Устойчивость литогенной основы ландшафтов и потенциал застройки

Природный потенциал ландшафтов

Свойства ландшафтов оказывают интегральное воздействие на процессы хозяйственного освоения территории. Очень точно это положение определил В.О.Ключевский, который писал: «…природа ни в себе самой, ни в своем действии на людей не любит… расчленения; у нее все силы ведут совокупную работу, в каждом действии господствующему фактору помогают незаметные сотрудники, в каждом явлении участвуют разнородные условия. В своем изучении мы умеем различить этих участников, но нам с трудом удается точно определить долю и характер участия каждого сотрудника в общем деле и еще труднее понять, как и почему вступили они в такое взаимодействие» [1956, с. 61]. Наибольшее влияние на процессы хозяйственного освоения территории оказывают такие свойства ландшафтов, как потенциал застройки, минерально-сырьевой потенциал, динамика климата, водный потенциал, биотический потенциал урожайности, потенциал очищения, ресурсы растительности и животного мира и потенциал биотической регенерации.

Устойчивость литогенной основы ландшафтов и потенциал застройки

определяются инженерно-геологическими свойствами горных пород и рельефом. Кроме этого потенциал застройки зависит от гидрологических и метео-климатических условий, и, следовательно, при его оценке необходимо учитывать сезонную динамику ландшафтов. Учет потенциала застройки важен во всех периодах хозяйственного освоения, но особенно – в современных, когда происходит значительная концентрация техногенных систем и населения на локальных участках: населенных пунктах, транспортных системах и т. п.

По степени пригодности для строительства ландшафты Мордовии целесообразно типизировать в следующие области: плоские вод­но-ледниковые равнины, вторичные моренные равнины, возвышенные вто­ричные моренные равнины, эрозионно-денудационные равнины, возвышен­ные эрозионно-денудационные равнины. В отдельные типы комплексов выделены долины рек и крупные болотные массивы.

Область плоских водно-ледниковых равнин отличается слабоволнистым рельефом и невысокими абсолютными отметками – 150 – 200 м. Она занимает большую часть бассейна Вада, правобережье Мокши и неширокой полосой про­тягивается по левобережной части Алатыря. Эрозионные формы рельефа сравнительно неглубоко врезаны в толщу флювиогляциальных песков и имеют пологие склоны и широкие днища. Низменность сло­жена разнозернистыми песками с линзами глин и редким включением гальки кристаллических пород. По несущим способностям отложений область благоприятна для строительства зданий и сооружений. При возведении гидротехнических сооружений следует учитывать фильтрационные потери и возможные процессы суффозии. Грунтовые воды обычно залегают на глубине 2 – 5 м, местами до 10 м. Слабод­ренируемые междуречные пространства заболочены. Воды пресные с минерализацией до 1 г/дм³, гидрокарбонатные кальциевые, слабо- или среднеагрессивные по содержанию углекислоты. Из геологических процессов развиты заболачивание, суффозия, эоловые процессы. Проявление водной эрозии имеет локальный характер, в основном по крутым коренным склонам долин рек. В междуречье Мокши и Алатыря, где флювиогляциальные отложения подстилаются карбонатными породами каменноугольного и пермского возрастов, распространены карстовые процес­сы.

Область вторичных моренных равнин занимает значительную часть центральной Мордовии. Четвертичные отложения залегают на терригенных породах нижнего мела и юры. Они представлены валуносуглинистыми ледниковыми образованиями, которые перекрываются небольшим по мощности (1,5 – 2,0 м) чехлом пок­ровных суглинков, красновато-коричневых, плотных, твердой и по­лутвердой консистенции, с включением прослоев песка, гальки и валунов кристаллических пород или элювиально-делювиальных образований. Суг­линки по показателю пластичности относятся к тяжелым. Они являются надежным основанием при строительстве зданий и сооружений. Грун­товые воды на междуречных пространствах залегают на глубине бо­лее 10 м, часто в прослоях песка можно встретить вер­ховодку. На нижних (придолинных) участках склонов они залегают на глубине 2 –5 м. Воды гидрокарбонатные кальциевые, пресные, с минерализацией до 1 г/дм³. Их агрессивности по отноше­нию к бетону в этом районе не отмечено. Из геологических процес­сов можно выделить оползни и линейную эрозию.

Область возвышенных вторичных моренных равнин, сложенных мергельно-меловыми породами, перекрытыми маломощными суглинками, глинами, местами со щебнем и валунами. Она занимает южную часть междуречья Мокши и Вада, Мокши и Инсара. Преобладают суглинки тяжелого механического состава средней плотности, полутвердой и тугопластичной консис­тенции с включением тонких прослоев песка и желваков карбонатов. Грунтовые воды залегают на глубине 10 м и более, часто встречается верховод­ка. Воды пресные, отличаются изменчивостью химического состава, имеют спорадическое распространение и невысокую производитель­ность. Из геоло­гических процессов развиты оврагообразование, оползни, оплывы, суффозионно-карстовые явления.

Область эрозионно-денудационных равнин с распространением глинистых и суглинистых покровных отложений, с выходами пород терригенной формации. Отложения средней плотности, полутвердой и тугопластичной консистенции, пятнами ожелезненные, участками из­вестковистые, с включением желваков карбонатов, с содержанием пы­леватых частиц до 41 %. В целом литогенная основа на­дежна при строительстве зданий и сооружений. Обвод­ненность четвертичных отложений обусловливается скрытой разгрузкой вод из водоносных горизонтов верхне- и нижнемеловых отложе­ний. Воды пресные, с минерализацией 0,3 – 0,8г/дм³, гидрокарбонатные кальциевые, залегают на глубине 2 – 10 м, участками имеют углекис­лую и сульфатную агрессивность. Из геологических процессов раз­виты линейная эрозия, оползни и оплывины.

Область возвышенной эрозионно-денудационной равнины с абсолютными отметками до 347 м, сложенная кремнисто-карбонатными по­родами – опоками с линзами песка, песчаника и глины, подстилае­мыми карбонатными отложениями. В верхней части геологического разреза опоки сильно выветрелые – до состояния щебня и дресвы. Щебнистые суглинки имеют высокие несущие способности и являются хорошо водопроницаемыми грунтами. Грунтовые воды залегают на глубине более 10 м. Минерализация их обычно не превышает 1 г/дм³. Агрессивными свойс­твами воды не обладают. Характерно интенсивное развитие оползней, эрозионных и суффозионно-карстовых процессов.

Долинные комплексы имеют асимметричное строение склонов. В пределах долин прослеживаются от 2 до 4 эрозионно-аккумулятивных террас. Комплексы аллювиальных отложений сложены песчано-сугли­нистыми отложениями, в верхней части разреза представлены мелкими песками, иловатыми глинами и суглинками (старичный и поймен­ный аллювий), ниже преобладают пески от мелких до крупных, не­редко со значительным содержанием гравия и гальки. С поверхности на глубину 1,5 – 4,0 м отложения надпойменных террас большей частью перекрыты слоем делювиальных суглинков. В долинах рек Вад, Мокша, Сивинь, Алатырь поверхность террас сложена преимущест­венно слабоглинистым песком. Мощность отложений надпойменных террас колеблется в пределах 10 – 20 м и более. В толще аллювиальных отложений имеется единый водоносный горизонт, глубина залегания которого от 2 до 10 м. Воды пресные, гидрокарбонатные кальциевые, с минерализацией до 1 г/дм³, обладают гидрокарбонатной, иногда общекислотной агрессивностью. Водообильность древнеаллювиальных отложений в целом значительная. Современные геологические процессы проявляются в заболачивании, образовании конусов выноса, эоловом переносе и суффозионных явлениях.

Устойчивость литогенной основы ландшафтов и потенциал застройки зависят также от тектонических структур. Их пространственное распространение отражается в ландшафтном рисунке природных комплексов, гидрографической сети. Рисунок границ геокомплексов часто отражают линейные или дугообразные структурные элементы, которые связаны с расколами, возникающими в условиях более или менее однотипных напряжений горных пород. Они отражаются в пространственном распределении мезо- и микроформ рельефа, в плановым рисунке водотоков и т. п. Значительная часть линеаментов согласуется в пространстве с долинами крупных и средних рек. На отдельных участках проявляется эффект «контролирования» водных потоков. В западной Мордовии такие участки прослеживаются в долине реки Вад и ее притоков Парца, Виндрей, в долине реки Мокша и ее притоков Исса, Сивинь. В восточной Мордовии спрямленные участки гидрографической сети отмечаются по Рудне, Инсару, Алатырю, Нуе и Суре. Протяженные линеаменты, вероятно, соответствуют региональным дизъюнктивным нарушениям. Выделяются также линеаменты, расположеные вне долин крупных и средних рек. Пространственно им соответствуют урочища малых рек, суходолов, балок. Контрастность границ природных территориальных комплексов в зонах линеаментов свидетельствует о сравнительно высокой активности развития геоэкологических процессов, и, следовательно, они должны учитываться при планировании различных типов хозяйственной деятельности. Особенно это актуально при строительстве трубопроводов, дорог, водохранилищ и т. п.

Анализ ландшафтного рисунка позволяет выделить преобладающий тип тектонических движений, формирующих отрицательные и положительные тектонические структуры. Для первых характерна сравнительно малая расчлененность рельефа, повышенная мощность четвертичных отложений, центростремительный рисунок гидрографической сети. Области положительных структур отличаются повышенной активностью эрозионных процессов и повышенным родниковым стоком. Локальные поднятия могут вызывать активизацию аккумулятивных процессов на смежных участках. Так, например, в Мокшинском ландшафте у впадения в Мокшу реки Уркат развивается хорошо выраженная положительная структура, которая диагностируется по резкому сужению поймы Мокши, увеличению густоты эрозионных комплексов. Наличие положительной структуры определило формирование в среднем течении Мокши избыточно увлажненной поймы, сильное меандрирование русла реки. Аналогичные участки наблюдаются в долине Алатыря. Преобладающий тип тектонических движений формирует характерный режим развития ландшафтов – прогрессирование эрозионно-денудационных или аккумулятивных процессов. Эти особенности необходимо учитывать при проектировании геотехнических систем.

Минерально-сырьевой потенциал. В процессе хозяйственного освоения значение тех или иных полезных ископаемых существенно меняется. На ранних этапах освоения ландшафтов важную роль играли сравнительно небольшие залежи бедных железных руд, многочисленные, частью крупные по своим запасам месторождения торфа, ряд мелких скоп­лений охры. Практически на всех этапах шло активное освоение различных нерудных строительных материалов – глин и суглинков для производства кирпича, строительных песков. В последние десятилетия активно разрабатываются диатомиты для термолитовых изделий, опоки, глины и мергельно-меловые породы для производства цемента, карбонатные породы для производства щебня, извести, удобрений. В долине Мокши в современ­ных пойменных образованиях встречаются не­большие залежи черного, или мореного, дуба, прекрасного поделочного материала для различных столярных работ, но их добыча в процессе хозяйственного освоения территории носила эпизодический характер.

Климатические ресурсы ландшафтов определяют особенности развития и динамики геолого-геоморфологических, гидрологических, почвообразова­тельных процессов, смену состояний биоценозов, комфортность проживания и бытовую обустроенность жизни на протяжении всей истории хозяйственного освоения ландшафтов Мордовии. Динамика ландшафтов, обусловленная климатом, оказывает влияние практически на все типы хозяйственного освоения.

Современный приток прямой солнечной радиа­ции в Мордовии изменяется от 5,0 в декабре до 58,6 кДж/см² в ию­не. Суммарная радиация за год составляет 363,8 кДж/см² (данные взяты по метеостанции г. Н. Новгород), радиационный баланс – 92,1 кДж/см². Продолжительность периода ак­тивной вегетации (среднесуточная температура выше +10 °С) составля­ет 137 – 143 дня. Сумма активных температур – 2 230 – 2 384 град. Сельскохозяйственное производство функционирует в условиях неус­тойчивого увлажнения. В вегетационный период выпадает 230 – 260 мм осадков. Один раз в 10 лет наблюдаются осадки ниже 155мм и 1 раз в 10 лет – выше 345 мм. Среднее значение гидротермичес­кого коэффициента (ГТК) 1,0 – 1,2, в апреле и октябре он несколько выше. В период уборки сельскохозяйственных культур часто вы­падает значительное количество осадков, что затрудняет своевре­менное завершение полевых работ.

При хозяйственном освоении ландшафтов важно учитывать проявления сезонности климата. К зимнему климатическому сезону относится промежуток времени, заключенный между датами перехода средней суточной температуры воздуха через 0 °С (образование устойчивого снежного покрова осенью и разру-шение его весной). На территории Мордовии характерны следующие типы погоды: слабоморозная (33 % дней периода), умерен­но морозная (47 %) и значительно морозная (20 %) [Галахова, 1979]. Однотип­ный характер погоды в большинстве случаев (49 – 60 %) удерживается в течение одного дня, число контрастных смен погоды находится в пределах 40 – 44 %. Осадки зимнего периода выпадают преимущественно в виде снега и по месяцам распределяются следующим образом: в декабре – 31 – 36 мм, в январе – 25 – 36мм, в феврале – 22 – 30 мм. Наибольшую мощ­ность снежный покров имеет к концу февраля – началу марта. Толщи­на льда обычно к концу зимы составляет 40 – 60 см, реже – до 1 м. Малые реки и ручьи в суровые зимы часто перемерзают.

Весна на территории Мордовии протекает сравнительно быстро. Продолжительность ее – 69 – 71 день. От марта к маю учащается повторяемость ветров северного и северо-восточного направлений. Средняя месячная температура в марте отрицательная (от –5 до –6 °C). В конце марта проталины образуются не только на склонах южной экспозиции, но и на ровных площадках. Эти со­бытия быстрее наступают в лесостепных ландшафтах. В апреле средняя температура становится положительной (3,5–4 °C). Снежный покров быстро разрушается, и в реках наблюда­ется подъем воды. Через 8 – 10 дней после начала половодья перед его максимумом проходит ледоход. Половодье часто затягивается на весь апрель. К концу месяца почвы полностью оттаивают. В мае про­исходит дальнейшее увеличение среднесуточных температур (12,6 – 13,2 °C). В конце апреля – начале мая начинает зеленеть бе­реза, в середине мая цветет черемуха и распускает листья дуб. В этот период в воздухе обычно наблюдаются последние заморозки. В лесостепных ландшафтах прохождение основных фаз развития природы более быстрое, чем в лесных. В течение весеннего периода выпадает 75 – 80 мм осадков. Весной отмечается наибольшее разнообразие в характере погод­ного режима: от суховейно-засушливого до сильноморозного [Галахова, 1979]. На­иболее распространенной является малооблачная (20 %) уме­ренно морозная погода (17 %) с переходом температуры воздуха через 0 °C (до 25 % дней периода). Режим погоды весной малоустойчив. Однотипный ее характер удерживается в течение одного дня в 73 – 74 % случаев. Вероятность сохранения одного класса погоды в те­чение 5 дней составляет 2 %. Число контрастных смен погоды нахо­дится в пределах 35 % [Галахова, 1979]. В мае испарение превышает количество осадков. В весенний период в ландшафтах наблюдается активизация геолого-геоморфологических процессов (оползни, плоскостная и линейная эрозия и др.).

Лето на территории Мордовии начинается в третьей декаде мая при переходе средних суточных температур через 15 °C. Его продолжи­тельность составляет 115 – 120 дней. Возрастает повторяемость циклонов, вторгающихся с запада и северо-запада. Среднемесячная тем­пература воздуха в июле – 18,9 – 19,8 °C. Абсолютный макси­мум достигает 37 – 39 °C. Возрастает сумма ат­мосферных осадков, максимум их приходится на июнь – июль. Вследствие большой испаряемости в начале июня на реках устанавли­вается устойчивая межень, продолжающаяся до начала или середины октября. Максимальная температура воды у поверхности на реках летом доходит до 20 °C. Отмечается повторяемость различных классов погоды: от по­годы с переходом температуры воздуха через 0°C до суховей­но-засушливой. Наиболее распространенными являются малооблачная погода и погода с дневной облачностью (по 20 – ­30 % дней периода). Меньшую повторяемость имеют умеренно засушли­вая (19 %) и дождливая (15 %) погода. Однотипный характер погоды летом удерживается в течение одного дня (80 – 85 %), число ее конт­растных смен находится в пределах 37 % [Галахова, 1979]. Концом лета принято считать дату перехода средней суточной температуры через 10 °C. В основном в начале сентября у берез начинают желтеть листья.

Осень начинается, когда на почве появляются первые замо­розки. Этот период на территории республики приходится на 20 – 24 сентября. Во второй половине октября вначале береза, а затем ши­роколиственные породы сбрасывают листву. С 1 – 4 ноября темпера­тура воздуха переходит через 0 °C, начинается период пред­зимья, который продолжается до перехода средней суточной темпера­туры через –5 °C. Количество осадков в осенний период по сравнению с летним уменьшается, они выпадают в виде дождя, снега, мокрого снега, ледяной крупы. Устойчивый снежный покров обычно устанавливается в конце ноября. Режим погоды осенью варьирует от суховейно-засушливой в начале сезона до умеренно морозной в конце. Наиболее распространена в начале осени малооблачная погода (14 %), затем доминируют пасмурная и дожд­ливая (10 %). С октября преобладает погода с переходом температуры воздуха через 0 °C (22 – 35 %), в конце осени – морозная. Од­нотипный характер погоды удерживается в течение одного дня (70 ­– 80 %), число ее контрастных смен варьирует в пределах 41 – 50 % [Галахова, 1979].

Сезонные ритмы ландшафтов не являются замкнутыми. Многолетние и многовековые процессы потепления и похолодания климата значи­тельно осложняют процессы хозяйственного освоения ландшафтов. Исследование солнечной активности с помощью чисел Вольфа поз­волило климатологам выделить 11-, 18-, 22- и 80-летние циклы. Средняя длина цикла солнечных пятен равна 11 годам, она варьирует от 8,5 до 14 лет между соседними минимумами и от 7,3 до 17 лет между соседними максимумами. Многочисленные исследования, посвя­щенные проблеме взаимодействия солнечной активности и динамики ландшафтной оболочки, показали существенное влияние активности Солнца на колебания урожайности, заболеваемости населения, гидро­логических процессов и др.

Таким образом, особенностью климата Мордовии является большая повторяемость неблагоприятных для многих видов хозяйственной деятельности погод. Дисбaлaнс между комфортностью климaтa и уровнем обустройствa жилой среды в процессе хозяйственного освоения ландшафтов требует постоянного совершенствования жилищ, оптимизации планировки усадеб, поселений, геотехнических систем.

Водный потенциал ландшафтов Мордовии определяется особенностями умеренно континентального климата и положением территории в юго-западной периферии волжского бассейна. Водa в процессе хозяйственного освоения ландшафтов используется человеком кaк непосредственно (для питья, поливa, охлaждения, в химических процессaх, кaк теплоноситель и т. п.), тaк и косвенно – кaк водные транспортные пути, резервуaры для сброса отходов, источники энергии. Если на ранних этапах хозяйственного освоения использовались поверхностные и грунтовые воды, то в современный период для промышленного и питьевого водоснабжения активно привлекаются артезианские воды.

Потенциал влагообеспечения ландшафтов связан преимущественно с атмосферными осадками. Средний многолетний водный баланс, рассчитанный А. М. Шутовым [Водные ресурсы…, 1999], показан в табл. 3. Лучше обеспечены водой долинные ландшафты западной Мордовии, а в меньшей степени – местности приводораздельных и останцово-водораздельных пространств вторичных моренных и эрозионно-денудационных равнин.

Таблица 3