Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Водная эрозия на склонах и сток речных наносов
ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия
Автореферат диссертации по теме "Водная эрозия на склонах и сток речных наносов"
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
На правах рукописи БОБРОВИЦКАЯ Нелля Николаевна
ВОДНАЯ ЭРОЗИЯ НА . СКЛОНАХ И СТОК РЕЧНЫХ НАНОСОВ
Специальность 11.00.07 - гидрология суши,
водные ресурсы, гидрохимия
Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора географических наук
Санкт-Петербург, 1995
Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Чалов P.C.
доктор географических наук, профессор Дедков А.П. доктор географических наук, Бабкин В.И.
Ведущая организация: Институт географии Российской Академии Наук
Защита соотоитоя 29 ыая в 11 часов на заседании диссертационного оовета Д 024.03.01 Государственного гидрологического института по адресу:
С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Государственного
Диссертация в виде научного доклада разослана
26 апреля 1905г.
г.Санкт-Петербург, в/о, 2 -ая линия,доы 23
гидрологического инотитута
Ученый оекретарь диссертационного совета
Лемешко H.A.
Актуальность проблема. Анализ обширной научной литературы, посвященной вопросам исследования водноэрозиоиных процессов, показывает, что интерес к ним непрерывно возрастает во всем мире, так илк их интенсивность является важнейшим показателем состояния природной среды. В результате эрозии отдается плодородие почв, .ухудшается качество воды в реках и водоемах, происходит занесение и заиление прудов, водохранилищ, деградация пойл и русел рек. Вместо со стоком наносов такко переносятся и аккумулируются загрязняющие рещества.
К началу 1970-х годов в США, СССР и др. странах сформировалось несколько научных направлений в исследованиях водной зрояии: изучение изменения профиля сштых почв на основе его сравнения о профилем иесмытш почв, дождевание монолитов и стоковых площадок, лабораторные исследования сопротивляемости почв смыву, изучение стока наносов рек и частично временных ручьев, В результате были выявлены главные овойотва, определяющее противозрозненные качества почвы, к которш относятся ее структура, содержание и состояние в почве гумуса, механический состав почвы, характер разложения и мшюрадиза-щш органических веществ.
Наибольшее распространение для количественной оценки ошва и отока наяоеов получили эрозионные коэффициенты. В СССР они были применены В.Г.Глушковым и В.В.Поляковым для оценки интенсивности водноэрозиоиных процессов на речных водосборах (1940), а в СТА Уиш-ыейером и Смитси а "Универсальной уравнении почвенных потерь" (1940). В нем иопольэуатся индексы, учитывающие влияние энергии и интенсивности ливней, типа и состояния почвы, длины и уклонов склона на величину смыва, и индексы, выражающие вл1шние землепользования и противоэрагпонных мероприятий. Однако измерения стока наносов проводили на изолированных стоковых пдощЭД'ках, которые нарушали целостность гидрографической системы, и, как следствие, результаты таких намерений невозможно надежно использовать для оценок смыва о неизученных склонов, а также увязать эти данные со стоком наносов малых, средних и крупных рек.
Достоверные выводы о распределении смыва почв по длине склона можно получить только по данным непосредственных намерений в верхних, первоначальных ввеньях гидрографической сети. Начало таким измерениям было полодено в 1933 г. А.С.Козменко, а затем эти исследования были прододдены в лаОораторшт наносов ГГИ, МГУ, организациях
Мигоедьхоза СССР и др.
Следует отметить, что большинство этих работ,, способствовало развитию учения о стоке наносов о малых водосборов, но ряд важных аспектов формирования водноэрозионных процессов в них подробно не рассматривался. Например, структура временной ручейковой сети надежно нэ фиксировалась, так как отсутствовали соответствующие мэто-
«
ды; существующие методики измерения стока наносов не позволили учесть переотложение почвы по длине склона на больших территориях; методики учета стока наносов не содержали экспресс-методов оценки развития эрозионных процессов на крупных территориях с детальной оценкой как зон распределения активной эрозии, так и стока наносов временных ручьев.
В разработке этих вопросов и методологии мониторинга стока наносов, которые могут использоваться для репения важных региональных и глобальных научных проблем,, связанных с транспортом наносов, и заключается актуальность теш и обоснование цели, настоящей работы.
Цеди и задачи работы. Преследовались три цели: разработка методов натурных исследований стока наносов в верхних звеньях гидрографической сети с использованием данных, получаемых наземными и дистанционными способами; разработка методики расчета стока наносов со склонов; исследование закономерностей формирования стока наносов малых, средних и крупных рек в условиях антропогенного воздействия и расчет его характеристик. В соответствии с целями работы были сформированы следующие задачи:
- исследование стока наносов со склонов и факторов, его определяющих, с учетом таких характеристик гидрографической системы как целостность и саморегулирование;
- разработка наземных и дистанционных методов определения структуры временной ручейковой сети на склонах;
- разработка модели формирования отока наносов со склонов;
-'реализация разработанных методов и моделей для оценки стока
наносов со склонов в различных природных зонах;
- типизация антропогенных воздействий, их экологических последствий в изменении стока наносов и состояния русел рек;
- оценка тенденций изменения стока наносов и мутности рек под воздействием антропогенных факторов;
- составление карт мутности рек России и сопредельных госу-
дарств в масштабах 1 : 2 500 ООО и 1 : 10 ООО ООО. Предмет исследований и личный вклад соискателя в решение проблемы. Предметом исследования были водноэрозионные процессы, развивающееся во всех звеньях гидрографической сети, начиная от микроручейковой сети в приводораздельных чаотях склонов, малые, средние и крупные реки. Экспериментальные работы, анализ и обобщение как материалов специальных исследований, так и данных многолетних наблюдений Гоо-комгвдромета СССР, Рсогидромета и ведомственных организаций проводились под руководством и при непосредственном участии автора.
Автором был организован и проведен натурный эксперимент о использованием аэрофотосъемки и наземной стереофотограмметрической оъемки, а также наземных данных измерений гидрологических и гидравлических характеристик во временных ручьях и реках на водосборах рек Дона, Волги, Оби, Ладожского озера и п-ва Ямал. Использованы обширные материалы сети наблюдений Госкомгидромета СССР, Росгидромета и ведомственных организаций за стоком наносов, му.тноотыо и стоком воды со склонов, малых, средних и крупных рек. Всего по стоку наносов рассмотрено 2 800 поотов, а по стоку воды - 3 ООО постов о периодом наблюдений за мутностью от 1 до 52 лет. Продолжительность рядов наблюдений по стоку воды достигала 100 и более лет. Автором создан специальный архив материалов аэрофотосъемок и база данных по стоку наносов и факторам, его определяющим. Автору принадлежит постановка задач исследований, методическая основа развития 'аучного направления, значительная часть теоретических и экспериментальных исследований и обобщение полученных материалов.
ПРЕДМЕТОМ ЗАЩИТЫ ЯВЛЯЮТСЯ разработанные автором:
•
- методы натурных исследований характеристик водной эрозии, получаемые с применением наземных и дистанционных средств;
- метод расчета характеристик водной эрозии и. стока наносов со склонов;
- обоснование гидролого-морфологического метода оценки тенденций изменения стока наносов в различных звеньях гидрографической сети;
- новые карты мутности и выявленные закономерности ее формирования в условиях антропогенного воздействия в различных природных
- 6 -
зонах России и сопредельных государств.
Научная новизна 'заключается в следующих результатах:
- разработано научное направление - метод комплексного гидролого-морфологического исследования стока наносов в верхних звеньях гидрографической системы с учетом ее целостности и самоорганизации.
- разработана методика применения аэрофотосъемок и наземной стереофотогршетрической съемки для исследования характеристик временной ручейковой сети и стока наносов со склонов; получена качественно новая информация о структуре временной ручейковой сети, распределении зон активной эрозии и аккумуляции наносов на склонах;
- разработана графо-аналитическая модель формирования стока наносов, в которой структура временной р/чейковой сети определяется по материалам аэрофотосъемок или данным наземных обследований; применение графо-аналитической модели для оценки стока наносов со склонов в условиях проведения противоэрозионных мероприятий на территории земледельческих районов России, Украины, Белоруссии и др. показало, что неучет структуры отекания при проектировании противоэрозионных мероприятий приводит во многих случаях к усилению водно-эрозионных процессов;
- обоснован гидролого-морфологический и статистический метод оценки однородности рядов наблюдений за стоком наносов и выявлены тенденции изменения стока наносов и мутности на территории России и сопредельных государств; исследованы доминирующие факторы и закономерности формирования стока наносов как в целом для территории России и сопредельных государств,так и более детально для отдельных крупных бассейнов: Ладожского озера, Днепра, Дона, Кубани, Волги, Оби, Ямала и др. и дана типизация воздействий антропогенных факторов на состояние русел рек;
- предложена схема учета стока наносов при наличии и недостаточности гидрометрических данных путем использования формулы транспортирующей способности с уточненными параметрами^ кривых зависимости стока наносов от стока воды, физико-географических характеристик речных водосборов и факторов антропогенного воздействия;
- создан специализированный архив материалов аэрофотосъемок для верхних звеньев гидрографической сети и база данных по годовому стоку наносов рек России и сопредельных государств и впервые построена карта мутности масштаба 1 : 2 500 ООО, а такте 'новая карта
мутности маотаба 1:10 ООО ООО. Новые методы, карты, фотосхемы, автоматизированная Саза данных, полученные в результате проведенных исследовании, используются в настоящее время в научных и проектных организациях для гидрологического обоснования мероприятий по регулированию водноэрозионных процессов и могут быть использованы в дальнейшем для осуществления мониторинга водноэрозионных процесоов и транспорта наносов в системе Роогидромета и ведомственных организаций.
Практическая значимость и реализация результатов исследовании.
Выполненные автором теоретические, методические и научно-технические разработки используются в настоящее время и могут быть использованы в будущем при:
- постановке детальных, крупномасшабных исследований стою на-нооов для целей мониторинга природной ореды в естественных условиях и при антропогенном воздействии;
-разработке мероприятий по регулированию отока наносов и водноэрозионных процессов в составе "Схемы комплексного использования и охраны водных реоурсов рек СССР до 2010 года";
- анализе закономерностей многолетних колебаний отока наносов рек, районировании водосбора реки .Волги по условиям формирования отока наносов и оценке интенсивности стока наносов в составе "Схемы комг 'ексного использования и охраны водных реоурсов р.Волги на период до 2010 года";
- гидрологическом обосновании противоэрозионных мероприятий в бассейне Азовского моря в составе "Схемы комплексного использования Азовского моря на период до 2010 года";
- оценке стока взвешенных наносов рек и интенсивности водноэрозионных процессов на водосборе Ладожского озера;
проектировании противоэрозионных гидротехнических сооружений: водозадержизающих (валы-канавы, террасы, валы-террасы), водоналрав-ляощих (валы и нагорные канавы), водосборных и донных сооружений ;
- проектировании агротехнических и водопочвоохранных мероприятий на речных водосборах;
- исследовании эрозионных процессов и процессов формирования стока взвешенных наносов рек Алтайского края в зонах интенсивной хо-
вяй-твенной деятельности с учетом охраны окружающей среды;
исследовании закономерностей формирования стока наносов со склонов в условиях вечной мерзлоты на примере полуострова Ямал для целей гидрологического обоснования строительства газопроводов;
- прогнозах и расчетах смыва почв со склонов и стока наносов рек в составе радиационно-экологического мониторинга водной среды и разработке рекомендаций по водопользованию;
- исследовании стока наносов как фактора миграции радионуклидов в системе почва-вода-донные отложения; усовершенствовании и составлении сезонных и годовых прогнозов радиоактивного загрязнения поверхностных вод на загрязненных территориях Украины, Белоруссии и России;разработке нормативных документов для Госкомприроды России с целью определения предельно-допустимой интенсивности водноэрозионных процессов по условиям функционирования речных систем о целью защиты рек и водоемов от деградации;
- оценке трансграничного переноса наносов для субьектов Российской Федерации и вдоль границы России с сопредельными государствами; совершенствовании гидрологической сети наблюдений за стоком наносов на реках и временных водотоках.
Апробация работы. Основные результаты работы неоднократно докладывались на сессиях Ученого Совета ГГИ, на IV и V Всесоюзных гидрологических съездах (Ленинград, 1976, 1986) , Всесоюзных межвузовских конференциях по проблеме "Закономерности появления эрозионных и русловых процессов" (Москва, МГУ, 1976, 1981, 1987, 1991), Всесоюзной конференции "Теоретические основы противоэрозионных мероприятий", Одесса, 1979, Всесоюзной конференции по проблеме "Методы учета эро-зионногидрологических показателей при изучении процессов эрозии почв", Одесса, 1983, Всесоюзном совещании, организованном Главным Управлением землепользования Министерства сельского хозяйства СССР о целью рассмотрения представленных автором "Методических рекомендаций по применению материалов аэрофотосъемки для исследования и расчета характеристик водной эрозии почв" и "Методических рекомендаций по определению характеристик рельефа и смыва почв методами наземной фотосъемки", Москва, 1932, на VIII съезде географического общества СССР, Киев, 1985, на,IV координационном совещании по проблеме "Исследование русловых процессов на реках и в устьях рек и разработка методов их учета для различных отраслей нзродного хозяйства", Луцк,
1991, на секции русловых процессов и секции водного баланса Научного Совета по проблеме "Комплексное использование и охрана водных ресурсов", ГКНТ, 1591, международных симпозиумах по эрозии и транспорту, Париж, 1977, Италия, 1981, на XXIII геоморфологическом съезде, Казань, 1991; на научной конференции по динамике Арктической климатической системы, Гетеборг, 1994; на международном симпозиуме по инженерным методам расчета стока наносов,- 1994, г.С.Петербург.
Публикации. По теме диссертации опубликовано свыше 60 работ, в том чиоле одно авторское свидетельство на способ и четыре нормативных документа, которые были утверждены Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды, Министерством сельского хозяйства СССР и Министерством мелиорации СССР.
В качестве диссертации предотавляется доклад по совокупности основных результатов работ, список которых приведен в конце доклада.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.
Работа соотоит из пяти глав:
1. Разработка гидролого-морфологического метода натурных исследований отока воды и наносов со склонов.
2. Графо-аналитическая модель формирования отока наносов со склонов и расчет его параметров.
3. Оценка основных тенденций изменения стока наносов и мутности рек за многолетний период.
4. Построение карт средней годовой мутности рек России и сопредельных государств в масштабе 1 : 2 500 ООО и 1 : 10 ООО ООО.
5. Оценка транспортирующей способности водотоков и учет стока наносов в условиях антропогенного воздействия
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ РАЗРАБОТКА ГИДРОЛОГО-МОРЗОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ СТОКА ВОДЫ И НАНОСОВ СО СКЛОНОВ
ПОСТАНОВКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Сток воды и наносов со склонов формируются в период снеготаяния или летне-осенних дождей. В масштабах отдельных половодий и па-
во,-ков это быстро протекающий процесс, который является одним из важнейших факторов формирования рельефа Земли. Повторяясь • многократно в процессе эволюции Земли,водноэроэионные процессы обусловили хорошую согласованность склонов, долин, русел рек и их уклонов. При этом в различных климатических и геологических условиях имеются специфические особенности этого воздействия. Наиболее полно это было показано в работах А.С.Козменко (1938, 1954 гг.)
А.С.Козменко выделил следующие главнейшие звенья гидрографической сети, начиная с самых малых, выраженных в рельефе: ложбины, являющиеся самыми верхними звеньями сети, о небольшой водосборной площадью (до 10 га) и имеющие вид слабо заметных углублений; лощины - звенья, следующие за ложбинами вниз по течению воды и имеющие более значительный, чем ложбины,водосбор, а потому и представляющие более резко выраженные углубления; суходолы, расположенные ниже лощин; они имеют еще более резко выраженный грофиль; долины, служащие основными стволами гидрографической сети; по дну их обычно протекает постоянный водоток-(рис.1.1., А.С.Козменко, 1954).
—
Puc.lJ, Глдрографпчсскал сеть а ее зосиъя:*
в.ТГ„°Д!?.ргаеи; л лощнив; — nouoino-cvsonon: « — с?холод; о — полип» АБВДН( А—«одосвор су »ополз. ЗБОЯЖа — подооОор лощино-суходол»
• юд<>сОор отисршка.'
JIDE11 — водосбор лощины; ГКД -
[l'lo А.С.Козменко, 1954]
Отметим, что ложбины не изображены на рисунке, т.к.' их структура не была изучена. A.C. Козменко провел с помощью гидрометрической раыки первые измерения стока воды и наносов во временных ручьях по поперечникам, пересекающим перпендикулярно основные линии стока на склоне. Он получил обширный материал ив частности, зафиксировал, что в степных засушливых районах России смыв за один год может
составлять 2G - 30 т/га.
а в отдельных случаях до. 132 т/га,.
Однако количественный метод расчета смыва разработан не был.
В 1972 проф. А.В.Караушев предложил типизацию временных ручьев на склонах, по которой структуру ручьев он разделил на три типа: тип 1 - мельчайшие ручьи и верховья более крупных ручьев-, предста-ляет собой микроручейковую сетку. Тип П - это расположенные ниже по течению ручьи, являющиеся результатом слияния струек микроручейко-вой сети и формирующие эфемерные русла, которые уничтожаются при распашке склонов. Далее следуют ручьи типа Ш, имеющие постоянные русла. А.В.Караушев предложил также эмпирические, формулы для расчета транспортирующей способности временных ручьев. В этот же период К. М.Маркочевой-Зубковой были проведены полевые исследования стока наносов и также предложен ряд эмпирических формул, основанных на использовании формул транспортирующей способности потока. Это был важный этап исследований, однако проводить рзсчеты смыва для неизученных склонов было затруднительно. По сути в классификации предполагалось, что на распаханных склонах формируется два типа ручьев, а третий тип это водотоки о постоянными руслами. Отсутствовала методика определения их размеров и места расположения на неизученных склонах и не было методики определения стока воды с неизученных водосборов, характеристики которого на склонах изменяются в весьма большом диапазоне.
В 1973 - 86 гг. эти исследования были продолжены Н.Н.Бобровиц-кой. Автором был организован полевой эксперимент, в котором приняли участие также сотрудники Нижнедевицкой воднобалансовой станции и Лены.градского горного института. В результате этого эксперимента разработан комплексный метод натурных исследований водноэрозионного процесса,, включающий'аэрофотосъемку, наземную стереограмметрическую съемку, наземные гидрологические измерения стока воды, наносов во временных ручьях, формирующихся на распаханных склонах, и определение характеристик факторов, влияющих на сток воды и наносов.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ' ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА ВОДЫ И НАНОСОВ НА" СКЛОНАХ.
По результатам выполненных исследований, установлены следующие закономерности (Бобровицкая H.H., 1986). Формирование стока воды и наносов на склонах представляет единый процесс, включающий
снеготаяние или выпадение дождя,, впитывание воды в почву и растворение солей почвы, отекание воды по склону и ее взаимодействие с почво-грунтами (отрыв, перемещение и отложение частиц почвы).
Впитывание воды и растворение солей почвы начинается с момента поступления воды на поверхность склона. Вода, которую не в состоянии поглотить почва, вначале заполняет микро- и макро понижения, а затем отекает по склону. По путям движения воды происходит интенсивный отрыв, перемещение и отложение частиц почвы, т.е. формируются русла и конусы выноса временных ручьев.
Отекание воды со склонов происходит преимущественно в виде ру-чейковой сети. Сплошное отекание на отдельных участках имеет меото в период ливней или интенсивного снеготаяния при формировании весьма высоких половодий. Однако и в случае сплошного отекания на склонах выделяются участки с различной скоростью течения. Наибольшая скорость наблюдается в тальвегах ложбин стока.
Сток воды в период снеготаяния характеризуется хорошо выраженным суточным ходом. Пик водности в течение суток совпадает о максимумом притока тепла. В ночное время сток воды сильно снижается или вообще прекращается.
Сток воды и наносов на склонах зависит от интенсивности снеготаяния, степени схода снежного покрова и состояния поверхности водосбора. Период снеготаяния целесообразно разделить на три фазы: фаза практически сплошного снежного покрова с проталинами, занимающими не Солее 5 X площади; фаза пестрого снежного покрова - проталины от 5 до 50 X площади; фаза схода отдельных пятен снега - проталины от 50 X до 95 X площади.
В первую фазу снеготаяния и частично во вторую, когда проталины занимают не более 30 7. площади водосбора, сток воды сравнительно небольшой. Р»учьи текут по поверхности промерзшей почвы или ледяной корки. Мутность ручьев незначительна.
Наиболее интенсивный сток воды, наносов наблюдается в конце второй фазы снеготаяния, когда площадь проталин достигает 50 X. В этот период происходит оттаивание почвы и быстрый врез русел ручьев в толщу почво-грунтов, а также интенсивное развитие оврагов.
Во вторую и третью фазу снеготаяния четко прослеживается влияние экспозиции склонов на интенсивность схода снежного покрова. На склонах южной экспозиции снег сходит быстрее, чем на северной и,
следовательно,'развитие эрозии происходит также более быстро.
ВЫБОР ПЕРИОДА И ПАРАМЕТРОВ АЭРОФОТОСЪЕМОК
Для исследования гидрологических факторов водной эрозии наиболее ценны материалы съемок, которые выполнены в период весеннего снеготаяния, после его завершения, а также после прохождения интенсивных дождей в летне-осеннюю межень. На аэрофотоснимках, полученных в ясную безоблачную погоду, дешифрируется большая часть элементов эрозионных обр-'ззований. Однако некоторые элементы, например крутые склоны оврагов, оказываются затененными и не выявляются. Хорошими качествами для дешифрирования крутых склонов оврагов обладают снимки, полученные в пасмурные дни, когда небосвод покрыт облаками сравнительно ровной плотности.
Важно также учитывать, что к тому времени, когда на распаханных полях снег растаял и ручейковая сеть достигла наибольшего развития, в оврагах еще лежит снег. Когда овраги освобождаются от снега, русла временной ручейковой сети, как правило, уже уничтожены в результате вспашки или боронования почвы. Если наибольший интерес представляет мелкоструйчатый смыв, то аэрофотосъемку производят в масштабах 1-10 ООО -1:5 ООО иди крупнее, а если развитие оврагов, то используют более мелкие масштабы 1:25 ООО -1:40 ООО С 28, 34 ].
Основным гидрологическим показателем интенсивности водноэроэи-онкпго процесса является сток наносов. Относительная погрешность измерения годового стокз наносов средних и малых рек гидрологическими методами составляет 15 - 207.. Для временных ручьев эта погрешность несколько больше и может Достигать 25 - 30% . В настоящее время такая точность его определения удовлетворяет требованиям, предъявляемым при проектировании различных гидротехнических сооружений л противоэрозионных мероприятий. Параметры аэрофотосъемок для изучения водноэрозионных процессов подобраны с учетом того, что погрешностями измерений характеристик природных и антропогенных факторов можно пренебречь, если применяемые методы их измерения по точности в 2 - 3 раза выше требуемой точности определения стока наносов [23,333. Даны таблицы, по которым можно так подобрать параметры съемки (высоту и фокусное расстояние аэрофоаппаратов) чтобы по фотопланам длина и площадь четко изобразившихся эрозионных обра-
вс тний могли быть измерены с относительной погрешностью соответственно 2 и 5%, а глубины оврагов по стереопарам аэрофотоснимков о погрешностью не более 107..
ДЕШИФРИРОВАНИЕ ЭРОЗИОННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ •
Основной задачей, которая может быть решена по материалам аэрофотосъемок, является получение качественных и количественных характеристик природных и антропогенных факторов, влияющих на развитие водноэроэионного процесса и характеристик эрозионных образований. К природным факторам относятся рельеф, почвы, растительность,, структура временной ручейковой оети, а к факторам антропогенного, воздействия - распашка склонов (ее вид и направление относительно падения склона), закладка лесных полоо, строительство прудов, во-, дохранилищ, противоэрозионных сооружений, разработка полезных ископаемых, загрязнение почвы и др.
. Материалы аэрофотосъемок рекомендуется использовать для определения длины склонов и русел ручьев и оврагов, их уклонов , площади водосборов временных и постоянных водотоков, густоты и типа временной ручейковой и овражной сети, залесенности, заболоченности водосборов, расположения зон активной эрозии и зон отложения наносов и некоторых других характеристик водосборов, которые используются при выполнении расчетов стока воды и наносов. Специальное исследование процесса формирования стока воды и наносов, потребовало расширения состава условных знаков. Поэтому в работах автора (Н.Н.Бобровицкая, 1982, 1986) даны как новые условны^ 'знаки для обозначения различных состояний эрозионных образований^так и общепринятые, которые использовались ранее в различных ведомствах при картографировании'' эрозионных образований;
Полнота и достоверность дешифрирования эрозионных образований и факторов, их определяющих^зависит'от того, насколько они четко выражены на мбстности. Важную роль играют форма, размеры и стадия их рзэвития. Кроме того, большое значение имеют освещенность земной поверхности, степень контрастности эрозионных образований, влияние атмосферной дымки и технических средств, применяемых при фотографировании и при фотолабораторном процессе.
На аэрофотоснимках отображается исключительно большое многооб-
разие элементов местности. Дешифрирование эрозионных образований рекомендуется выполнять путем изучения снимков по стереомодели.
Отметим некоторые результаты дешифрирования..Из эрозионных образований наиболее легко дешифрируются овраги и стадии их развития. На первой стадии развития оврага образуется промоина или рытвина, которая не может быть сглажена при обработке почвы (С.С.Соболев, 1948). Она приурочена к ложбине стока и образуется в местах резкого изменения профиля склона. Для многих склонов Центрально-Черноземного района, Ущэаины и Молдавии характерна густая сеть широких и неглубоких ложбин стока, которые концентрируют склоновый сток и являются очагами оврагообраэования. Продольный профиль дна оврага пов-. торяет' профиль склона, на котором он образовался. Дешифрируется первая стадия оврага обычно по более светлому тону, чем- прилегающие склоны, и вытянутой форме.
Вторая стадия развития оврага - стадия врезания вершиной. 'Высота вершинного перепада или обрыва достигает 2 - 10 м, иногда 12 -15 м, а глубина - 25 - 30 м и более. Продольный профиль дна оврага мало связан с профилем склона, на котором он развивается. Склоны имеют форму вертикальных обрывов или крутых неустойчивых откосов.
Вторая стадия дешифрируется легко по извилистой, четко очерченной линии бровки склона. Склоны оврага обычно светлее, . чем участки склона, хорошо воспринимаются стереоскопически.
• Третья отадия в развитии - стадия выработки профиля равновесия, когда овраг, углубляясь до местного базиса эрозии, вырабатывает такой продольный профиль, при котором размыв и отложение примерно компенсируют друг друга. Откосы оврага чаще всего крутые, неустойчивые. Они обваливаются при углублении русла или при его ме-андрировании. В нижней части откосов начинает формироваться неустойчивая осыпь, поселяются' растения. Дешифрируется третья стадия развития по тону, обычно несколько более темному, и меньшей по сравнению со второй стадией, крутизне склонов; она также хорошо воспринимается стереоскопически.
Четвертая стадия развития оврага - стадия затухания, которая начинается после выработки профиля русла, приближающегося к профилю равновесия,, вследствие чего прекращается глубинная эрозия, а склоны
осыпаются до крутизны, не превышающей угла естественного отсоса. Выявляется она по более плавной, чем стадиях 1 - Ш, линии бровки, сравнительно большой ширине и плавному понижению дна, наличию растительности.
Вторичные овраги развиваются на склонах ми в тальвегах оврагов, прекративших свой рост. На аэрофотоснимках они выделяются четко по удлиненной форме и темно-серому тону. Склоны вторичных оврагов крутые, обрывистые, без растительности. Вторичные обрати мож-^ но нзэезть пятой стадией их развития. Они также хорошо выявляются при аэровизуальных наблюдениях. Их появление свидетельствует об активизации процесса эрозии на речных водосборах. Причины'могут быть самые различные: распашка склонов до бровки оврагов; одновременное увеличение осадков и площади распашки; разработка полезных ископаемых и др.
Аэровизуальные наблюдения, выполненные автором в 1978 - 85 гг. показали, что вторичные овраги стали развиваться нз отдельных водосборах Средне-Русской возвышенности, Поволжья, Заволжья, в Алтайском крае, на Ямале и др. В дальнейшем это подтвердилось при анализе данных многолетних наблюдений за мутностью и стоком наносов рек России и сопредельных государств (гл. 3). Данные о развитии оврагов могут быть использованы для экспресс оценки интенсивности развития эрозионных процессов для неизученных в гидрологическом отношении территорий.
Рисунок ложбинно-овражной сети определяется морфологией и литологией склона.. Рисунок ложбин и оврагов обычно дендровидный. Можно выделить следующие виды ложбин и оврагов: прямые, веерообразные, раззетвленные и сложноразветвленные . Дендровидные прямые ложбины и овраги обычно формируются на прямых или слегка вогнутых склонах различной длины. Смытые почвы приурочены к микроводоразделам ложбин.
Дендровидные веерообразные ложбины расположены на склонах конусообразного вида. Как правило, на Средне-Русской возвышенности такие склоны сложены меловыми породами. Дендровидные сложноразветвленные ложбины приурочены в основном к длинным склонам с вогнутым профилем. Такие склоны обычно сложены суглинками и глинами. В местах перехода ложбин в лощины наблюдаются'промоины глубиной 1 - 2 м.
Лоу.бины стока, как уже отмечаюсь, обычно имеют небольшую ши-
рину и глубину и значительную протяженность. На местности они часто не видны и на топографически картах не изображаются. На снимках они лучше всего просматриваются по тону, на пологих склонах более темному, чем прилегающие склоны.
Анализ аэрофотоснимков и материалов натурных обследований и измерений характеристик ручейксвой сети показал, что ложбина является первым самым верхним звеном гидрографической сети выраженной на склонах в строении почвенного покрова и в его микрорельефе. В ложбину стока впадают многочисленные ручейки (хорошо выраженные струйки), в них в свою' очередь впадают микроручейки. Так как положение ложбины стокз на склоне мокко четко определить по снимкам или при полевых обследованиях в период стокз непосредственно на местности, то и положение остальных ручьев также может быть определено.
По результатам дешифрирования аэрофотосннимков рекомендуется составлять фотосхемы или фотопланы эрозионных образований различного масштаба, например, 1: 25 ООО, 1: 10 ООО, 1: 5 ООО, 1: 3 ООО и крупнее.
ТИПИЗАЦИЯ ВРЕМЕННОЙ РУЧЕЙКОВОЯ СЕТИ НА СКЛОНАХ
В зависимости от длины склонов и их мезо- и микрорельефа выделено три типа временной ручейковой сети СН.Н.Бобровицкая, 1975 ]. Ручьи типа 1 формируются в приводораздельной части склона на поверхности о равномерным небольшим наклоном (рис.1.2). Местоположение птруй случайно и непостоянно. Длина ручьев от нескольких метров до нескольких десятков метров. Глубина вреза русел - 1 - 5 см. (рис.1.2). На аэрофотоснимках русла ручьев типа 1 лучше всего прослеживаются на склонах, засеянных пшеницей, многолетних травах и на снегу. В данном случае спектральная яркость их русел или конусов выноса значительно ниже, чем прилегающих склонов. На распаханных под зябь склонах спектральная яркость русел ручьев типа 1 почти не
тттШ&щ
6ке.1ХВременная ручейковая сеть на склонах
•а) дешифрированная по аэрофотоснимкам; б) полученная с помоиью стереокамеры "Спутник":
1,2,3, - ручьи типа 1,П,1; ч - конус выноса.
со I
отличается от спектральной яркости почв склонов и они, как правило, не дешифрируются.
Ручьи типа П образуются в результате слияния ручьев типа 1. Их местоположение также'случайно и зависит от направления борозд при вспашке,, колеи тракторов и т.д. Длина ручьев может изменяться от нескольких десятков- до нескольких сот метров, глубина вреза достигает 10-30 см. Их русла дешифрируются по характерному более светлому тону, если аэрофотосъемка была выполнена сразу после схода снежного покрова' или прохождения ливня (до боронования почвы). Русла ручьев типа Ц' могут иметь и более темный тон, чем прилегающие участки- склона'. ■ Это имеет место в том случае, когда почва мерзлая (при незначительном врезе ручьев в почву) и при отсутствии в этих руслах стока воды в последую пут период.
Ручьи типа Ш приурочены к выраженным в меэо- рельефе ложбинам стока. Они образуются при слиянии ручьев-типа П и при впадении в них ручьев типа 1. Длина ручьев обычно более 300-и, глубина вреза в большинстве случаев находится в пределах 30-80 см. В'случаях катастрофического смыва глубина вреза ручьев типа Ш достигает 200 см и более. На аэрофотоснимках, которые выполнены после схода снежного покрова или ливня (до боронования почвы) они в большинстве случаев имеют .светлый тон. На онимках, полученных в период после боронования, их тон часто теммее, чем прилегающие склоны, т.к. почва обычно в их руслах имеет более высокий процент гумуса и, кроме того, более влажная. ,
Русла ручьев .типа 1 - Ш наиболее четко прослеживаются в годы, когда слои стока за период весеннего снеготаяния и летне-осенних •дождей имеют вероятность превышения р, близкую'« интервалу 2 - 75 7. В период половодья редкой повторяемости или при выпадении катастрофических ливней (при' р < 2 X ) на отдельных участках склонов имеет место сплошное отекание воды и соответственно сплошной смыв почв. В маловодный период (при р > 75 7. ) формируются только отдельные звенья ручейковой сети.
При распашке склонов временная ручейковая сеть уничтожается и затем в период весеннего снеготаяния или при прохождении дождей формируетоя заново. Таким образом, ручьи типа 1 - Ш не имеют специфически выраженных русел как, например, малые реки. В период стока на большей части их длины наблюдается интенсивный врез их русел в
почво-грунты.
Следует также отметить, что анализ материалов стандартных плановых аэрофотосъемок сельскохозяйственных полей, проведенных ВИСХА-ГИ на территории всей России в сухой период времени года, показал, что ложбины стока можно дешифрировать и по этим снимкам и использовать данные об их структуре в расчетах водной эрозии- и стока наносов со склонов. В местах перегибов профиля склона или изменения шероховатости его поверхности расположены зоны отложения наносов или, конусы выноса. Они имеют характерную веерообразную форму, что позволяет легко выявлять их на снимках. Тон конусов выноса светлее прилегающих склонов. Если они покрыты растительностью, то тон изображения темнее на мелкозернистых, хорошо гумусированных конусах выноса и светлее на крупнозернистых.
Наиболее густая сеть конусов выноса зафиксирована на ручьях типа 1 на склонах с озимой пшеницей (рис.1.3). Весьма густая сеть конусов выноса наблюдается и на ручьях типа in в нижней части склонов. Конусов выноса так много, что обычными геодезическими методами нанести их на план невозможно. Автором предложен метод определения места расположения конусов выноса и массы почвы, отложившейся в них (Бобровицкая H.H., 1986 г.).
аХ V,' 1 »»'. I»
J : { / _1 ! /^рн^да^
! ; (\ i «г! j j / у
) I/ As ' // 0/ -А.---.:'.. __1 - «■ | / ••
Fuc. 1. 3. Конусы Еыноса ручьев типа 1. Масштаб 1: 3 ОЮ-
- El -
ЭКСПРЕСС-МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ■ МАССЫ ПОЧВЫ, ОТЛОЖИВШЕЙСЯ В КОНУСАХ ВЫНОСА
В качестве основы предлагается использовать аэрофотоснимки крупного масштаба или снимки полученные с помощью наземной стерео-фотограмметрической съемки, по которым дешифрируются конусы выноса.
Объем конуса выноса ( Мк') равен
- Гк < ( 1л >■
где -Гк площадь конуса выноса, квад.м; И к- средняя мощность отложений, м.
Масса конуса выноса тк равна
mk - Wkp , ( 1.2 )
где - р плотность почвы, т/квад.::м.
.Плотность почвы определяют либо в полевых условиях или приближенно по таблицам, приведенным в [183.
Затем массы конусов выноса суммируют
и-
mk -¿Wxp ( 1.3 )
U-zl Со
Модуль Мз и слой h смытой"склонов и отложившейся в конусах выноса почвы вычисляют по формулам:
Мз - mk / F, ( 1.4 )
ha - Ю-1 Wk / F ( 1.5 )
Единицы измерения Ma - т/га, hs- мм. F - площадь склона или отдельного ручья в га.
Было проведено несколько серий измерений площадей конусов выноса и их масо. График связи между этими характеристиками показал достаточно тесную зависимость. Поэтому для определения массы почвы смытой оо склона и отложившейся' по его длине или у его подножия ре-
- 22 -
ко!..гндуется использовать уравнение
ш » К Рп , ( 1.6 )
где Р - площадь конусов в квад. м. Ее определяют по снимку. К и п зависят от типа почв. Построены номограммы для их определения.
Таким образом, используя материалы аэрофотосъемок, впервые удалось выявить, надежно зафиксировать и определить структуру временных ручьев и массу их конусов выноса. Чтобы выявить участки активной эрозии почв в период стока или после его окончания, достаточно визуально изучить поверхность склонов по стереомодели (масштаб аэрофотоснимков 1: 10 ООО - 1: 5 ООО и крупнее). В некоторых случаях достаточно изучения даже одиночных снимков.
По материалам аэрофотосъемок легко измеряются плановые характеристики ручейковой сети такие как длина •; площадь на которой они сформировались. Глубина сухих русел временной ручейковой сети по материалам аэрофотосъемок не определяется, так как русла временных ручьев стереоскопически не воспринимаются. В то же время при детальных исследованиях стока наносов со склонов важно измерять все морфометрические характеристики. Поэтому автором совместно с Ленинградским горным, институтом и Нижнедевицкой воднобалансовой станцией были организованы и проведены исследования по разработке методики применения наземной фотосъемки для исследования временной ручейковой сети.
ПРИМЕНЕНИЕ НАЗЕМНОЙ СТЕРЕСИОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СМЫВА ПОЧВО-ГРУНТОВ СО СКЛОНОВ
Основной целью стереофотограмметрйческих съемок склонов малых водосборов является получение материалов, необходимых для создания надежной топографической основы склонов, сбора качественной и количественной информации о состоянии их поверхности в период .половой дья и после прохождения летне-осенних дождей.
Бьши проведены исследования существующих в России стереокамер для наземной стереофотограмметрической съемки, а затем полевые исследования на склонах Нижнедевицкой воднобалансовой станции С20, 24,
273. При этом были использованы фототеодолит "РЬк^ео 19/1313, сте-реокамера 5МК 5,5/0808 о базисом 400 мм и 1200, выпускаемая фирмой Карл Цейс Йена, и любительская стереокамера "Спутник" о базисом 66 мм, выпускаемая в России.
По результатам этих исследований разработана методика применения наземной стереофотограмметрической оъемки^по которой характеристики временной ручейковой сети на данном этапе исследований определяются со следующей точностью: площадь сечения, обьем вреза русел временных ручьев (водороин), а также площадь водосбора ложбины стока и временных ручьев - 10 X; длина и уклон водороин - 2 X; средняя мощность отложений наносов или размывов - с точностью' 1 см.
По результатам обработки снимков, полученных стереокамерами, вычиоляют следующие характеристики исследуемых сухих русел (водороин): ширину, глубину, площадь сечения, объем, средний уклон дна, уклон между отдельными точками склона или дна.
С применением наземной стереофотограмметрической съемки были проведены исследования временной ручейковой сети в юго-восточной части Средне-Русской возвышенности, водосборе Ладожского озера, Алтайском крае, Шале и на других территориях. По материалам съемок построены продольные и поперечные профили водороин в масштабе 1: 10 и планы участков исследований в масштабе 1: 100, 1: 250, 1:500 и 1: 1000, т.е. впервые получена обширная количественная информация для детального изучения водноэрозионных процессов.
ГИДРОЛОГО-МОРСЮЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ СТОКА ВСДЫ
, И НАНОСОВ СО СКЛОНОВ Автором предложено в качестве объекта исследований стока воды и нанооов со склонов использовать водосборы ложбин стока. Ложбина отока имеет следующее гидрологическое и морфологическое определение: обладает собственным природным или сформированным в результате антропогенного воздействия, водосбором; занимает саше верхнее положение • в гидрографической сиотеме;. по длине склона охватывает все веды почео-грунтов, растительного покрова и шероховатости^
. •; имеет переменный по уклону продольный и поперечный
профили и ручейковую сеть типа 1 - Ш, которая функционально связана о нижележащими звеньями гидрографической сети и обладает свойством самоорганизации; водосбор ложбины стока обладает свойством целост-
но"ти [323.
, Свойство самоорганизации ручейковой сети проявляется в том, что по длине склона наблюдаются зоны активной эрозии, в которых происходит насыщение водотоков наносами, и зоны аккумуляции наносов, т.е. конусы выноса (рис.1.2, рис.1.3). .Зона транспорта наносов, которая исходя из теоретических предпосылок, также должна быть, на склонах прослеживается слабо.
Целостность системы, как известно, заключается в том, ^свойство системы в целом не сводится к сумме свойств отдельных ее составляющих. У каждой системы есть пределы количественных изменений, при выходе за которые меняется ее качество, причем в виде нарушения непрерывности, скачком С В.В.Коваленко]. Эти пределы определяются мерой, .которая связывает качество системы о определенным количеством. Бифуркационное развитие есть изменение меры. Поэтому можно утверждать, что наличие различных связей сглка наносов и стока воды для разных звеньев гидрографической сети и нетоэдеотвенность значений стока наносов в замыкающих створах суше стока наносов на притоках, обусловлено свойством гидрографической системы и это необходимо учитывать при планировании натурных исследований.
Так как положение ложбины стока можно проследить в рельефе, то она может быть использована в качестве "точки отсчета " для определения порядка ручьев.• Известно, что определение потока "первого" порядка в широко известных классификациях Хортона и Н.А.Ржаницына не имеет морфологического определения и размер водотока "первого, порядка" зависит от масштаба карты.
С учетом того, что в ложбину впадают ручьи типа 1 и типа П. можно утверждать, что ложбина стока являеться водотоком третьего порядка, а лощина - четвертого порядка и т.д. Таким обоазом, можно найти переход к водотокам различного порядка по схемам Хортона и Н. А. Ржаницына.
Анализ условий формирования стока воды и наносов на стоковых площадках и в ручьях на склонах показал, ч!о значения стока воды и наносов, измеряемые на площадках, как, правило ниже, чем в ручьях типа Ш. Причем степень занижения может достигать несколько порядков величин. Это обусловлено тем, что в случая/применения стоковых площадок реальная криволинейная поверхность склона обычно со значительной шероховатостью, с продольным и поперечным наклонами
заменяется выровненной поверхностью, имеющей только более менеее естественный продольный наклон, искаженную шероховатость (обычно существенно меньше еотеотвенной) и нулевой поперечный наклон.
Отсутствие естественной шероховатости и поперечных наклонов поверхности склона в границах стоковой плошэдки препятствует формированию ручейковой сети, отражающей струйчатый характер отекания воды, типичный для склонов £221. При этом оказывается, что искажаются все характеристик процесса формирования стока воды, наносов и др. Например, окорооть отекания воды, смыв почв и др. могут изменяться на порядок и более.
Недостаток способа изучения гидрологических характеристик на стоковых площадках заключается также в том, что измеряемым искаженным значениям стока воды, наносов и другим гидрологическим характеристикам принципиально не может быть дано никакого, включая гидрологическое определение. Отношение измеряемого значения стока со всего склона, о водосбора к характеристикам стока в целом с географически репрезентативных территорий также принципиально не определено. Воледотвие этого измеряемые на стоковых площадках количества воды, наносов и других характеристик нуждаются в корректировке при переочете применительно к реальным условиям.
Для определения неискаженных гидрологических характеристик в естественных условиях и при проведении различных стокорегулирующих приемов предлагается использовать водосбор одного ручья типа Ш, образующегося в период снеготаяния или дождя в ложбине стока под влияют?« продольного и поперечного наклонов склона. При этом структура ручьев типа Ш определяется на основе различий яркости тальвегов ложбин и их микроводоразделов по аэрофотоснимкам. Характерную ложбину стока можно объективно выбрать из отображенной на аэрофотоснимке структуры ложбин о учетом соответствия ее морфометрических характеристик и условий формирования стока воды и наносов данной территории.
Исследования стока вод.ы и наносов со склонов о учетом структуры линий стока были организованы и проведены автором в период 1973 - 85 гг. на территории Нижнедавицкой воднобалансовой станции, ГМО К.Степь, а также в Валдайском филиале ГГИ совместно о сотрудниками этих учреждений. Используя аэрофотоснимки или подробные схемы путей отекания воды со склонов, полученные в период стока, определяли ти-
пичные ложбины стока, а также структуру ручьев стока, которые в них впадают.
Створы для измерения расходов воды, мутности, крупности частиц наносов и д: гаых отложений определялись с учетом изменения профиля склона; типа почв, растительного покрова и др. [32]. Площади поперечных сечений и глубин измеряли способом взаимно перпендикулярных линеек, скорость воды определяли о помощью микровертушки или пуоком краски, а пробы на мутность отбирали о помощью усовершенствованного вакуумного батометра.
Совместный анализ материалов аэрофотосъемок и да®-*'" наземных исследований показал, что отекание со склонов имеет преимущественно струйчатый характер, причем наибольшие скорости отекания (0,5 - 2,0 м/сек и Солее) и мутность воды (100 000—175 ООО г/куб. м и более) наблюдаются в ручьях типа Ш. стсис1б<х.
В результате полевых обследований прямоугольных"» площадок выявлено, что они часто пересекают естественные линии стока, что приводит к прорыву бортиков площадок, или, если они хорошо укреплены, к образованию луж, в которых задерживается часть воды и откладываотся наносы. В результате значения смыва могут изменяться на порядок в сторону увеличения или уменьшения по сравнению со стоком ручейков, формирующихся в естественных условиях. В связи о этим целесообразно проектировать стоковые и воднобалансовые площадки с главными линиями водоразделов, совпадающими о природными плавноизменяющимися микроводоразделами, усиленными бортиками или земляными валами, не искажающими природные линии стока.
2. ГРАФО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА НАНОСОВ СО СКЛОНОВ И РАСЧЕТ ЕГО ХАРАКТЕРИСТИК В настоящее время в России и за рубежом создан ряд моделей водной эрозии. Они различаются степенью схематизации процесса. Условно их можно разделить на две группы. К первой относятся простые модели, основанные на использовании экспериментально установленных зависимостей стока наносов со склонов от определяющих факторов. Эти модели уже в настоящее время используются на практике. Ко второй группе моделей относятся математические или гидродинамические модели, в которых, как правило, используется уравнение неразрывности для движущейся воды и уравнение сохранения массы час-
— —
тиц, которые переносятся в потоке. Для этих моделей нужна детальная информация о водноэроэионном процессе, получение которой сдерживается низким уровнем экспериментальной гидрологии и трудоемкостью, поэтому она отсутствует. Эти модели до настоящего времени на практике не используются.
Из простых моделей наибольшее распространение получила модель или уравнение почвенных потерь Уишмейера-Смита для оценки годовых потерь почвы за счет ручейковой и межручейковой эрозии (Wischmeier W.H., Smith D.D., 1965)
A-RKLSCP, (2.1.)
где А - вычисленные средние годовые потери почвы на единицу площади в год; R, К, L и S - индексы, учитывающие влияние энергии и интенсивности ливней ( R ), типа и состояния почвы ( К ), длины ( L) и уклона склона ( S ) на величину смыва почв; С - индекс, отражающий влияние землепользования, который зависит от вида растительного покрова; Р - индекс влияния противоэрозионных мероприятий.
Из- достоинств этого подхода следует отметить следующее: рассмотрены важнейшие факторы, влияющие- на процесс' формирования водной эрозии и стока наносов; все факторы картографируются и поэтому метод в первом приближении можно использовать для неизученных с точки зрения формирования стока наносов территорий. Однако тлеется и ряд существенных недостатков: основной фактор транспорта наносов - сток воды учитывается через индекс осадков, хотя известно, что зависимость стока воды от осадков тлеет весьма большой разброс точек; в ' основу метода положены многочисленные данные по наносам, измеренные на с.токовых площадках длиной около 20 м, что не позволяет учесть изменения стока наносов по длине склонов и структуру ручейковой сети и оценить сток наносов различной вероятности превышения; разработка выполнена для теплого периода времени и др. Эти недостатки отмечаютоя и в американской литературе. В настоящее время национальная служба США по залдате почв от эрозии приняла бессрочную программу по усовершенствованию этого метода.
Одним из возможных путей дальнейшего углубленного изучения процесса водной эрозии на склонах и совершенствования его моделей является исследование его с учетом закономерностей формирования
стока воды и характеристик мезо-и микрорельефа оклонов, структуры ручьев, типа почв, растительного покрова и др. В первом приближении этот подход реализован в графоаналитической модели Н.Н.Бобровицкой. В ней использованы следующие положения:
1. В условиях естественных склонов водноэрозионный рельеф развивается в течение многих тысяч лет. Поверхность склонов приспособлена к сбросу талых и дождевых вод и не-_ сет на себе отпечаток их отекания, который прослеживается в мезорельефе склонов - ложбинах стока.
2. Структура ложбин стока отражает морфологию и литологию склонов и длину линий отекания ручьев различных типов и предопределяет их гидравлический режим, от которого в конечном итоге завиоит величина стока наносов.
3. Структура временной ручейковой и овражно-балочной сети, зоны транспорта и отложения наносов, дешифрированные на аэрофотоснимках. отражают процесс стока воды и наносов со склонов. Фотосхемы или схемы эрозионных образований, составленные на основе фотоснимков^ являются картографической моделью водноэрозионного процесса. Представление об изменениях эрозионных образований можно получить путем повторных съемок, а о стоке наносов путем расчета его по уравнениям, в которых используются параметры, учитывающие структуру эрозионных образований,- определяемых по материалам аэрофотосъемок, а также характеристики стока воды, типа почв, растительности и др.
Схема построения графоаналитичекой модели включает: дешифрирование аэрофотоснимков и составление схемы ручейковой сети, определение площадей водосборов ручьев типа Ш, П и 1 на характерном ручье (ложбине стока) или по заданному профилю, вычисление модулей, объемов, слоев стока наносов в замыкающем отворе характерного ручья по его длине или о активно эрозионных площадей и картографирование модулей или слоев стока наносов.
Модуль отока наносов (т/га) за период весеннего снеготаяния или за дождевой паводок заданной вероятности превышения вычисляется по формуле:
Мэ - Ьпр ам Ь К1 , ( 2.2 )
где М - модуль стока наносов заданной вероятности превышения за
период весеннего снеготаяния или летне-осенних паводков, т/га; Ър - слой стока воды за период весеннего половодья или летне-осенних паводков заданной вероятности превышения который вычисляется по формулам с учетом типа почв и вида их распашки, типа растительного покрова, экспозиции склонов и др. в соответствии с рекомендациями С 16, 18 3; ам, Ь и п - параметры, зависящие от типа ручейковой сети на склоне, вида агротехнического фона и типа почв (для зяблевой вспашки), принимаются по табл,'и.з 181. К1 - коэффициент, зави-
сящий от крутизны склонов; при I > 100% К = О, 01 I , при I < 100Х К принимается равным единице [16,18].
В формуле ( 2.2 ) учтена также нелинейность зависимости стока наносов от стока воды. Коэффициенты в формуле?,! весьма существенно зависят от типа ручейковой сети , типа почв, и вида сельскохозяйственных угодий. ,
Для определения г^аметров были собраны все опубликованные ранее данные по стоку воды и наносов, полученные в различных организациях России и сопредельных государств- (около 600 годопунк-тов), а также выполнено сопоставление данных по стоку наносов, измеренных в ручьях и на стоковых площадках для различных типов почв, уклонов, с различной растительностью. Выявлено,' что данные измерений стока наносов на площадках длиной порядка 20 - 100 м могут быть использованы в первом приближении только для оценки стога накосов в зонах с ручьями типа 1, а на площадках длиной 100 - 200 м для зоны с ручьями типа П, т.к. линии их Еодосборов не выражены в строении почвенного покрова и рельефе склона.
С использованием материалов аэрофотосъемок и графоаналитической модели можно быстро обследовать крупные территории. Для каждого кончретного склона по схемам временной ручейковой сети- определяют ее тип и место расположения. Величину смыва вычисляют по графоаналитической модели. При этом можно рассматривать как зоны активной эрозии в целом^так и отдельные ручьи. Аэрофотосъемка может быть выполнена как в период сразу после формирования стока^так и в период^ предшествующий снеготаянию или прохождению паводка, т.е. можно использовать аэрофотосъемки предшествующих лет. В этом случае используют дешифровочные признаки тальвегов ложбин стока, которые тишины для сухого периода года [23 ]. Графоаналитическая модель может также использоваться для оценки эффективности выполненных ранее
противоэрозионных мероприятий.
Рассмотрим несколько примеров.
На рис.Й.4. приводится фрагмент копии схемы эрозионных образований, коте, je сформировались в период весеннего снеготаяния 1978г. на водосборе урочища Барского на территории Нижнедевицкой аодноба-дансовой станции (Среднерусская возвышенность). Почвы на склонах -черноземы типичные слабо- и среднесмытые. Склоны (1) и (2) осенью 1977г. были распаханы под зябь. Длина склонов около 80м. Экспозиция склона (1) - северная, вспашка прозедена вдоль склона (3), лесная полоса отсутствует. Экспозиция склона (2) южная, вспалг-- (3) поперек склона, в нижней части склона находится лесная полоса (g).
Pucj? , ^ Эрозионные образования на склонах урдомни Барского. Масштаб 1; 3000.
/ — смой ссмрмо* я 3— южной мешанин»; J — йжпраьлешя* кмшжя ■» сяжоалх. * тия« крупвых борозд; 4— коегеи доноса; 6 — ручьи теле III н II; 4 —■ иапридеям* троя, кме яяющях врм шыпасш «кот*; 7 — Одовя* <wp«r« IV сталям рвллнгж*; 9 ~ мам »алое«.
Перед началом весеннего снеготаяния запасы воды в снеге перед десной полосой были значительно выше, чей на склонах (1) и (2).
В период снеготаяния на склоне сформировались ручьи типа 1 -П с глубиной вреза порядка 5 - 10 см. Выше лесной полосы образовалось всего несколько конусов выноса, площадь их незначительна.
В период стока на склоне ('¡) сформировалась весьма густая сеть ручьев типа П с глубиной вреза порядка 10 - 20 см. Причем интенсивный смыв наблюдался практически в каждой борозде. Наносы откладывались на снегу и на траве (б).
Объем конусов отложений почво-грунтов в местах изменения шероховатости склона (|) составил 490 м куб. Модуль смыва почвы с этого склона только с учетом отложившихся наносов составил 40 т/га. Это примерно на порядок величины превышает значение модуля смыва почв, вычисленное по значению мутности на гидрометрическом створе.
Таким образом, в результате применения лесной полосы изменилось распределение снежного покрова на склоне (2), что способствовало регулированию стока воды и наносов и в конечном счете снижению величины смыва. Отметим, что длина склона менее 100 м и ложбины стока на нем отсутствуют. Однако можно привести и другой пример.
В 1985 - 89 гг. автором совместно с коллективом лаборатории наносов ГГИ были проведены исследования интенсивности водной эрозии в Алтайском крае,в бассейне р.Обь. Вначале были выполнены аэровизуальные обследования склонов по маршрутам, протяженность которых составила более 3 ООО км, а затем аэрофотосъемка на отдельных участках и наземные обследования склонов. В результате выявлено, что ..есмотря на применение лесных полос эрозионные процессы развиваются весьма интенсивно. Более того, в тех случаях, когда при закладке лесных полос не учитывается структура линий стока на склонах, водная эрозия усиливается и достигает весьма высоких величин - 31,7 -70,0 т/га за половодье, что в 5 - 14 раз превышает допустимые по условиям формирования почвенного покрова темпы естественного процесса почвообразования. Это происходит потому, что в данном случае лесные полосы способствуют перераспределению природных микроводосборов ложбин стока. При этом, как правило, увеличивается площадь водосборз наиболее крупных из них и, как .следствие, масса стекающей воды и размыв почво-грунтов.
Значительная часть почво-грунтов, смытых со склонов, откладывается по путям стока и в поймах рек. Об этом свидетельствуют как зафиксированные по аэрофотоснимкам конусы выноса так и сопоставление
модулей стока наносов со склонов-и модулей стока наносов рек. Оказалось, что масса смытых со склонов почво-грунтов примерно в 150 раз выше, чем сток наносов р.Обь.
В 1992 - 93 г.г. гидролого-морфологический метод исследования стока воды и наносов со склонов был применен также для исследования интенсивности водноэрозионных процессов в центральной чаоти полуострова Ямал. В активных зонах эрозии на. участках с нарушенным растительным покровом были получены весьма высокие модули стока наносов,*, которые составляют 4 500 - 9 ООО т/га за год. До настоящего времени эти величины являются наибольшими из зафиксированных в России.
Таким образом, в результате развития водноэрозионных процессов на склонах, в русла рек поступает огромное количество наносов.
Рассмотрим основные тенденции изменения стока наносов рек, которые наметились за последние 10 - 15 дет на территории России и сопредельных государств.
3. ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ ТЕНДЕНЦИЙ ИЗМЕНЕНИЯ СТОКА НАНОСОВ И. МУТНОСТИ РЕК ЗА МНОГОЛЕТНИЙ ПЕРИОД
Метод оценки включает гидрологический, морфологический, статистический анализ рядов наблюдений за стоком наносов или мутностью рек и анализ факторов антропогенного воздействия (Н.Н.Бобровицкая 1991, 1994). Гидрологический анализ предусматривает построение, анализ графиков хода стока воды и наносов за многолетний период и кривых транспорта наносов (кривых зависимости стока наносов от стока воды) и их интегральных кривых, а также рассмотрение хозяйственной деятельности на водосборах рек.
Морфологический анализ основан на оценке состояния русел рек: изменение отметок дна и крупности наносов вследствие однонаправленных процессов заиления или размыва их русел; зарастание русел из-за сооружения выше по течению водохранилищ, прудов и плотин; разрушение русел под воздействием карьеров при добыче полезных ископаемых и др.
На основе гидрологического и морфологического анализов в многолетних рядах наблюдений за стоком наносов выделяется, как правило, два, а в некоторых случаях три периода, различающиеся средними значениями и размахом колебаний возле них. . .
Далее для оценки достоверности различий средних значений и дисперсий за выделенные периоды используются статистические критерии, в частности, параметрический критерий Стьюдента и непараметрический критерий Колмогорова - Смирнова, которые в настоящее время широко применяются в гидрологических исследованиях.
В качестве примера анализа рассмотрим р. Колыму - пос. Усть -Среднеканск. Площадь водосбора реки 99 400 квад.км. Наблюдения за стоком воды и наносов были начзты в 1941г. и продолжаютск по настоящее время без пропусков. Анализ графика хронологического хода стока воды показывает, что на р.Колыме наблюдаются колебания водности о чередованием группировок маловодных и многоводных лет (рис.3.1а).
р.КОЛЫМА' - усть-СРЕДНЕКАНСК
Рис. 3.1. Хронологический график хода годового стока воды нанссоз ( № )
М- С $) ,
Р.КОЛЫМА - усть-СРЕДНЕКАНСК
Pac.-i.ii Интегральные кривые' " Зависимость модуля стока
годового стока (М^, взвешенных накосов (Мб)
наносов (Мз) и от модуля стока воды (М^
мутности (Б) - 1965 гг.~
П - 1966 - 1988 гг.
Колебания иутноати воды и стока наносов до 1965 г. были в основном синхронны о колебаниями стока воды. С 1965г. наблюдается постепенный рост мутности и стока наносов, хотя годы наступления повышенных и пониженных их величин и стока воды в основном совпадают. Повышение мутности и стока наносов прослеживается также на их интегральных кривых, а на интегральной кривой стока воды изменений нет (рис. 3.1.6).
На кривых зависимости стока наносов от стока воды также выявляется две кривых - первая за период 1941 - 65 гг., а вторая - 1966 - 88 гг.(рио.3.1в). Сравнение средних величин мутности за эти периоды показывает, что во второй период мутность и сток наносов возросли на 104 %. Оценка стационарности рядов наблюдений по стоку наносов и мутности подтвердила достоверность различий для средних значений и для дисперсий. Выявлено также, что из антропогенных факторов наибольшее влияние на формирование стока наносов на водосборе р.Колымы оказывает добыча золота, т.к. по технологии разработки его месторождений на больших участках снимается поверхностный слой поч-ю-грунтов и, соответственно, создаются условия для развития водно-эрозионных процессов.
По такой схеме анализ был выполнен по всем постам России и сопредельных государств. Использованы также материалы полевых обследований и аэровизуальных наблюдений автора, материалы аэрокосмических фотосъемок, материалы кадастра почвенных ресурсов, данные ВСЕГЕИ др. Из антропогенных факторов рассмотрены: рзспашка склонов, посодка лесных полос, снятие растительного и почвенного покрова, неумеренный выпас скота, загрязнение почв и раотительного покрова различными загрязняющими веществами, разработка полезных ископаемых и др.
Автором разработана типизация антропогенных воздействий на водноэрозионные процессы, в которой учитывались как эти материалы так и типизация изменений состояния почв и растительного покрова, которую разработали А. Б.Розанов, Б.Г.Розанов. Для оценки воздействия разработки полезных ископаемых на мутность рек использована "Карта полезных ископаемых России и сопредельных государств" (1991 г.) ВСЕГЕИ, а также другие ... литературные источники.
Как уже отмечалось, по стоку наносов было рассмотрено 2 800 постов. Оказалось, что из них 1344 поста (около 50 7.) имеют период
наблюдений более 12 лет. " Из этих рядов 470 (35%) стационарны, 874 (651) нестационарны: по 450 рядам (33 X) сток наносов снижается, а по 423 (32 %) повышается.
Ряды н^людений продолжительностью более 20 лет составляют около 25 % от общего количества рядов, а соотношение стационарных и нестационарных рядов такое же^как и в случае о более короткими рядами.
На территории России и сопредельных государств бьшо выделено 35 крупных речных бассейнов. При атом оказалось, что по £6 бассейнам 60 - 100 7. рядов наблюдений за стоком наносов отноог ..я к нестационарным. Эти водосборы затем были объединены в 9 крупных районов и нанесены на карту - схему (рис.3.2) и в табл.3.1. ■
Примерно в центре каждого района в небольшом круге различными условными знаками показано количество рядов (в процентах от общего для района числа рядов) с основными тенденциями изменения отока наносов, которые выявлены в процессе анализа. Незаштрихованное поле характеризует количество рядов наблюдений со стационарным режимом стока наносов; часть круга с точками показывает процент рядов о нестационарным режимом стока наносов с тенденцией снижения; заштрихованная часть' круга - процент нестационарных рядов о тенденцией повышения.
Выявлено 10 типов сочетаний однонаправленных изменений стока, наносов в зависимости от изменений во времени стока воды, распахан-нооти, залесенности, строительства прудов и водохранилищ и воздействия других антропогенных факторов на речные водосборы. Рассмотрим некоторые из них.
Наиболее существенные изменения в режиме стока наносов происходят при строительстве гидротехнических сооружений, создающих на реках подпор, при'водозаборах и сбросах, а также при добыче золота, нефти и газа.
К неблагоприятным последствиям регулирования отока наносов относятся заиление водохранилищ и размыв русла в нижних бьефах. В водохранилищах задерживается от 20 до 99Х притока наносов.
Например, на р.Енисей водохранилище Красноярской ГЭС задержи-
еа
I
со
-с
I
2п~ то'- 70 - 00 Й- - СП - 50 1л - 90 - 1С0
ТТч"-количество штов с осиоыюа гедошляш изменения стока
- -10 2 - нестационарных с теаденипеи - 32 %; 3 - нестаизюнаршо: с тен.цехцкеи позушошл - -и
наносов: снижения
Районы с основными тенденциями
Количество рядов
• N (в процентах от общего числа рядов)
района стационарных:нестационарных с тенденцией
: повышения : понижения
1 89 8 3
2 73 7 20
71 - 29
3 64 25 9
4 54 17 2?
5 ' 33 30 34
6 35 33 32
29 28 33
7 . 26 26 48
17 66 17
8 16 34 50
15 33 52
9 3 34 53
8 36 56
3 47 50
2 46 52
0 50 50
изменения стока наносов
Таблица 3.1;
Территория (бассейны рек)
Верховья рек Чу, Талас и о.Иссык-Куль Верх, и сред, части бас.рек Онеги,Сев.Двины и Печоры ; о. Сахалин I
Левоб. низин. часть бас. р.Волги и левоб. часть р.Амур К(алые и средние реки тундры
р.Сыр-Дарья ^
Верх, и ср.часть р.Енисей и р.Лены 03
Камчатка 1 ,
Верх, и ср.часть бас.р.Оби;верх.часть Тобола, Иртыша : Верховье Днестра ,
Ср. и нишн. часть бас. Днепра,Дона и правоб.р.Волги Сев.зап.'и центр.часть Казахстана,верх.Енисея и Забай-1 р. Кума .
р.Урал ■
р.Аму-Дарья
Верх, и ср.часть бао.р.Кубани бас. о.Балхаш
ваег почти все взвешенные наносы. В нижний бьеф поступает чистая вода (мутность воды S - 3,0 г/куб.м). Влияние водохранилища (уменьшение стока наносов) распространяется на значительное расстояние ниже по течению реки, что подтверждается наличием здесь области однонаправленных изменений стока наносов. Уменьшение стока наносов за период после строительства Красноярской ГЭС (1967 г.) отмечается от г.Дивногорска (< 5 км ниже плотины Красноярской ГЭС) до д. Подка-менная Тунгуска (925 км ниже ГЭС). Сходная картина уменьшения мутности наблюдается по длине рек Днепр, Дон, Обь и др. такие в связи со строительством плотин.
Уменьшение стока наносов отмечается с 80-х годов в бассейнах рек Днепра, Дона, Волги. Этот сельскохозяйственный район, освоенный в 60-70 годы отличался интенсивной еодной эрозией . Площадь оврач-нобалочных систем с прилегающими сильно и среднесмытыми почвами достигала, например, в южной части Воронежской области 25% (в среднем составляя 11% от всей территории области). По мере увеличения изрезанности территории сетью оврагов происходит снижение уровня грунтовых вод, выносами наносов уничтожаются луга и пашни пойм, мелеют пруды, реки, пересыхают малые водотоки. •
Уменьшение водности малых рек приводит в свою очередь к снижению интенсивности водной эрозии и уменьшению стока наносов средних рек. Кроме того, на притоках этих рек построено большое количество прудов, что также способствует снижению мутности воды. В то же время на отдельных водосборах, где под влиянием локальных факторов развиваются вторичные овраги или происходит прорыв прудов и водохранилищ наблюдается рост наносов и мутности.
Сходная картина в развитии эрозии наблюдалась в этот период и на водосборах рек Зап.Двины и рек Северо-Запада России. Однако на данной территории размывы по путям стока зарастают значительно быстрее, чем на более южных территориях. Поэтому на водосборах этих рек в настоящее время также происходит снижение стока наносов несмотря на то, что сток воды за последние 10-15 лет не изменился.
Естественный режим стока наносов большинства рек, расположенных в зоне орошаемого земледелия, как например, бассейна Кубани, Аму-Дарьи, ' Сыр-Дарьи, Или и др. рек искажен отводом и сбросом воды из оросительных каналов. Мелиорация интенсивно влияет на эрозионные
процессы на орошаемых землях. Смыв и переотложение почв достигают здесь значительных размеров. Отклонение в режиме и несоблюдение технологии поливов приводит к возрастанию пространственно-временной изменчивоот: расходов воды. Следствием этого являетоя особенно интенсивное развитие процессов размыва и переотложения почвенного материала.
При поливах со сбросом излишков оросительных вод смытый почвенный материал поступает в реки. Анализ ирригационной эрозии в бассейне р.Кубани показал, что смыв и переотложение почв достигают здесь значительных размеров (до 500 т/кв.км в год).
В последние десятилетия оток наносов однонаправленно увеличивается в створах, расположенных вблизи от обросов воды из оросительных каналов в реку. Забор же воды из них в магистральные каналы, отводящие воду за пределы бассейна, вызывает уменьшение стока наносов реки-донора. Так, на р.Кубани о введением в эксплуатацию Большого Ставропольского (1969г.), НеЕИНномысского (1948 г.) каналов сток наносов уменьшился в 2-4 раза.
Направленное увеличение характеристик стока наносов отмечено в 70-80 годы в реках бассейна Днестра, Урала, Забайкалья, Вооточ-но-Сибирсного моря, и др. По предварительным данным увеличение стока наносов в бас.Днестра связано о увеличением стока воды.
Речные воды Урала и Северо-востока используются н горнодобывающей промышленности. Особенно значительные изменения в ^условиях формирования стока наносов наблюдаются при промывке песков, в результате искусственного оттаивания многолетнемерзлых грунтов золотоносных полигонов. На малых и средних реках верхнего течения р.Колымы, на притоках Малого Анюя и 'на некоторых реках Чукотского нагорья процессы эрозии усиливаются за счет горных разработок, производящихся в долинах этих рек. Наиболее сильные изменения под влиянием горных разработок наблюдаются в верховьях рек Колями, Индигирки и др.
'Значительный рост отока наносов отмечается также на реках зоны тундры, лесной зоны и лесотундры в тех случаях, когда происходит освоение территории для строительства нефте и газодобывающих комплексов или жилых поселков. При этом важно, чтобы гидрологические наблюдения были начаты до антропогенного воздействия. Потому, что если они начаты спустя 10 - 15 лет после начала освоения, то насту-
- -
пает фаэа стабилизации водноэрозионного процесса и хотя мутность в зоне воздействия может быть выше фоновой, по интегральным кривым, кривым транспорта наносов можно получить тенденции их снижения.
Выявлено также, что в .условиях интенсивного стока наносов со склонов существенно изменяются воднофизическне свойства почв на водосборах и пропускная способность русел рек, что в засушливых условиях приводит к опустыниванию территорий (например, в Нижней части басейна Волги), а в районах с выпадением интенсивных дождей, - к формированию катастрофически высоких паводков (верхозье Днестра, часть притоков Кубани и Амура, Забайкалье, ряд правых притоков р.Амур и др.).
В условиях ожидаемого потепления климата эти тенденции ец>э более усилятся. Наиболее существенного повышения стога наносов следует ожидать в районах распространения вечной мерзлоты, где наряду с климатическим фактором, влияющим на снижение устойчивости склонов, усиливается антропогенное воздействие: расширяются участки водосборов, на которых разрабатываются иолозшю пскопнеше та:ас как .
золото, нефть, газ; проводятся нарубки лесов , строительство новых поселков и др.
4. ПОСТРОЕНИЕ КАРТ СРЕДНЕЙ ГОДОВОЙ МУТНОСТИ РЕК РОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ГОСУДАРСТВ
Средняя годовая мутность рек, как известно, из всех характеристик стока наносов является наиболее удобной для картографирования. Так как сток наносов формируется под влиянием зональных факторов^ таких как климат, почвенный и растительный покров, то она имеет, как и эти факторы, зональный характер распределения по территории. В основном мутность и сток наносов рек увеличиваются с севера на юг. Однако геоморфологические факторы, влияющие на формирование мутности, тлеют азональное распределение. Кроме того, на формирование мутности оказывает влияние хозяйственная деятельность челозека. Два последних фактора вызывают нарушение зонального распределения мутности. Поэтому при картографировании мутности используют способ районирования, выделения зон, характеризующихся заданными пределами изменения картируемой величины.
Первая карта мутности была составлена в 1939 г. Г.В.Лопатины!/
для Европейской территории СССР. В 1949 г. Г.И.Шамовым была опубликована ' первая карта мутности для всей территории СССР. Затем она несколько раз уточнялась. Впоследствии различными авторами была построена сг_ия региональных карт, представленных в издании "Ресурсы поверхностных вод суши" и обменных в 1972 г. 'К.Н.Лисицыной. ■ Масштаб этой карты 1:10 ООО ООО. Кроме того; были построены карты модуля стока наносов (К.Н.Лисицына, 1972 ; А.П.Дедков, 1934 и др.).
Карты мутности, как и любой метод обобщения информации, имеют положительные и отрицательные'стороны. К положительным следует от- . нести обзорность и возможность в первом приближении и" • .шить характеристику мутности для неизученных рек. К отрицательным - на', карте представляются зоны с заданными пределами изменения мутности и для Ессей зоны дается осредненное значение мутности, что в ряде
случаев недостаточно. Поэтому было выполнено большое количество работ, в которых предпринята попытка установить зависимость мутности от определяющих природных и антропогенных факторов- (Г.В. Глушков, Б.З.Поляков, 1946; К.Н.Лисицына i960, 1972; Н.Н.Бобровицкая, 1972; P.C. Чалов, Н.Л.Маккавеев 1986; и др.).
Однако выявленные в. последние годы тенденции изменения отока' наносов под влиянием факторов антропогенного воздействия свидетельствуют о необходимости уточнения параметров в этих «.ивисимостях, а также и ранее построенных карт мутности. При этом в случае необра-• тимых изменений на водосборах рек следует использовать мутность, полученную за последний сравнительно однородный период. Однако определение условий необратимых изменений до настоящего времени не сформулировано. Например, даже в случае создания водохранилищ, они могут быть заилены с восстановлением транзита наносов через них. т. е. через достатично длительный период времени процесс формирования стока наносов;снова может приближаться к естественному. По-видимому только в случае занесения русел малых рек почво-грунтами, смытыми с водосборов,н полным зарастанием их русел можно зафиксировать необратимые изменения.
При построении нобой карты мутности было понято,решение кар- . тографировать средние годовые значения !^утн'3сти|^а^пер{юд^аблюде-ний, а тенденции показывать в виде условного зн§ка. Величины изменений мутности по изученным рекам можно получить из специально соз- .
данной базы данных. Для неизученных рек в первом приближении можно использовать новые карты мутности. Для более точных определений -данные по рекам - аналогам'из .этой же базы данных. При этом важно, чтобы на исследуемой реке и реке-аналоге тенденции изменения мутности и стока наносов.были одинаковы.
' Анализ .средних квадратических погрешностей определения стока начосов в зависимости от длины ряда показал, что в случаях она меньше 30Z при продолжительности наблюдений 10 и более лет, что достаточно при существующей точности определения стока накосов. Поэтому при построении новых карт мутности масштаба 1: 2 500 ООО и 1: 10 ООО ООО за основу были приняты данные по постам с периодом наблюдений 10 и более лет. Ряды с Солее коротким периодом использовались в качестве дополнительных данных. Градации мутности с незначительными уточнениями приняты такие же как и на ранее построенных картах в целях сопоставимости зон распределения.
. В качестве картографической основы для анализа расположения зон о различными тенденциями изменения сто;-« нанесоз и мутности принята карта масштаба 1: 2 500 ООО. На 16 листах этой карты нанесены: 2 800 гидрологических постов с наблюдениями за мутностью и стоком воды; указаны коды государственной регистрации постое; сред-'няя годовая мутность рек; в виде дроби в числителе приводится процент изменения стока наносов (с плюсом или с минусом з зависимости от тенденции ) за выделенный период антропогенного воздействия (если оно выявлено с использованием гидролого-морфологического метода аначиза однородности) по сравнению с предшествующа) периодом, когда воздействие отсутствовало, а в знаменателе процент изменения стока водч за этот же период, определяемый.по этой же методике.
распределение постов по площади водосборов следующее: реки с площадью водосбора менее 100 квад. юл составляют 11%, с площадью 100 - 500 квад.' км - 21 X; 500 - 100 ООО квад. км - 61 7.. На долю крупных рек приходится 77. _ постов.-
Условными знаками показаны: стрелками рост или снижение стока наносов; различным цветом 11 зон мутности, а. также наиболее сильно влияющие на сток наносов и мутность факторы антропогенного воздействия. На основе этой карты создана также карта масштаба 1:10 ООО ООО. Два фрагмента этой карты приводятся на рис. 4.1 и рис.4.2.
I
РисЛ.А. Фрагмент карты средней годовой мутности рек России к ^предельных государств.
' Водосборы рек Верхней и Средней части Волги, Каш, Оки, часть водосборов рек Дона, Урала и Иртыша.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Зоны мутности Тенденции изменения стока воВы и наносов ' -¡Юе/м3 по^ышени!! и снижение стоке беды
ф I повышение и снижение стоки наносов
Зоны с различными сочетаниями тенденций
\ll-S V--/
т «"-«>*> ОТ") (о) С о1
==! 1001-2500
Полезные ископаемые (по данным ВС1Г1И.1991г.) Горючие полезные ископаемые: &-нефть, И-нерть игазы, 1-еазы благородные металлы: о'",'А''Р1 золото.серебро, платина Драеоиенные и поделочные камни-: -ф- алмазы Площадное распространение
районы рассыпео золотоносности
\ ) основные нефтегазоносные npoSuHu.ua
Рис.%,^« фрагмент карты средней годовой мутности рек России и сопределышх государств. Еодоеборы рек Лены, Индигирка, Колики.
- 4.6 -
На карте выделены также крупные зоны с однонаправленными изме-, нениями мутности и стока наносов. В случаях, когда на реках попеременно наблг-ается то рост, то снижение стока наносов и мутности,: возле каждого из постов поставлены стрелки с обозначением соответственно роста или снижения этих характеристик.
Из мест разработки полезных ископаемых показаны только те, которые в настоящее время могут оказывать наиболее существенное воздействие на формирование мутности, стока наносов и воды. В первую' очередь это разработка месторождений золота, . благородны' металлов, нефти, газа, алмазов.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОН МУТНОСТИ РЕК РОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ
ГОСУДАРСТВ •
Мутность рек России изменяется в очень широких пределах - от градации <10 г/куб м до градации > 10 ООО г/куб и. Однако наибольшее распространение в России имеют реки с небольшой мутностью - 25 - 100 г/куб.м.
Зона'мутности < 10 г/куб м расположена в пределах Кольско-Карельской области в зоне тундры и лесотундры, в верховьях рек Мезени, Пинеги, частично Сев.Двины, в верховьях р.Абакак лесной зоны и на водосборе Телецкого озера. На водосборах малых заболоченных рек о •большим количеством озер мутность (Эмал.) сщжается до 1 г/ куб м. На участках с разработкой полезных ископаемых, как например, ни-келеевых руд, мутность, нзоборот, возрастает до 38 Г/куб и (соот-етственно Клйп= 5мал./3зон.=0,4 и Ктах- Бмал'./Ззон.- 7,8).
Зона о мутностью рек 10 - 25 г/куб м охватывает большую часть территории Восточно-Европейской, Западно-Сибирской и Яко-Индигирс-кой низменностей тундры и лесной зоны; верховья р.Колымы, бас.Инди? гирки, притоки р.Оби в Среднем и Нижнем течении, северную и западную часть Камчатки. На водосборах малых ре^ заболоченных и о озерами,мутность снижается до 1 г/куб м, а в зонах добычи нефти, газа, золота и в местах строительства новых поселков она достигает 270 г/куб м.(Кш1п= 5мал./3зон.=0,1 и Ктах= Змал./Бзон.» 15,4). Эту зону пересекают крупные, транзитные реки, мутность которых, как.например, р.Иртыш.достигает 160 г/куб м. ' ,
Зона с мутностью 26 -50 г/куб м наблюдается- на Смоленско-Московской, Средне-Русской возвышенности, Клинска-Дмитровской гряде лесной и лесостепной зоны; нижней правобережной части бассейна Северной Двины, средней и нижней части водосбора р.Печоры в зонах тундры и лесной зоны; в верховьях Иртыша в районе Уральских гор; на реках Шории, Бийской гривы и частично Кузнецкого Алатау, в верховьях рек Енисея, Лены, Забайкалья; частично ка реках Дальнего Востока, Камчатки и Сахалина. На заболоченных, залесенных водосборах малых рек мутность снижается до 4 г/куб м (Kmin=0,10), а на участках добычи золота она возрастает до б92г/куб м (Ктах=18,2)^ на транзит. ных реках мутность выше зональной и достигает на р.Печоре 93г/куС м (Кшах= 2,4).
Несколько выше мутность 51 - 100 г/куб м в южной части среднеРусской и Приволжской возвышенностях, на Чукотке и средних реках тундры, впадающих в Восточно-Сибирское море.
Зона мутности 100- 200 г/куб м наблюдается в низовьях Дона, юго-восточной части. Поволжья и степной части Алтайского края. При интенсивном развитии плоскостной и овражной эрозии на водосборах ■малых рек мутность достигает 1500 г/куб м. (Kmin=l,0, Rmax=10).
На водосборе р.Яны в районе г.Верхоянска, части Приволжской возвышенности лесостепной зоны, южной части Урала, Ставропольского края, на участках Алтайского'края и водосборе р.Кубани мутность составляет 251 -500 г/куб м.
Более высокая мутность - 501 - 1000 г/куб м формируется на северо-западной части Приволжской возвышенности, на отдельных участках Алтайского края (на р.Алей, р.Кучук, левобережной части Новосибирского водохранилища), .участках водосбора р.Кубани и большей части рек, впадающих в Каспийское море. Формирование таких значений мутности обусловлено как геоморфологическими факторами так и активной сельскохозяйственной деятельностью на склонах речных водосборов.
. Наиболее высокие значения мутности рек России наблюдаются в Северо-Кавказском районе - 1001 - 2500 г/куб. м, 2501 - БОООг/куб.м, 5001 - 10000 г/ куб.м и более.
Реки Эстонии, Литвы, Латвии, Белоруссии и Северной части Украины характеризуются малой мутностью - 10 - 25 г/ куб.м. Это обусловлено равнинностью рельефа, заболоченностью, ззлесенсстыо террито-
рии, сравнительно крупным механическим составом подстилающих пород. Только в отдельных случаях на малых реках при интенсивной распашке склонов мутность возрастает до 50 - 100 г/ куб.м.
В лесостепной зоне Украины преобладает мутность 26 -50 г/ куб.м,'возрастая в нижней части Днепра до 100 - 250 г/ к/б.м. В Карпатах мутность рек сравнительно невелика и изменяется от 50 до 500 г/ куб.м. На реках Волыно-Подольской возвышенности мутность составляет 250 - 500 г/ куб.м.
Природные условия Кагказа весьма разноообразны. Поэтому условия формирования и следовательно величины мутности весы-1' различны. На реках Грузии она изменяется от 80 - 1450 г/ куб.м, в Армении"от 19 до 760 г/ куб.м, а в Азербайджане от 54 до 9190 r/куб.м.
В степных равнинных районах Казахстана мутность рек составляет 100 - 250 г/ куб.м, увеличиваясь в пределзх мелкосопочника до 250 -500 г/ куб.м. В бассейне р.Нура мутность снижается, до 25-50 г/куб.м. Наибольшее значение мутности - 2800 г/ куб.м наблюдается на водосборе р.Каргалы в полупустынной зоне.
На большей части территории.Киргизии мутность составляет 100 -250 г/ куб.м. Наиболее низкие ее значения 10 - 25 г/ куб.м зафиксированы в юго-восточной части Иссык-Куля, а саше высокие на водосборе Токтогульского водохранилища - 1200 - 1400 г/ куб.м.
Мутность'рек Таджикистана изменяется также в больших пределах от 17 до 8200 г/ куб.м. При этом на большей части территории наблюдается мутность выше 1000 г/ куб. м. •
В Узбекистане наиболее низкие значения мутности наблюдаются на водосборе Чардаринского водохранилища 10 - 13 г/ куб м.. На равнинных предгорных участках она состайляет 25 - 250 г/ куб.м., в районе Каратау 250 - 500 г/куб.м., а в горной части она повышается до 5200 г/ куб.м.
Пик мутности на реках сопредельных о Россией государств по-прежнему сохраняется в Туркмении - на р.Кушка - 54000 г/ куб.м, а на р.Мургаб - 76000 г/куб.м.
5. ОЦЕНКА. ТРАНСПОРТИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВОДОТОКОВ И УЧЕТ СТОКА НАНОСОВ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО БОЗДЕЙСТЕИЯ
Оценка транспортирующей способности рек выполняется обычно .с
использованием эмпирических или теоретических формул. Большинство из них разработано для определения средней мутности потоков. Как правило, используются осредненные по сечению гидравлические характеристики водотоков в створах гидрологических измерений. При этом физико - географические характеристики водосборов практически не учитываются. Длительный период времени в лаборатории наносов, как и во всей гидрологии, ;эти направления развивались параллельно. Автором (1994) совместно с K.M. Зубковой сделана попытка их синтеза.
Имеющиеся в литературе предложения по расчету средней мутности потоков можно подразделить на две группы. К первой принадлежит большое количество работ, в которых предлагаются эмпирические формулы для решения конкретных практических задач. Эти формулы после
некоторых преобразований можно привести к виду: V3
Sc» - к ~~~ - ( 5.1 )
tn гь>
ни
где SCp - средняя мутность потока, отвечающая его транспортирующей способности; V - скорость потока; U - средняя гидравлическая крупность наносов, которая находится по заданному, гранулометрическому составу наносов при учете процентного содержания фракций; Н - Глубина потока. В этой зависимости численные значения показателей степени т. n, определяются по эмпирическим данным.
Ко второй группе формул транспорта наносов принадлежат зависимости, полученные в результате комплексных теоретических и экспериментальных работ, раскрывающих в определенной мере физическую сущность процесса перемещения наносов. Здесь следует отметить формулы В.М.Маккавеева (1940), М.А.Великанова (1949), В.Н.Гончарова (1954), А.Н.-Гостунского (1954), И.В.Егиазарова (1964), И.Ф.Карасева (1965), А.В.Караушева (1951,1960), К.И.Российского и И.А.Кузьмина (1964). Часть формул этой группы (Гостунский, Егиазаров, Россинский, Кузьмин) также име^л полуэмпирический характер и могут быть преобразован^ в выражение (5.1).
К.В.Разумихина на материалах наблюдений Гидрометслужбы на реках бывшего СССР применила формулы расчета транспорта наносов к рекам, протекающий в различных природных зонах, значительно отличающимся по гидрологическому режиму' и условиям формирования стока.
наносов.
Для условий равнинных рек наиболее приемлемые результаты дает применение теоретического метода Караушева при использовании в расчетах фракционного состава донных наносов. Вместе с тем установлено, что этот метод, разработанный в ГГИ, требует регламентации в отношении условий применимости в зависимости от типа гидрографа рек и крупности руслового аллювия, слагающего ложа этих рек СК.В^Разу-михина, 1966 ].
Дальнейшие исследования по выбору оптимальных формул
или методов расчета транспорта наносов в потоках подтвердили необходимость апробации предлагаемых методов на натурном мате . але применительно к рассматриваемому створу измерений, участку и водосбору реки.
Так, проверка формулы А.В.Караушева на материалах натурных измерений экспедиции ГГИ в Каракумском канале, выполненная К.М.Зубког вой (1382), . показала, что корректирующий множитель в этой формуле зависит от крупности наносов, слагающих дно и откосы канала на рассматриваемых участках. По-видимому, в связи с тем, что расходы воды е канале изменялись в небольших пределах, а крупность донных наносов по длине канала изменялась весьма существенно.
Сравнение метода расчета транспорта наносов А.В.Караушева (1959) и метода, предложенного К.И.Россинским и И.А.Кузьминым (1964), на материалах измерений мутности и стока наносов р.Иртыш у г.Омска (Зубкова,1986) позволило установить идентичность полученных результатов по двум вышеназванным методам. При этом исследовалось влияние формы поперечного сечения русла на изменение транспортирующей способности потока при постоянных расходах (на 60 поперечниках р.Иртыш на участке протяженностью очоло 100 км.). Выявлено, что изменчивость гидравлических элементов р.Иртыша, а. следовательно, и расчетных значений транспортирующей способности потока на рассматриваемом участке очень еысокз. В то же время фактическая измеренная мутность воды в каждый из моментов времени мало изменялась вдоль по течению. Следовательно, можно сделать вывод, что корректирующий множитель в расчетной формуле зависит от формы поперечного сечения.
Исследования группы авторов (Л.П.Алексеев и др., 1991) по выбору расчетных зависимостей для определения средней мутности р.Катуни (Восточная Сибирь) в дзух разных створах (в 186 и 359 км от устья)
- Л -
снова подтвердили тот факт, что транспортируются способность потоков может быть вычислена по любому из предлагаемых способов лишь при условии адаптации расчетных зависимостей с помощью коэффициентов. По нашему мнению это подтверждает полученные ранее выводы по натурным исследованиям на р.Иртьппсо влиянии фррмы поперечного сечения на величину транспортирующей способности.
Опыт расчетов показывает, что для конкретных участков рек, где сохраняется относительное постоянство крупности донных и взвешенных наносов и уклона водотока, могут применяться простые зависимости (типа формулы 5.1), а все особенности формирования мутности н зависимости от типа гидрографа, формы поперечного сечения, состояния подстилающей поверхности водосбора, степени антропогенного воздействия и др. могут быть учтены с помощью переменных значений параметра в этой формуле.
Так, по материалам детальных исследований на экспериментальном участке ГГИ на р.Полометь у с.Янелбицы (Валдайская возвышенность) удалось проследить в многолетнем разрезе (1957-1979 г.г.) изменение значений .параметра в формуле:
V3 •
Зтр »аз------------( 5. 2 )
Н
Отметим, что все измерения проводились все годы з одном и том же створе.
Установлено: параметр а2 в целом до начала 70-х годов примерно вдвое выше, чем в период 1971-1979 г.г. Это иллюстрирует рис. 5.1, где представлены данные за 1958 и 1976 г.г. с примерно одинаковыми типами гидрографов; значения а^ на подъемах и пиках: половодий и дождевых паводков выше, чем на спадах, в межень значения снижаются на порядок; наблюдается рост параметра а5 с ростом расходов воды, но связь неоднозначна; пределы изменения величин а? достаточно устойчивы: 1,0 - 1,5 для подъема, 0,5- 1,0 для спада. Для дождевых паводков параметр имеет такие же пределы изменения, как и для половодья. По-видимому, уменьшение параметра с>° в формуле ( 5.2 ) 4 1571 -79 г. г. связано о уменьшением транспортир1/-
I8T0 1030 1080
ХровоасгшаскхИ ход средних годовых расходов веша цНым - с,Ноооойрат«1ХД (|), р.Тнхыш*в - с.Гсролуха (2), {^Пплоцотъ - с,fi*«лбины (3) ж средних годовых реолшов ипвооов [vflonaueTb - сьЯжюйкш 14),
У
f.P
il
1,0
» п ■ * «и»«
Г,o Щ й %
Кривые травсаорг* ваяоооа, ftltoncuerv - е,Я*«б«шы 1 - 1883 - 70 гг. П - 1S71 - S7 m
Pac.!U. Хронологический ход ажешевиых раскопов ьоды (I), мутиоотя (21 « параметра « Í3) в формула 3,¿ ю цЛааоыоть - С.Лжал6«цц.
ющей способности (снижение максимальных расходов воды при относительном постоянстве средних годовых величин), а также со снижением величины смыва с водосбора в связи с уменьшением его распашки. В данном случае проявляется совместное, воздействие климатических и антропогенных факторов на режим мутности водотока.
Таким образом, для конкретного створа и участка вполне возможно создать схему учета стока наносов этой реки в заданном створе. При многолетних наблюдениях за мутностью и состоянием речных водосборов (степень распашки, залесенности, разработка полезных ископаемых и др.) появляется возможность типизации значений параметра а3 в формуле транспортирующей способности. Типизируя в дальнейшем природные (физико-географические) и антропогенные факторы, можно определить пределы изменения параметра в формуле транспорта-рущей способности в зависимости от георзфических и гидродинамических характеристик рек и их водосборов. Такой подход перспективно использовать для мониторинга стока наносов и мутности рек. При этом появчяется реальная возможность комплексного использования материалов аэрофотосъемок и данных натурных исследований за многолетний период.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты (защищаемые положения) могут быть представлены в следующих выводах:
1. Разработано научное направление - гидролого-морфологический метод изучения водной эрозии и стока наносов в различных
! звеньях гидрографической сети, включающий в
себя: разработку методики их натурных исследований с применением наземных и дистанционных методов; комплексное изучение закономерностей формирования временной ручейковой сети, стока воды, наносов, зон активной эрозии и аккумуляции наносов на склонах по материалам фотосъемок и данным гидрологических измерений в период стока; установление зависимости интенсивности эрозии от типа ручейковой сети, типа почв, растительности, уклона склона, вида его сельскохозяйственного использования; комплексный анализ данных по стоку наносов и мутности рек с учетом антропогенного воздействия.
2. На основе комплексных нодемных и дистанционных пчелздоалний
- -
стона воды и наносов установлено, что отекание воды со склонов во всех природных зонах (от тундры до полупустынь) имеет преимущественно струйчатый характер. Поверхность склонов приспособлена к сбросу талы,- и дождевых вод и несет на себе отпечаток их отекания, который прослеживается в мезорельефе склонов - ложбинах ' стока. Структура ложбин стока отражает морфологию и литологию склонов и длину линий отекания ручьев различных типов и предопределяет их гидравлический режим, от которого в конечном счете зависит величина стока наносов.
3. Выявлено, что в период стока все звенья гидрографической сети гидравлически между собой связаны. Поэтому в целях сохранения естественных условий их формирования, проявления их фундаментальных свойств целостности и самоорганизации, изучение процесса эрозии на склонах следует проводить на водосборах ложбин отока или на площадках с плавлоизменяющимися водоразделами, не искажающими линии отекания.
4. Установлены зависимости стока наносов со склонов от отока воды, типа почв, структуры ручекковой сети на склонах, вида сельскохозяйственного использования, уклона и предшествующего вида сельскохозяйственных угодий. Разработана графо-аналитическая модель формирования и расчета характеристик стока наносов со склонов. Значение этой модели определяется тем, что она позволяет'по качественным и количественным морфологическим характеристикам поверхности склонов, а также расчетным значениям стокз воды за весенний или летний-осенний периоды получить количественные оценки их эрозии без проведения специальных полевью наблюдений.
5. Разработана типизация факторов антропогенного воздействия на сток наносов временных водотоков и рек, в которой дана оценка их воздействия. Выполнена оценка однородности рядов наблюдений эр, стоком наносов и мутностью воды.
6. Впервые составлена карта мутности рек масштаба 1 : 2 500000 для территории всей России и сопредельных государств с отображением на ней территорий о тенденциями снижения или роста стока наносов и мутности, а также со схематическим отображением разрабатываемых а настоящее время месторождений полезных ископаемых, эксплуатация которых оказывает воздействие на формирование стока наносов и мутности. Уточнена карта мутности масштаба 1: Ю'000 00. -
7. Предложена методика'использования формулы транспортирующей способности водотоков о учетом антропогенного воздействия и многолетнего хода характеристик стока наносов.
8. Разработаны методы картографирования структуры и морфологических характеристик временных ручьев в масштабах от 1: 10 до 1 : 25 ООО, а карт мутности в масштабах 1 : 2 500 ООО - 1: 10 ООО ООО, что позволяет вычислять характеристик!: стока наносов в диапазоне водосборов от микроручейковой сети до крупных рек. Таким образом, рассмотрена водноэрозионная деятельность всей совокупности водных потоков, формирующихся на поверхности Земли.
Основное содержание работы опубликовано в следующих работах.
1. Зависимость стока взвешенных наносов от гидрологических характеристик. - Труды ГГИ, 1957, вып.141, с.107-120.
2. Условия формирования и расчет характеристик стока взвешенных наносов рек ETC. Автореф. диссертации на соискание гсанд.техн.наук, Л., 1971,25с.
3. Определение нормы и цшшгческих колебаний годового стока взвешенных наносов. - Труды ГГИ, 1968, вып. 1.56, с. 105-123.
4. Исследование повторяемости и продолжительности периодов с товышенным и пониженным годовым стоком взвешенных наносов. Труды ?ГИ, 1969, вып.175, С.170-188.
.5. Учет продолжительности периодов с повышенным стоком взвешен-шх наносов при проектировании водохозяйственных сооружений. - Труды ?ГИ, 1972, вып.167, с.160-168.
6. Зависимость стока взвешенных наносов рек Европейской части ?CCF"ot физико-географических факторов. 'Труды ГГИ, 1971, вып.191, 3.68-84.
7. Сток взвешенных наносов рек бассейна Средней Оби. Ресурсы поверхностных вод СССР, 1974, т.15, вып.2, с.185-193.
8. Изучение смыва почвы со склонов.Труды ГГИ, 1974, вып.210, 22-30.
9. Инструкция по расчету гидрологических характеристик при проектировании противоэрозионных мероприятий (Проект ЕСН), Валдай, L976, 88 с. (в соавторстве с А.В.Караушевым, И.В.ЕсголюС-оеой,
И.Чеботаревым, Б.и Пдппик, С.М.Тумановская)
10. Исследование склонового смыва как фактора водной эрозии. -Труды -1 гидрологического съезда, 1975, т. 10, с. 147-155.
11. Рекомендации по изучен:® гидрологических факторов водной эрозии на плоаздках Министерства сельского хозяйства. - Гидромете-оиэдат, Л., 1975, 88 с. (в соавторстве с И.В.Бо-^голюбовой и др.)
12. Исследование стока наносов со склонов. '- Сборник работ по гидрологии N 12, 1977, с.125-134.
13. Определение стока наносов по данным наблюдений. Раздел монографии "Сток наносов, его изучение и географическое pv -оеделе-нпе"., Гидрометоиэдат, Л., 1977, с.125-134.
14. Эмпирический метод расчета смыва почв со склонов. Раздел монографии "Сток наносов, его изучение и географическое распределение",Гидрометеоиздат, Л., 1977, с.202-214.
15. Внутригодовая и внутрисуточная изменчивость стока наносов. Раздел монографии "Сток нзносов, его изучение и географическое распределение", Гидрометеоиздат, Л., 1977, с.134-137.
16. Methods for computation of runoff and sediment yield from slopes used for ag-ncullturul needs. Париж, Симпозиум, июль, 1977, c.62-66.(и соавторстве с И.В.Бо^голюбовой и С.М.Тумановской)
17. Исследование временной ручейковой сети о использованием аэ-гоыетодов. - Труды ГГИ, вып.267, 0.36-44. (в соавторстве с И.И.Во-рожбтовым),
18. Инструкция по расчету гидрологических характеристик при проектировании противоэрозионных мероприятий. - Гцдрометоиздат, 1979, 62 с.(в соавторстве с И.В.Боголюбовой, А.В.Кзраушевым, А.И.Чеботаревым, Б.И.Серпик, С.М.Тумановской) -
19. Определение^естоположения и размеров зон активной эрозии почв. - Труды ГГИ,/-;Ы1?.27б , о. 108.- III (» соавторстве с И.И.Ворож-
20. Применение наземной стереофотографлческой сгемки Ллл0 иУЯё-дования временной ручейковой сети нз сельскохозяйственных полях. -Труды ГГИ, вып.273, 1931, с.86-101.
21. Методика и опыт картографирования эрозионных образований на сельско-хозяйственных полях. - Труды ГГИ, вып.283, 1982, с.73-82.
22. Методика, состав и организация работ по изучению водной эрозии почв и предотвращению ее вредного воздействия. - Учебное пособие "Методы изучения гидрологического режима водных обгектов", ч.Ш, Гидрометоиэдат, Л., 1978, с.332-344.
23. Методически? рекомендации по применению материалов аэрофотосъемок для исследования и расчета характеристик водной эрозии ПОЧВ. - М., ВИСХАГИ, 1982, 128 с.
24. Методические рекомендации по определению характеристик рельефа и смыва почв методами наземной фотосъемки.- м.,ВИСХАГИ, 1982, 85 с.(в соавторстве с Ю.Н.Корниловым, Е.В.Пономаревым, А.И.Черкасовым)
25. Анализ пространственно-временного распределения характеристик дождевого стока на малых водосборах. - Труды ГГИ, вып.207, 1933, с.73-80. (в соавторстве с Г.В.Скакальской)
26. Применение стереокамери "Спутник" для исследования микрона-но-рельефа и смыва почв. - "Метеорология и гидрология", H 1, 1984, с.116-119. (в соавторстве с Ю.Н.Корниловым)
27. Методические рекомендации по определен™ характеристик рельефа и смыва почв методами нзземной фотосъемки. - Гидрсметеоиздат, 1983, 72 с.(в соавторстве с Ю.Н.Корниловым, Е.В.Пономаревым, А.И.Черкасовым)
28. Дистанционные и наземные методы исследования характеристик водной эрозии почв. - Обзор, сер.гидрология суши, Обнинск, 1934, вып.1, 53 с. в соавторстве с А.В.Кокоревым)
29. Новые методы изучения водноэрозионного процесса на склонах. - Тезисы 5 Всесоюзной научной конференции МГУ, 1987, с.18-19.
30. Графоаналитическая модель формирования стока наносов с распаханных склонов. - Труды 5 Всесоюзного гидрологического съезда, Т.10, кн.2, 1988, с.126-134.
31. Эрозия и сток наносов с водосборов. - Труды 5 Всесоюзного гидрологического съезда, т.10, кн.2, 1988, с.102-125.
'32. Авторское свидетельство СССР N886766, кл. А 01 В 13/16 1979, авт.Бобровицкая Н.Н. Способ определения стока еоды со склонов, 1990, 29 с.
33. Методические рекомендации по применен™ материалов аэрофотосъемок для исследования и расчета характеристик водной эрозии почв. - Л., Гндрометеоиздат, 1С"36, 109 с.
34. Методы исследования, расчета и контроля характеристик водной эрозии почв. - Труды ГГИ, вып.349, 1991, о.3-16.
35. Водноэрозпонные процессы на склонах и сток наносов рек Ал-
тайского края. В сборник© "Современное состояние малых рек СССР и пути их использования, сохранения и восстановления"/ под редакцией Б.Ф.Снищенко/. Доклады секции русловых процессов и секции водных ресурсов и водного баланса научного совета по проблеме "Комплексное использование и охрана водных ресурсов" ГКНТ, Гидрометеоиэдат', 1331, о.104-127.(в соавторстве с К.М.Зубковой)
36. Пути усовершенствования методов оценки характеристик водноэ-роэионных процессов для целей'оптимизации землепользования и водохозяйственного строительства. Межрегиональная научная конференция "Проблемы экологической оптимизации землепользования и водохозяйственного строительства в бассейне р.Днепр", 1932, 5 о. (в соавторстве с Н.Г.Василенко и К.М.Зубковой)
37.Characteristics of water and sediment discharge formation from small watersheds of the arotio zone under the Impact of technology. International council of scientific unions. Arotio climate system study, ? - 10 November 1S94, Qoteborg, Sweden, pp. H2 (в соавторство о H.Г.Василенко и К.М.Зубковой)
33. Assessment of trends to sediment discharge variations in the rivers of the Former Soviet Union (FSU). ProceedinffS of the International Symposium, Volume П, 18-20 May 1234, St.Petersburg, p.32 - 39.
39. Progress and prospects in water erosion 'and sediment transport studies (Jointy with K.M.Zubkova), p.23 (в печати).
40. Lone-term variations in mean erosion and sediment yield from the rivers of Former Soviet Union, p. 15 (в печати).
P<mvAAKHH,3iK.3M00 У-ШЭДА8.4 33.04.0S
-
Бобровицкая, Нелля Николаевна
-
доктора географических наук
-
Санкт-Петербург, 1995
-
ВАК 11.00.07
- Сток взвешенных наносов в бассейне Андижанского водохранилища
- Оценка влияния хозяйственной деятельности на формирование стока взвешенных наносов (на примере бассейна р. Белой)
- Формирование и движение речных наносов
- Сток наносов и его проявления в морфодинамике речных русел
- Генетический анализ и вопросы прогноза стока взвешенных наносов рек Средней Азии
