Морфометрические факторы

Введение

В природе постоянно протекает процесс формирования временных водных потоков. Под геологической деятельностью временных водных потоков понимается изменение поверхности земли под влиянием временных водных потоков. Временные водные потоки могут разрушать горные породы, переносить мелкий обломочный материал, аккумулировать его в определенных местах.

Работа временных водных потоков - это экзогенный процесс, который влияет на формы рельефа

В качестве объекта будет рассматриваться геологическая деятельность временных водных потоков и эрозия вызванная временными водными потоками.

Целью курсовой работы является изучение геологической деятельности временных водных потоков как экзогенного процесса и описание форм рельефа, образованных временными водными потоками.

Методы исследования: литературные, метод анализа.

Общее понятие о работе временных водных потоков

водный эрозия плоскостной геологический

Главное значение в работе временных водных потоков уделяется плоскостному смыву и линейной эрозии.

Под плоскостным смыв понимается удаление частиц почвы или верхнего слоя коры выветривания талой либо дождевой водой, стекающей по склону в виде более или менее сплошной пелены глубиной до нескольких сантиметров. Обычно сочетается с линейным мелкоручейковым стоком и смывом. Сносимый вниз по склону материал временно задерживается, затем снова вовлекается в движение и откладывается в нижней части склона и у его подножия, образуя плащ т. н. делювия. В результате плоскостного смыва склон выполаживается. Интенсивность смыва определяется совокупностью различных факторов: количеством атм. осадков и их интенсивностью, плотностью защитного растительного покрова, способностью почв к поглощению и фильтрации воды, механическим составом почв и грунтов, крутизной и длиной склона. Наиболее подвержены смыву распаханные склоны, а в естественных условиях - склоны в южных степях и полупустынях. [1]

Под линейной эрозией понимается размыв земной поверхности постоянными или временными водотоками с образованием протяженных относительно узких рытвин (полых форм рельефа). Эта эрозия начинается со струек, сбегающих по наклонам рельефа после дождей. Образуется еле заметная ложбина временного водотока или промоина вдоль полевой борозды. При повторении дождя ложбинки углубляются, со временем превращаются в овраги, балки, пади и в конечном счете в речные долины. Появившиеся при этом склоны способствуют размножению новых промоин. Линейная эрозия - самый мощный фактор общего процесса эрозии и денудации, приводящий к понижению возвышенностей и гор. [2]

Условия формирования эрозионных процессов вызванных временными водными потоками

Развитие эрозионных процессов предопределено природными особенностями территории и спецификой её хозяйственного использования. При исследовании вопросов, связанных с количественной оценкой эрозии, главная задача сводится к выяснению, в каких природных условиях и при каком характере использования наблюдается проявление плоскостной и линейной эрозии той или иной степени интенсивности. Подобная задача может решаться в двух аспектах: в общем виде и более конкретно - с оценкой роли каждого отдельного фактора.

Климатические факторы

Климатические особенности территории являются важнейшим фактором развития эрозионных процессов. Главное условие смыва и размыва грунтов - сток талых и дождевых вод, формирующихся в результате выпадения атмосферных осадков. Количество осадков на территории Беларуси изменяется от 450-500 мм в Полесье до 650-700 мм в северо-восточной части республики и на возвышенностях. Значительно колеблются величины атмосферных осадков по годам - от 300 до 1000 мм, причём влажные годы повторяются чаще, чем засушливые [3]. Самые резкие колебания характерны для юго-восточной части республики. Однако между величиной осадков и интенсивностью развития эрозионных процессов нет однозначной связи. Последнее обусловлено тем, что эрозионная работа проводится поверхностным стоком, которых зависит от параметров дождя, режима, осадков и других особенностей [4]. Режим выпадения осадков является примерно одинаковым почти по всей территории. Наибольшая интенсивность осадков связана с тёплым периодом, на долю которого обычно приходится 70-72% годовой суммы, причём примерно в течении 20 дней величина осадков может превышать 5 мм [5]. Чем значительнее слой осадков, тем больше при прочих равных условиях опасность развития эрозии. Кроме того, при ливнях большой интенсивности капли крупных размеров обладают (за счёт большей скорости падения) высокой кинетической энергией и производят максимальный эрозионный эффект.

В зимний период на территории Беларуси выпадает примерно 28-30% осадков. Развитие эрозионных процессов зависит от запасов воды в снежном покрове к моменту снеготаяния и интенсивности схода снега. Количество воды в снежном покрове, по наблюдениям на открытых полевых участках, колеблется от 30 до 90 мм, постепенно увеличиваясь с юго-запада на северо-восток. Эта общая закономерность может нарушаться на залесённых участках, а так же на площадях с сильно пересечённым рельефом, где в результате метелевого перераспределения снега запасы влаги могут составлять 150-155% по отношению к открытым участкам. Снеготаяние на территории Беларуси характеризуется высокой интенсивностью. Период между датами максимальной высоты и схода снежного покрова колеблется от 2 недель на юго-западе до 1,5 месяца на севере.

Общее понижение величины сток наблюдается в направлении с севера на юг, которое связанно с уменьшением объёма весеннего половодья и увеличением испарения в тёплую часть года. Обнаруживается также тенденция уменьшения поверхностного среднегодового стока с северо-востока на юго-запад, что тесно увязывается с распределением годовых сумм осадков и запасом воды в снежном покрове. На возвышенностях величина стока возрастает до 10 л/с с 1 кмІ, а в пределах низменностей падает до 3,5-3,8 л/с с 1 кмІ. Аномалии значений поверхностного стока объясняются влиянием местных физико-географических факторов, главным образом особенностей рельефа. Очень важно отметить некоторые особенности талого и дождевого стока. Эрозия талых вод охватывает одновременно большие площади, в то время как смыв в результате дождей проявляется на ограниченных участках и далеко не каждый год на одной и той же территории. Если сток талых вод охватывает период 10-20 дней, то эрозия дождевых вод может проявляться 2-4 месяца, но непосредственное время действия эрозионного эффекта невелико (от нескольких минут до 2-4 часов). Кроме того, смыв талыми водами осуществляется в результате большого объёма стока, а дождевыми - за счёт высокой интенсивности. Важное значение имеет тот факт, что воздействие стока талых вод протекает в условиях полного отсутствия или очень слабого развития растительного покрова, а также низкой водопроницаемости грунтов, и т.д. При анализе климатических особенностей Беларуси необходимо также учитывать некоторые факторы, не являющиеся активными возбудителями эрозии, но способствующие её проявлению. К ним, в частности, относятся такие циклические изменения состояния грунтов, как замерзание и оттаивание, высыхание и увлажнение, приводящие к изменению водопроницаемости грунтов и эрозионной устойчивости.

Морфометрические факторы

Большое влияние на водную эрозию, вызванную временными водными потоками, оказывает рельеф территории. К важнейшим морфометрическим характеристикам земной поверхности, определяющим эрозионную опасность земель, относятся крутизна и длина склонов, а также глубина и густота расчленения территории.

Необходимые условия для формирования стока - уклоны поверхности. Существуют различные мнения по поводу выделения порога эрозии по крутизне склонов [6], однако необходимо отметить, что в некоторых случаях проявление эрозионных процессов может наблюдаться уже при крутизне 0,5, а в других они отсутствуют даже при 3-5°.

Малая крутизна склонов (0,5°) характерна для Белорусского Полесья, Приднепровской, Полоцкой, Неманской низин. В пределах Полесья выделяют лишь комплексы краевых образований Мозырской гряды, где крутизна составляет 1-5°, Загородья - 0,5-2,5°, Юровичского и Брагинско-Хойникских гряд - 0,5-3,0°. Для равнин Предполесья характерно постепенное увеличение крутизны склонов в меридиональном направлении от 0, до 3,0, максимальная крутизна (до 5°) отмечается на участках, прилегающих к краевым ледниковым комплексам Центральной Беларуси.

В пределах возвышенностей склоновые поверхности занимают до 80% площади. Значительное влияние на проявление и развитие водно-эрозионных процессов оказывает длина склонов, так как при её увеличении возрастает масса и скорость стекания воды. Особенно резкое усиление эрозии наблюдается с нарастанием длины склонов при увеличении их крутизны, при большом слое осадков и низкой водопроницаемости грунтов. В связи с этим в зависимости от условий отмечается различное влияние длины склонов на плоскостной смыв и оврагообразование.

Для полной характеристики склонов как арены развития эрозионных процессов необходимо учитывать, кроме перечисленных показателей, их форму. Она в значительной мере определяет, в какой части склона возможно максимальное развитие эрозии. Все разнообразие форм склонов можно свести к нескольким основным:

прямолинейные;

вогнутые;

выпуклые;

сложные.

Однако существуют и более подробные классификации склонов. С.С. Соболев установил основные закономерности размыва склонов различной формы. На прямолинейных склонах, где крутизна примерно одинаковая, максимальная эрозия развивается в нижней части, что связано с увеличением массы и скорости воды. На выпуклых склонах, эрозии наиболее подвержена средняя и нижняя части, где увеличивается крутизна склона. Вогнутые склоны характеризуются аккумуляцией в нижней и эрозией в верхней частях. На сложных склонах процесс проявления эрозии усложняется и его интенсивность может резко изменяться. Это связанно с чередование крутых и пологих плоскостей склона, что приводит к резкому снижению скорости потока и его эрозионной способности. На территории Беларуси эти закономерности подтверждены работами В.Н. Евцихевич.

При изучении водно-эрозионных процессов необходимо также учитывать экспозицию склона. В отличие от приведённых ранее характеристик экспозиция влияет на эрозию опосредованно. Особенно значительна её роль при стоке талых вод. Максимальной интенсивности эрозия достигает на склонах южной и западной экспозиции. Так, на территории Беларуси количество смытых почв на склонах этих экспозиций на 30% больше, чем на северных и восточных. Эрозия в результате стока дождевых вод в меньшей степени зависит от экспозиции.

Важный морфометрический показатель рельефа - глубина вертикального расчленения. Он отражает потенциальную способность территории к развитию водно-эрозионных процессов. Для территории Беларуси минимальное вертикальное расчленение характерно для низменностей Полесья, Полоцкой, Неманскогй низин, где оно составляет 3-5 м, Центрально - Березинской равнины и приднепровской низины - 5-10 м. Максимальная величина вертикального расчленения территории приурочена к областям распространения краевых ледниковых возвышенностей и гряд. В центральной части республики она составляет для Гродненской возвышенности 20-30 м.

Кроме основных морфометрических характеристик, при изучении эрозионных процессов необходимо учитывать густоту расчленение территории, абсолютную высоту местности, форму водосборов, а так же ряд других морфометрических показателей.

Геологические факторы

Роль геологических факторов в процессе водной эрозии изучена ещё недостаточно. Однако ясно, что наибольшее значение имеет состав поверхностных отложений, его приуроченность к определённым формам рельефа и устойчивость к размыву поверхностными водами.

Современный рельеф Беларуси сформировался в основном под воздействием эрозионнно аккумулятивной деятельности ледниковых покровов, талых вод, процессов абразии и осадконакопления в приледниковых озёрах. Это предопределило пестроту антропогеновых отложений, представленных на территории республики ледниковыми, водно-ледниковыми и озёрно-ледниковыми генетическими типами. Широко так же развиты аллювиальные, болотные, озёрные и эоловые отложения. Соотношение отдельных типов отложений значительно варьируется по площади.

Для южной части республики наиболее характерны аллювиальные отложения, представленные песками, песчано-гравийными, реже супесчаными породами, водно- и озёрно-ледниковые песчаные и песчано-гравийные образования, а также озёрные, болотные пески, супеси, суглинки, сапропель, ил, торф и эоловые пески. Моренные отложения развиты здесь на небольших участках Мозырской гряды, Загородья, Высоковской моренной равнины и т.д. Кроме того, на участке Мозырь-Хойники-Брагин с поверхности залегают значительные толщи лессовидных отложений мощностью от 1,5 до 10 м.

Центральная часть республики сложена в основном моренными и водно-ледниковыми аккумуляциями, среди которых преобладают супеси, моренные суглинки, пески и песчано-гравийно-галечный материал. Краевые ледниковые комплексы Новогрудской, Минской и Оршанской возвышенностей перекрыты чехлом лессовидных пород, мощность которых достигает 10 м. Лессовидные супеси и суглинки широко распространены также на Могилёвской водно-ледниковой и Горецкой моренной равнинах с краевыми ледниковыми образованиями. В долинах Сожа, Днепра, нередко с поверхности вскрываются коренные доантропогеновые породы, представленные мелом и мергелем мелового возраста, доломитами девона.

Пестрый литологический состав поверхностных отложений Беларуси во многом определяет условия развития водно-эрозионных процессов на склонах. При оценке эрозионной опасности рельефа в целом важное значение имеет мощность отложений и сопротивляемость их разрушительному воздействию поверхностного стока. Однако на территории республики первый показатель не влияет на развитие водно-эрозионных процессов, так как мощность четвертичной толщи составляет в среднем около 80 м, что намного превышает глубину вреза овражно-балочных систем. В связи с этим главная роль отводится сопротивляемости грунтов размыву. В качестве расчётных показателей сопротивляемости пород размыву чаще используют размывающую или допускаемую неразмывающую скорости потока.

Эти показатели зависят от механического состава, пористости, трещиноватости, водонасыщенности, термических условий и др. Большая часть этих свойств на территории региона изучена слабо, исключение составляет механический состав отложений. Размываемость горных пород для каждой отдельной разновидности выявлена расчётным путём и описана во многих работах. Показатель допустимых неразмывающих скоростей (ДНС) широко применяется при расчётах гидротехнических сооружений, мелиоративных комплексов, дренажных и сточных систем, при составлении карт противоэрозионной устойчивости грунтов. В настоящей работе для оценки противоэрозионной устойчивости поверхностных отложений Беларуси была использована классификация грунтов по показателю ДНС, предложенная Б.Ф. Любимовым.

Таблица 1 - Допустимые неразмывающие скорости (ДНС) для различных комплексов покровных отложений

Наиболее подвержены эрозии песчаные отложения независимо от их генезиса (ДНС 0,30-0,55 м/с), широко представленные на территории Белорусского Полесья, Неманской и Полоцкой, Приднепровской низин, Центрально-Березинской и Нарачано-Вилейской равнин. Однако водно-эрозионные процессы развиты здесь очень слабо, так как глубина вертикального расчленения и крутизна склонов незначительны. Противоэрозионная устойчивость супесей и суглинков выше (ДНС 0,55-1,0 м/с), однако эти отложения нередко приурочены к краевым ледниковым возвышенностям, рельеф которых ввиду своих морфометрических особенностей обладает высоким энергетическим потенциалом. В результате при соответствующем сочетании других факторов этот тип отложений ыв большей мере подвержен водной эрозии.

На территории Беларуси водная эрозия наиболее активно протекает на супесчаных, суглинистых и лёссовидных отложениях, что обусловлено особенностями рельефа и хозяйственным использованием. По нашим данным, проявление линейной эрозии на различных генетических типах отложений характеризуется примерно следующей структурой: 50% форм, созданных временными водными потоками, развивается на лёссовидных породах, 30% - на моренных супесях и суглинках и 20% приходится на остальные категории отложений.