XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Развитие оползневых процессов в селе Мустафино
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Я, Насибуллина Азалия, ученица десятого класса муниципального образовательного бюджетного учреждения средняя общеобразовательная школа села Мустафино Бакалинского района. Изучением природы своего края занимаюсь пятый год. Особенно меня интересуют изменения форм рельефа, которые происходят благодаря влиянию внешних процессов. На примере своего села наблюдала за основными причинами эрозионных процессов, которыми являются природные факторы и человек.
В настоящее время на территории села Мустафино ощутимо негативное влияние экзогенных процессов. Наибольшую опасность представляют следующие экзогенные процессы: оползни, боковая речная и овражная эрозия. Оползневые процессы – один из главнейших факторов, отрицательно влияющих на экологическую обстановку села. Причиной их является природная и антропогенная нагрузка на рельеф местности.
Оползни угрожают сельскохозяйственным угодьям, губят их и затрудняют обработку, они создают опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых. Оползни повреждают коммуникации, трубопроводы, телефонные и электрические сети. Поэтому проблема изучения и прогнозирования оползней приобретает все большую актуальность. В зоне воздействия оползневых процессов с.Мустафино находится его северная часть, которая располагается на левом берегу р. Мустафинка. Все выше перечисленное обуславливается написанием этой работы, поэтому
целью нашей работы являлось: изучение оползневых процессов в северной части села Мустафино.
Руководствуясь поставленной целью, мы должны были выполнить следующие задачи:
1.Дать комплексную характеристику оползня на склоне ;
2.Определить природные и антропогенные факторы формирования оползневых процессов на изучаемой территории;
3.Выявить сезонную динамику оползневых процессов на склоне ;
4.Рассмотреть комплексы противооползневых процессов и разработать ряд мер по укреплению склона в конкретных условиях.
Новизна работы заключается в том, что впервые проведено исследование оползневого процесса на берегу реки Мустафинка, определены причины их возникновения. Данное место не изучалось, хотя экзогенные процессы на территории с.Мустафино учащимися изучается постоянно и ведется мониторинг.
Место проведения исследования: с.Мустафино Бакалинского района Республики Башкортостан
Сроки проведения исследования : май 2019 года - октябрь 2020 года
Все фотографии выполнены автором. Литературный обзор
Оползень- отрыв земляных масс от склона и перемещение их по склону под воздействием силы тяжести. Оползшую массу называют оползневым телом, а поверхность, по которой происходит смещение оползня, называют поверхностью скольжения, или поверхностью смещения.
( Приложения. Рис.1.) В результате возникновения оползня формируются характерные геоморфологические элементы:
оползневое тело;
поверхность скольжения, форма которой может быть цилиндрической, волнистой, плоской;
бровка срыва, там, где произошел отрыв оползневого тела от основного массива пород; террасовидные уступы или оползневые террасы (не следует вшивать с речными террасами); вал выпучивания, разбитый трещинами;
подошва оползня — место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы слона или быть на его уровне.(Приложения.Рис.2.)
Оползни классифицируются по размерам, по характеру смещения, по структуре оползневого склона и характеру поверхности смещения, по форме.
Оползневые тела могут иметь сложное строение. На одном и том же участке может быть одна или несколько поверхностей скольжения. В этом случае различают оползни одно-, двух- и многоярусные.
Скорость движения оползневого тела может быть различна. Принципиально все оползни можно разделить на соскальзывающиеи постепенно сползающие. При соскальзывании тело оползня перемещается мгновенно, в один прием. Большинство оползней смещается постепенно, хотя и с различной скоростью - от долей миллиметра в сутки до нескольких десятков метров в час. Движение медленных оползней определяют по наблюдениям реперами, установленными в теле оползня и за его пределами. [1]
Причины возникновения оползней
Различают несколько причин возникновения оползней:
1.Естественные причины
К естественным причинам относятся увеличение крутизны склонов, подмыв почв грунтовыми водами и атмосферными осадками. Смещение крупных масс почвы по склону или клифу вызывается в большинстве случаев смачиванием дождевой водой грунта так, что масса грунта становится тяжелой и более подвижной [2]. Силы трения, обеспечивающие сцепление грунтов или горных пород на склонах, оказываются меньше силы тяжести, и вся масса горной породы приходит в движение.
2. Искусственные причины.
К искусственным, или антропогенным причинам относится различная деятельность человека. Основными группами антропогенных нарушений почв являются:
- техногенные - вызываются техническими и эксплуатационными нарушениями при различной хозяйственной деятельности человека;
-сельскохозяйственные - связаны с продольной распашкой склонов, перевыпасом скота, нарушением технологий транспортировки, хранения, применения удобрений.
-рекреационные – вызываются поведением человека в природной среде. Это посещение населения зон отдыха, сбор грибов, ягод, охоты, вытаптывание, пожары, загрязнение «отходами рекреации» (мусором, бензином и др.).[2]
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Оползнеобразование в Бакалинском районе
Наиболее активно оползни развиваются на склонах – в правобережье р. Сюнь, меньше в – в пределах склонов долин притоков Ушача ,Матинка. Они тяготеют к участкам разгрузки подземных вод, подмываемых склонов, долин рек, бортов оврагов и балок, крутых склонов. Встречаются блоковые оползни, но более широкое распространение имеют поверхностные оползни или оплывины с глубиной залегания поверхностного скольжения до 1- 1,5 м. и высотой стенок отрыва от 0,6 до 1м. Оползневые склоны имеют протяженность до 1-2 км. Древним оползням свойственны циркообразные формы с террасовидными уступами. Они большей частью задернованы. (Приложения. Рис.1.1.1)
Но встречаются также свежие, с обнаженными стенками отрыва, крутизна которых составляет 45 – 60 градусов. (Приложения.Рис.1.1.2) Поверхность оползневых накоплений бугристая, с общим накоплением к руслу или тальвегу.
Условия, материалы и методы исследования
Объектом исследования являются оползни, распространенные по склону левого берега р.Мустафинка
Предметом исследования являются предпосылки и факторы возникновения и формирования оползней, процессы динамики движения оползневых тел, особенности почвенного покрова и функционирования подземных вод.
Методика изучения оползневых процессов
Изучение оползневых процессов на склоне левого берега р.Мустафинка проводилось поэтапно. 1 этап - рекогносцировочное исследование, целью которого является получение предварительной информации о местонахождении оползня.2 этап- отбор проб почвы в местах обрушений для определения почвенных горизонтов, влажности почвы, морфологического состава. 3 этап- определение динамики оползневых процессов на склоне берега реки.
2.1 Рекогносцировочное исследование проводилось с помощью глазомерной съемки, двигаясь по выбранному маршруту[2].
2..2 Отбор проб почвы в местах обрушений для определения почвенных горизонтов, влажности почвы, морфологического состава почв.
|
Органолептический метод определения влажности почвы |
|
В полевых условиях при отсутствии специальных приборов влажность почвы, можно определить органолептически [2]. 1. Почва мокрая — при сжатии комка почвы в руке вода сочится сквозь пальцы. 2. Почва сырая — при сжатии комка почвы вода не сочится сквозь пальцы, ладонь увлажняется, почва легко деформируется, при падении с высоты 1 м комок почвы не рассыпается. 3. Почва влажная — приложенный лист фильтровальной бумаги промокает, при падении с высоты 1 м комок почвы распадается на мелкие комочки. 4. Почва свежая — на ощупь прохладная, при падении с высоты 1 м комок почвы распадается на крупные комки, к рукам не прилипает, при растирании в пальцах не пылит. 5. Почва сухая — при растирании пылит. Определение морфологического состава грунта (по С.А. Захарову) В поле, определяют структуру почв, следующим образом. На передней стенке из исследуемого горизонта ножом вырезается небольшой образец грунта и подбрасывается несколько раз на ладони (или лопате) до тех пор, пока он не распадется на структурные отдельности. Рассматривая эти структурные элементы, определяют степень их однородности, размер, форму, характер поверхности. Данные наблюдений заносят в почвенный дневник. Если структура неоднородна, то для ее характеристики пользуются двойными названиями (комковато-зернистая, ореховато-призматическая и т. д.), последним словом указывая преобладающий вид структуры. При изменении характера распределения структурных элементов внутри горизонта в почвенном дневнике обязательно отмечается это различие. [2] Определение горизонтов почвы на склоне При помощи лопатымы сделали вертикальный разрез почвы. Используя рулетку, определили горизонты и измерили их мощность. По содержанию гумуса и мощности перегнойного горизонта почвы подразделены на различные виды черноземов: выщелоченный |тучный| мощный (А + АВ 80 - 120 см, гумуса свыше 9 %), выщелоченный, среднегумусный мощный (гумуса 6 - 9 %), выщелоченный малогумусный мощный (гумуса 5 - 6 %), выщелоченный тучный среднемощный (гумуса более 9 %, А + АВ 40 - 80 см), выщелоченный среднегумусный среднемощный, выщелоченный малогумусный среднемощный, выщелоченный среднегумусный маломощный (мощность А + АВ до 40 см), выщелоченный малогумусный маломощный. Для определения механического состава почвы надо взять комочек увлажненной почвы, скатать его в ладонях в колбаску и соединить концы[2]. Если получилось кольцо — почва у вас глинистая, если в кольце образовались разломы — почва суглинистая, если кольцо рассыпалось на части — супесчаная, а вот если колбаска не скатывается – песчаная. 2.3 Определение относительной высоты склона Небольшую высоту склона можно измерить с помощью прибора нивелира. Нивелир представляет собой деревянный брусок длиной 1м с прикрепленной к его концу поперечной планкой. В середину планки вбивают гвоздь и привязывают к нему отвес - тонкую, но крепкую нить с небольшим грузом, по которому можно судить, отвесно или наклонно установлен нивелир. Чтобы измерить высоту склона, нивелировщик устанавливает нивелир у его подошвы строго вертикально, по отвесу. Горизонтальная планка нивелира должна быть направлена к склону. Глядя вдоль планки, нивелировщик замечает, в какую точку она направлена. В эту точку помощник вбивает первый колышек. Поскольку высота нивелира 1 м, вбитый колышек находится на 1 м выше того места, где находится нивелир. Затем нивелировщик переносит нивелир на место первого колышка и указывает помощнику, куда вбить второй и т.д. до вершины склона.[3] 2.4 Определение динамики оползневых процессов Для определения динамики оползневых процессов мы использовали реперы. Количество реперов зависит от размеров и типа оползня. На активных действующих оползнях измерения следует производить не менее трех раз в год: ранней весной (февраль - начало марта), после периода обычной весенней активизации оползней (конец мая - июнь) и осенью (октябрь - ноябрь). На изучаемой территории мы заложили 10 реперов через 20 – 25 метров в продольном смещении оползня и 9 реперов в поперечном смещении. Контрольные реперы при определении продольного смещения оползня расположили в районе автозаправки и у оврага Сенгрян. Реперы поперечного смещения оползня мы расположили в следующем порядке: контрольный репер на вершине склона, 2 репера установили от вершины до точки срыва, 3,4,5,6 на смещенных частях оползня, 7 и 8 по террасам до автодороги. Измерения проводились в мае 2019 года и в мае и октябре 2020 года[3]. 3.Результаты исследований и их обсуждение 3.1 Комплексная характеристика оползня на склоне берега реки Мустафинка Высота склона составляет 40-65˚. На изучаемой территории встречаются поверхностные оползни или оплывины с глубиной залегания до 1 м. и высотой стенок отрыва до 80 см. Оползень постепенно-сползающий. (Приложения.Рис.3.1.1) Оползневый склон имеет протяженность до 200 м. Оползню свойственна циркообразная форма. Оползень большей частью задернован, но встречаются, участки свежие с обнаженными стенками отрыва (Приложения Рис.3.1.2). Верхний оползень состоит из крупных разрозненных глыб размером : 2 х 0,5 м; 5 х 3 м; 22 х 0,7 м. Хорошо видно сползание по трещинам скола. Трещины крупные вертикальные. Линии отрыва наблюдаются по всей длине оползневого цирка. (Приложения.Рис.3.1.3) В ширину они простираются более чем на метр от кромки берега. Их образуют водная эрозия и усугубляют морозобойные процессы вблизи вершины, которые затем превращаются в линии отрыва размером от 2см и до 28см. Талые воды, попадая в трещины раскола, просачиваются до прослоя суглинка с песком, смачивают его. Этот слой начинает скользить по склону, увлекая за собой вышележащие слои горных пород, и получается оползень. (Приложения.Рис.3.1.3) Вертикальная глубина почвенного профиля на исследуемом участке состояла из горизонта А - дернина темно-серая, пронизанная корешками злаков; В - темноокрашенный с вкраплениями гумуса; С - материнская порода. Используя формулу мощности почвы А+АВ до 40 см., мы сделали вывод, что почва на исследуемом участке выщелоченная гумусная . По механическому составу склон состоит из суглинистых почв. По структуре почва характеризуется как кубовидная, комковатая по классификации С.А. Захарова. Таким образом, наличие в толщине грунта глинистых водоупорных пород и рыхлых отложений суглинков способствуют развитию оползневых процессов. Расположение слоев грунта с наклоном в сторону склона усиливает эти процессы.(Приложения .Рис.3.1.4.) 3.2 Причины образования оползня на изучаемой территории Во время весеннего таяния снега, выпадения осадков поверхностный слой почвы становится тяжелым и подвижным. Это приводит к движению оползня. Также огромное влияние на движение оползня оказывает антропогенный фактор. На вершине склона располагаются жилые постройки, гаражи. У подножия склона проходит автомобильная дорога, , электролиния. Например, автозаправка (АЗС) и мелкие постройки вблизи склона, вероятно, оказали влияние на движение оползня. 3.3 Сезонная динамика оползневых процессов в районе левого берега реки Мустафинка Проанализировав данные, полученные в ходе наблюдений, мы сделали вывод, что оползень медленно продолжает движение на объекты сельскохозяйственного значения. Движение почвы оползня в продольном смещении небольшое. Расстояние между контрольными реперами составляет 8-10 см. в год. Поперечное смещение оползня было более интенсивным. Особенно это было заметно в мае 2020 года, когда произошли новые срывы почвы. По сравнению с 2019 годом смещение составляет 20 сантиметров . Основной причиной активизации оползневого процесса являлось значительное увеличение количества атмосферных осадков. В промежутке май - октябрь 2020 года значительных изменений не произошло. Таблица
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.4. Меры по укреплению склона
Изучив территорию склона , мы предлагаем ряд мер по профилактике образования оползней:
1.Запрещение строительства на склонах и на указанной полосе сооружений.
2. Запрещение подрезки оползневых склонов и устройства на них всякого рода выемок.
3.Недопущение различного рода подсыпок, как на склонах, так и над ними, в пределах угрожающей полосы.
4.Ограничение в необходимых случаях скорости движения автомобилей, примыкающей к оползневому участку.
5. Охрана древесно-кустарниковой и травянистой растительности.
6. Запрещение неконтролируемой распашки земельных участков.
7. Выйти с предложениями в администрацию поселения Мустафинский сельсовет о проведении мер защиты склона левого берега реки Мустафинка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы:
1. На изучаемой территории встречаются поверхностные оползни или оплывины с глубиной залегания до 1 м. и высотой стенок отрыва до 80 см. Оползню свойственна циркообразная форма. Оползень постепенно-сползающий. Оползень большей частью задернован, но встречаются, участки свежие с обнаженными стенками отрыва, крутизна которого составляет 45-50˚. на исследуемом участке почва выщелоченная малогумусная маломощная. По механическому составу склон состоит из суглинистых почв. При определении влажности почвы мы выяснили, что почва свежая.
2.Основными причинами оползневых процессов склона левого берега реки Мустафинка являются рельеф, почвенный состав, атмосферные осадки, подземные воды и антропогенный фактор.
3. Оползневые процессы склона медленно продолжают движение на объекты сельскохозяйственного значения. Обвально-осыпные процессы наиболее интенсивны весной, после стока талых вод, производящих боковую эрозию и вызывающих тем самым увеличение крутизны склонов.
4. Мы предлагаем: запретить строительство различного рода объектов, подрезку оползневых склонов, ограничить скорость движения автомобилей, сохранить зеленые насаждения, уменьшить рекреационную нагрузку на склон.
5.Рекомендации по снижению рисков от оползневых процессов: посадка таких пород деревьев, как ива, ольха, тополь методом прикопки под наклоном, так как этот способ посадки наиболее эффективен при оползнях и способствует более устойчивому закреплению склонов.
В этой работе изложены некоторые результаты исследований, а также приемы закрепления оползнеопасных крутосклонных земель. Надеюсь, что эта работа будет иметь практическое значение .Практическое значение работы состоит в разработке рекомендаций по применению соответствующих противооползневых мероприятий для обеспечения экологической безопасности территории. использовании земель.
Научное значение работы заключается в том, что:
- установлены основные закономерности поведения оползневых склонов и оползней в зависимости от морфологического состава грунта;
- дано обоснование применения метода анализа причин проявления оползневых процессов на левом берегу реки Мустафинка;
- обоснована достоверность экологической опасности оползневых процессов.
Я думаю, выполнение этой исследовательской работы имеет образовательное значение в углублении знаний об оползневых процессах, развитии исследовательских умений в полевых условиях, которые дают хорошую подготовку для понимания сущности геологических явлений.
Также я считаю своим приятным долгом выразить огромную благодарность специалистам ООО «Чишма» Бакалинского района, помогавшим в выполнении работы. Особые слова благодарности хочу сказать моему руководителю Хафзетдиновой Гузалие Ракиповне.
Список использованной литературы
Е.П. Емельянов Основные закономерности оползневых процессов. М. – Недра, 1982.
В.А.Королев Мониторинг геологической среды: Учебн. / Под ред. В.Т. Трофимова. — М., — 1995.
В.З. Коротков, Д.А. Мравец Геодезические методы изучения динамики оползней. М – Недра, 1984.
Г.Р.Хафзетдинова, Ф.Г.Нуретдинова География Бакалинского района: учебное пособие для 9 класса.-Бакалы-2004
ПРИЛОЖЕНИЯ
Рис.1 Схема оползня: 1 – первоначальное положение склона; 2– ненарушенный склон; 3– оползень; 4– поверхность скольжения
Рис.2 Элементы оползня: 1 — оползневое тело; 2—-поверхность скольжения; 3—бровка срыва; 4 — оползневые террасы; 5 — вал выпучивания с трещинами; 6 — подошва оползня; 7 — положение склона до оползня; 8 — коренной массив пород.
Рис.1.1.1 Циркообразные формы древних оползней (р.Кумургы)
Рис.1.1.2 Свежие оползни в районе оврага Сенгрян (д.Нарат-Елга)
Рис. 3.1.1 Цирковидный оползень в окрестностях c.Мустафино
Рис.3.1.2 Свежие обнаженные стенки отрыва
Рис.3.1.3 Линии отрыва
Рис.3.1.4.Основные элементы движения оползня в районе левого берега реки Мустафинка
1 — наиболее глубокая линия скольжения; 2 — верховая линия скольжения; 3 — оползневый уступ (обрыв); 4— «язык» оползня; 5—смещенные мелкие тела (части оползня); 6—оползневые террасы с уклоном к оползню; 7—тело оползня; 8— подстилающие породы; 9— породы (коренные) оползневого склона; 10 — форма склона до оползня; 11 —вершина склона