XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022
Характеристика оползневых процессов правобережья реки Дон от урочища Белявцево до урочища Поляна
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Все возрастающий процесс антропогенизации территории Хохольского района в зачастую из-за нерациональных форм ведения его земельных ресурсов приводит в настоящее время к эрозионному усилению целого ряда деструктивных экзогенных процессов ( ДЭП).
Проблема: антропогенизации территории ведёт к деградации земельных ресурсов, в том числе плодородных чернозёмных почв; снижению общего бонитета и природного потенциала местных ландшафтов.
Защита почв от эрозии является частью единой общегосударственной программы мелиорации земель.
Актуальность разрешения поставленной проблемы в регионе подтверждается принятием ряда законов строго регламентирующих использования земельных ресурсов.
К ним можно отнести «Положение о порядке осуществления государственного контроля использования и охраны земель в Российской Федерации» (1993 г.), инструктивно методические документы федеральных органов власти, а также законодательные и нормативные правовые акты областных органов власти и управления. В частности, в «Законе о регулировании земельных отношений Воронежской области» (1995 г.) собственниками земли, землепользователям вменяется и в обязанность проведения мероприятий, направленных на защиту земель от водной и ветровой эрозии, оползней, подтопления и т.п.
Я веду исследования три года на правом берегу реки Дон. Территория протяженностью 1246 м. Под моим наблюдением 4 оползня. Все они находятся на разных стадиях воздействия оползневого процесса.
Цель: обследовать территорию «пьяного леса», изучить смыв почв на данной территории.
Задачи:
Провести полевые исследования правобережья реки Дон от урочища Белявцево до урочища Поляна.
Определить масштаб оползневого процесса и его причины;
Выявить зависимость эрозии от величины потока воды;
Дать оценку состояния растительности (деревьям, кустам, травам);
Описать меры борьбы с эрозией почв.
Объектом исследования являются оползни, расположенные на правом берегу реки Дон от урочища Белявцево до урочища Поляна.
Предметом исследования являются предпосылки и факторы возникновения и формирования оползней, процессы динамики движения оползневых тел, особенности почвенного покрова и функционирования талых и дождевых вод.
Основная часть
1. Методика проведения исследований [1]
С.С. Соболев в 1961 году выделил три вида смыва почв в зависимости от осадков, обуславливающих поверхностный сток: [6]
1. Смыв почв снеговыми водами. Отличительной особенностью плоскостной эрозии в этом случае является то, что сток совершается в условиях перенасыщенного водой верхнего слоя почвы, подстилаемого своеобразным водоупором – мерзлым горизонтом. Собственно верхний слой местами настолько разжижен, что на очень крутых склонах переходит а состояние текучести.
В этих условиях на интенсивность эрозионных процессов особенно большое влиянии оказывает экспозиция, так как на южных склонах снег тает более энергично.
Очень важен характер снегоотложения. Там, где сугробы на склонах тают медленно, они задерживают сток и уменьшают смыв. Равномерное и мощное снегоотложение способствует меньшему промерзанию почвы, а оголяются от снега и глубоко промерзают, наиболее подвержены весеннему смыву.
2.Смыв почв дождевыми водами. В этом случае сток происходит не по разжиженной, а лишь по увлажненной поверхности, здесь малую роль играет экспозиция склона.
3. Смыв почв ливневыми водами. Ливни не являются широко распространенным является, но когда они имеют место, то причиняют большой ущерб. Значительное количество ливневых осадков, выпадая за короткое время, не успевает впитываться в почву и вызывает повсеместное развитие мелких и крупных струйчатых размывов.
Ливневые потоки смывают не только мелкие частицы, но и перекатывают довольно крупные почвенные агрегаты. После стока ливневых вод в поле, слабо защищенные растительным покровом, на рытвинами, а на пологих участках заилено мелкоземом.
2.Этапы исследования
Изучение оползневых процессов на правом берегу реки Дон от урочища Белявцево до урочища Поляна проводилось поэтапно.
1 этап - рекогносцировочное исследование, целью которого является получение предварительной информации о местонахождении оползня.
2 этап - определение динамики оползневых процессов на правом берегу реки Дон от урочища Белявцево до урочища Поляна.
3 этап - выявление зависимости эрозии от величины потока воды;
4 этап - описание состояния растительности (деревьев, кустарников, трав);
5 этап - рассмотрение комплекса противооползневых процессов и разработка ряда мер по укреплению склона в конкретных условиях.
3.Практическая часть [2]
На исследуемом участке от урочища Белявцево до урочища Поляна, изучаем 4 оползня.
Исследования территории от урочища Белянцево до урочища Поляна в среднем течением реки Дон в районе села Устье Хохольского района проходили с 9 июня до 17 июня 2021 года.
Район исследований располагается в лесостепной природной зоне умеренного климатического пояса. В морфоструктурном отношении река Дон протекает по Восточно-Европейской платформенной равнине, правый берег Дона находится на Среднерусской возвышенности (денудационная пластовая равнина). Левый - на Окско-донской (аккумулятивная пластовая равнина).
На крутых склонах речной долины редко активизированы экзогенные процессы, часто встречается овраги и балки, что создает обилие склонов. Это, а также геологическое строение и литология пород на отдельных участках способствует возникновению оползней.
ОПОЛЗНИ – это, как правило, сползание более рыхлых пород на более упругих, усугубляющиеся наличием на определенной глубине «зеркала скольжения» - водоупорного горизонта, по смоченной поверхности которого земляные массы как раз и съезжают в речку.
Для оползней характерно сползание пластов без опрокидывания и сильного раздробления, этим оползни отличаются от обвалов.
В районе исследования встречаются оползни четырех типов: детрузивные оползни, деляпсивные оползни, осовы, оплывины. [4]
Схематично они показаны в приложении. [Прил. 1]
1.Оплывины — мелкие смещения, медленно перемещающиеся вниз по склону под влиянием сильного переувлажнения почвенного слоя и частично подстилающей выветрившейся породы. Поверхность скольжения находится на глубине не более 1-ого метра.
2.Осовы — мелкие оползни, с глубиной залегания поверхности скольжения менее пяти метров. Осовы захватывают только рыхлые поверхностные отложения.
3.Деляпсивные (лат. «деляпус» — падение, соскальзывание)- породы соскальзывают под влиянием собственного веса. В этом случае в оползневом теле сохраняется последовательность слоев, несколько запрокинутых в сторону ненарушенной части склона. При деляпсивном характере оползня движение неустойчивых масс начинается в основании склона, и, лишая опоры вышележащие массы, постепенно захватывает и их, пока весь откос не придет в движение.
4.Детрузивные(лат. «детрузио» — сталкивание), когда смещение происходит под напором или при толкании вышерасположенных (оторвавшихся от склона и сползающих). В детрузивных оползнях движение начинается сверху и предается постепенно вниз. Базис оползания детрузивных оползней находится ниже уровня реки или дна реки. Эти оползни выталкивают породы, находившиеся у базиса оползания.
Эрозионная способность потока зависит от количества текущей воды, скорости, течения, определяемой уклоном русла, количества и крупности влекомых наносов. [Прил. 2] В результате длительного размыва поток вырабатывает продольный профиль в виде гнутой кривой с равномерно изменяющимся уклоном в направлении от истока к устью реки. В естественном состоянии почва защищена от эрозии растительным покровом, в особенности корнями растений, а также подстилкой, состоящей из отмерших частей растений. В результате уничтожения леса, распашки, вытаптывания растительности скотом, прокладки дорог на склонах и от других причин почва лишается естественной защиты и возникает ускоренная эрозия почвы. На распаханных склонах часть осадков не успевает впитаться в почву и стекает по склону. Особенно силён сток, когда тает снег, а почва еще остается промерзшей. Стекающая тонким слоем вода концентрируется в микропонижениях рельефа и образует мелкие потоки, которые, врезаясь, вмывают струйчатые разрывы (мелкие равнины).
Деятельность этих мелких потоков, часто меняющих место, и является причиной смыва. При смыве в первую очередь сносятся наиболее плодородные верхние слои почвы; она становится тоньше, при вспашки плуг начинает подпахивать бесплодный грунт. При смыве гумусового горизонта на 50-70% урожай зерновых культур снижается в 2-4 раза. Если струйчатые размывы не заровнять сразу же, то при следующем паводке они концентрируют в себе сток и превращаются в промоины, а затем овраги, которые врезаются в почвообразующие горные породы.
Рекогносцировочное исследованиепроводилось с помощью глазомерной съемки, двигаясь по выбранному маршруту.
Изучение смыва почв на склонах должно быть начато с правильного подбора объектов наблюдения, при этом мы учитывали следующие положения:
участки, выбранные для наблюдения за смывом, являлись типичными для нашей территории по рельефу, гидрогеологическим условиям, почвенному покрову, видам угодий;
участки, на которых производились сравнительные наблюдения, имели сходные признаки и условия.
Смыв почв на наших участках зависит также от формы и экспозиции склонов. У склонов вогнутой и ступенчатой формы значительное проявление эрозионных процессов наблюдается в нижней части. В большей степени плоскостному смыву подвержены склоны солнечной экспозиции. На развитие плоскостного смыва большое влияние оказывает крутизна склона. Наши оползни имеют крутизну склонов от 25 до 32 градусов. Осадки также способствуют развитию оползней.
Учет смыва почв на исследуемых участках я провожу методом реперов. Для этого в верхней, средней и нежней части склона, а при необходимости и в других местах превышают линии (поперек склона), затем устанавливают реперы через 1-2 метра. Глубина погружения реперов в почву должна быть не менее 30 см., надземная часть- 5-7 см. На реперы накладывают рейку, разделенную на отрезки по 20 см., так чтобы начало градации совмещалось с 1 из реперов. Затем против каждого деления линейкой делают замер высоты рейки над почвой и данные записывают в полевой журнал. Точки замеров номеруются. Отдельно реперы могут устанавливаться по обоим бокам протяжины. После снеготаяния или ливня замеры повторяют. По разности величин замеров можно судить о мощности смыва или намыва почвы. Для большей достоверности получаемых данных повторность наблюдения на каждой линии должна бать не менее чем трехкратной.
На этапе работы по изучению смыва почв мы исследовали объем водороин (одна из полых форм эрозионного рельефа, которая нередко возникает как углубление на склонах оврагов, насыпей и т. п.).
Поперек склона мы провешивали линии и вдоль них закладывали учетные площадки вытянутой формы. Длинная сторона (15-100м.) располагается вдоль горизонталей, ширина площадок-1 м. Располагают их таким образом, чтобы можно было охарактеризовать весь склон. На учетных площадках измеряли ширину и глубину всех промоин с точностью до 5 мм. Результаты измерений записывали в полевой журнал. При исследовании записали данные об участке: почвенный покров и матриксная порода, экспозиция склона и крутизна. Все учетные площадки пронумеровали. Измерения позволили вычислить объем промоин на поверхности склона. Их глубина залегания до 1 м. и высотой стенок отрыва до 80 см.
Описание оползней
Оползень №1
Протяженность оползня вдоль берега 31 м. Обнажившиеся породы: глина, песок, супеси. Вдоль шва между телом оползня и стенкой срыва раскрываются свежие поноры – активно бьющие источники грунтовых вод. Поверхность оползня покрыта промоинами от нитевидных до 7 см. шириной. Растительность травянистая: одуванчик, подорожник, мать-и-мачеха, клевер, пырей, полынь и др. Она располагается по конусу оползня отдельными участками.
Оползень №2
Протяженность оползня вдоль берега 13 м., обнажившиеся породы в основном супеси. Этот оползень имеет форму котлована или амфитеатра. По краям склона есть небольшие блоки земли, готовые к отрыву. Оползень просел под действием грунтовых вод. Поверхность оползня покрыта растительностью и небольшими промоинами.
Оползень №3
Протяженность оползня вдоль берега до 51 м. Обнажившиеся породы супеси и глина. Оползень в форме веера или кисти винограда имеет готовые к обрыву блоки грунта, небольшие промоины. На нём отдельными участками расположена травянистая растительность.
Оползень №4
Меня привлекает именно этот оползень в районе «пьяного леса». Вместе с большими блоками грунта сползла часть нагорной дубравы. На жимолость, малина, ежевика, пырей и т.д. Всего сползло 144 дерева, из которых 15 деревьев выжили. Все деревья покрыты грибами и лишайниками. Замерили диаметр живого и мертвого дерева в метре от корней. 43 см. - диаметр мертвого дерева, 51 см. – живого. С правой стороны оползня заросли молодого терна, а слева шиповника и жимолости. На всей поверхности оползня молодая поросль вербы. В верхней части «пьяного леса» отдельными участками растет молодая ива. У самой бровки оползня открыто присутствует рогоз. По мере приближения к бровке вырисовывается четкое русло родника, который имеет исток у самой бровки. Я определил состав почвы и ее породу. Это в основном чернозем с примесью глины: 21 см. чернозема, 21-60 см. суглинка, 60-110 см. глины.
4.Меры по укреплению склона на примере проекта «Петровская роща» [Прил. 3]
В действительности деградация почв не является неизбежной. Принцип борьбы с эрозией почвы заключается в усилении водозадержания и водопоглощения на склонах. Большое значение имеют водорегулирующие водопоглощающие лесные полосы.
Усиление лесных полос гидротехническими сооружениями позволяет обеспечить предотвращение роста оврагов уже впервые годы после создания лесной полосы.
В ходе данного исследования, мы решили укрепить оползни, реализуя проект «Петровская роща».
Результатом проекта стала закладка «Петровской рощи» весной 2021 года. Лесополоса состоит из черенков деревьев (тополь, ива) и кустарников. Черенки произрастали в питомнике (черенкованы в начале лета 2020 года). Остальную территорию мы засадили саженцами дуба, белой акации, липы, каштана и др. весной 2021 года.
В течение последующих лет проведем наблюдения за нашей лесной полосой с описанием состояния посаженного материала и его развитием.
Рекомендации по профилактике и укреплению оползней [5]
Изучив территорию склона, мы предлагаем ряд мер по профилактике образования оползней:
1.Отказ от строительства на склонах.
2. Запрещение выпаса скота, как местными жителями, так и фермерами.
3. Ограничение в необходимых случаях скорости движения автомобилей, примыкающей к оползневому участку. (просёлочная дорога к реке Дон)
4. Охрана древесно-кустарниковой и травянистой растительности.
5. Запрещение неконтролируемой распашки земельных участков.
6. Выйти с предложениями в администрацию Петинского сельского поселения Хохольского муниципального района о проведении мер защиты правобережья реки Дон от урочища Белявцево до урочища Поляна.
IV. Выводы
1. На изучаемой территории, во время полевых исследований, изучили оползни и 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 25-32˚. На исследуемом участке выщелоченная малогумусная маломощная. По механическому составу склон состоит из суглинистых почв.
2.Основными причинами оползневых процессов правобережья реки Дон от урочища Белявцево до урочища Поляна являются рельеф, почвенный состав, атмосферные осадки и антропогенный фактор.
3. Оползневые процессы медленно продолжают движение к реке. Обвально-осыпные процессы наиболее интенсивны весной, после стока талых вод, производящих боковую эрозию и вызывающих увеличение крутизны склонов.
4. Из растительности встречаются: жимолость, малина, ежевика, пырей и др., всего 144 дерева, из которых 15 деревьев выжили. Все деревья покрыты грибами и лишайниками.
5. Мы предлагаем: запретить неконтролируемую распашку земельных участков, ограничить скорость движения автомобилей, сохранить зеленые насаждения, уменьшить рекреационную нагрузку на склон.
5. Лесные полосы выполняют большую почвозащитную роль, которая возрастает при их контурном размещении, усилении гидротехническими сооружениями, увеличении дальности ветрозащитного влияния лесных насаждений.
6. При размещении, близко к горизонталям местности, и усилении канавами с валами узкие (2-рядные) лесные полосы сокращают смыв почвы в среднем в 4-4,5 раза и по своей почвозащитной эффективности не уступают широким лесополосам, значительно превосходя их по дальности ветрозащитного влияния на смежную территорию.
Литература
Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг. Под ред. 3-е изд., испр. и доп. - М.: 2006. - 416 с.
Географический атлас Воронежской области. Издательство ЦЧР, 2014.
Е.П. Емельянов Основные закономерности оползневых процессов. М. – Недра, 1982
Д. С. Кизельватер, Г. И Раскатов, Рыжов А. А. Геоморфология и естественная геология. М. - Недра 1981.
В.З. Коротков, Д.А. Мравец Геодезические методы изучения динамики оползней. М – Недра, 1984.
С.С. Соболев, Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними, М.: Т. 2. - 1960. - 248 с.
Приложение 1
Приложение 2
Развитие эрозионных процессов
Процесс развития оползня на правом берегу р. Дон
Растущий овраг
Пьяный лес
Развитие эрозионных процессов на меловом склоне
Процесс зарастания оползней
Приложение 3
Укрепление оползневых процессов на берегу р. Дон учащимися.
Проект «Петровская роща»