Аномальные проявления эрозии и стока взвешенных наносов на востоке Русской равнины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.04, кандидат географических наук Сафина, Гузель Рашитовна

• Сафина, Гузель Рашитовна
• кандидат географических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат географических наук Сафина, Гузель Рашитовна

1. ВВЕДЕНИЕ

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Понятие "аномалия", методы выявления, типизация аномалий

2.2. Исходный материал, методы его обработки и систематизации

2.3. Изученность аномальных проявлений геоморфологических процессов

3. АНОМАЛЬНАЯ ЭРОЗИЯ В РАЗНЫХ ЛАНДШАФТНЫХ ЗОНАХ РУССКОЙ РАВНИНЫ

3.1. Лесная зона

3.2. Лесостепная зона

3.3. Степная зона

3.4. Зона полупустынь

3.5. Некоторые сведения об аномальности эрозии в пустынях

4. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ АНОМАЛЬНЫХ И ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ

4.1. Факторы аномальных проявления эрозии и стока наносов

4.1.1. Зональные факторы

4.1.2. Азональные факторы

4.1.3. Антропогенный фактор

4.1.4. Влияние площади бассейна

4.1.5. Сравнительная оценка факторов

4.2. Связь аномалий эрозии и других экзогенных процессов

4.3. Гидрометеорологическая типизация аномалий

4.4. Пространственный анализ аномалий

4.5. Ритмичность проявления аномалий

4.6. Многолетняя изменчивость эрозионных процессов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аномальные проявления эрозии и стока взвешенных наносов на востоке Русской равнины»

Актуальность темы. Сток воды и вызванное им развитие эрозионных процессов, выраженное стоком взвешенных наносов, проходят неравномерно как в пространстве, так и во времени. Использование средних многолетних величин показателей стока воды и наносов не является достаточным для оценки интенсивности эрозии. Большое значение в развитии процессов эрозии имеет временная изменчивость стока воды. Эрозия и сток наносов связаны со стоком воды степенной зависимостью при показателе степени больше единицы (Маккавеев, 1955). Следовательно, при оценке тех же средних значений стока воды за какой-то период времени эрозия происходит тем интенсивней, чем больше отклонения стока воды от средних величин. Иными словами, чем больше неравномерность стока воды, тем при прочих равных условиях сильнее эрозия и больше сток наносов. Поэтому при изучении эрозионных процессов приобретает большое значение аномальные их проявления, отражающиеся в положительных аномальных величинах стока наносов. Выраженность последних во многом зависит от геологических, геоморфологических и ландшафтно-климатических условий водосборных бассейнов, а также от степени изменения природного ландшафта хозяйственной деятельностью человека. Поэтому на востоке Русской равнины, охватывающем обширную территорию от тайги до полупустынь, неоднородную по рельефу, геологическому строению и степени антропогенизации ландшафта, выраженности аномальных проявлений эрозии и их геоморфологическая роль неодинаковы. Полученные результаты с учетом природно-антропоген-ных поправок можно экстраполировать на те территории, изученность которых по данному вопросу недостаточна.

Цель работы. Исходя из актуальности темы целью работы является изучение аномальных проявлений эрозии и стока взвешенных наносов на востоке Русской равнины.

Для достижения поставленной цели необходимо было решийть следующие основные задачи:

1. Определить методику выделения аномальных значений эрозии и СВН, провести их классификацию.

2. Рассмотреть аномальные проявления эрозии и стока наносов в различных природных зонах востока Русской равнины.

3. Провести анализ природных и антропогенных факторов аномальной эрозии и стока наносов.

4. Провести типизацию гидрометеорологических условий аномальных проявлений эрозии и стока наносов.

5. Рассмотреть пространственный аспект аномальных проявлений эрозии на рассматриваемой территории.

6. Установить направленность и ритмичность динамики эрозии и СВН, с учетом которых спрогнозировать дальнейшее развитие последних.

Научная новизна.

1. Выбрана и обоснована методика выделения аномальных проявлений эрозии по данным стока наносов, проведена их классификация.

2. Рассмотрена геоморфологическая роль аномальной эрозии в различных природных зонах востока Русской равнины.

3. Впервые оценена зависимость аномальных проявлений эрозии и стока наносов от природных (зональных и азональных) и антропогенных факторов, а также от площади бассейна.

4. Проведена гидрометеорологическая типизация аномальных проявлений эрозии на востоке Русской равнины.

5. С помощью методов математической статистики определены пространственные и временные особенности аномальных проявлений эрозии.

6. Определена многолетняя изменчивость эрозионных процессов, выявлена ритмичность их проявления.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Аномальные значения эрозии и стока наносов наиболее целесообразно выделять по величине их отклонения от нормы. Наиболее приемлемым показателем отклонения служит вероятность появления тех или иных величин стока взвешенных наносов.

2. Выраженность положительных аномальных значений эрозии и стока наносов тем больше, чем южнее расположена природная зона, чем сильнее земледельчески освоен бассейн и чем меньше речной бассейн. Наоборот, выраженность отрицательных аномалий возрастает при движении на север, при уменьшении распаханности и увеличении площади водосборов. Доля нормальной эрозии уменьшается при движении с севера на юг.

3. Годовые аномалии эрозионных процессов имеют тесную связь с аномалиями ряда других экзодинамических процессов (оползни, абразия, химическая денудация), имеющих общую гидрометеорологическую обусловленность. Главную роль в образовании аномалий принадлежит особенностям весеннего стока талых вод.

4. Пространственно-временная изменчивость экстремальных проявлений эрозионных процессов определяется влиянием ландшафт-но-климатических, гидрометеорологических, геологических и антропогенных условий. Выявленная ритмичность экстремальных проявлений эрозии служит основой для их прогнозирования.

Практическая ценность работы. Проделанная работа позволяет определить геоморфологическую роль аномалий в различных природных зонах, прогнозировать и регулировать их.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на следующих научных совещаниях: симпозиум Комиссии Международного Географического Союза по измерениям, теории и прикладным аспектам в геоморфологии (Казань, 1991); совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Ижевск, 1992, Брянск, 1994; Казань, 1996); Всесоюзное совещание "Новые методы и технологии в геоморфологии для решения геоэкологических задач" (Ленинград, 1991); Межвузовский семинар молодых ученых (Псков, 1997); Первая Всероссийская конференция по мониторингу геологической среды (Казань, 1997); научная конференция, посвященная 60-летию факультета географии и геоэкологии КГУ (Казань, 1998); отчетные научные конференции Казанского университета (Казань, 1991-2000).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 22 статьях и тезисах докладов.

Объем и структура. Диссертация состоит из 5 разделов, включая введение, заключение и список литературы. Объем работы. .страниц, в том числе 38 рисунков, 45 таблиц и список литературы из . наименований.

Благодарности. Выражаю благодарность сотрудикам кафедры физической географии и геоэкологии и научного руководтеля Дедкова Алексея Петровича за помощь при работе над диссертацией.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты N 94-05-17447-а и N 96-0564653), фонда "Университеты России - фундаментальные исследования" (проекты N 95-0-12.1-7 и N 015.08.01.07 ), Фонда науч

- 7 но-исследовательских и опытно-конструкторских работ Республики Татарстан.

Заключение диссертации по теме «Геоморфология и эволюционная география», Сафина, Гузель Рашитовна

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Временная изменчивость эрозионных процессов и связанные с ней их аномальные проявления, оцениваемые годовыми величинами СВН, во многом определяют интенсивность эрозии и ее рельефообра-зующую роль. Оценка вероятности появления различных годовых величин стока наносов послужила основой для разработки классификации аномальных проявлений эрозии: эксремалий, крупных и малых аномалий. Выражаемая в процентах вероятность разных годовых значений стока наносов прямо связана с их отклонением от нормы и позволяет с единых позиций оценивать аномальность эрозии в различных природных зонах. Характеристики временной изменчивости эрозии по данным о стоке наносов и стационарным измерениям роста оврагов в большинстве случаев совпадают.

2. От тайги к полупустыне увеличивается неравномерность выпадения атмосферных осадков и стока воды, в значительно большей степени - неравномерность стока взвешенных наносов. По данным 16 гидропостов максимальный годовой сток наносов превосходит минимальный в лесной зоне в И раз, в лесостеной - 46, в степной -416, в полупустыне в 1210 раз. Экстремальные значения годовых модулей стока наносов увеличиваются от лесной зоны к степной в 4,5 раза, но в полупустыне вновь снижаются.

3. Чем суше климат, тем большая роль в эрозионном развитии рельефа принадлежит положительным аномалиям (вероятность 0-15 %) и тем меньше - отрицательным (вероятность 85 - 100 %). Сокращается таже роль нормальной эрозии, оцениваемой вероятностью 15 -85 %.

4. Среди азональных природных факторов аномальной эрозии выделяется состав горных пород и механический состав почвогрунтов. В водопроницаемых грунтах вследствие более резких изменений их фильтрационных свойств при промерзании неравномерность стока наносов выражена резче,чем в слабопроницаемых. Роль рельефа вследствие его относительной однородности заметно не выражена.

5. Чем больше земледельческая освоенность бассейнов и меньше их площадь, тем сильнее выражена неравномерность эрозии и стока налсов. Антропогенный фактор значительно усиливает влияние зональных природных факторов, изменяющихся в том же направлении. Исключением является лишь зона полупустыни с ее слишком малым стоком воды.

6. Аномальные проявления эрозии тесно связаны с аномалиями в развитии оползней, абразии и обвально-осыпных процессов, химической денудации. Годы положительных и отрицательных аномалий этих процессов часто совпадают, что имеет общую гидрометеорологическую обусловленность. Объем и интенсивность весеннего стока воды, а также глубина промерзания почвы служат основой для гидрометеорологической типизации аномалий. Меньшее значение в формировании аномалий принадлежит ливневым осадкам, однако в отдельные годы их значение может превосходить влияние весенненго стока.

7. Региональные аномалии на изучаемой териитории имеют различную площадь охвата, которая зависит от района распространения экстремалий гидрометеорологический процессов, а также зональными и азональными факторами.

8. В аномальных проявлениях эрозии устанавливается ритмичность, которая может быть испльзована в целях прогнозирования. Математико-статистическая обработка имеющихся данных показывает,

- 123 что наибольшее значение имеют ритмы в 9 - 12 лет. Регулирование аномальных проявлений возможно с помощью максимального перевода стока талых и дождевых вод в подземный путем лесо-и агромелиорации. Этот же мелиоративный комплекс используется для борьбы с почвенной и овражной эрозии и деградации малых рек.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Сафина, Гузель Рашитовна, 2000 год

1. Бобровицкая H.H. Водная эрозия на склонах и сток речных наносов. Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора географических наук.С.-П, 1995. 59 с.

2. Воейков А.И.Воздействие человека на природу//Землеведение, т. 1, кн. 2, 4, 1894.

3. География Оренбургской области. Оренбург,1971. 97 с.

4. Гинко С.С. Катастрофы на берегах рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 128 с.

5. Голосов В.Н., Острова И.В., Силантьев А.Н., Шкуратова И.Г. Радиоизотопный метод оценки современных темпов внутрибассейновой аккумуляции//Геоморфология. 1992. N 1. С. 30-36.

6. Государственный водный кадастр: Основые гидрологические характеристики (за 1971-1975 гг и весь период наблюдений). Т 11, вып. 1. Л.:Гидрометеоиздат, 1979. 425 с.

7. Государственный водный кадастр: Основые гидрологические характеристики (за 1971-1975 гг и весь период наблюдений). Т 12, вып. 1. Л.:Гидрометеоиздат, 1980. 332 с.

8. Государственный водный кадастр: Основые гидрологические характеристики (за 1971-1975 гг и весь период наблюдений). Т 12, вып. 2. Л.:Гидрометеоиздат, 1980. 208 с.

9. Дедков А.П. Экзогенное рельефообразование в Казанско-Уль-яновском Поволжье. (1970)

10. Дедков А.П. Эрозия в аридных зонах//Геоморфология, 1988, N 4. С. 3 12.

11. Дедков А.П., Мозжерин В.И., Сафина Г.Р. Аномальные проявления эрозии в Среднем Поволжье в 1950-1987 годах//Геодинамика равнинного рельефа. Казань:Издат-во Казанск. ун-та, 1992. С.24-41.

12. Дедков А.П., Мозжерин В.И. Эрозия и сток наносов на Земле. Казань: Издат-во Казанск. ун-та, 1984. 264 с.

13. Дедков А.П., Переведенцев Ю.П.,Сафина Г.Р. Экстремальные проявления природных процессов//Татарстан, 1996, N 8. С. 17 22.

14. Дедков А.П., Мозжерин В.И. Основные подходы к изучению изменений режима стока и их геоморфологических следствий//Причины и механизм пересыхания малых рек. Казань, 1996.

15. Дедков А.П., Мозжерин В.И., Сафина Г.Р. О современном трендеэрозии в степной и лесостепной зонах Восточо-Европейской равни-ны//Геоморфология, 1996, N 3. С. 39-43.

16. Докучаев В.В. Учение о зонах природы. М.: Географгиз, 1948.64 с.

17. Ефанова А.В. Холодные зимы на континентах северного полушария. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 115 с.

18. Зайцева И.С. Маловодные годы в бассейне Волги: природные и антропогенные факторы. М.,, 1990. 184 с.

19. Календарь крупных аномалий средней месячной температуры по 120 станциямтерритории СССР. М.:Гидрометеоиздат, 1981. 77 с.

20. Коротина Н.М. Овражная эрозия и меры бортбы с ней//Природные условия Ульяновской области. Казань: Издат-во Казанск. ун-та, 1978.

21. Короткий A.M., Скрыльник Г. П. Своеобразие катастрофических явлений и процессов в климатогенезе юга Дальнего Востока//Клима-тический региональный географический прогноз. Владивосток, 1980. С. 10-20.

22. Кукал 3. Скорость геологических процессов. М.:Мир, 1987. 182с.

23. Курбанова С.Г. Антропогенные изменения режима стока и эрози-онно-аккумулятивных процессов в Среднем Поволжье. Автореферат на соискание ученой степени кандидата географических наку. Казань, 1996. 19 с.

24. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.:Высшая школа, 1990. 351 с. Львович М.И., Карасик Г.Я., Братцева Н.Л. Соременная интенсивность внутриконтинентальной эрозии суши земного шара. М.: Межведомственный геофизический комитет при Презудиуме АН СССР, 1991. 336 с.

25. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. М.:Изд-во АН СССР, 1955. 346 с.

26. Марш Г. Человек и природа или влияние человека на изменение физико-географических условий природы. Спб, 1866.

27. Материалы гидрометеорологических наблюдений на полевых и лесных парных водосборах. Вып. III, часть IV. J1., 1982. 138 с.

28. Материалы гидрометеорологических наблюдений на полевых и лесных парных водосборах. Вып. III, часть III. Л., 1982. 218 с.

29. Мозжерин В.И. Геоморфологический анализ твердого речного стока гумидных равнин умеренного пояса. Диссертация на соискание ученой степени доктора географический наук. Казань, 1994. 491 с.

30. Мозжерин В.И., Тукаев P.M. Статистический анализ временной изменчивости жидкого и твердого стока рек Приуралья и По-волжья//Физико-географические основы развития и размещения производительных сил Нечерноземного Урала. Пермь, 1991. С.107-115.

31. Мякишева Н.Н. Аномальность температурных полей как характеристика климата//Труды гидрометеорологического научно-исследовательского центра СССР, 1980, вып. 226. С. 32-39.

32. Назаров H.H. Овражная эрозия Прикамья. Пермь, 1992. 102 с.

33. Переведенцев Ю.П., Сафина Г.Р. Аномалии геоморфологических процессов и ихгидрометеоролгическая обусловленность в Среднем По-волжье//Геоморфологические процессы и окружающая среда. Количественный анализ взаимодействия. Ч. 1. Казань, 1991. С. 70-71.

34. Поляков Б.В. Гидрологический анализ и расчеты. Л.:Гидромете-оиздат, 1946. 480 с.

35. Прогноз аномалий средней месячной температуры воздуха по территории СССР, под ред. Зверева Н.И. Л. :Гидрометеоиздат, 1978. 93 с.

36. Пудовкин М.И. Влияние солнечной активности на состояние нижней атмосферы и погоду//Соросовский образовательный журнал, 1996, N 10. С. 106-113.

37. Ресурсы поверхностных вод COOP:Основные гидрологические характеристики. Т. И, вып. 1. J1. : Гидрометеоиздат, 1967. 536 с.

38. Ресурсы поверхностных вод СССР:Основные гидрологические характеристики. Т. 12, вып. 1. JI. : Гидрометеоиздат, 1966. 363 с.

39. Ресурсы поверхностных вод СССР:Основные гидрологические характеристики. Т. 12, вып. 2. J1. : Гидрометеоиздат, 1966. 208 с.

40. Ресурсы поверхностных вод СССР:Основные гидрологические характеристики (за 1963-1970 гг и весь преиод наблюдений). Т.И, вып. 1. Л. : Гидрометеоиздат, 1975. 474 с.

41. Ресурсы поверхностных вод СССР:Основные гидрологические характеристики (за 1963-1970 гг и весь преиод наблюдений). Т.12, вып. 1. J1.: Гидрометеоиздат, 1976. 332 с.

42. Ресурсы поверхностных вод СССР:Основные гидрологические характеристики (за 1963-1970 гг и весь преиод наблюдений). Т.12, вып. 2. Л.:Гидрометеоиздат, 1977. 324 с.

43. Рождественский A.B., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидролгии. Л.:Гидрометеоиздат, 1974. 424 с.

44. Руководство по определению расчетных гидрологических характеристик. Л.:Гидрометеоиздат, 1973. 111 с.

45. Рыжов Н.В. Овражная эрозия в котловинах Прибайкалья//Авторе-ферат на соискание ученой степени кандидата географических наук. Иркутск, 1992. 17 с.

46. Рысин И.И. О современном тренде овражной эрозии а Удмур-тии//Геоморфология, 1998. N 3& С. 92-101.

47. Рысин И.И. Пространственные и времнные закономерности развигия овражной эрозии на востоке Русской равнины. Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук, Ижевск,1999. 387

48. Сазонов Б.Н. Суровые зимы и засухи. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 240 с.

49. Словарь современного Русского литературного языка т.1. М.-Л.: Издат-во АН СССР, 1950. 767 с.

50. Строительные нормы и правила. Определение расчетных гидрологических характеристик. М.:Стройиздат, 1985. 36 с.

51. Справочное руководство гидрогеолога в 2-х томах. Под ред Максимова В.М. Л.:Недра, 1979. 512 с.

52. Станкевич Е.Ф. Ожившие родники/УСоветская Татария. 1957. И. 07. N 162 (11510).

53. Старкель Л. Рельефообразующая роль экстремальных (катастрофических) метеорологических явлений//Проблемы климатической геоморфологии. Владивосток, 1978. С. 60-76.

54. Уайт Г.Ф. Изучение стихийных бедствий: концепции, методы и социально-экономические решения//Стихийные бедствия: изучение и методы борьбы. М.: Прогресс, 1978. 246 с.

55. Часовникова Э.А. Стационарный наблюдения на Волгл-Свияжском междуречьях//Средняя Волга. Казань:Издат-во Казанск. ун-та, 1991. С. 73-82.

56. Чигиринская К.П. Влияние синоптических процессов на формирование максимальных уровней весенненго половодья рек Среднего Поволжья. Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. Тольятти, 1973. 198 с.

57. Barth H.K., Blume H. Die Schichstufen In der Umrahmung des Murzuk-Beckens (Libysche Zentralsahara)//Zeitschr.fur Geomorphologie.N. F./Suppl.-Band 23. Berlin-Stuttgart.Sept. 1975. S. 18-129.

58. Graf W.L. Fluvial processes in dryland rivers. Berlin, Heidelberg, New York, Paris, Tokio: Springer Velag. 1988. 348 p.

59. Gumbel E.J. Statistics of extrem N.Y., Columbia UP.,1958. XX, 375 p.

60. Dedkov A.P., Moszherin V.l. Erosion and sediment yield on planes n the temperate zone//Int.Hydr.Progr. -V, Techn.Doc. in Hydrology, N 10 UNESKO. Paris, 1997. P. 84-91.

61. Cook R.U., Warren A. Geomorphology in Deset. London. B.T. Badsford. 1973. 373 p.1.ngbein W.B., Schümm S.A. Yield of sediment in relation to mean annual precipitation//Trant. AGU. 39. 1958. P. 1076-1084.

62. Jansson M.B. A global survey of sediment yield//Geogr.Ann. 70, Ser. A. 1988. P. 81-98.

63. Starkel l.The modeling of extrem (catastrophic) meteorogical events in the contemporaneous evolution of slopes//Gemorph. and Climate Wiley & Sons. London, 1976. P. 203-246.

64. Sharma D.K. Soil erosion and sediment yield in the Indian aride zone//Erosion and Sediment: global and regional perspectives. IAHS Publ. no 236. 1996. P. 175-179.

65. Walling D.E., Kleo A.H. Sediment yield of river in areas of lowprecipitation//Prog. of the Canbera Simposium. Dec. 1979. IAHS Publ. no 128. P. 479-493.