Введение к работе
Актуальность темы исследований. Рост техногенной нагрузки обусловил актуальность постанови! задач, связанных с охраной окружающей среды. Хозяйственная деятельность человека вызывает всестороннее изменение состояния и свойств компонентов географической среды. Одним из направлений техногенного преобразования литосферы является активизация всех видов физико-географических процессов.
Интенсивно развивающаяся овражная сеть уничтожает ценные земельные угодья, приносит вред дорогам и другим линейным сооружениям. Овраги вскрывают и дренируют подземные водоносные горизонты, нарушая влажност-ный режим зоны аэрации и истощая ресурсы подземных вод. Плоскостная эрозия разрушает гумусовый горизонт почв, понижая содержание в нем органических и минеральных веществ. Одновременно ухудшаются водно-физические свойства почв и изменяется их агрегатное строение. Продукты плоскостной и линейной эрозии заиляют верхние звенья гидрографической сети, водохранилища и пруды.
В практике известны примеры неудачной борьбы с эрозионными процессами, в результате чего отмечается их активизация на соседних площадях. В связи с этим, крайне необходима информация об устойчивости верхней част литосферы к процессам водной эрозии. Расчет устойчивости целесообразно проводить при учете комплекса природно-хозяйственных факторов эрозии. Это позволит провести районирование территории и определить комплекс мероприятий по охране земель в рамках выделенных районов.
Особенно актуальны такого рода исследования для районов старого сельскохозяйственного освоения Центрального Черноземья. Суммарная длина оврагов здесь достигает Зкм на км2 плошали (Ломтадзс В.Д., 1977). Около 22.3% площади сельхозугодий эродировано, легумификання почвенного покрова за счет ежегодной убыли гумуса в среднем за год составляет 0,66 т/га (Долгополов А.Я.. Смольянинов В.М., 1997).
Объектом исследования является Белгородская область, входящая в состав Центрально-Черноземного региона, и отличающаяся интенсивным развитием процессов водной эрозии. Для геоэкологической оценки устойчивости земель к водной эрозии выбран Старооскольскнн район, в котором смытые почвы занимают 24% сельхозугодий, густота оврагов составляет 0.5 - 1 км/км*.
Предмет исследования - верхняя часть литосферы Старооскольского района, находящиеся под действием инженерно-хозяйственной деятельности человека. Для обозначения предмета исследования используется термин "геологическая среда".
Исходный материал. Автором использовалась информация, полученная при проведении полевых работ по выявлению деградироваїшьгх земель на территории Старооскольского района в 1996-1997гг. Морфометрические показатели рельефа рассчитаны по топоосновам масштаба 1:35 000 и 1:200 000. Результаты геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических съемок, выполненных в разные годы на изучаемой территории (фонды ЦРГЦ, Белгородгеоло-гии, Воронежгеологин), применены для характеристики литологического строения территории, гидрогеологических и инженерно-геологических условий. При
оценке нротивоэрозиокной устойчивости почв использовались данные по их микроагрегатному составу, полученные автором лабораторными методами.
Оценка техногенной нагрузки дана по материалам геоэкологической съемки масштаба 1:500 000, которая была проведена на территории Белгородской области объединением "Белгородгеология" в 1994г, и затем подтверждена автором визуальными наблюдениями.
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных способов обработки и анализа фактического материала, системным подходом к изучению объекта, совместным использованием методов математической статистики и экспертных оценок. Обработки исходных материалов проведена на базе электронных таблиц Microsoft Excel 97 и Microsoft Access 97.
Цель и задачи исследования. Изучение эрозионных процессов представляет собой сложную задачу, в ходе решения которой должны быть не только учтены факторы, вызывающие эрозию, но и выявлена тенденция их изменения под действием хозяйственной деятельности человека. Все это требует создания новых подходов к изучению физико-географических процессов, которые нуждаются в количественных характеристиках, описывающие условия их развития.
Целью дашгого исследования является обоснование закономерностей влияния природных и техногенных факторов на степень развития эрозионных процессов. Исходя из этого, в работе решаются следующие задачи:
-
Выявление и анализ основных факторов развития водной эрозии.
-
Выбор критериев и принципов типизации геологической среды для районирования территории по степени устойчивости земель к процессам водной эрозии
-
Разработка рекомендаций по охране земель.
Методологической основой проведения диссертационной работы послужила теория типизации геологической среды, изложенная в работах Арманда Д.Л., Сергеева Е.М., Бондарика Г.К., Трофимова В.Т., Голодковской Г.А., Су-лакшиной Г.А. и др. Под геологической средой понимается "горные породы и почвы, слагающих верхнюю часть разреза литосферы, которые рассматриваются как многокомпонентные системы, находящиеся под действием инженерно-хозяйственной деятельности человека, что приводит к изменению природных геологических процессов и возникновению новых антропогенных (инженерно-геологических) процессов" (Сергеев E.ivi.. 1982).
Этот метод позволил не просто выделить основные факторы, влияющие на процессы, но и выделить участки, характеризующиеся одинаковыми условиями протекания процессов, и одинаково изменяющиеся в условиях хозяйствеїшого освоения.
Научная новизна. Впервые для изучения процессов водной эрозии применялась типизация геологической среды. Предложенный метод реализован на примере Старооскольского района. При характеристике условий развития эрозионных процессов использовались количественные показатели. Выявлены корреляционные зависимости между экстенсивностью проявления эрозионных процессов и показателями литологической и геоморфологической групп факторов; микроагрегатным составом почв; площадью занятой древесно-кустарниковыми насаждениями. Определены представительные показатели природных условий для каждого типа геологической среды. Составлена схема районирования Старооскольского района по степени устойчивости геолотческои среды к развитию
эрозионных процессов. В основу положены принципы днффереіщиации территории по естественным и техногенным факторам. Для каждого района разработан комплекс мероприятий по охране земель от водной эрозии.
Практическая значимость и реализация результатов исследования.
Предлагаемая методика типизации геологической среды, основанная на установлении взаимосвязи между природными условиями и степенью проявления эрозионных процессов, может быть использована для их прогноза, как на исследованной территории, так и в пределах всего Центрально-Черноземного региона. Основные результирующие карты могут применяться для разработки мероприятий по охране и рациональному использованию земель Старооскольского района.
Основные положения предлагаемой методики оценки устойчивости геологической среды к развитию экзогенных процессов и полученный в ходе исследований факпгческий материал используются в учебном процессе при чтении лекций по курсу "Охраны окружающей среды" и "Инженерной геодинамики" на кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Воронежского государственного университета.
Теоретические и методические разработки положены в основу работ по геоэкологической оценке состояния геологической среды республик Удмуртия, Татария, выполняемых Центральной геолого-геофизической экспедицией Защищаемые положения:
-
Основные природно-хозяйственные факторы, определяющие условия развития эрозионных процессов на небольших площадях - противоэрознонная устойчивость почв, литолого-петрографическне особенности горных пород, геоморфологические и гидрогеологические условия, залесенность территории и хозяйствеїшая деятельность человека.
-
Устойчивость горных пород к эрозионным процессам характеризуется коэффициентом дисперсности и величиной относительной энтропии трндца-тиметрового разреза. Противозрозиоішая устойчивость почв определяется содержанием микроагрегатов размером более 0,25мм, средним углом наклона склона, средней его шириной и вертикальным расчленением рельефа
-
Величина интегрального показателя может быть использована при типизации геологической среды с целью районирования территории по степени устойчивости земель к процессам водной эрозии и обоснования комплекса противоэрозиошшх мероприятии.
Апробации работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на внутривузовсюгх научных конференциях проходивших на базе геологического факультета Воронежского Государственного университета в 1996, 1997 и 1998 годах; на научно-практической конференции, состоявшейся в 199бг в г. Москве.
Публикации. По району исследования опубликовано 10 работ, из них по теме диссерташга - б.'
Личный вклад. Автор принимал непосредствешюе участие в сборе и обработке фондовых материалов геологического, гидрогеологического, инженерно-геологического и экологического содержашія. Принимал участие в полевых работах, проводившихся по хоздоговорной теме по выявлению деградированных земель на территории Старооскольского района в 1996г. В процессе полевых ра-
бот им отбирались пробы почв. В период камеральных работ - проведено лабораторное определение микроагрегатного состава почв.
Весь представляемый фактический материал обработан и представлен в виде картографических схем полностью автором.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка опубликованной литературы. Основное содержание изложено на 162 страницах, включает 18 таблиц и 29 рисунков. Список использованной литературы состоит из 121 наименования.