Содержание к диссертации
Введение
I. Исторический обзор и основные представления о формировании русел, пойм и их комплексов 15
1.1. Развитие взглядов на формирование русел, пойм и поименно-русловых комплексов 15
1.2. Изученность пойм и русел рек Нижегородского Заволжья и в частности реки Керженец 22
1.3. Теоретическое обоснование подхода к изучению динамики поименно-русловых комплексов 24
II. Факторы формирования поименно-русловых комплексов рек нижегородского Заволжья — 34
2.1. Геолого-геоморфологические особенности речных долин 34
2.2. Климат 41
2.3. Гидрологический режим рек - 42
2.4. Особенности почвенного и растительного покрова в поймах — 48
2.5. Хозяйственная деятельность на поймах и в руслах рек — 55
III. Методика исследований 59
3.1. Методика изучения русловых комплексов 59
3.2. Методика изучения пойменных комплексов - 64
3.3. Методика построения динамических рядов пойменных природных
территориальных комплексов 70
3.4. Создание компьютерной базы данных для последующего использования ее в геоинформационной системе - 75
3.5. Методика качественной оценки геоэкологического состояния поименно-русловых комплексов - 77
IV. Особенности формирования поименно-русловых комплексов керженца и их динамика 83
4.1. Русловые горизонтальные деформации и переформирования русла - 83
4.2. Пойменные процессы и морфологические особенности поймы 98
4.3. Структура и динамика поименно-русловых комплексов 119
V. Сравнительная характеристика поименно-русловых комплексов керженца и поименно-русловых комплексов нижегородского Заволжья 144
5.1. Общие признаки развития поименно-русловых комплексов Нижегородского Заволжья — 144
5.2. Отличительные особенности в структуре и динамике поименно русловых комплексов на других реках Нижегородского Заволжья 156
VI. Геоэкологическое состояние пойм и русел рек нижегородского заволжья и рекомендации для восстановления нарушенных поименно-русловых комплексов 161
6.1. Факторы, нарушающие естественную динамику поименно-русловых комплексов 161
6.2. Оценка геоэкологического состояния поименно-русловых комплексов 174
6.3. Предложения по природоохранным мероприятиям в Керженском заповеднике и на сопредельной территории179
Заключение 185
Литература
- Изученность пойм и русел рек Нижегородского Заволжья и в частности реки Керженец
- Особенности почвенного и растительного покрова в поймах
- Создание компьютерной базы данных для последующего использования ее в геоинформационной системе
- Пойменные процессы и морфологические особенности поймы
Введение к работе
І.
Актуальность темы определяется высоким ресурсным потенциалом речных долин с одной стороны и высокой динамичностью речных ландшафтов с другой. Скорость замечаемых изменений отдельных форм флю-виального рельефа и пойменных ландшафтов может исчисляться первыми годами.
В связи с этим речные русла и поймы представляют собой весьма уязвимое природное образование, требующее для оптимизации и использования их ресурсов и недопущения возникновения на реках экологической напряженности, детальных региональных и обобщающих исследований.
Понимание всех закономерных процессов, происходящих в природно-территориальных комплексах на пойме, и выявление их динамики невозможно без изучения русловых процессов. Русло и пойма находятся в постоянном взаимодействии и взаимовлиянии: пойма в целом и природно-территориальные комплексы (НТК) на ней формируются непосредственно под воздействием русловых процессов и затопления поймы во время половодий и паводков, но и рельеф и строение поймы влияют на русловые процессы. Русло и пойма рассматриваются как единое природное образование, представляющее самостоятельную подсистему в системе речной долины, которую по-другому можно назвать поименно-русловым комплексом (ПРК) [Чернов, 2009].
Самые известные исследования, открывающие в России изучение формирования русел и пойм принадлежат В.В. Докучаеву [1878], А.М. Дмитриеву [1904], Р.А. Еленевскому [1936], В.Р. Вильямсу [1941], Е.В. Шанцеру [1951], Н.И. Маккавееву [1955]. Именно на них было основано дальнейшее историческое развитие научных взглядов о происхождении и эволюции речных пойм. Большое значение имеют работы, раскрывающие особенности и закономерности формирования пойменных и русловых процессов, по геоморфологии - И.В. Попова [1969], Р.С. Чалова [1964, 1997, 2008, 2011], А.В. Чернова [1983, 2009], по гидрологии - Н.Б. Барышникова [1978, 1984, 1999, 2006]; по ландшафтоведению - Г.Н. Аненнской [1963], П.Н. Рязанова [1986], Л.В. Злотиной [1989], В.В. Суркова [1999], B.C. Хромых [2008]; по почвоведению - Г.В. Добровольского [1963]; по ботанике - Э.Е. Роднянской [1963], С.С. Щербины [1997].
Объектом исследования являются поименно-русловые комплексы долины реки Керженец и других рек Нижегородского Заволжья.
Река Керженец является одной из типичных средних рек Нижегородского Заволжья; особенностью этой реки, является то, что левобережная часть бассейна реки в среднем течении находится под охраной Керженского заповедника - это обеспечило возможность изучения проявления дина-
мических процессов в естественных условиях. Поэтому для подробного изучения горизонтальных деформаций русла Керженца и динамики пойменных комплексов был использован ключевой участок реки, находящийся в среднем течении и включающий левобережную территорию Керженского заповедника. Пограничное положение русла создает некоторые неудобства: с изменениями положения русла изменяется площадь, почвенная и растительная составляющая заповедной территории.
Предметом исследования является динамика поименно-русловых комплексов рек Нижегородского Заволжья.
Цель работы заключается в установлении закономерностей функционирования и динамики поименно-русловых комплексов на реках Нижегородского Заволжья в естественных условиях и при использовании человеком их ресурсов.
Задачами данной работы являются:
-
выявление особенностей региональных природных факторов формирования поименно-русловых комплексов Нижегородского Заволжья;
-
изучение русловых деформаций и анализ тенденций их влияния на при-родно-территориальные комплексы поймы на выбранном ключевом участке долины р. Керженец;
-
выделение поименно-русловых комплексов на ключевом участке р. Керженец с учетом морфологических и ландшафтных особенностей поймы и динамики русловых процессов;
-
выявление на основе качественных отличий компонентов многолетних состояний ПТК в поименно-русловых комплексах и изучение их динамики;
-
проведение сравнительного анализа поименно-русловых комплексов на р. Керженец и других реках Нижегородского Заволжья;
-
определение геоэкологического состояния поименно-русловых комплексов р. Керженец и других рек Нижегородского Заволжья;
-
подготовка рекомендаций для оптимизации современного состояния поименно-русловых комплексов на реках Нижегородского Заволжья и предложений по режиму их охраны на р. Керженец.
Основные защищаемые положения: 1. Используя принципы системного познания мира и выявления причинно-следственных связей между явлениями и процессами, удалось выделить в системах речных долин определенные подсистемы - поименно-русловые комплексы, которые в свою очередь включают в себя составные части - локальные природно-территориальные комплексы со своими характерными особенностями.
-
Развитие ПРК зависит от литологии пород слагающих пойму и характера деформаций русла. Определяющим фактором для выделения основных типов ПРК: аккумулятивных и цокольных, отличных друг от друга своим морфологическим обликом, является геолого-геоморфологический.
-
Динамика русловых процессов связана с водностью половодий и зависит от элемента излучины и от степени её развитости.
-
На примере р. Керженец представлена типизация ПРК и разделение на подтипы, выделенные по особенностям русловых процессов и морфологического строения поймы и её ландшафтов.
-
Динамика поименно-русловых комплексов представлена сменой многолетних состояний НТК, которые возникают и формируются вследствие направленного развития пойменных ландшафтов с выделением основных фаз развития: допойменной фазы, фазы зарождения и становления, фазы устойчивого существования и медленного развития, фазы смены пойменного ПТК террасовым.
Научная новизна исследования:
впервые дано содержательное обобщение идеи формирования поименно-руслового комплекса с учетом горизонтальных русловых деформаций и направленного развития пойменных ПТК;
впервые осуществлены выделение, типизация и классификация поименно-русловых комплексов рек Нижегородского Заволжья;
впервые изучены и обоснованы на примере р. Керженец особенности динамики многолетних состояний поименно-русловых комплексов с выделением фаз и подфаз развития;
дана характеристика и оценка геоэкологического состояния рек Нижегородского Заволжья.
Теоретическое значение работы состоит в расширении существующих представлений о зависимости состояния и развития поименно-русловых комплексов от влияния естественных факторов. В диссертационном исследовании апробированы классификации русловых процессов и речных пойм, предложенные МГУ Р.С. Чаловым [2008], А.В. Черновым [2009]. Произведена апробация методики И.И. Мамай [2005] по выделению многолетних состояний пойменных ПТК и методов комплексных физико-географических исследований В.К. Жучковой и Э.М. Раковской [2004], в частности использовался метод полевых комплексных физико-географических исследований и картографирование природных территориальных комплексов.
Практическое значение. Изучение пойменных и русловых процессов р.Керженец необходимо для составления прогноза преобразований, свя-
занных с данной динамикой, что позволит принять необходимые административные поправки и изменения в положении о заповеднике, разработать научные проекты по изучению и исследованию пойменных и долинных природно-территориальных комплексов, поможет в разработке рекомендаций и предложений природоохранных мероприятий, по оптимизации природопользования на правобережной территории, не относящейся к заповедной, с учетом того, что Керженец - довольно востребованный речной объект в рекреационной деятельности. Выделенные ПРК и пойменные ПТК послужат основой и обоснованием для наблюдений и изучения этих участков другими специалистами: ботаниками, зоологами, гидрологами и т.д. Результаты исследования помогут сотрудникам экологического просвещения Керженского заповедника в заложении и создании экскурсионных троп. Границы ПРК рек Нижегородского Заволжья должны учитываться для обоснования водоохранных зон.
Полученные результаты могут послужить основой для рекомендаций по оптимальному и рациональному использованию пойм и русел в хозяйственной деятельности, для предложений и разработок по природоохранным мероприятиям.
Достоверность научных результатов подтверждается соответствием методики исследования поставленной цели и задачам; широким использованием полевых методов исследования, большим охватом фондовых, литературных данных; применением новейших компьютерных технологий.
Подходы и методы исследований. В работе используется терминология и классификации, разработанные специалистами кафедры физической географии и геоэкологии Московского педагогического государственного университета, кафедры физической географии и ландшафтоведения географического факультета МГУ и научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева того же факультета.
Основные методы исследования, применяемые в работе: сравнительно-географический; историко-географический; картографический; метод мониторинговых наблюдений и измерений; метод полевого комплексного физико-географического исследования, включающего комплексное физико-географическое описание точек наблюдений, заложение пробных площадей, ландшафтное профилирование; метод картографирования природных территориальных комплексов; геоинформационные методы.
Фактический материал: Исходными данными для выполнения работы послужили разновременные картографические материалы и космические снимки (1964, 1987, 1992, 2000, 2008 гг.); гидрологические наблюдения р. Керженец на гидропосту Хахалы (1987-2001) и условном гидропо-
сту Керженского заповедника «Рустай» (2001-2011); собственные полевые исследования (532 точки комплексных описаний, 11 ландшафтных профилей на ключевом участке Керженца и 11 на других реках Нижегородского Заволжья); результаты мониторинговых наблюдений за размывами берегов Керженца на трёх излучинах разной кривизны, за ежегодным приростом мощности аллювиальных наносов после половодий, за изменениями в растительном покрове; фондовые материалы - отчеты и труды Керженского заповедника; архивные материалы и литературные источники.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационного исследования изложены в 24 печатных работах, в том числе в 3-х изданиях, рекомендованных ВАК: География и природные ресурсы. 2008. № 2., Геоморфология. 2010. № 2; Проблемы региональной экологии. 2011. № 3. Результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях (Нижний Новгород, 2007; Владимир, 2010), на Всероссийской научно-практической конференции (Йошкар-Ола, 2008), на научных конференциях «Научные чтения Московского педагогического государственного университета - география» в 2010 и 2011 гг., на XXVI пленарном совещании Межвузовского научно-координационного Совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов при МГУ (Арзамас, 2011).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, списка используемой литературы (142 источника), 12 приложений. Общий объем диссертации составляет 205 страниц (без приложений), из них 153 страниц текста, имеются 16 таблиц и 50 рисунков.
Изученность пойм и русел рек Нижегородского Заволжья и в частности реки Керженец
Освоение рек, и использование пойм связано с возникновением древних цивилизаций в Средиземноморье, Месопотамии, Индии, Южном и Среднем Китае, Южной и Центральной Америке и в других местах; об этом свидетельствуют многие исторические сведения. Люди возводили свои жилища, прежде всего в поймах рек, обеспечивая себя необходимыми для жизни водными и почвенными ресурсами. Именно вдоль рек происходило освоение земель, что создавало удобства для растениеводства, животноводства. В дальнейшем крупные города и селения возникали по речным долинам, в местах слияния крупных рек - главных транспортных артерий и источников водоснабжения. С развитием научных взглядов поймы и русла становятся одним из важных географических объектов. Начало детальных исследований пойм как в России, так и за рубежом относится лишь ко второй половине XIX в. Историю изучения поймы можно разделить условно на несколько этапов.
Первый этап (вторая половина XIX в. - начало XX в.) связан с осознанием основных закономерностей развития поймы. Уже с этого времени пойма стала объектом изучения нескольких наук, в частности геоботаники и геологии. Перед геоботаниками возникла необходимость обоснования методов повышения плодородия заливных лугов, поэтому основной упор в своих исследованиях они делали на изучение связи рельефа пойм, растительности и почвообразующих процессов. В 1883 г. геоботаник Кондратов описал на волжской пойме различные растительные ассоциации, располагающиеся на разных относительно уровня межени высотных отметках. Это дало ему возможность выделить на волжской пойме шесть разновозрастных ступеней [Соболев, 1935]. В 1904 г. луговед A.M. Дмитриев впервые обратил внимание на рельеф пойм, выделив три зоны: ближайшую к руслу, как наиболее высокую, пониженную зону у подножия террасы и среднюю равнинную часть. В.Р. Вильяме предложил свое объяснение образованию пойменного рельефа, основанное на эоловом переносе материала, что в последствии не нашло своего продолжения. Кроме того, он впервые обратил внимание на эрозионную деятельность потока половодья на пойме, объясняя этим некоторые особенности гривистого рельефа пойм. Примерно в то же время пойма заинтересовала геологов и геоморфологов, видевших в ней, во-первых, геологический объект (Ч. Ляйель, В.М. Девис) и, во-вторых, свидетеля прошлых событий, запечатленных в ее рельефе и строении (В.В. Докучаев, С.Н. Никитин, П.Н. Кропоткин). Исследования геоботаников и геологов проводились независимо друг от друга и в отрыве от динамики русла, что уже в то время привело к возникновению ошибочных взглядов на генезис пойм. Так, взгляды М.В. Ломоносова, а также высказанное в 1884 г. С.Н. Никитиным положение о смене фаций в пойменных разрезах, как следствие миграций русла по дну долины остались незамеченными, а господствующее положение заняла гипотеза В.В. Докучаева [1878] о поймах как днищах соединенных и в дальнейшем спущенных приледниковых озер. В начале нашего века геоботаники выявили некоторые связи растительного покрова с рельефом пойм и условиями их затопления. Работы A.M. Дмитриева [1904], В.Р. Вильямса [1919] носили комплексный характер.
Второй этап (20-40-е гг. XX в.) - происходит детализация теоретических представлений об основных закономерностях развития поймообразования, выявление особенностей и характера пойм, отмечаются подходы ученых, направленные на процессы формирования пойм и их связь с русловыми процессами.. С.С. Соболев [1935] отметил различия в характере рельефа поверхности различных частей поймы, выделенных A.M. Дмитриевым и В.Р. Вильямсом. Впоследствии А.П. Шенников к этим зонам добавляет высотные пояса, обусловленные продолжительностью и частотой затопления. Такой принцип типизации пойменных земель широко применяется и сейчас в почвоведении, луговедении, сельском хозяйстве для оценки ресурсов поймы. В 1936 г. Р.А. Еленевский предложил первую развернутую комплексную характеристику пойм, отличавшуюся исключительной полнотой. В его книге рассмотрен рельеф поймы как определяющий фактор в развитии пойменной растительности, он обосновал классификацию пойм по геоморфологическим признакам, учитывая также характер поёмности, особенности почвенно-растительного покрова. Им сделана попытка объяснить происхождение пойм эрозионно-аккумулятивной деятельностью речного потока. В 1938 г. Л.Г. Ра-менский определил тип земель, как основную хозяйственную единицу; подсказывающую направление использования территории и систему мероприятий по ее улучшению. До начала 50-х годов большинство научных взглядов на происхождение и особенности рельефа пойм основывались на затоплении полыми водами. Поверхность поймы рассматривалась, как существовавшая изначально. На поймы рек как на фактор русловых процессов впервые обратил внимание Н.И. Маккавеев [Маккавеев, Советов, 1940; Маккавеев, 1949].
Третий этап (50-80-е гг. XX в.) - связан с теоретически обоснованными выводами, развитием взглядов на формирование и эволюцию пойм и русел, и составлением их комплексных генетических классификаций. Н.И. Маккавеев расширил свой подход к анализу поймы, наметив связь процессов формирования поймы с русловыми деформациями [1955]. С точки зрения влияния на русловые процессы, Н.И. Маккавеев предложил выделить поймы односторонние и двусторонние. Он рассматривал поймы как один из уровней проявления русловых и, в целом, эрозионно-аккумулятивных процессов: бассейн реки - река в целом (продольный профиль) - пойма - русло реки -перекаты. Вместе с тем в своих исследованиях пойм он по прежнему наибольшее внимание уделял процессу затопления ее полыми водами.
Особенности почвенного и растительного покрова в поймах
Свою особую роль сыграло создание Чебоксарского водохранилища, которое способствовало подтоплению устьевых участков рек, впадающих в Волгу. Так, устьевой участок р. Ветлуги в настоящее время представляет собой в некотором роде залив с замедленной проточностью и уменьшением скорости течения до 0,3 м/с. Влияние водохранилища сказалось и на процессе переформирования правого коренного склона долины, и на усилении заболачивания пойм большинства притоков низовий Ветлуги [Ибрагимов, 1989].
В последние десятилетия усиливается использование рек в рекреационных целях. Наиболее развивается в летний период на р. Керженец байдарочный туризм, ежегодно проплывает 1500 и более туристов, в связи с этим усиливается рекреационное воздействие на пойменные ПТК. В 2006 г. был проведен анализ туристических стоянок на правом берегу, противоположном заповедному. Было выявлено, что на многих стоянках происходит нарушение травяного покрова (до 80 %), объем спиленных деревьев на каждой стоянке для топлива на кострищах в среднем составил около 2,5 куб.м., отмечалось большое количество поврежденных деревьев и замусоренность территории [Кораблева, 2009].
Многие реки используются населением для бытовых нужд, а также для водоснабжения промышленных предприятий. По данным Роскомводхоза 1995 г. в бассейне р. Ветлуга 17,11 млн. куб. м пресной воды забирает на свои нужды Нижегородская область, при этом на хозяйственно-питьевые нужды используется 3,35, на производственные 8,64, на сельско-хозяйственное водоснабжение 2,54 млн. куб.м. После чего оказалось сброшено сточной воды в накопительные впадины 2,92 млн. куб. м., 10,14 - в поверхностные воды без очистки. В последние десятилетия под влиянием постоянно усиливающихся антропогенных нагрузок естественный гидрологический режим рек Нижегородского Заволжья, морфологические характеристики русел и долин, сам ландшафт бассейнов претерпели значительные изменения: наблюдается обмеление, загрязнение и замусоривание рек, нарушение почвенного и растительного покрова, которые ведут к изменению природных комплексов и к нарушению естественной привычной для реки динамики поименно-русловых процессов.
Возрастающие требования к информации о динамике и ожидаемом развитии природных объектов, вовлекаемых или уже вовлеченных в хозяйственную деятельность, заставляют постоянно развивать методологическую базу их изучения. Это заключается не только в разработке новых, но и совершенствовании на современном уровне хорошо известных ранее методов исследования. К таким, безусловно, относится мониторинг - постоянное наблюдение за функционированием и развитием изучаемого объекта, проводимое по неизменной или схожей методике с определенным интервалом времени. Особенно важен мониторринг при исследованиях развития динамичных природных объектов, отличающихся заметными и существенными изменениями на протяжении жизни одного поколения.
Одним из таких объектов являются реки в целом и их русла и поймы в частности. Для выявления причинно-следственных связей в развитии ГТРК, где русло и пойма представляют собой общую целостную систему, необходимо исследовать русловые и пойменные процессы.
Русловые процессы представляют собой совокупность явлений, связанных с взаимодействием потока и грунтов, слагающих ложе реки, эрозией, транспортом и аккумуляцией наносов, определяющих размывы (намывы) дна и берегов рек, развитие различных форм русел и форм руслового рельефа, режим их сезонных, многолетних и вековых изменений [Чалов, 2008]. Составными частями данного процесса являются такие понятия как русловые деформации и русловой режим. Русловые деформации - изменения русел рек под воздействием водного потока, эрозии, транспорта и аккумуляции наносов, приводящие к повышению или понижению отметок дна, смещению форм русел и форм руслового рельефа или их частей, размывам или наращиванию берегов. Русловой режим рек - совокупность характерных изменений под действием водного потока во времени [Чалов, 2008]. Русловые деформации в свою очередь делятся на три группы 1) вертикальные, вызывающие трансформацию продольного профиля реки (врезание и аккумуляция) и изменения отметок дна русла; 2) горизонтальные, связанные с перемещением русла в плане и размывами берегов, приводящие к расширению долины и формированию поймы; 3) движение аллювиальных гряд, обуславливающее формирование перекатов, отмелей кос, и других аккумулятивных образований в русле [Чалов, 2008]. Первая и третья группы русловых деформаций - это прежде всего непосредственно дно реки, то вторая непосредственно касается поймы, поэтому особенностям проявления горизонтальных деформаций уделяется большее внимание.
Ключевым участком для проведения мониторинга горизонтальных русловых деформаций является р. Керженец, на котором были выбраны 3 стационарные пробные площадки (рис 3.1), представляющих собой сегментные излучины с разными стадиями развития. Определение размыва берегов излучин в разных точках вдоль их вогнутого берега осуществляется при периодическом изменении расстояний между линией берега и зафиксированными реперами, в качестве которых используются специально помеченные деревья. С помощью GPS определены географические координаты каждого замаркированного дерева. Отдельные деревья-репера могут оказываться в опасной зоне размыва и со временем падать в реку; в этом случае заблаговременно назначаются репера-дублеры, по которым затем продолжается измерение размывов берега. Измерения проводятся, как правило, два раза в год: в июне после половодья и в сентябре-октябре при переходе летней межени в зимнюю. Результаты измерений заносятся в табличную форму (таблица 3.1). В годы с высокими дождевыми паводками проводятся дополнительные измерения после их прохождения. Затем определяется размыв реки в каждой точке - разница прежних и новых расстояний. Определяется средняя размываемая способность по каждому году: складываются полученные числа (разница в расстояниях) и делится на количество точек (наблюдаемых ориентиров). Можно получить средний размыв берегов за несколько лет, и выявить динамику разрушения высокой поймы и надпойменной террасы, непосредственно выходящих к реке. В последующем можно определить динамику размыва и выявить причины, увеличивающие размыв берегов.
Создание компьютерной базы данных для последующего использования ее в геоинформационной системе
Морфологическая структура поймы Керженца очень сложная, сильно изрезана староречьями, имеет сегментно-гривистую структуру, сложена лег-коразмываемыми песками и супесями, преимущественно широкая (1,5 - 2,0 км), в целом двусторонняя, хотя в отдельных местах то у одного, то у другого берега пойма может сужаться до 10-20 м, а то и вовсе выклиниваться; тогда к руслу подходят уступы террас или коренного берега. В частности, односторонняя пойма распространена на правом берегу, на прямолинейном верхнем и нижнем отрезке ключевого участка Керженца - у д. Лыково и у устья р.Пугай (рис.3.8).
На 1-й надпойменной террасе, находятся участки древней поймы, в рельефе которой чётко видны огромные гривистые сегменты - следы т.н. макроизлучин, чьи размеры на порядок превышают размеры современных излучин реки (шаг равен около 2 км против 250 м на современных излучинах, стрела прогиба - 2,2-2,5 км против 220 м. Такие сегменты пойм, равно как и образовавшие их макроизлучины могли возникнуть только на реке со значительно большей водностью, чем водность современного Керженца [Сидорчук, Панин и др. 2000].
Эрозия и аккумуляция меандрирующей реки создаёт пойму, в которой просматривается сегментно-гривистая структура. Такая пойма характеризуется большим разнообразием почвенного и растительного покрова, зависящих от особенностей поёмного режима, проявляющегося через поёмность, аллювиальность, морфологическое строение поймы. В пойме р. Керженец происходит формирование мелкоконтурных и мозаичных ПТК, выделение которых представляет собой довольно сложное задачу, она усложняется развитием поймы под воздействием эрозионно-аккумулятивной деятельности реки, гидрологическим режимом реки, пространственно-топологическим размещением пойменных участков относительно русла.
Поёмность - периодическое затопление поймы водами половодий и паводков [Фашевский, 2007]. Поёмность определяет частоту и продолжительность затопления природно-территориальных комплексов водой. Периодическое затопление полыми и паводковыми водами - главная особенность, отличающая современное развитие пойменных ПТК от междуречных. Роль половодья в жизни поймы трудно переоценить. «Именно полые воды являются организующим компонентом, определяющим главное отличие пойменных комплексов от внепойменных» [Пословина, 1988, с. 18]. От того, каким будет разлив, зависят длительность и интенсивность воздействия полых вод на все компоненты ландшафта. В условиях поймы растительным сообществам приходится приспосабливаться не только к литогенной основе и климату, но и к среднему многолетнему режиму поёмности и «соответствующей ему амплитуде сезонного увлажнения» [Анненская, 1982, с. 52]. Рельеф пойм очень контрастен, такое строение поверхности обусловливает сложность картины затопления поймы и пойменных течений в периоды повышения уровня воды в реке. Для пойм характерно наличие нескольких поверхностей разного уровня. По отношению к урезу реки их называют «высотными поясами местоположения» [Роднянская, 1974], «высотными уровнями поёмности» [Хромых, 2008]. «Различия между этими поверхностями связаны с определённой частотой повторяемости и длительности половодья: поймы высокого уровня заливаются полыми водами редко, среднего - часто и на более длительное время, низкого - ежегодно и на длительный срок, причём не только в половодья, но и в паводки» [Анненская, 1982, с. 50]. Следовательно, поёмность определяет вертикальную дифференциацию пойменных ландшафтов.
Поёмность охарактеризована для поймы участка Керженца от д. Лыково до устья р. Пугай (рис.4.6), исходя из данных гидрологического мониторинга по Керженскому заповеднику выделены три высотных уровня поймы: низкая пойма с высотой над урезом до 1,5 м, что соответствует самому минимальному уровню полых вод, поёмность в данном случае в среднем составляет от 40 до 20 дней нахождения под полыми водами (по полноводным годам она достигает 60 дней, а в неполноводные годы, каким был 2010 г. -2 дня). Затем выделяется обширная средняя пойма с высотой от 1,5 до 3,0 м с поемностью от 20 до 8 дней. Затем высокая пойма, высота которой от 3,0 до 4,5 м над урезом Керженца, ее поёмность 8 дней и меньше. На пойме встречаются останцы надпойменной террасы, которые за 10-летний период наблюдений не затапливались, но в наиболее полноводный 1979 г., по сведениям местных жителей, вода заходила и на первую террасу и держалась там около 5 дней. Большая площадь поймы приходится на среднюю пойму, которая подвержена ежегодному затоплению, за исключением некоторых неполноводных лет, какими были 1997, 2004, 2007 гг.; тогда уровень полых вод поднимался только до 2 м относительно меженного уровня реки (из базы данных по гидрологическому мониторингу в Керженском заповеднике, измерения для которой ведутся ежегодно с 1997 г). В 2010 г. затапливалась только низкая пойма. Высокая пойма затапливалась в 1998, 1999 и 2002 гг частично до 3,5 м, в 2001 и 2005 гг. была затоплена полностью.
Пойменные процессы и морфологические особенности поймы
Реки, протекающие по территории Нижегородского Заволжья, являются притоками первого, второго, третьего порядка р. Волги. К бассейну Вятки относится верхнее течение р.Пижмы. Притоками первого порядка Волги являются - Унжа, Узола, Линда, Керженец, Ветлуга. В пределах Нижегородского Заволжья своим средним и частично нижним течением на расстоянии 323 км протекает Ветлуга, крупнейший после Камы левый приток Волги. Ветлуга принимает такие притоки, как Большая и Малая Какша, Вол, Уста (с притоком Вая), Люнда, Юронга.
Все реки типично равнинного характера, с меандрирующим руслом и преимущественно двусторонней поймой. Речные водоразделы нередко выражены слабо, с множеством мелких озер и болот. Наиболее крупные реки Нижегородского Заволжья, которые были исследованы (см. рис. 2.1): Узола, Линда, Ветлуга, Уста, Большая Какша. Керженец, кроме ключевого участка, был исследован в верховьях и в низовьях. Были сделаны описания некоторых небольших притоков этих рек: Сежа, Вол, Большая Какша, Малая Какша (притоки Ветлуги); р. Вая (приток Усты); р. Белбаж, Сев Козленец, Рустайчик, Черная, Пугай (притоки Керженца); Большая Серьга (приток Узолы). Важной задачей данных исследований было выявить динамику пойменных ПТК и осуществить сравнительный анализ выделенных ГТРК ключевого участка Керженца с другими реками Нижегородского Заволжья.
В экспедиционных исследованиях были изучены ГТРК двух участков р.Ветлуга (приложение 6). Первый - представлен извилистым руслом с крутыми петлеобразными и пальцевидными излучинами. Ширина русла в среднем составляет 100-120 м, пойма двусторонняя, достаточна широкая в среднем 5-6 км. В целом данный участок представлен молодой и зрелой частями поймы.
Профиль затронул лишь незначительную часть зрелого участка поймы, где почвы формируются на тяжелых суглинках, в неглубоких понижениях активно образуется перегнойный горизонт. Отмечается 100% покрытие травостоем, преобладают травы: тимофеевка луговая, жерушник, камыш лесной, таволга вязолистная. Второй участок представлен преимущественно прямолинейным руслом, ширина которого около 200 м. Пойма односторонняя, правый берег очень крутой и высокий до 30 м, сложен красными глинами. На противоположном берегу на прирусловой пойме, отмечается намыв песчаного аллювия, покрытие травой составляет 100%, среди луговой растительности преобладает костер безостый. Далее от русла почвы меняются по составу, где вскрывается легкий суглинок. Из древостоя преобладающие породы береза и сосна, в понижениях добавляется осина. Данные поименно-русловые участки р. Ветлуги однотипны по происхождению и морфологической динамике с основными типами ПТК р. Керженец.
В целом русло меандрирующее, с коэффициентом извилистости 1,6, преобладают крутые излучины. Пойма сегментно-гривистая на всем протяжении в пределах Нижегородской области. В аккумулятивных ПРК, которые занимают большую часть Ветлуги, пойма двусторонняя шириной от 6 до 9 км. Цокольные ПРК представляют собой одностороннюю пойму, которая преимущественно располагается по левобережью, шириной 3-4 км. Правобережье представлено коренным высоким, 30-40 м высотой, берегом, сложенным моренными и флювиогляциальными суглинками и супесями, покрывающих верхнепермские породы. У Варнавино в обнажениях высокого берега вскрываются отложения триасовой системы [Поветлужье, 2004].
Цокольные ПРК чередуются с аккумулятивными и занимают небольшие участки. Так, на Ветлуге удалось выделить 7 участков с цокольными ПРК (рис. 5.1): в северной части Нижегородского Заволжья севернее г. Ветлуги - от Поименно-русловые комплексы рек Нижегородского Заволжья (1 - Аккумулятивный ПРК; 2 - Цокольный ГТРК) кордона Афонинский ниже по течению на протяжении 4 км; от н.п. Минино до Костливого протяженностью 8 км. Далее южнее г. Ветлуги ниже по руслу цокольный ПРК выделен около 16 км от Варнавино до н.п. Макарий; 10 км от н.п. Русениха до с. Воскресенское; 6 км - от Богородского до Галибихи; 8 км ниже н.п. Красный Яр.
Уста (левый приток Ветлуги) исследовалась в верхнем, среднем и нижнем течении (приложение 7). В верхнем течении пойменные участки часто безлесные ввиду, опольные, луговые, с преобладанием камыша лесного и таволги вязолистной. В верховьях, также как и на Керженце, отмечен один из подтипов - ПРК меандрирующего русла с ровной поймой. В среднем и нижнем течении Уста представлена сегментно-гривистой поймой и извилистым руслом, коэффициент извилистости русла в среднем 1,3. Склоны долины не выражены, слабонаклонные, медленно переходящие в первую надпойменную террасу. Древостой поймы и склонов в среднем течении представлен дубом, осиной, сосной в разных соотношениях. В нижнем - преобладают сосна и береза. Пойма в целом двусторонняя, преимущественно сегментно-гривистая, шириной 1 км, в нижнем течении достигает 1,8 км. В пойме много стариц, местами она заболочена. Пойма высотой над меженным уровнем воды около 4 м. Русло шириной от 20 до 80 м, меандрируя в рыхлых супесчаных отложениях река создают ассиметрию берегов: намывной пологий берег и размываемый крутой. На выпуклых берегах излучин происходит зарождение молодой поймы, которая покрывается первоначально белокопытником ненастоящим, затем ивой. В зрелой пойме чаще всего березово-сосновый лес с широколиственными породами древостоя и подроста. На данной реке преобладают аккумулятивные ПРК, цокольные ПРК занимают небольшие площади и наиболее выражены у н.п. Прытково (см. рис. 5.1).
Большая Какша немного меньше, чем Уста. Поверхность бассейна покрыта таежными, местами заболоченными лесами. Пойма преимущественно ровная, шириной до 2 км и более, покрыта лесами, часто заболочена. Русло сильно извилистое, шириной 20-40 м, скорость течения незначительная. Русло и пойма профилировались напротив н.п. Сява (приложение 8), где выделены молодая и зрелая пойма. Молодая пойма имеет песчаные побочни с пионерными видами растений на самой начальной стадии формирования, на завершающей стадии неразвитые почвы с сосняками, но уже в подросте появляются дубы и ели. Особенностью зрелой поймы является то, что она имеет относительно ровный рельеф, даже в прирусловой части и среди открытого лугового пространства растут дубы, это возможно связано с сенокосами на пойменной поверхности, где периодически местные жители вырубают другие деревья. В нижнем течении Большой Какши отмечены 2 участка с цокольными ПРК (см. рис. 5.1). Узола в верхнем течении -участок поименно-руслового комплекса меандрирующего русла с ровной поймой (фото О.В. Кораблевой)
Узола - сильноизвилистая река, извилистость русла увеличивается от верховьев к устью. Исследованы 2 ландшафтных профиля в верхнем и среднем течении (приложение 9). Верхний поименно-русловой участок представлен меандрирующим руслом с пологими излучинами, на выпуклых берегах происходит аккумулирование разнозернистых песков, где выделяется молодая пойма с пионерной растительностью, русло в верховьях Узолы не широкое в среднем 10 м, дно илистое. На дне и в осыпи отмечаются галька и гравий. В обнажении (приложение 9) отражаются мощность и механический состав аллювиальных наносов, отмечается чередование по 20-30 см песчаного, глинистого и суглинистого материала. Узола в верховьях представлена ПРК меандрирующего русла с ровной поймой (рис. 5.2). На выровненной
