Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные представления о развитии овражной эрозии и факторах оврагообразования 11
1.1 Овражная сеть и основные направления её исследования 12
1.2 Факторы и условия оврагообразования 16
1.3 Методы изучения процессов образования оврагов 20
Глава 2. Условия и факторы развития овражной эрозии в Сыдо-Ербинской котловине 29
2.1 Геолого-геоморфологические условия 32
2.2 Климато-гидрологические факторы 67
2.3 Почвенно-растительный покров и ландшафтная структура района.. 92
2.4 Хозяйственная освоенность территории и интенсивность развития овражной эрозии 100
Глава 3. Морфодинамическая характеристика овражной сети Сыдо-Ербинской котловины 104
3.1 Морфологические особенности овражной сети западной и восточной частей котловины 105
3.2 Динамика развития овражной сети и устойчивость ландшафтов к оврагообразованию 122
Заключение 134
Выводы 142
Литература 143
- Факторы и условия оврагообразования
- Методы изучения процессов образования оврагов
- Климато-гидрологические факторы
- Динамика развития овражной сети и устойчивость ландшафтов к оврагообразованию
Введение к работе
Актуальность работы
Проблема овражной эрозии актуальна уже более двух столетий, так как площади оврагов ежегодно увеличиваются в стране на десятки гектаров, причём, это происходит не только за счёт продолжения роста возникшей в прошлом овражной сети, но также за счёт появления новых овражных врезов, что особенно характерно для областей интенсивного строительства, прокладки дорог и коммуникаций, добычи полезных ископаемых и лесозаготовок, а также районов с интенсивным развитием сельского хозяйства. Развивающиеся овражно-балочные системы выводят из сельскохозяйственного использования ценные земли, разрушают строения, коммуникации, создают сильно расчленённый рельеф и увеличивают уклоны земной поверхности, что приводит к активизации делювиального смыва. Продукты эрозии заносят посевы, сенокосные угодия, заиливают водохранилища и пруды. В сельскохозяйственном обороте, кроме потерь площадей непосредственного развития линейных врезов, теряются также прилежащие территории, которые не могут быть подвергнуты обработке техническими средствами. Овражно-балочные системы «глубокого врезания» истощают ресурсы подземных вод и наносят огромный вред источникам водоснабжения (Заславский, 1983). Нередко растущие верхушкой овраги врезаются в селения и вызывают разрушение построек или же заставляют переносить их на другие места, подальше от оврага. Еще чаще овраги пересекают и разрушают дороги, поэтому приходится относить последние в сторону, делать значительные объезды или же прибегать к постройке через овраги мостов. Выносы, состоящие преимущественно из сыпучих песков, под действием ветра легко могут переходить в движение, засыпая все новые и новые пространства. Площади эрозионно опасных и эродированных сельскохозяйственных угодий в Российской Федерации составляют 117 млн.га., из них 84 млн. га. - пашни (Комов, 1995). Наиболее подвержены
4 овражному расчленению территории степных и лесостепных ландшафтных зон, являющихся с давних времён зонами наибольшего антропогенного освоения.
Сыдо-Ербинская котловина - это территория интенсивного сельскохозяйственного использования. В связи с распашкой территории и усилением хозяйственного воздействия в последние 40-50 лет наметилось резкое уменьшение защитной функции естественной растительности и эрозионной стойкости почв. Совокупность интенсивного антропогенного воздействия с благоприятствующими развитию эрозионных процессов природными условиями создаёт предпосылки для появления новых и увеличения интенсивности роста уже имеющихся оврагов. Причём наиболее эрозионно-опасными, приносящими наибольший ущерб земельным ресурсам, являются наиболее плодородные и ценные территории, развитию оврагов на которых, в свою очередь, способствуют особенности рельефа, климата, геологического строения, сельскохозяйственного освоения, современного антропогенного воздействия. При этом целенаправленно особенности развития овражной эрозии региона не изучались, хотя для выявления наиболее выгодного использования территории, очерёдности и характере проведения противоэрозионных мероприятий необходима информация о типах оврагов, скоростях роста, общих тенденциях развития и характера распространения наиболее эрозионно-опасных территорий.
Решение этой проблемы возможно только при помощи всестороннего анализа современных процессов оврагоообразования, их возможного приостановления и уменьшения активизации в зависимости от региональных особенностей совокупного влияния природных и антропогенных факторов.
5 Цель и задачи исследования
Цель работы заключается в изучении особенностей формирования овражной сети под влиянием природных факторов в степных и лесостепных ландшафтах на территории Сыдо-Ербинской котловины.
В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:
- проанализировать основные факторы оврагообразования;
охарактеризовать морфодинамику овражной сети;
выявить особенности оврагообразования на территории котловины (по ф ключевым участкам);
- оценить возможное развитие овражности территории (ее потенциал) до
максимальных пределов.
Объект исследования
Объектом исследования являются овражная сеть, условия и факторы оврагобразования на территории Сыдо-Ербинской котловины.
Основные защищаемые положения
Ведущими факторами, определяющими интенсивность оврагобразования и пространственную изменчивость овражной сети, являются особенности геологического строения, рельефа, а также динамика и распределение стока в западной и восточной частях Сыдо-Ербинской котловины.
Различия величин предельного развития овражных систем в степных и лесостепных ландшафтах Сыдо-Ербинской котловины определяются морфометрическими характеристиками овражных водосборов и расчётным алгоритмом эрозионного потенциала.
3. Выявленные особенности современной динамики оврагобразования на территории Сыдо-Ербинской котловины позволяют выделить районы потенциальной угрозы развития овражных систем, которые приурочены к участкам с глубоким залеганием рыхлых четвертичных отложений и высокой интенсивности выпадения осадков.
Научная новизна работы
Научная новизна работы заключается в том, что впервые дана региональная оценка природных факторов с их количественной характеристикой как основных предпосылок оврагообразования в Сыдо-Ербинской котловине. Детально рассмотрены морфометрические особенности склоновых водосборов по долинам рек и балок на ключевых участках, отражающих различный характер динамики оврагообразования на правобережье и левобережье Енисея в пределах котловины. На основе анализа аэрофотоснимков масштабов 1:25000; 1:50000 и топографических карт масштабов 1:100000; 1:50000 составлена карта энергии рельефа для расчёта потенциала оврагообразовательных процессов на территории котловины и карты распределения и интенсивности осадков. Были обработаны, обобщены и дополнены литературные и фондовые материалы по проблеме исследования. Впервые для территории исследования была применена и уточнена расчётная модель потенциального развития размеров овражной эрозии. Составлена карта потенциального развития овражной сети с использованием полученных в ходе работы качественных и количественных характеристик оврагобразования по сетке с размером каждого отдельного квадрата 0,25 км .
7 Практическая значимость
Данные, полученные в ходе исследования, были использованы в отчёте 2002 г. по выполнению обследовательских работ и контрольной съёмки оврагов по договору от 20.05.1997 № 99 с Комитетом по земельным ресурсам и землеустройству Красноярского края в связи с проведением мониторинга земель Красноярского края.
Материалы исследования могут быть использованы при прогнозной оценке возможных потерь земель из сельскохозяйственного оборота, при проектировании строительных и коммуникационных сооружений, составлении кадастровой оценки и определении наиболее подходящего состава противоэрозионных мероприятий.
Результаты исследований легли в основу практической и лекционной части курсов «Науки о Земле», «География», «Ландшафтоведение», а также в используются при проведениии полевых практических работ студентов по «Общему землеведению», при подготовке специалистов по специальности «Экология», направлению «Экология и природопользование» в Красноярском государственном университете.
Фактический материал и методы исследования
В основу работы положены авторские материалы, полученные в период экспедиционных исследований с 2000 по 2004 гг. Одновременно использовались картографические материалы, аэрофотоснимки, фондовые материалы Красноярского ЦГМС-Р, материалы ФГУГП «Красноярскгеолсъёмка» и «Красноярскгражданпроекта».
Основным методом исследования являлся комплексный географический анализ природных условий, обусловливающих особенности развития овражной сети.
Базовым материалом, полученным в результате полевых исследований,
послужили детальные измерения овражных форм с помощью электронного
тахеометра. На выбранных ключевых участках котловины, с отличными друг
от друга условиями развития овражной эрозии, проводилась работа
с использованием сравнительно-описательного и картометрического
методов.
Камеральные исследования проводились при помощи картографических методов изучения оврагов и оврагообразующих факторов с привлечением топографических карт масштабов 1:25000; 1:50000; 1:100000 и аэрофотоснимков ключевых участков масштабов 1:25000; 1:50000 для морфометрического анализа овражных водосборов. На участках овражных врезов были заложены шурфы для выявления особенностей залегания рыхлых отложений, в дополнение к этому были привлечены результаты бурения «Красноярскгражданпроекта».
Для составления тематических карт использовались программы пакета «GIS»: "SURFER", "ESRI ArcView". Сопоставление аэрофотоснимков и карт разных годов съёмки, определение площадей овражных водосборов и их собственных размеров осуществлялась в программных пакетах для анализа и графического представления векторных и растровых изображений "CorelDraw", "Photoshop", "Maplnfo".
Составление карт энергии рельефа и овражного потенциала
территории проводились с помощью методик, разработанных
Е.М. Николаевской (1966), С.Д. Прохоровой (1985), с применением послойного наложения картографических материалов в графических редакторах.
Прогнозные параметры развития оврагов в пределах ключевых участков вычислялись с применением расчётных зависимостей, разработанных Е.Ф. Зориной (1985, 2002), представляющих собой систему
9 уравнений, определяющих максимально возможное развитие величин оврагов в зависимости от природных условий.
Анализ влияния природных характеристик на рост и распространение оврагов проведён с привлечением так называемых «факторных карт» и схем, составленных автором по природным параметрам исследуемой территории: интенсивности ливневых осадков, количеству жидких осадков и снегозапасам, длин и форм склонов, а также средних уклонов местности.
Апробация работы
Основные результаты исследований по теме диссертации были доложены на следующих научных конференциях:
Региональной конференции «Красноярский край: освоение, развитие, перспективы» (Красноярск, 2002); Южно-Сибирской региональной научной конференции студентов и молодых учёных «Экология Южной Сибири -2000» (Абакан, 2002); Международной юбилейной конференции Одесского государственного экологического университета «Гидрометеорология и охрана окружающей среды - 2002» (Одесса, 2002); научной конференции, посвященной 125-летию основания ТГУ и 70-летию образования «Геолого-географического» факультета (Томск, 2003); научно-методической конференции преподавателей вузов УМО «Водные ресурсы и водопользование» (Москва, 2003).
Публикации
Результаты исследований автора по теме диссертации опубликованы в 9 печатных работах.
10 Объём и структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав и заключения, общим объёмом 160 страниц, в том числе 34 рисунка, 19 таблиц. Список литературы включает 185 наименований.
Благодарности
Автор с глубокой благодарностью всегда будет помнить своего
учителя - доктора географических наук, профессора [А.Ф. Ямских), общение с которым определило круг научных интересов и дальнейшую работу диссертанта.
Глубокую благодарность автор выражает кандидату геолого-минералогических наук, доценту Г.Ю. Ямских, доктору географических наук, профессору Д.А. Буракову за руководство, ценные советы и замечания при написании диссертации.
За помощь в работе, внимание и постоянную научную поддержку автор выражает глубокую признательность кандидату геолого-минералогических наук В.П. Бородину и всем сотрудникам Центральной аэрокосмогеологической партии ФГУГП «Красноярскгеолсъёмка».
За доброе, внимательное отношение и неоценимую помощь в написании работы автор благодарен сотрудникам «Научно исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов имени Н.И. Маккавеева» МГУ (группа овражной эрозии) — доктору географических наук Е.Ф. Зориной, кандидату географических наук И.И. Никольской, кандидату географических наук С.Д. Прохоровой, заведующему кафедрой физической географии МГПУ кандидату географических наук А.В. Чернову, а также старшему научному сотруднику музея Землеведения МГУ кандидату географических наук В.П. Бондареву.
Факторы и условия оврагообразования
Уже в начале XX в в работах В.В. Докучаева, А.И. Воейкова, П.А. Костычёва, А.С. Козменко, И.В. Леваковского, В.И. Масальского, А.П. Павлова, Э.Э. Керна и др. было показано, что нет единого фактора оврагообразования, необходим целый их комплекс, различный для разных территорий.
Многочисленные исследования показали, что на процесс оврагообразования и его интенсивность влияют следующие группы факторов: геологические, геоморфологические, климатические, гидрологические, характер почвенно-растительного покрова и хозяйственная деятельность человека.
В 1958 г. Б.Ф. Косовым было предложено выделять зональные и азональные условия и факторы оврагообразования. Поскольку такие важные факторы как климат, почвы и растительность, в основном, выражены зональной изменчивостью, то зависящие от них процессы оврагообразования в ряде своих особенностей также отражают зональные закономерности (Кесь, 1948; Косов, 1960; Маккавеев, 1971). Зональные особенности образования оврагов находят выражение в различной распространённости оврагов, скорости их роста, режиме стадийного развития (Никольская, 1980). Е.В. Шанцер (1966) писал, что наибольшим развитием делювиальных процессов характеризуются семигумидные и семиаридные области степных и лесостепных ландшафтных зон. Природные условия этих областей благоприятствуют развитию овражной эрозии. Формирующиеся здесь криоаридные почвы на рыхлом чехле четвертичных отложений и развивающаяся на них криоксерофильная растительность имеют слабую противоэрозионную и почвозащитную способность. Ливневый же режим осадков и значительные запасы воды в снеге в лесостепных районах являются решающим фактором. Значительный объём стока, провоцирующий размыв в период снеготаяния, наблюдается в лесостепях Южно-Минусинской котловины (Салюкова, 1977). Хотя весной снежный покров часто испаряется, не образуя стока особенно на южных склонах. Низкие зимние температуры, способствующие глубокому промерзанию грунтов, также благоприятствуют весеннему стоку. Нередко зимой в почве образуются морозобойные трещины (Солонько, 1979), которые на крутых склонах могут быть одной из причин развития глубинной эрозии (Иванов, 1974).
Геологические и геоморфологические условия оврагообразования являются азональными и вносят существенные коррективы в процессы развития оврагов даже в пределах одной природной зоны. Глубины местных базисов эрозии, морфометрические характеристики склонов, густота долинно-балочной сети, а также величины водосборной площади являются наиболее важными геоморфологическими условиями, влияющими на процессы овражной эрозии В.В. Докучаев (1949), С.С. Соболев (1948, 1975), А.С. Козменко (1954), А.Г. Рожков (1981), В.П. Лидов (1981), М.Н. Заславский (1960) и др.
Ещё в 1913 г. А.С. Козменко указывал, что главными факторами размыва являются большая величина разности высот и большой уклон водосбора. Линейный размыв проявляется на склонах круче 3 (Рыжов, 1988). Наряду с глубинами базиса эрозии и средним уклоном склона Б.Ф. Косов, Е.Ф. Зорина (1985), Г.А. Ларионов (1985, 1993) выделяют уклон в устьевом створе оврага на начальной стадии его развития как фактор, оказывающий большое влияние на процесс овражной эрозии. Считается, что для интенсивного оврагообразования необходимо оптимальное соотношение между крутизной и длиною склонов. Г.В. Занин (1952), В.П. Лидов и Л.Е. Сетунская (1959), А.Г. Рожков (1973) выявили, что на склонах длинных и пологих, равно как на коротких и крутых, овраги образуются значительно реже и интенсивность их относительно слабая. При небольших углах и малых относительных высотах развитие оврага может закончиться на стадии развития. Различная форма склонов также влияет на интенсивность линейного, а особенно объёмного роста оврага, на выпуклых склонах она гораздо выше, чем на вогнутых и прямых Б.Ф. Косов, Е.Ф. Зорина и др. (1989).
К геологическим факторам, оказывающим особенно большое воздействие на развитие овражной эрозии, все исследователи однозначно относят в первую очередь литологический состав подстилающих грунтов и их инженерно-геологические свойства. Размываемость грунтов оказывает большое влияние на развитие овражной эрозии, интенсивность протекания процесса, морфометрический облик отдельных оврагов, распространение оврагов по территории. Нередко размывающие скорости определяют возможность развития оврагов на территории, поскольку именно ими определяются условия подверженности территории размывающему действию потоков ливневых и талых вод, формирующихся на склоновых водосборах (Зорина, 2003). Так, например, ещё в 1899 исследованиями А.П. Павлова было показано, что в ряде районов овражность тесно связана с развитием лёссов и лёссовидных суглинков. С.С. Соболев (1948) выявил, что в районах, где лёссы подстилаются неогеновыми песками, овраги ветвятся особенно сильно, прослои песчаников или известняков создают серии структурных перепадов в оврагах, а наличие водоупорных горизонтов способствует образованию оползней.
Методы изучения процессов образования оврагов
Для изучения специфичных особенностей появления, развития и распространения овражной эрозии разработаны и используются различные методические приёмы, позволяющие наиболее полно оценить механизм процесса оврагообразования и различные аспекты его проявления в конкретных географических условиях.
Все методы исследования эрозии можно разделить на: натурные (полевые) наблюдения, моделирование эрозионных процессов в поле и на лабораторных установках, картографические методы изучения оврагов и факторов оврагообразования и методы математического моделирования.
При проведении натурных наблюдений по комплексу морфометрических признаков можно определить стадию развития и приблизительную активность оврага. Более точную оценку интенсивности динамики процессов оврагообразования и возможность их прогнозирования представляют исследования на стационарах и полустационарах.
Полевые методы исследования овражной эрозии являются базовыми. Наиболее полный анализ полевых методов изучения линейной эрозии представлен в работах М.Н. Заславского (1983), Л.Е. Сетунской (1986), О.И. Баженовой (1997) и др.
Изучение интенсивности роста оврагов обычно проводится с помощью установки постоянных реперов. Исследования на стационарных и полустационарных ключевых участках также проводились В.П. Лидовым (1957), А.Г. Рожковым (1973), Н.В. Хмелёвой и Б.Ф. Шевченко (1973), Е.А. Мироновой и Л.Е. Сетунской (1977), Е.А. Козловой (1974), В.П. Бондаревым (1996), М.В. Веретенниковой (1998), и др. для территорий Европейской части России.
Институтом географии СО РАН, под руководством Л.Н. Ивановского, выполняются режимные наблюдения за состоянием делювиальных и эоловых процессов в Сибири по единой методике на комплексных физико-географических стационарах. Разработкой методов полевых исследований эрозионных процессов и наблюдениями на базе стационарных и полустационарных площадок на юге Восточной Сибири занимаются З.А. Титова, Р.И. Салюкова, Ю.В. Рыжов, В.Б. Выркин, И.Н. Рашба, О.И. Баженова, Е.М. Любцова, Н.В. Борозенец. Режимные наблюдения за динамикой эрозионных форм проведены в Южно-Минусинской котловине сотрудниками Института географии СО РАН Р.И. Салюковой (1977), Е.М. Любцовой (1989), в Назаровской котловине -Е.В. Небесной (1984) и Е.М. Любцовой (1989), в Баргузинской и Тункинской котловинах - Ю.В. Рыжовым (1988, 1994). Детальные измерения прироста промоин и оврагов выполнены в Селенгинском среднегорье В.В. Реймхе (1977, 1986), В.А. Тармаевым (1992), в Чикойской впадине- Л.Д. Базаровой (1986).
Изучением интенсивности эрозии на малых водосборных бассейнах в поле занимались И.Д. Брауде (1965), Герасименко и Кумани (1980) и др. Оценку интенсивности многолетней эрозии земель проводили Н.К. Шикула, А.Г. Рожков и П.С. Трегубов (1973), определяя по материалам полевого обследования мощность гумусовых горизонтов несмытых почв, затем вычисляя среднюю интенсивность смыва почвы за 10 - 20-летний период вновь освоенных склоновых земель или за период между двумя почвенными съемками на старообрабатываемых склонах. Оценку средней интенсивности смыва почвы на распахиваемых склонах в Предкарпатье проводили О.И. Болюх, Я.С. Кравчук, Л.Б. Скварчевская (1976) и др. Также оценка интенсивности эрозии проводились с помощью определения модуля стока наносов. Полевые исследования в этом направлении проводились И.П. Ковальчуком (1981), И.В. Старостиной (1972). Хотя, как отмечает Р.С. Чалов, (1979), в русла рек поступает от 3 до 20% смытой со склонов почвы, остальная же часть смытого материала не достигает реки.
Картографические методы изучения оврагов и факторов оврагообразования наряду с полевыми методами широко используются и активно применяются уже с конца XIX в. С.Н. Никитин (1895 - 1905) составил первые карты распространения растущих оврагов в истоках главнейших рек Европейской части России. А.С. Козменко (1913) была составлена специализированная карта овражных систем, на которой условными знаками он обозначил овраги разных размеров - береговые и донные, а также крупные промоины, и разделил растущие заросшие эрозионные формы для территории Новосильского района. А.П. Костяковым (1925) была составлена картограмма оврагов Европейской части страны. По результатам исследований эрозионных процессов С.С. Соболев (1948) составил серию карт, в том числе "Карту густоты овражно-балочной сети Европейской части СССР".
С началом аэрофотосъёмки территорий к методикам работы с картографическими материалами прибавились методы использования аэрофотоснимков, что позволило получать большую по объёму информацию о динамике развития эрозионных форм, определять влияние геоморфологических факторов и определять потенциальную опасность эрозии (Машенцева, 1970 и др.). Камеральные картографические методы изучения овражной эрозии и факторов оврагообразования дают возможность получить большой объём информации, анализ которой позволяет установить влияние природных факторов на заовраженность территории, а также на закономерности распространения оврагов. Основными количественными характеристиками современной овражности, получаемыми при помощи картографических методов с их последующим отражением на специальных тематических картах, являются: средняя густота и плотность овражной сети, а также объём овражной сети и площадь овражных земель. В разные годы были составлены карты, характеризующие густоту овражного расчленения в таких регионах, как Среднерусская возвышенность (Гужевая, 1948), Центральная часть Приволжской возвышенности (Лидов, Сетунская 1958); Ставропольская возвышенность (Черновалов, 1960), Черноземный центр (Дроздов, 1965), Приволжская возвышенность (Коротина, 1966), Е.А. Миронова (1971) составила схематическую карту овражности в целом по территории бывшего СССР. Под руководством Б.Ф. Косова в «Научно -исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов имени Н.И. Маккавеева» Е.Ф. Зориной был составлен экземпляр карты, включающий все современные овраги длинной более 70 м, т. е. практически все склоновые овраги равнинных территорий Европейской части России (Зорина и др., 1993).
В 2002 г. была издана карта овражной эрозии территории РФ, составленная по материалам многолетних исследований Е.Ф. Зориной, С.Д. Прохоровой, И.И. Никольской (Экологический атлас России, 2002).
Для южных территорий Восточной Сибири тематические картографические работы, посвященные делювиальным и эрозионным процессам, выполняются также сотрудниками ИГ СО РАН и отдельными НИИ для разрозненных территорий.
Климато-гидрологические факторы
Климатические условия Сыдо-Ербинской котловины формируются под воздействием тех же атмосферных макропроцессов, которые определяют погодный режим всей территории Южной Сибири, но орографическое строение межгорных котловин и окружающих их высокогорий накладывает определённый отпечаток, обусловливая локальные особенности климата.
Климат района резко континентальный, засушливый, с холодной малоснежной зимой и теплым летом. Амплитуды годового хода температур, характеризующих континентальность климата, достигают 37 - 40С.
Кроме лучистой энергии солнца, на формирование климата большое влияние оказывают особенности циркуляции атмосферы. В зимний период над районом преобладают антициклонические процессы. Переход к зиме наблюдается обычно во второй половине ноября. Резко выраженный антициклональный тип погоды в зимние месяцы приводит к интенсивному выхолаживанию подстилающей поверхности и приземного воздуха. Бывают годы, когда среди зимы наблюдаются оттепели интенсивностью 1 - 3С. Самый холодный месяц - январь, его средняя температура на большей части территории от минус 17,6 до минус 20,4С.
Активизация широтной циркуляции начинается весной, происходит увеличение притока тёплых воздушных масс с запада и юго-запада. Для весеннего периода характерно чередование циклональных и антициклональных образований, которое приводит к частой смене пасмурной и дождливой погоды на малооблачную и прохладную. Продолжительность этого типа циркуляции, в среднем, равна 40 дням. Часто к этому времени разрушается устойчивый снежный покров. Для весны характерно интенсивное повышение температуры воздуха, особенно в дневные часы. В утренние часы отмечаются заморозки (Протопопов, Морева, 1963).
Летом продолжается развитие широтной циркуляции, следствием чего является фактически полное прекращение поступления холодного арктического воздуха на территорию Минусинских котловин. В первую половину лета происходит прогревание воздушных масс в условиях слабовыраженных антициклонов с малооблачной тёплой погодой. Продолжительность безморозного периода 115 - 120 дней. Самый теплый месяц года - июль. Средние температуры июля имеют меньший разброс, но также зависят от расположения станций наблюдения. Самые высокие - в пределах Сыдо-Ербинской котловины (Лебяжье - 19,6С), самые низкие - в предгорных районах (Щетинкино — 12,3С).
Вторая половина лета характерна усилением циклонической деятельности и притоком влажного воздуха с запада и юго-запада, вследствие чего происходит увеличение количества осадков. Эти осадки очень часто носят ливневый характер и сопровождаются грозами.
Осенью над территорией наблюдается увеличение меридиональной циркуляции. Исчезновение осенью резко выраженных арктических вторжений часто приводит к возврату тёплой погоды. Вторжение воздушных масс с северо-запада обусловливает формирование антициклональных образований, результатом является преобладание малооблачной погоды с ночными заморозками без существенных осадков (Зализняк, Ганцевич, 1971). Наряду с общим ухудшением погоды для осени характерны возвраты теплой, сухой и солнечной погоды. Максимальные температуры при этом поднимаются до 25 - 30С.
Абсолютные минимумы имеют довольно большой разброс, они также зависят от местоположения пункта. Для пунктов, расположенных на равнине, по данным Росгидрометцентра, самые низкие наблюдавшиеся температуры - минус 48 - 52С, для горных - минус 41 - 46С.
На режим осадков на территории Минусинских котловин оказывают влияние окружающие горы. Особенно велико значение Кузнецкого Алатау. Западные воздушные массы, содержащие влагу, встретив на пути хребты гор Кузнецкого Алатау, охлаждаются и оставляют в горах влагу в виде осадков. Поэтому для этой территории, особенно в степной части, характерно достаточное количество тепла и мало влаги.
Благодаря сложному рельефу распределение осадков здесь имеет очень пеструю картину. На равнинах, в понижениях, годовое количество осадков по данным автора меньше 400 мм, вблизи горных отрогов - от 450 до 650 мм, в горных районах - от 800 до 1300 мм (рис. 2.21). В годовом ходе максимум осадков падает, в основном, на июль. По данным К.Н.Никольского (1960), над южными районами Красноярского края образуются частные циклонические возмущения, с которыми обычно связано выпадение интенсивных осадков. Осадки холодного периода очень незначительны в равнинных местностях, в защищенных горами котловинах. В горах же, напротив, в первую половину холодного периода осадки могут быть очень существенными, сравнимыми по величине с летними. Максимальное суточное количество осадков выявлено автором по данным таблиц ТМ-1 на метеостанции Лебяжье (204 мм, 11.07.1991). Темпы линейной эрозии летом определяются здесь в первую очередь количеством осадков, их интенсивностью и распределением во времени (рис. 2.22). Доля ливневых осадков, при которых формируется поверхностный сток, составляет 30-50 %.
Динамика развития овражной сети и устойчивость ландшафтов к оврагообразованию
Формы размыва обычно объединены и связаны в единую сеть, образуя сложные системы различных пространственных уровней (Рыжов, 2003). Наличие прямых и обратных связей обусловливает целостность и устойчивость любой природной системы и её динамичное развитие во времени. Связи осуществляются за счёт обмена веществом, энергией и информацией, находя отражение в морфологии овражно-балочной сети.
Всякая географическая система, состоящая из определённого набора природных компонентов, обладает присущими только ей вещественными (минералогический состав, гумусированность, газовый состав, и т.п.), энергетическими (температура, энергия, запасы питательных веществ) и информационными, характеризующими устройство объекта, его организацию и трансляцию от одного объекта к другому свойствами. Они и выступают как факторы, обеспечивающие взаимодействие природных компонентов.
Вещественно-энергетический обмен присутствует в овражных системах повсеместно, потоки воды размывают породы и переносят их в виде жидкого, твёрдого и ионного стока, создавая со временем новые формы рельефа. Межкомпонентные связи в ландшафте являются не абсолютно жёсткими, обладая вероятностным характером, что позволяет ландшафту быть более устойчивым.
Выделяют прямые и обратные связи между природными компонентами в овражной системе. Прямая связь характеризуется воздействием одного природного компонента на другой или воздействием внешних факторов на систему в целом. Обратная связь заключается в последующей реакции природных компонентов или всей системы на прямую связь, при этом обратная связь может носить положительный и отрицательный характер (Сочава, 1978). Формирование овражных систем происходит за счёт положительной обратной связи, когда компоненты оврага или вся овражная система под влиянием прямого воздействия воспринимают это воздействие и реагируют на него согласно с ним, к примеру, усиливая фактор прямого воздействия пропорционально углублению продольного профиля оврага.
Внешние условия оврагообразования состоят из комплекса природных факторов и антропогенного воздействия на ландшафт, а также из процессов, сопутствующих оврагообразованию, таких, как обвалы и оползни на склонах, карстовые, суффозионные процессы и т. п. Внешние связи устанавливают зависимость между условиями, в которых развиваются овраги, их параметрами и активностью роста, а также количеством последних. Внешние связи влияют на формирование активной, действующей силы потоков ливневых и талых вод — фильтрационные свойства грунтов, морфометрия водосборного бассейна, микрорельеф, трансформируются внутри динамично развивающейся овражной системы, изменяя свои свойства на протяжении её развития.
Овражно-балочные системы выделяются рядом авторов, как парагенетические системы локальной размерности (Дроздов, 1978). Они объединены общностью происхождения, сопряженные своими частями и круговоротами или однонаправленными потоками вещества и энергии, так называемыми латеральными вещественно-энергетическими связями. Например, овражно-балочная система в степи, состоящая из балки, донного оврага, склонов балки и оврага и конусов выноса балки и оврага, развиваясь по-разному на отдельных участках, имеет сходные морфометрические черты. Если парагенетическая система сформирована однонаправленным потоком вещества и энергии от водораздела до местного базиса эрозии, она называется векторной системой, или ландшафтной катеной (Дроздов, 1978). Главным интегрирующим фактором ландшафтной катены является поверхностный, отчасти внутрипочвенный и грунтовый жидкий, твердый и ионный сток. Ландшафтная катена является каскадной геосистемой, имея ряд уровней перемещения вещества и энергии сверху вниз. В самом общем виде в пределах катены обычно выделяют три звена: элювиально-денудационное, транзитное и аккумулятивное.
Отклонения склоновых ландшафтов от типично зональных связаны с экспозиционной ландшафтной асимметрией, находящей выражение в своеобразии гидротермического режима склоновых поверхностей, речных долин, холмов, балок и других положительных и отрицательных форм рельефа, что, в первую очередь, обусловливается особенностями инсоляционных и циркуляционных типов экспозиций склонов в связи с их разным расположением по отношению к сторонам света и господствующим ветровым потокам. Это влияние находит отражение в отличительных морфологических и морфометрических особенностях эрозионных форм различных порядков.
Природные геосистемы постоянно меняются. Любая геосистема в своей структуре и функционировании изменяется адаптивно, подстраиваясь к новым условиям. Часто при адаптации к разным условиям одна и та же геосистема может быть представлена различными вариантами своей вертикальной и горизонтальной структуры. В этом случае ведущая роль отводится отрицательным связям, способствующим устойчивости геосистемы. Особенно полезны для геосистемы развитые обратные связи при сильном антропогенном воздействии. Примерами таких связей является быстрое задернение склонов и интенсивное засыпание возникающих эрозионных форм эоловыми процессами.
Под устойчивостью ландшафта понимается его способность сохранять свою структуру и функционирование в режиме нормальных природных ритмов и в обстановке изменяющейся внешней среды или под воздействием антропогенных нагрузок (Сочава, 1978). Устойчивость природных геосистем подчиняется принципу относительности. К одним нагрузкам геосистема может быть устойчива, к другим — нет. Наряду с этим разные геосистемы обладают разным потенциалом устойчивости к одним и тем же воздействиям. В связи с чем овражные врезы появляются и получают своё развитие только на отдельных участках при приблизительно равных или менее значимых воздействиях, чем на сходных по природным условиям территориях.
Устойчивость ландшафтов во многом зависит от того, какой вид динамики у них преобладает. Господство стабилизирующей динамики значительно повышает устойчивость. Очень сильно падает устойчивость, если динамический тренд усугубляется наложением однонаправленных антропогенных нагрузок.
Различают три основных механизма ландшафтной устойчивости (Исаченко, 1991): 1. Инерционная устойчивость — устойчивость геосистемы, отсутствие реакции на нагрузки до каких-то пороговых значений. 2. Резистентная устойчивость - связана с восстановительными сукцессиями. 3. Адаптивная устойчивость — устойчивость приспособления, толерантность, определяемых широтой диапазона между максимальным и минимальным значениями факторов, в пределах которых геосистема способна сохранять характерные для нее структурные и функциональные особенности. Здесь же необходимо отметить, что чем меньше разнообразие горизонтальной структуры геосистемы, тем более слабы ее механизмы компенсации, тем слабее её устойчивость. Поэтому локальные антропогенные нарушения обычно не сказываются или почти не сказываются на ландшафтных провинциях, зонах в целом, но очень сильно влияют на отдельные районы.
