает каждый из выделенных типов и форм рельефа и дано их процентное соотношение к общей площади долины.

Климат в долине Хамрин субтропический средиземноморский континентального типа. Анализ данных наблюдений на метеостанции Ханакин за период 1971-2012 гг. показал, что минимальная температура воздуха за последнее десятилетие увеличилась на 2,4ПС, а максимальная - на 1,8 ПС. С 1999 г. прослеживается значительное уменьшение годовой суммы осадков по сравнению со среднемноголетними значениями (279 мм) до 103 мм в 2008 г, в среднем на 72 мм.

Рис. 3. Морфологическая карта долины Хамрин до создания водохранилища

1981 г.

Таблица 1. Типы и формы рельефа в долине Хамрин

Типы и формы рельефа Площадь, 2 КМ Процент, %

Тектонический Куэсты и горный хребет 311 25

Нагорные плато 15 1

Эрозионный Бедленд 68 6

Эрозионные борозды, промоины и овраги 226 18

Аккумулятивный Аллювиально-пролювиальная равнина 273 22

Конусы выноса 249 20

Пойма 50 4

Болото 47 4

Сумма 1239 100

Эрозионные борозды,

промоины и с----

Аккумулятивные форм

Конусы Е Аллювиально-пролювиальная равнина К Пойма

Болота

Геоморфологические символы

^ конучы выноса

Куэсты и крутой горный хребет

Направление падения Водораздел > Уступ долина

Тектонические I

Куэсты и крутой горный хребет

Нагорные плато Эрозионные формы

Третья глава «Особенности развития гидрологических процессов в водохранилище Хамрин» посвящена анализу гидродинамических процессов в водохранилище. Особенностью водохранилища является то, что оно образовано не выше по течению реки, а во внутригорной долине, которую пересекает река (табл. 2).

Таблица 2. Основные характеристики водохранилища Хамрин

НПУ, м "г к и <« ю О Площадь бассейна, км2 Площадь водного зеркала, км2 Длина, км Ширина, км Глубина, м Длина береговой линии,км

Средняя Максимальная Западный берег Восточный берег

107.5 3.56 о чэ г— <ч 487 17 49 7 22 91 158

Главные статьи водного баланса водохранилища - поверхностный приток и сток через сооружение гидроэлектростанции. Годовой приток реки Диала в среднем составил 144 м3/с, годовой сток 137 м3/с. За 32 года наблюдалось 12 многоводных лет и 20 маловодных и близких по водности к средним значениям. С 1999 г. наблюдается снижение поступления воды со стоком реки. Только в 2003 г. приток был больше средних значений. В самый многоводный за все время существования водохранилища 1988 г. приток превысил среднемноголетний на 88% и составил 381 м3/с. Самым маловодным был 2008 г. когда приток был ниже среднемноголетнего на 91% (всего 28 м3/с).

Водный баланс и уровенный режим водохранилища Хамрин подвержены значительным колебаниям от года к году и в течение года. Наибольшее поступление воды происходит весной, в марте-апреле. К этому же времени приурочен и наиболее высокий уровень. В маловодные годы подъем воды может происходить в ноябре.

За 32 года существования водохранилища оно наполнялось до НПУ только в 1988 г. В 8 случаях уровень устанавливался на отметке 100-102 м. В основном

уровень водохранилища ниже средних значений и держится около отметки 95 м (рис. 4).

В году преобладают ветры западных, северо-западных и северных румбов -68,4%, на долю юго-западных, южных и юго-восточных приходится 21,2%. Ветер в летний сезон всегда наблюдаются западный и северо-западный, в остальное время года - различных направлений.

Средняя скорость ветра составляет 1,9 м/с. С января по июль скорость немного выше средних значений (около 2,0 м/с, достигая 2,4 м/с в апреле), с июля несколько снижается, и в декабре достигает минимальных значений 1,5 м/с. От года к году колебания скорости ветра более значительные. В период 1975-1991 гг. преобладали ветры со скоростью 1,0-3,5 м/с. В последующие годы скорость ветра снизилась до 0,5-1,0 м/с.

Рис.4. Максимальный (1988 г.) и минимальный (2008 г.) уровни воды

На водохранилище Хамрин наблюдаются волны с длиной разгона 5-15 км,

периодом около 3 с, высотой 0,5-1,0 м. В феврале-апреле, когда наблюдаются

наиболее сильные ветры, возникают волны высотой 1,0-1,5 м, но их повторяемость всего 18%. Очень редко (2%) бывает штормовое волнение с высотой волн более 1,5 м. Большая повторяемость в эти месяцы характерна для волн высотой 0,5-1,0 м (46%). Таким образом, во влажный сезон при высоком уровне воды наблюдается наиболее интенсивное волнение.

Летние ветры восточных и юго-восточных румбов часто бывают более сильными (до 4м/с), поэтому повторяемость волн высотой 0,5-1,0 м в мае-июле и августе-октябре остается довольно высокой (24-28%) и даже превышает повторяемость таких волн в ноябре-январе (20%). Во все сезоны присутствует волнение с высотой волн менее 0,5 м/с, и при малой воде их повторяемость составляет 65-75%, только зимой она снижается до 34%. Следствием сравнительно небольшого, но постоянного волнения на водохранилище Хамрин является значительное переформирование его берегов.

Исходя из вышеизложенного сформулировано второе защищаемое положение: Динамику всех природных и антропогенно-природных процессов в долине определяют резкие колебания уровня водохранилища в течение года (6-9 м) и от года к году (10 м).

В четвертой главе «Влияние водохранилища на окружающую среду в береговой зоне» рассмотрены последствия влияния водохранилища на элементы природной среды и сельскохозяйственные объекты в долине Хамрин.

На рис.5 показано положение продольного и поперечных профилей через долину. Сравнение продольных профилей показывает, что со времени появления водохранилища произошло выравнивание днища (рис. 6).

За счет накопления наносов в самой глубокой центральной части его абсолютная отметка изменилась на 10 м (с 80 до 90 м). Выпуклый юго-восточный отрезок днища приобрел вогнутую форму за счет размыва. На северо-западном отрезке продольного профиля прослеживается аккумуляция, начинающаяся немного выше НПУ. Бывшие микроступени вблизи НПУ замыты, но ближе к окраине долины образовались новые, видимо за счет распашки.

Рис. 5. 30 карта долины Хамрин

Н.П1 ---до строительстве водохранилища после строительства водохранилища Нш

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63

Рис. 6. Продольный профиль днища долины Хамрин по линии А-В

По поперечному профилю В-Г (рис. 7) на склонах произошел размыв, более интенсивный на склоне хребта Хамрин, до 5 м вблизи НПУ. Абсолютная отметка днища возросла с 90 до 100 м, то есть здесь накопилось 10 м осадков. Длина склона хребта Хамрин сократилась на 1,5 км, а хребта Наодуман — на 4,5 км. Ширина днища соответственно возросла на 6 км и составила 10 км. Почти на 5° увеличилась крутизна склонов. Поперечный профиль долины приобрел форму трапеции.

В поперечном профиле Д-Е (рис. 7) днище также приподнято до отметки 90 м абс. и стало шире на 7 км. Склоны сохранили свою асимметрию. Склон хребта Хамрин изменился немного, в основном в своей нижней части, где были размыты скопившиеся склоновые отложения и стал короче на 2 км. Длина склона хребта

Наодуман сократилась почти на 5 км. Склон приобрел вогнутую форму за счет интенсивного размыва, и только около НПУ произошло небольшое накопление наносов. Тыловой шов четко выражен в подножии обоих хребтов.

В поперечном профиле Ж-3 накопление материала в днище составило всего 3 м. Склоны сохранили свою асимметрию и характер продольных профилей за счет почти одинакового размыва. Длина каждого сократилась на 1,5 км, соответственно ширина днища увеличилась до 6 км.

На склонах долины в зависимости от типа геоморфологических процессов нами выделено две зоны - ниже и выше НПУ. Ниже НПУ периодически надводный береговой склон становится подводным. На надводном береговом склоне в течение сухого сезона по мере снижения уровня водоема развиваются абразионные процессы и образуются волноприбойные ниши и клифы. На профиле Д-Е элементы абразионного берега прослеживаются на уровне 92 м (склон хр. Хамрин) и на уровне 97 м (склон хр. Наодуман). Во влажный сезон, когда надводный береговой склон затапливается, на нем происходит аккумуляция материала с образованием подводных береговых валов, если этот склон достаточно длинный и пологий. В целом абразионные процессы происходят более активно, о чем говорит интенсивное отступание берегов водохранилища. Западные берега отступили за время существования водохранилища на 1,5-2,0 км, восточные - на 1,5-5,0 км. Склоны ниже НПУ крутые, прямые и отделяются от днища четко выраженными линиями тыловых швов.

Выше НПУ ослабление устойчивости склонов привело к активизации эрозионных процессов смыва и размыва и как следствие к их интенсивному отступанию и изменению морфологии продольных профилей. Западные склоны на уровне 120-160 м отступили на 0,5-1.0 км, восточные - на 0,1-0,9 км. Наибольшие изменения выявлены на хребте Наодуман в центральной части долины, где склон отступил на 3,5-4,0 км. Выпуклые профили за счет размыва приобрели либо прямой продольный профиль, либо вогнутый. Склоны стали более короткими и крутыми. В целом У-образный поперечный профиль долины приобрел трапециевидную форму.

ll.ni 220, „ до строительства водохранилища после строительства водохранилища Н,ш г г.220

«к Профиль В-Г у М0ч

180 180

160 \\ \ 160

140 \ \ ч / 140

120 \ \ X / 120

\ _ ч ^ / 100

V

80 80

1 2 -1 4 5 6 7 8 9 10 II 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Кш

Рис. 7. Поперечные профили долины Хамрин

Исходя из вышеизложенного сформулировано третье защищаемое положение: По типу геоморфологических процессов на склонах долины Хамрин выделяется две зоны - ниже и выше наибольшего предельного уровня (НПУ). Ниже НПУ в зоне периодического затопления преимущественное развитие получают абразионные процессы, под влиянием которых за 32 года его существования западные берега отступили на 1,5-2,0 км, восточные - на 1,5-5,0 км. Выше НПУ вне зоны затопления вследствие ослабления устойчивости склонов происходит активизация эрозионного смыва и размыва. Отступание западных склонов на уровне 160-120 м составило соответственно 0,5-1,0 км, восточных - 0,1-0,9 км до 3,5-4,0 км.

Волны и вдольбереговые течения перемещают большие массы преобладающего в этой зоне песчано-глинистого материала, в результате чего происходит его заиливание преимущественно алевритовыми илами при уровне ниже среднего и глинистыми илами при повышении уровня до отметок 100 м.

В зоне сработки водохранилища оказываются участки ложа и подводного берегового склона (рис. 8), представляющего собой полосу конусов выноса, сложенных рыхлым пролювиальным материалом. Они подвергаются размыву и поверхностному смыву. В табл. 3 приведены результаты подсчета площадей распространения овражной, промоиной и плоскостной эрозии в периодически осушаемой зоне.

Таблица 3. Виды эрозии в периодически осушаемой зоне

Вид эрозии Площадь, км2 Процент,%

Поверхностная эрозия 433 35

Промоинная эрозия 220 18

Овражная эрозия 358 29

Площадь водохранилища 228 18

Сумма 1239 100

Интенсивное развитие оврагов часто приводит к расчленению поверхностей и склонов до стадии бедленда, поэтому интенсивность развития овражной эрозии оценивалась отдельно от других видов линейной эрозии. Для расчетов густоты овражного расчленения и оценки ее интенсивности нами использовалась

методика, предложенная нидерландскими исследователями (Van Zuidam, Cancelado, 1979). В табл. 4 показано распространение овражной эрозии по основным элементам рельефа долины (склоны и днище).

Рис. 8. Морфологическа карта долины Хамрин при уровне 96 м Таблица 4. Овражная эрозия по данным автора на 2013 год

Тип рельефа Общая длина оврагов, м Ьлощадь, км2 Густота овражной сети, м/км2 Процент, % Интенсивной овражной эрозии, баллы Описание

Склоны 868920 570 1524 58,6 4 Высокая

Днище 473714 441 1074 41,4 3 Средняя

Сумма 1342635 1011 2598 100% 4 Высокая

В целом осушаемые периодически ложе и подводный береговой склон водохранилища остаются ареной преимущественного развития других видов эрозии (промоинной, поверхностной). С момента заполнения водохранилища началась интенсивная переработка берегов и формирование следующих их типов: абразионных, аккумулятивных, нейтральных и техногенных (табл. 5 и рис.9).

Таблица 5. Протяженность берегов разных типов при уровне 96 м

Типы берегов Длина Площадь Крутизна, градус

км % км2 %

Абразионные 86 65 99 38 11>31

Абразионно-обвальные 39 29 8 3 >31

Абразионно-оползневые 30 23 19 7 21-30

Абразионно-аккумулятивные 17 13 72 28 11-20

Аккумулятивные 34 26 121 47 6-10

Нейтральные 6 5 40 15 1-5

Техногенные 5 4 - - -

Сумма 131 100 260 100

Протяженность берегов разных типов и интенсивность их переформирования тесно связана с естественными геоморфологическими условиями в долине и гидродинамическими процессами в водохранилище.

Полевые наблюдения на ключевых участках показали, что выявленные по космическим снимкам типы берегов являются объективным отражением сложных динамических процессов, происходящих на берегах искусственного водоема.

Среди группы абразионных берегов, протягивающихся на 86 км выделяются абразионно-обвальные, абразионно-оползневые и абразионно-аккумулятивные.

Абразионно-обвальные берега составляют почти половину абразионной группы берегов и протягиваются на 39 км в приплотинной части водоема.

Абразионно-оползневые берега так же имеют широкое распространение (около 30 км). Они приурочены к склонам, подверженным естественным опозневым процессам в местах формирования временных горизонтов грунтовых вод. У наиболее крупных оползней высота стенки отрыва 5-10 м, площадь оползневого тела 10-20 м2.

1

Типы берегов:

абрашоныо-ооп:

>одохр»нн.1ишдI на 2012г. (плошал, зеркала 'мною 228 кшГпсримотр 1.11 кш)

Рис. 9. Типы берегов водохранилища Хамрин

Аккумулятивные берега широко представлены на восточном побережье водохранилища общей протяженностью 34 км. Аккумулятивные берега развиты в зоне затопления поймы и низких аллювиальных террас в некоторых случаях устьев мелких оврагов и небольших балок. В плане аккумулятивный берег может быть выровненный или бухтовый. Аккумуляция материала происходит на мелководьях восточного берега в устье реки Диала и оврагов. Аккумулятивные формы в виде кос и пересыпей при повышении уровня образуют многочисленные острова.

Нейтральные берега наблюдаются на низменных отлогих северо-восточных берегах водохранилища. В пределах этих участков побережья водохранилища волновые процессы неразвиты, абразия не наблюдается из-за широкой полосы вдоль берега камышево-тростниковых зарослей, которые полностью гасят силу ветровых волн. Протяженность данного типа берегов составляет 6 км.

21

Техногенные берега занимают всего 5 км. К ним относятся бетонные берегоукрепительные сооружения предназначенные для города Саадия.

Таким образом, преобладание абразионных берегов отражает особенности морфологии долины и уровенного режима водохранилища.

Исходя из вышеизложенного сформулировано четвертое защищаемое положение: Активное развитие абразионных процессов обусловлено как значительными колебаниями уровня водоема (6-9 м в течение года, 10 м в многолетней динамике), так и геолого-геоморфологическим строением долины: У-образным поперечным профилем, преобладанием крутых склонов и наличием легкоразмываемых пород. Следствием этого является преимущественное развитие абразионных берегов разных типов, на долю которых приходится 65% береговой линии.

С появлением водохранилища возникли экологические и социально-экономические проблемы, которые обусловлены как уменьшением площади сельскохозяйственных угодий, так и структурными изменениями. По проекту площадь зеркала водохранилища при НПУ составляет 487 км2. В результате в зоне затопления оказываются пахотные земли, пастбища, сады и многочисленные деревни. Расчеты, выполненные по составленным картам, показывают, что вследствие затопления площадь под посевами зерновых культур сократилась на 23,3%, а пастбищ на 1,1% . Потеря площади земельного фонда, несомненно, ведет к снижению объемов сельскохозяйственной продукции. В тоже время строительство водохранилища позволило существенно расширить возможности использования земель ниже по течению р. Диала, что привело к повышению объемов сельскохозяйственной продукции в регионе. Изменение структуры земельного фонда в Хамрин представлено на рис.10.

По сезонам года и в зависимости от колебаний уровня водохранилища от года к году соотношение площадей пахотных земель и пастбищ изменяется. В сезон дождей, в период максимального подъема уровня водохранилища незатопленными оказываются всего 13% пахотных земель, а пастбищ - 25% (рис. 11 А, табл. 6). В сухой сезон площадь водохранилища уменьшается,

22

увеличивается площадь пахотных земель почти в 2 раза и сокращается площадь пастбищ на такую же величину (рис. 11 Б, табл. 6). Во влажный сезон, когда значительная часть днища оказывается под водой, площадь пашни сокращается, а пастбищ увеличивается вследствие появления растительности на ранее непродуктивных землях.

Рис. 10. ЗО карты рельфа до (А), после (Б) строительства водохранилища

Рис. 11. Структура земельного фонда влажного (А), сухого сезона (Б)

Таблица 6. Изменение площадей категорий земель по сезонам

Категории земель Площадь, км2 Процент, %

Влажный Сухой Влажный Сухой

Пашни 160 335 13 27

Пастбища 311 154 25 12

Фруктовые сады 7 7 1 1

Непродуктивные земли 274 671 22 54

В одохранилище 487 72 39 6

Сумма 1239 100

Исходя из вышеизложенного сформулировано пятое защищаемое положение: Вследствие затопления площадь под посевами зерновых культур сократилась на 23,3%, а пастбищ - на 1,1%. В зоне периодического затопления площадью 487 кв. км меняется по сезонам соотношение площади пашни и пастбищ. Во влажный сезон с повышением уровня водоема сокращается площадь пашни и увеличивается площадь пастбищ за счет ранее непродуктивных земель, на которых появляется растительность. В сухой сезон увеличивается площадь пахотных земель почти в 2 раза по сравнению с зимним сезоном, и сокращается площадь пастбищ на такую же величину.

В Заключении приведены основные выводы и результаты, полученные в ходе исследования.

1. Интерпретация материалов дистанционного зондирования позволила уточнить топографическую основу, составить серию тематических карт долины Хамрин, выполнить последующий сравнительный анализ изменений морфологии долины под влиянием водохранилища и структуры земельного фонда.

2. Водохранилище Хамрин отличается значительными колебаниями составляющих водного баланса и, следовательно, большими колебаниями уровня в течение года и от года к году. Среднемноголетний уровень водохранилища 97,5 м. Амплитуда колебаний относительно средних значений составила 10 м. Амплитуда сезонных колебаний составляет 6-9 м в зависимости от водности года.

3. Геолого-геоморфологическое строение долины, а именно У-образный поперечный профиль, асимметричные крутые склоны и наличие легкоразмываемых пород, а также интенсивное сельскохозяйственное освоение долины способствует развитию эрозионных процессов. С созданием водохранилища в зоне затопления появился новый геоморфологический процесс -абразионно-аккумулятивный. По типу геоморфологических процессов на склонах долины выделено две зоны — ниже и выше НПУ. Ниже НПУ в зоне периодического затопления ведущую роль играют абразионные процессы с образованием абразионных берегов разных типов, на долю которых приходится 65% береговой линии водохранилища. За 32 года его существования западные берега отступили на 1,0-2,0 км, восточные - на 1,5-5,0 км. Выше НПУ вне зоны переформирования берегов на склонах долины вследствие снижения устойчивости склонов активизировались эрозионные процессы. На высоте 120160 м западные склоны отступили на 0,5-1,0 км, восточные - на 0,1-0,9 до 3,5-4,0 км, на 5-10° увеличилась крутизна склонов, и выпуклый продольный профиль сменился вогнутым или прямым.

Ложе водохранилища интенсивно заиливается. За время существования водохранилища в нем накопилось до 10 м осадков и только в юго-восточной части - около 3 м. В составе донных отложений преобладают глинистые и алевритовые илы.

4. Вследствие затопления днища долины площадь пашни сократилась на 23,3%, площадь пастбищ - на 1,1%. По сезонам происходит изменение соотношения площади пашни и пастбищ. Во влажный зимний сезон с повышением уровня водоема сокращается площадь пашни и увеличивается площадь пастбищ за счет непродуктивных земель, на которых появляется растительность. В сухой сезон возрастает площадь пашни и сокращается площадь пастбищ.

5. С 1999 г. прослеживается тенденция к усилению аридизации климата. Минимальная температура увеличилась на 2,4°С, максимальная - на 1,8°С. Количество осадков сократилось по отношению к среднемноголетним значениям

25

на 72 мм (максимум на 109 мм). Это привело к снижению уровня водохранилища в среднем на 1,5 м, в отдельные годы - на 5-7 м. В маловодные годы сезонные колебания уровня достигают максимальных значений, следовательно, можно ожидать усиления интенсивности переработки берегов, а значит поступления большого объема материала и еще большего обмеления водохранилища.

III. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ал Нуари Б.Х. Классификации форм рельефа котловины Хамрин (Ирак) на основании данных дистанционного зондирования // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. Серия Естественные и точные науки. - 2014 (февраль). - № 165. - С. 106-112. (0,4 п.л.).

2. Ал Нуари Б.Х. Оценка интенсивности эрозионных процессов в котловине Хамрин (Ирак) по материалам аэрокосмической съемки / Ал Нуари Б.Х., Субетто Д.А. // Научное мнение - 2014. - № 5. - С. 208-213. (0,4/0,3 пл.).

3. Ал Нуари Б.Х. Влияние водохранилища на структуру земельного фонда в котловине Хамрин (Ирак) / Ал Нуари Б.Х., Субетто Д.А. // Общество. Среда. Развитие. Научно-теоретический журнал - 2014. - №4 (33). - С. 163168. (0,4/0,3 пл.).

4. Ал Нуари Б.Х. Сезонная динамика ландшафтов котловины Хамрин (Ирак) / Ал Нуари Б.Х., Субетто Д.А. // Коллективная монография по материалам Международной научно-практической конференции «LXVII Герценовские чтения», посвященной 110-летию со дня рождения А.М. Архангельского, Санкт-Петербург, РГПУ им. А.И. Герцена, 17-20 апреля 2014 года / Отв. ред. В.П. Соломин, В.А. Румянцев, Д.А. Субетто, Н.В. Ловелиус. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2014. С. 35-38. (0,3/0,2 п.л.).

5. AI Nuari В.Н. Assessment of the impact of climate change on water resources of Hamrin reservoir (Iraq) // Paleolimnology of Northern Eurasia. Proceedings of the

International Conference. Petrozavodsk, 21-25 September, 2014. / Eds. D.Subetto,

26

T.Regerand, A.Sidorova. Petrozavodsk: Karelian Research Centre RAS, 2014. P. 93. (0,1 п.л.).

6. Al Nuairi B.H. Climate change impacts on the levels of Hamrin Reservoir in Iraq // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). Ежемесячный научный журнал. - 2014. -№ 9 (11). - С. 185-189. (0,3 п.л.).

Подписано в печать 06.04.2015 Формат 60x84 'Л6 Цифровая Печ. л. 1.1 Тираж 150 Заказ №02/04 печать

Типография «Фалкон Принт» (197101, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Пушкарская, д. 54, офис 2, Сайт: falconprint.ru)