Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Методические и картографические аспекты защиты агроландшафтов от эрозии 9
1.1 Роль и влияние эрозии на хозяйственную деятельность человека 9
1.2 Существующие представления об эрозии 13
1.3 Историко-методологический обзор развития способов защиты агроландшафтов от эрозии 19
1.4 Карты и планы при составлении проектов защиты агроландшафтов от эрозии 28
ГЛАВА 2 Природно-географическая характеристика района исследований 39
2.1 Природно-климатические условия 39
2.2 Гидрологические условия 40
2.3 Почвенный покров 41
2.4 Геоморфологические условия 47
2.5 Инженерно-геологические условия 53
2.6 Современные физико-геологические процессы и явления 56
ГЛАВА 3 Экспериментальные исследования использования метода пластики рельефа 62
3.1 Аналитическое обоснование метода пластики рельефа 62
3.2 Построение карт пластики рельефа 67
3.3 Исследования свойств морфоизограф 71
3.4 Экспериментальные исследования точности положения морфоизограф 79
3.5 Карты пластики рельефа и характеристики агроландшафта 88
ГЛАВА 4 Методика выделения потенциально эрозионно-опасных территорий с использованием морфоизограф на примере территории СХА «Нива» Каширского района Воронежской области 94
4.1 Характеристика территории СХА «Нива» Каширского района Воронежской области 94
4.2 Выделение эрозионно-опасных территорий традиционным методом 95
4.3 Выделение эрозионно-опасных территорий с использованием морфоизограф 101
4.4 Сравнительный анализ эрозионно-опасных земель, определенных по традиционной и предлагаемой методике 107
Заключение 110
Список использованной литературы 111
Приложения 121
- Существующие представления об эрозии
- Гидрологические условия
- Построение карт пластики рельефа
- Выделение эрозионно-опасных территорий традиционным методом
Введение к работе
Актуальность проблемы. Любые производственные и гражданские объекты находятся в условиях влияния комплекса природно-техногенных воздействий и, соответственно, подвергаются различным негативным процессам. Как, инженерно-технические сооружения находятся в сфере изменений геологического, гидро- и гидрогеологического характера, определяющих пригодность их для дальнейшей эксплуатации, так и сельскохозяйственные предприятия, осуществляющие свою производственную деятельность путем использования выделенных им земель, находятся в сфере аналогичного комплекса природно-техногенных воздействий, ухудшающих условия использования природных ресурсов. Применительно к сельскому хозяйству, под при-родно-техногенным комплексом воздействий понимается: водная и ветровая эрозии, суффозионные процессы, геохимические изменения поверхностных и приповерхностных свойств грунта и многое другое.
Известно, что в составе сельскохозяйственных угодий России более 117,1 млн. га занимают дефляционно - и эрозионно-опасные, в том числе эродированные и дефлированные - 51 млн. га, из них 36 млн. га пашни. Общая площадь оврагов составляет более 2 млн. га, а площадь заовраженных земель - более 5 млн. га. Каждый третий гектар пашни и пастбищ является эродированным и нуждается в осуществлении мер защиты от процессов, приводящих к деградации. В Черноземной зоне России овраги ежедневно уничтожают до 70-80 га земли, широко распространена плоскостная эрозия, что приводит к снижению мощности гумусового горизонта и плодородия почвы, и, соответственно к потере от 12 до 80% урожая.
Для ЦЧЗ основной формой эрозии земель является водная эрозия, следствием которой является рост овражно-балочной сети и плоскостной смыв.
В настоящее время основным методом контроля эрозионной активности являются натурные визуальные наблюдения за развитием геометрии промоин и оврагов, на основе чего предлагается то или иное землеустроительное решение.
Основой современного подхода к изучению причин и процессов овра-гообразования стали труды В.В. Докучаева, С.С. Соболева. В настоящее время проектированию противоэрозионных мероприятий посвящено большое количество исследований, выполненных такими учеными, как А.А. Варламов, И.П. Здоровцов, В.Д. Иванов, А.Н. Каштанов, Н.Г. Конокотин, М.И. Ло-пырев, Г.И. Швебс, Ф.Н. Лисецкий и многими другими.
На этой основе разработан существующий подход к принципам выделения эрозионно-опасных земель, успешно используемый при экстенсивной организации территорий сельскохозяйственных предприятий. Отметим, что существующие методы противоэрозионной защиты территории, связаны с изменением текущих проявлений эрозионной активности и не рассчитаны на долговременную перспективу, определяемую комплексным подходом к развитию эрозионно-опасных процессов. Поэтому, учитывая современные требования к интенсивности и эрозионной безопасности использования, а также сохранности земельных ресурсов, необходимо решить вопрос о полноценном анализе существующих и проектируемых противоэрозионных мероприятий.
С нашей точки зрения дифференцированный учёт влияния эрозионной активности на стадии землеустроительного решения представляется технически сложным и экономически эффективным лишь в первые годы, так как не учитываются общие тенденции развития территории. Поэтому совершенствование методологии комплексных оценок природно-техногенных воздействий при принятии землеустроительных решений в условиях эрозионно-опасных процессов является актуальным вопросом.
Объектом исследований являются эрозионно-опасные земли сельскохозяйственного назначения Липецкой и Воронежской областей.
Предмет исследования - землеустройство в условиях развития поч-венно-эрозионых процессов и типизация земельных массивов в агроланд-шафтах с учетом динамики рельефа.
Целью настоящего исследования является совершенствование методики выделения эрозионно-опасных земель при землеустроительном проектировании.
Задачи исследования:
1. Изучить картографическую информацию, используемую в настоящее время для выделения эрозионно-опасных земель при землеустроительном проектировании.
2. Разработать методику комплексных оценок геоморфологической однородности территории при типизации земельных массивов в агроланд-шафтах методом пластики рельефа.
3. Апробировать эту методику в Воронежской и Липецкой областях с проведением исследований планового положения морфоизограф во взаимосвязи с геологическими и гидрогеологическими свойствами территории и проявлением водной эрозии.
4. Разработать рекомендации по использованию методики выделения эрозионно-опасных земель при землеустроительном проектировании.
Материалы и методы исследований. Решение поставленных задач базировалось на материалах полевых и камеральных исследований автора, проводимых в 1998-2004 гг., литературных источниках, картографических и фондовых материалах Комитета по земельным ресурсам и землеустройству Задонского района Липецкой области. При решении поставленных задач были использованы методы ландшафтного картографирования, математической статистики, элементов математического моделирования.
Достоверность результатов работы подтверждается использованием надежных исходных данных, картографических материалов; применением обоснованных методов расчета и достаточно высокой сходимостью теорети ческих и экспериментальных данных; представительностью фактических материалов, полученных при исследовании свойств морфоизограф. Научная новизна работы состоит:
- в обосновании необходимости использования данных геоморфологической однородности территории при выделении эрозионно-опасных земель;
- в применении морфоизограф как совокупности особых точек поверхности, характеризующих геометрические места ее перегибов в качестве оценок геолого-гидрогеологической однородности территории;
- в результатах исследования взаимосвязей рисунка морфоизограф и при-родно-техногенных характеристик территории;
- в выделении в Воронежской и Липецкой областях нового класса потенциально эрозионно-опасных земель на основе карт пластики рельефа, обусловливающих его динамику, что необходимо для принятия противоэрозионных землеустроительных решений.
Практическая значимость полученных результатов. Методика использования морфоизограф в качестве прогнозных характеристик динамики рельефа позволяет повысить надежность принятия землеустроительных решений для предупреждения развития эрозионно-опасных процессов. Результаты исследований могут быть использованы специалистами землеустроительных служб, проектных и изыскательских организаций, связанных с мониторинговыми исследованиями.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Методика выделения эрозионно-опасных территорий с учетом динамики рельефа при землеустроительном проектировании.
2. Результаты апробации этой методики в Воронежской и Липецкой областях, позволяющие сделать заключение о целесообразности использования морфоизограф в качестве комплексных оценок геоморфологической однородности территории и типизации земельных массивов в агроландшафтах.
3. Рекомендации по использованию метода пластики рельефа в землеустроительной практике в качестве основы обоснования противоэрозионных землеустроительных мероприятий, учитывающих геолого геоморфологическую неоднородность территории.
Реализация результатов работы. Материалы и результаты исследований использованы в Земельной кадастровой палате по Воронежской области и в учебном процессе Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки при преподавании дисциплин: «Эрозионная оценка земель» и «Противоэрозионная организация территории».
Апробация работы. Основные положения диссертации неоднократно докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава землеустроительного факультета Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки (2002-2004), на научно-методическом семинаре естественно-географического факультета ВГПУ (2004) и на Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (ВГАУ, Воронеж, 2003).
Личный вклад автора заключается в сборе и статистической обработке исходных данных, в проведении исследований по теме диссертационной работы, анализе результатов, в формулировании выводов и разработке методических основ комплексного подхода к решению задач оценок природно-техногенных воздействий при землеустроительном проектировании.
Существующие представления об эрозии
Основу современных представлений об оврагообразовании заложили В.В. Докучаев, С.С. Соболев. К работам, посвященным теории развития ов-рагообразования относятся труды Мирцхулавы Ц.Е. [71], Рожкова А.Г. [88], Иванова В.Д. [33] и др. Исследованиям методов противоэрозионной защиты и организации территорий посвящены труды таких ученых как: Лопырев М.И. [64, 65], Каштанов А.Н. [50], Заславский М.Н. [41], Здоровцов И.П. [45].
Основной причиной овражности, как показано в работах В. В. Докучаева [31], Масальского В. И. [67], Керн Э. Э. [54], Козьменко А. С. [57], является распашка земель. Выявлением причин оврагообразования в Центральном Черноземье занимались А. Ф. Гужевая [28], М. В. Проничева [86], Д. И. Брауде [12] и др [24, 66, 100]. Здесь под овражностью (Бондарев В. П., 1994, [11]) понимается отношение площади занятой под оврагами к общей площади, анализируемой территории.
Под эрозионно-опасными территориями мы понимаем земли, подвергающиеся совокупности природно-техногенных и антропогенных воздействий, ведущих к деградации почвенного плодородия в большей степени, чем происходят процессы по его естественному восстановлению.
В классическом виде [10], под эрозией понимается процесс разрушения горных пород и почв водным потоком, ветром, перемещение продуктов разрушения и их переотложение. Как правило, эрозия проявляется в виде:1) непосредственного механического воздействия течения, вызывающего взвешивание (и унос) твердых частиц или их перемещение по поверхности ложа водным потоком;2) растворения пород водой (коррозия);3) стирания и обтачивания ложа потока переносимыми водой частицами (коррозия); 4) возбуждения электрических зарядов противоположного знака в системе «вода — твердые тела», что способствует суспензированию мелких частиц.
Размывающая способность потока тем значительнее, чем больше скорость течения, и зависит она от характера подстилающей поверхности (ложа).
Эрозию считают одним из главных факторов формирования рельефа земной поверхности или рельефообразования.
Различают поверхностную эрозию (смыв со склонов), способствующую сглаживанию неровностей рельефа, и линейную эрозию (образование оврагов, балок, долин), приводящую к расчленению рельефа земной поверхности, водную и ветровую эрозии.
Водная эрозия проявляется на склонах, где стекает дождевая или талая вода и подразделяется на плоскостную (сравнительно равномерный смыв почвы под влиянием стока воды, не успевающей впитаться), струйчатую (образование неглубоких промоин, устраняемых обычной обработкой) и глубинную (размыв потоками воды почв и горных пород).
Ветровая эрозия, или дефляция, развивается на любых типах рельефа, в том числе на равнинах; бывает повседневной (ветры малой скорости поднимают в воздух почвенные частицы и относят их на другие участки) и периодической — пыльные бури (сильные ветры поднимают в воздух верхний слой почвы, иногда вместе с посевами, и переносят почвенные массы на большие расстояния).
По степени разрушения почвенную эрозию подразделяют на нормальную (естественную) и ускоренную (антропогенную).
Нормальная почвенная эрозия протекает медленно, при этом плодородие почвы не снижается.
Ускоренная эрозия связана с хозяйственной деятельностью человека — с неправильной обработкой почвы и орошением, нарушением растительного покрова при выпасе скота, сведением лесов, строительными работами.
Анализ причин оврагообразования. При проведении землеустройства, одним из главных вопросов, связанных с назначением комплекса организационно - хозяйственных мероприятий, является анализ и выявление причин оврагообразования.
При всем многообразии причин оврагообразования, рассматриваемых в литературе, можно классифицировать их на четыре группы по причинно-следственным связям: геоморфологические, геологические, гидрометеорологические, антропогенные.1. Геоморфологические условия. Из геоморфологических условий наиболее часто рассматриваются глубины местных базисов эрозии, густота до-линно-балочной сети и характеристики склонов (экспозиция, длина, крутизна, форма). Так на влияние глубины базисов эрозии указывали В. В. Докучаев, Леваковский И. Ф.[63], Козьменко А. С. [57] и др.
Вопрос о характере влияния крутизны и длины склона на смыв почвы в силу его исключительного научного и практического значения привлекал и продолжает привлекать внимание многих исследователей (Бурыкин A.M., 1973, [13]; Конокотин Н.Г. [58]; Костяков А.Н. 1960 [53]). Несмотря на обилие информации, он все еще по-прежнему остается дискуссионным.
Особую роль при оврагообразовании играет форма продольного профиля склона (Хруцкий СВ., 1979 [104]; Лопырев М.И., 1976 [65]). Наряду с длиной, крутизной и экспозицией склона она во многом определяет характер и интенсивность поверхностного смыва в пространстве и во времени. Форма склона как производная эндогенных и экзогенных процессов в прошлом и настоящем существенно влияет на интенсивность проявления эрозии и аккумуляции. Поэтому при оценке эрозионно-аккумулятивных процессов и при решении практических вопросов рационального природопользования необходимо знать и учитывать влияние этого фактора.2. Геологические условия. Многие исследователи рассматривали различные геологические условия как факторы оврагообразования. Этот фактор действует в трех важных направлениях. Во-первых, он определяет рельеф местности, что зависит от горных пород и их подверженности процессам выветривания (в долгосрочном плане). Во-вторых, характеристики продуктов выветривания и почв в значительной мере зависят от типа материнских пород. Водоудерживающая способность почвы зависит, кроме того, от растительного покрова. В-третьих, макроструктура самой породы определяет в общих чертах роль, которую играют приповерхностный и поверхностный стоки. Так Г.В. Занин [40] показал, что рост оврагов во многом зависит от литологии пород. Очень часто рассматривают влияние неотектоники на интенсивность развития и распространения овражной сети. Н.М. Коротина [59] считает, что тектонические структуры через размещение водоразделов и речных долин обусловили рисунок и распределение балок и оврагов, всюду прорезающих склоны речных долин и водоразделов.
Влияние происхождения древнейшего рельефа на процесс создания эколого-геоморфологических ситуаций может быть прямым и косвенным. В первом случае (прямое влияние) примером может служить прямая зависимость промышленно-гражданского строительства во многих крупных городах восточной части Приволжской возвышенности от активного современного перемещения оползневых масс, многие из которых были сформированы еще в дочетвертичное время.
Во втором случае (косвенного влияния) особенности происхождения древнего рельефа создают определенные предпосылки для возникновения опасных геоморфологических ситуаций: опасный геоморфологический процесс еще не наступил, но может наступить с началом хозяйственного освоения таких форм рельефа.
Гидрологические условия
Воронежская область имеет разветвленную речную сеть, которая принадлежит бассейну Дона. Все остальные реки являются притоками Дона. Истоками рек большей частью являются выходы подземных вод - ключи. Долины рек широкие, пойменные, слабоизвилистые, обычно ассиметричные; правобережные склоны большей частью умерено крутые. Левобережные склоны низкие, преимущественно пологие. На территории много искусственных прудов, сооружаемых на балках и мелких речках.
Густота ее на 1 кв. км территории равна 0,16 км. Питание рек происходит за счет атмосферных осадков и подземных вод. Об обеспеченности водой территории можно судить по величине весеннего поверхностного стока, находящегося с ней в прямой зависимости. О соотношении между поверхностным и подземным стоком можно судить по коэффициентам стока, которые составляют для Дона (Лиски) — 0,07; р. Воронеже (г, Воронеж) - 0,05; р. Битюг (г. Бобров) - 0,02; р. Подгорная (г. Калач) - 0,01 (22). Как видно, доля подземного стока в малые реки в несколько раз меньше, чем в реки Дон и Воронеж.
Важной гидрологической характеристикой является водопроницаемость почвенного покрова. Чем меньше водопроницаемость, тем больше влаги накапливается в верхних почвенных горизонтах, что при довольно высоких летних температурах способствует увеличению интенсивности процессов почвообразования. Водопроницаемость почвенного покрова уменьшается с юга на север. В этом же направлении увеличивается содержание гумуса в почвах.
Почвы исследуемой территории (Воронежская и Липецкая области) расположены согласно закону широтной зональности.
Зональные изменения в почвенном покрове области отражаются в мощности почв, в количестве гумуса и глубине выноса карбоната кальция и других растворимых продуктов почвообразования. Так, содержание гумуса в почвах уменьшается с севера (7 %) на юг (4 %) (рис. 8).
Изменения эти идут вслед за изменениями климата, растительного покрова. Почвы изменяются также при движении с запада на восток. Это прослеживается в смещении границ почвенных полос на северо-востоке Воронежской области (рис. 9).
Выщелоченные черноземы формируются на степных пространствах, занятых в последствии лесной растительностью, которая изменяет физико-химические свойства черноземов. В результате удаления из почвы гумуса и растворимых солей, почвы становятся менее плодородными. Мощность перегнойного горизонта не более 60-80 см. Содержание гумуса - от 5,2 до 6% (450 т/га). Этот подтип не образует сплошной полосы, и встречается в виде отдельных участков среди тучных черноземов.
Типичные (тучные) черноземы формируются в условиях достаточного увлажнения. Мощность гумусового горизонта в этих почвах может достигать одного метра и более. На так как на типичных черноземах размещается 34% сельскохозяйственных земель, то мощность гумусового и переходного горизонтов (А + АВ) около 70 -90 см. Содержание гумуса в пахотном слое около 7-8 %, а запасы его в метровой толщине достигают 470 - 560 т / га [4].
Обыкновенные черноземы - типичные почвы степной зоны. Климат их полосы распространения характеризуется недостаточностью увлажнения (К увл. = 0,8 - 0,7) [3]. Рельеф юга области сильно расчленен, поэтому эти земли наиболее активно смываются и подвергаются эрозии. Обыкновенные черноземы уступают по плодородию типичным. Они имеют перегнойный горизонт 60 — 70 см и содержат 4,5 - 5,3 % (425 т / га) гумуса [80].
Южные черноземы сформировались в условиях теплого засушливого климата (К в1 = 0,7 - 0,6). Поэтому растительность здесь сравнительно бедная. Южные черноземы - единственный подтип черноземов, не обеспечивающий полностью потребности сельскохозяйственных культур усвояемыми формами азота и фосфора. Мощность гумусового горизонта в южных черноземах -около 40 см, а содержание перегноя - 4 - 4,8 % (312 т / га).
На слабо задернованной Окско-Донской равнине черноземы часто располагаются в комплексе с лугово-черноземными почвами. Формирование их происходит в местах неглубокого залегания грунтовых вод (3 — 5 м) и повышенного поверхностного увлажнения. Если грунтовые воды залегают еще ближе к поверхности - на глубине 1 — 3 м - различают черноземно-луговые почвы. По мощности гумусового горизонта и содержанию гумуса (до 8 -10%) лугово-черноземные почвы превосходят черноземы, а средние запасы гумуса в метровой толще их, по исследованиям воронежских почвоведов (Б.П. Ахтырцев), достигают рекордной для почв Воронежской области цифры - 600 - 700 т / га. Урожаи сельскохозяйственных культур на лугово-черноземных почвах отличаются устойчивостью, посевы на них меньше страдают от летних засух.
На юге многие склоны долин и балок имеют светло-серый и белый цвет из-за проглядывающего на поверхность писчего мела. Здесь же, на приречных и балочных склонах получили распространение остаточно-карбонатные черноземы, обладающие укороченным почвенным профилем, небольшими запасами гумуса и очень высоким содержанием карбоната кальция.
Отдельными пятнами на территории области встречаются засоленные почвы - солоди, солонцы и солончаки. Они обычны в переувлажненных степных западинах с лугово-болотной и древесно-кустарниковой растительностью. Помимо лугово-западинных комплексов, солонцы и солонцеватые черноземы известны по склонам балок и долин, а то и на ровных междуречных плато. Источником засоления здесь служат соленосные материнские породы.
Естественное плодородие засоленных почв низкое. Все они, а особенно солонцы и солончаки, нуждаются в сложной системе мелиорации.
Под массивами широколиственных лесов распространены серые лесные почвы. Они сформировались из тучных черноземов под влиянием лесной растительности. Эти почвы бедны органическим веществом по сравнению с черноземами, что объясняется повышенным увлажнением леса, при котором происходит энергичное и глубокое промывание почвы, не способствующее накоплению гумуса в верхних ее горизонтах. Серые лесные почвы содержат 2 - 6% гумуса (175 т / га), поэтому они менее плодородны, чем черноземы.
Построение карт пластики рельефа
Рассмотрим указанный на рис. 16 разрез, с точки зрения генетики формирования подобной поверхности. Общеизвестно, что приповерхностные слои грунтов образованы выветренными (корой выветривания) горными породами, свойства, которых определены свойствами древних горных пород и соответственно динамикой их развития. Сразу можно сказать [106], что глубина оврага и его форма определяются геомеханическими свойствами текущего напряженно - деформированного состояния приповерхностных слоев грунта, в пределах которого расположен этот овраг. Из этого следует, что при прочих равных условиях глубина оврага, крутизна его ската (и другие характеристики) будут определяться способностью сопротивления грунтов к их разрушению, в данном случае смыву. Следуя этому, точка С, в которой кривая изменила знак, является и приблизительной границей раздела геомеханических свойств грунтов.
Приведем пример. Скорость потока воды впрямую зависит от крутизны ската. При изменении крутизны с большей на меньшую, набранная кинетическая энергия гасится. Естественно, можно предположить, что вместе с уменьшением скорости потока, энергия будет использована на процессы смыва.г, in \ г построении морфоизограф на кар Рис. 17. Модель аналитического по- -г г ч- гстроения морфоизограф тографической основе можно ис пользовать как графический, так и аналитический способы.
Аналитический способ. Рассмотрим аналитический способ построения морфоизограф на примере трех точек (рис. 17).
Даны три точки с известными пространственными координатами X, У, Н. Уклон между точками определяется по известной формуле:где Нг, Ні-отметки точек; Хг, X] -абсциссы точек; У2, Уі - ординаты точек. Затем необходимо определить уклон в точке. Он вычисляется как средневзвешенный уклон, найденный по уклонам направлений, исходящих из этой точки. Например, уклон в первой точке определится по формуле:
На следующем этапе вычисляют средневзвешенный уклон среди всех имеющихся точек и вычитают его значение из значений уклона в точках. По полученным разностям производят интерполяцию по точкам с нулевым значением уклона, то есть проводят линии морфоизограф.
Графический способ. Выделение морфоизограф осуществляется непосредственно по горизонталям топографической карты или плана. В результате их положение будет определяться исходя из масштаба и высоты сечения рельефа топографической основы. Составление карты или плана пластики рельефа включает в себя следующий комплекс операций:1. Проводится геоморфологический анализ территории по имеющимся литературным и картографическим источникам, устанавливаются тип и особенности ее строения.2. Производится подбор комплекта топографических карт на эту территорию.3. По топооснове определяют общий уклон местности, который может определяться двумя способами. Первый способ заключается в определении уклона по длине горизонталей, приходящихся на определенную площадь и определяется по формуле Финстервальдера -Волкова [93]:где h - высота сечения рельефа, м;s - суммарная длина горизонталей в пределах участка, м; Р — площадь участка м2. Второй способ заключается в том, что уклон определяется по линиям, проведенным через характерные точки рельефа, а затем определяется средневзвешенный уклон.4. Проводят линии водоразделов и тальвегов, выделяя, таким образом, бассейны разного порядка и их склоны. Водораздельная линия проводится по точкам наибольшей кривизны выпуклого и вогнутого участка кривой.5. Между линиями водораздела и тальвега, учитывая направление поперечного и продольного уклонов, по точкам перегиба горизонталей проводят линии морфоизограф.6. Одновременно с построением морфоизограф проводят морфо-метрический анализ территории.
Точность положения морфоизограф. Существующие методы проектирования, как в землеустроительном производстве, так и в любом другом, основаны на использовании картографического материала. Как правило, требования к его созданию (обновлению) определяются либо задачами проектирования, либо действующими инструкциями геодезического производства.
Основой для проведения морфоизограф служат горизонтали, поэтому точность их нанесения зависит от точности определения положения горизонталей. горизонталей Положения горизонталей, в свою очередь, определяются характеристиками топографической съемки - высотой сечения рельефа, масштабом, расстоянием между пикетами. Параметры характеристик даны в инструкции по топографической съемке [49].
Точность определения положения контурных точек была определена по методике Н.Г.Видуева [93] и показана в следующей таблице:
Таблица 1. Средние квадратические ошибки положения горизонталей напланеСледуя схеме (рис. 18.) отметим, что положение морфоизограф, а также их структура зависят от масштаба, высоты сечения рельефа. Поэтому, положение морфоизограф функционально зависит от параметров топографической съемки и ее точности.
Следовательно, для того, чтобы оценить достоверность выделения каркасных форм рельефа и его иерархические особенности, следует определить соотношения между положением горизонталей на плане и обосновать параметры, характеризующие положение морфоизограф.
Аналитические исследования точности положения морфоизограф.Положение контуров морфоизограф может быть отчетливо получено при проведении специальных геодезических съемок, но это довольно дорогостоящая процедура. Поэтому необходимо установить критерии (масштаб, сечение рельефа) применимости существующих картографических материалов в разработке карт пластики рельефа.
Как видно из рис. 19 [68, с. 16], при исключении лощины согласованно обобщают (срезают) изгибы всех горизонталей, рисовавших лощину. Сначала удаляются детали форм, а затем и сами формы - малые и второстепенные, т. е. соблюдается принцип иерархии геоморфологических уровней. На рис. 19 при генерализации 20 русл топокарты и карты пластики рельефа масштаба 1:500000 сохранили лишь 5 (1:1000000), однако узор рельефа сохранился прежним. Это важное математическое свойство картографических узоров названо самотождественностью и имеет математический термин «фрактали»:
Выделение эрозионно-опасных территорий традиционным методом
В настоящее время широкое применение получила методика выделения эрозионно-опасных земель, изложенная в работе «Методические указания по проектированию противоэрозионной организации территории при внутрихозяйственном землеустройстве в зонах проявления водной эрозии М. 1989», на основе которой выделялись классы потенциальной эрозионной опасности.
Территория СХА «Нива» Каширского района Воронежской области относится к зоне проявления водной эрозии почв от стока талых вод и ливневых дождей. С учетом этого была разработана картограмма потенциального смыва земель.
Расчет смыва потенциально эрозионно-опасных земель. В большинстве случаев выделение эрозионно-опасных и потенциально эрозионно-опасных зон связано с существующим положением овражно-балочной сети, что показано на картограммах эродированных земель и связано с почвенными условиями.
Расчет потенциального смыва выполнялся в разрезе элементарных водосборов. Для этого наносились наиболее характерные линии стока (из рас-чета 5 линий на 1км ). Линии стока делились на 100 - метровые отрезки, для которых определялись уклон в %, тип почвы, степень смытости и другие факторы.
Расчет потенциального смыва почвы от стока талых вод (ливневых дождей) выполнялся с использованием эмпирической зависимости [70]: где: Эщ) - потенциальный смыв от стока талых вод (ливневых дож-дей),т/га в год; Ктщ) - эродирующая способность стока талых вод (ливневых дождей), т/га на единицу эрозионного потенциала талых вод (ливневых дож дей); R06 - обобщенный коэффициент эрозионного потенциала рельефа; П -коэффициент относительной смываемости почв. Коэффициент эродирующей способности стока талых вод (Кт) обуславливается зональными особенностями и для исследуемого района равняется 0,102. Коэффициент эродирующей способности стока ливневых дождей для данного района был принят 0,075 [70]. Обобщенный коэффициент эрозионного потенциала рельефа (Ro6) определялся с учетом поправок за профиль и экспозицию склона: где: R - коэффициент эрозионного потенциала рельефа; Кэ - поправочный коэффициент за экспозицию склона; Кп - поправочный коэффициент за поперечный профиль склона. Поправочный коэффициент за экспозицию склона принимались следующим [69]: - для северной 0,80; для северо-восточной 0,88; - восточная 0,95; северо-западной 0,92; - южная 1,20; юго-восточной 1,08; - западная 1,05; юго-западной 1,12. Поправочный коэффициент за поперечный профиль склона принимался: прямой 1,0; рассеивающий 0,8; собирающий 1,2. Коэффициент эрозионного потенциала определялся по уравнению: где: / — длина отрезка, м; а - показатель степени при длине; п — порядковый номер отрезка; /„ - уклон отрезка, %. Показатель степени - а при длине / зависит от уклона отрезка следующим образом: За длину склона принималось расстояние от линии водораздела до границы пашни с примыкающим угодьем. Для определения коэффициента относительной смываемости в процессе разработки использовались почвенные характеристики (рис. 37) Как видно из рисунка 37 почвенные исследования, использовавшиеся при составлении картограммы, проводились по традиционной методике, т.е. показаны на карте типа Чаславского-Ризположенского. С нашей точки зрения использование карты «недокучаевского» типа несколько уменьшило достоверность размещения границ почвенных разностей. Коэффициент относительной смываемости почв показан в таблице 4. Картограмма потенциального смыва разрабатывалась на основе расчетов приведенных выше, с учетом выделения классов эрозионной опасности земель по следующей шкале т/га в год: 1-е незначительной эрозионной опасностью - до 3; II - слабой эрозионной опасностью - 3,1 - 10; III - средней эрозионной опасностью - 10,1 - 20; IV - сильной эрозионной опасностью - 20,1 - 40; V - очень сильной эрозионной опасностью - более 40. Участки с одинаковыми классами эрозионной опасности отражены следующими цветами: I - не окрашено; II - серый; III - оранжевый; IV - коричневый; V - фиолетовый. На основании картограммы потенциальной эрозионной опасности земель обычно устанавливается целесообразность дальнейшего использования земель и необходимость в проведении специальной почвозащитной организации территории и комплексных противоэрозионных мероприятий. 4.3 Выделение эрозионно-опасных территорий с исполь зованием морфоизограф
При разработке методики выделения эрозионно-опасных территорий с учетом динамики рельефа использовались материалы инженерно-геологических изысканий, а также топографическая карта масштаба 1:25000. Составление картограммы потенциально эрозионно-опасных территорий с помощью морфоизограф. Морфоизографы на землях СХА «Нива» Каширского района Воронежской области были проведены графическим способом. Первым этапом составления карты пластики рельефа было изучение водосборных бассейнов и выделение водоразделов и тальвегов (положительных и отрицательных морфоизограф). Это показано на рис. 39а, 396 Затем выделялись точки перегиба соседних горизонталей, которые впоследствии объединялись в морфоизографу (рис. 39#, 39г). Взаимосвязь положения морфоизографы и роста лесополосы Для визуального определения положения отрицательных областей, выделяемых морфоизографами и взаимосвязей их с существующим состоянием ситуации и рельефа, весной 2004 года была проведена полевая рекогносцировка в СХА «Нива». Рис. 41 Взаимосвязь положения морфоизографы и разрушения здания Как и в случае, показанном в главе 3, обнаружено, что области, отсекаемые морфоизографами, определяют местоположения лесных посадок с повышенным ростом и закустаренностью и наоборот. Аналогичные области выделены при визуальном осмотре лесных полос. На рисунке 40 показан фрагмент лесополосы, где штриховкой даны положения морфоизограф, которые вычленяют отрицательные формы рельефа. В отдельных случаях обнаружены повреждения в строительной части жилищных и хозяйственных сооружений (рис.41), примыкающих к месту расположения овражной сети. Кроме того, овраги, приуроченные к морфои-зографам, имеют тенденцию к своему росту и развитию. Анализ четвертичных отложений Территория СХА «Нива» Каширского района Воронежской области относится к левобережному Воронежско-Донскому геоморфологическому району, который характеризуется распространением ледниковых и водно-ледниковых четвертичных полого-волнистых равнин. Установлено, что зоны распространения морфоизограф также как и в наших экспериментальных исследованиях, приведенных в главе 3, коррелируют с зонами соответствующих геологических отложений, а также совпа
Похожие диссертации на Совершенствование методики выделения эрозионно-опасных территорий с учетом динамики рельефа при землеустройстве
