Типы овражных систем

Содержание

Введение

Глава 1. Определение и общие сведения

1.1. Понятия оврага……………………………………………………….5

1.2. Виды оврагов…………………………………………………………6-7

1.3. Формирование и развитие оврагов………………………………….8-12

Глава 2. Борьба с оврагами

2.1. Методы борьбы с оврагами………………………………………..13-15

2.2. Гидротехнические мероприятия по борьбе с оврагами. Влияние оврагов на условия строительства………………………………………….16-21

Заключение

Список литературы

Введение

Овражная эрозия представляет собой активный рельефообразующий процесс. Овраг - самое верхнее звено эрозионной сети - развивается на протяжении сотен лет и, как правило, не уничтожается под влиянием ежегодного антропогенного прессинга. Непосредственной причиной образования оврагов является нарушение (при любых видах хозяйственного использования земель) естественных условий формирования стока на склонах речных долин, балок, суходолов и т.д. Большое количество оврагов развивается в городах, пригородных зонах, поселках, при вырубке леса, добыче полезных ископаемых и строительства.

Негативная роль оврагов в наибольшей степени определяется разрушением земельных угодий, инженерных объектов, коммуникаций. Помимо потерь площади за счет образования самих оврагов, ущерб сельскому хозяйству наносят потери пахотных земель; их площади почти в три раза превышают площади самих оврагов. Оврагами разрушается коммунальные и промышленные строения, дороги, опоры линий электропередач. В настоящее время внимание к оврагам на территории жилищного строительства усиливается вследствие экологического неблагополучия прилегающих к оврагам территорий. Овраги использовались как ранее, так используются и сейчас, под свалки промышленных и бытовых отходов, что нередко является угрозой здоровью людей.

Современные технические средства, направляемые на борьбу эрозионными процессами, позволяют значительно ограничить проявление овражной эрозии. Вместе с тем, возможно использование крупных овражных форм в черте города под парковые, рекреационные зоны, в сельских местностях для создания прудов в оврагах и организации прудового хозяйства. Однако для этого необходимо научно обоснованное представление о закономерностях развития оврагов, что позволит определять необходимость применения и целесообразный набор противоэрозионных мероприятий.

Исключительно важна прогнозная оценка тех предельных габаритов, которые может достигнуть овраг в процессе своего развития, скоростей роста оврагов в длину на отдельных этапах, а также получение показателей предельно возможной заовраженности территорий. В настоящее время уже наметились территории, где при большой современной овражности потенциал ее развития практически исчерпан и появление новых овражных форм маловероятно. Эти обстоятельства должны быть учтены при организации противоэрозионной защиты земель. Вместе с тем, оврагообразование следует уделять повышенное внимание, поскольку природные предпосылки развития овражной эрозии очень велики. Возможности для развития оврагов имеются в лесной зоне при условии разрушения там растительного и дерново-почвенного покрова, что подтверждают данные об активном росте оврагов по вырубкам, оврагов, развивающихся вдоль лесополос в лесной зоне, в тундре при освоении нефтегазовых месторождений, в местах оленьих пастбищ и т.д.

Все эти проблемы могут быть решены при наличии данных о «потенциале» территории по развитию оврагообразовательного процесса. Поэтому разработка методов оценки потенциала овражной эрозии на основе экспериментальных данных, натурных наблюдений и модели овражной эрозии является основой проектирования противоэрозионных мероприятий, установления их очередности и состава.

Глава 1. Определение и общие сведения

1.1Понятия оврага

Овраг — форма рельефа в виде относительно глубоких и крутосклонных незадернованных ложбин, образованных временными водотоками

Овраги возникают на возвышенных равнинах или холмах, сложенных рыхлыми, легко размываемыми породами, а также на склонах балок. Длина оврагов от нескольких метров до нескольких километров. Выделяют молодые (интенсивно развивающиеся) и зрелые овраги.

Овраги наиболее распространены в Европейской части России в пределах лесостепной и степной зон, в Средней Азии, — в лёссовых областях Китая, в ряде районов США и тропических стран.

Овраги наносят большой вред сельскому хозяйству, расчленяя и уничтожая поля. Для предупреждения овражной эрозии эффективны агротехнические приёмы, которые устраняют или уменьшают поверхностный сток и способствуют задержанию влаги на полях. На территории с развивающимися оврагами применяют гидротехнические устройства: водозадерживающие валы, валы-террасы, водоотводные канавы, запруды, подпорные стенки и др., а также производят посадку приовражных и прибалочных лесных полос, облесение и залужение склонов и дна оврагов, благодаря которым прекращается развитие овражной сети.

1.2. Виды оврагов

Овраги приурочены к гидрографической сети. Каждое звено этой сети имеет дно, берега и склоны водосборной площади. Овраги по происхождению делятся на первичные и вторичные. К первичным относятся овраги, впервые прорезающие новые поверхности земли, ко вторичным — овраги, углубляющие существующую гидрографическую сеть.

Первичные овраги, как правило, образуются в результате концентрации стока воды по искусственным ложбинам на склонах водосбора какого-либо элемента гидрографической сети (балки и др.). Концентрированный поток воды, устремляясь по такой ложбине вниз по склону, в конечном итоге прорывается к берегу балки или долины реки и размывает его. Здесь начинает свое развитие первичный овраг. Поэтому первичные овраги называют еще береговыми. Поскольку эти овраги в дальнейшем, по мере своего развития, внедряются в прилегающий склон водосбора, то их называют также склоновыми. Точнее их следует называть первичными склоновыми оврагами.

Вторичные овраги образуются в результате размыва и углубления дна гидрографической сети, поэтому их называют еще донными.

Овраги, растущие по дну ложбин, расположенных в вершинах балок и лощин, называют вершинными. Кроме того, следует выделить овраги, растущие по дну боковых ложбин. Они начинают свое развитие на берегу балки и затем продвигаются вверх по водоподводящей ложбине, расчленяя склон водосбора балки. Эти овраги можно назвать вторичными склоновыми.

Быстрота роста оврага в глубину определяется кинетической энергией водного потока и сопротивляемостью грунта размыванию водой. Когда эти силы уравновешиваются, рост оврага в глубину прекращается. При прочих равных условиях это может произойти или при уменьшении массы стекающей воды, или при понижении скорости течения вследствие уменьшения продольного уклона дна русла.

Типы овражных систем

По форме ветвления выделяют следующие типы овражных систем: столбообразные – длинные, прямые; древообразные – с ветвями, отходящими в стороны; парного ветвления – овраг делится неоднократно, каждый раз на части, почти равные; веерообразные. Форма, поперечное сечение и глубина оврагов зависят от возраста горных пород, их плотности, устойчивости к размыву и времени оврагообразования. Наибольшее ветвление оврагов происходит на участках, сложенных более рыхлыми породами. Широко распространены балки, представляющие собой заключительную стадию развития оврага. Склоны и дно их пологие, обычно занесены делювием и покрыты травянистой или древесной растительностью. Густота овражной сети, степень переуглубленности балок вторичными оврагами обуславливаются многими природными факторами, но главная роль принадлежит сохранности естественного растительного покрова, особенно лесов. В современности, в связи с интенсивным хозяйственным освоением территории, наблюдается оживление процесса оврагообразования. Поэтому особое значение приобретает обезвреживание существующих и борьба с образованием новых оврагов.

Помимо предупредительных мер, применяют гидротехнические устройства: водозадерживающие валы, валы-террасы, водоотводные канавы, запруды, быстротоки, перепады, подпорные стенки и т.п., и лесомелиоративные приёмы — посадку приовражных и прибалочных лесных полос, облесение и залужение склонов и дна, благодаря которым прекращается развитие овражной сети. В последнее время проводится также выполаживание оврагов и последующее залужение.

1.3.Формирование и развитие оврагов

Оврагообразование - современный рельефообразующий процесс, осуществляемый временными русловыми потоками дождевых и талых вод, в результате которого возникают специфические отрицательные линейные формы на поверхности суши. Образование оврагов связанно в настоящее время, как правило, с нарушением сложившегося природного комплекса под влиянием антропогенного воздействия. Однако само их развитие происходит по законам природных процессов и зависит от совокупности факторов, во многом определяющих возможность зарождения и активность последующего развития оврагов. Это не исключает возможности начала появления и роста оврага без антропогенного вмешательства на крупных склоновых водосборах под влиянием естественных процессов (подмыв рекой крутого береге, оползни, карст и т.п.)

Основными природными факторами оврагообразования являются гидрометеорологические и геолого-геоморфологические условия: осадки летнего периода и запасы воды в снежном покрове перед снеготаянием, горизонтальная и вертикальная расчлененность территории долинно-балочной сетью, размываемость грунтов, крутизна и форма склонов долин рек, блок, суходолов, как основных очагов образования оврагов.

Овраг отличается от других линейных эрозионных образований - ложбины, рытвины, промоины, балки тремя основными особенностями: 1) характерными размерами; 2) типичной формой поперечного и продольного профиля; 3) динамическим состоянием.

Для оврага характерен продольный профиль, в вершинной части имеющий уклон значительно превосходящий уклон склона, а в нижней - намного меньший, нередко доходящий до нулевых значений. Конусы выноса овражных форм в подавляющем большинстве случаев, если они выходят на пойму реки или в днище балки, представляют собой типичную аккумулятивную форму, поднимающуюся над отметками окружающей поверхности.

Поперечный профиль оврага изменяется как по длине, так и во времени за период развития. При активном росте овраг на всем протяжении имеет обрывистые осыпанные, оползневые склоны, лишенные растительности, уклоны которых значительно превосходят углы естественного откоса. По мере развития оврага, начиная с его устьевой части, склоны выполаживаются и зарастают. Такой процесс наиболее характерен для гумидных зон; в других условиях овраги длительное время сохраняют отвесные оголенные откосы.

Отличительным признаком оврага является его динамическое состояние. Овраг остается оврагом до тех пор, пока он активен или не потерял возможности активизации при изменении антропогенной нагрузки или под влиянием природных факторов. Это отличает овраг от балок. Когда в балке появляется развивающийся эрозионный врез значительной глубины, прорезающий нередко всю площадь ее днища, его называют, в отличии от балочной формы, донным; оврагом, подчеркивая, что именно активное развитие - отличительная особенность овражной эрозионной формы. (Любимов Б.П., Тимофеев Д.А. 1998, с. 30)

Активность развития оврага на разных стадиях является одной из проблем, решение которых связанно с анализом натурных и экспериментальных данных, позволяющих составить алгоритм развития подобной эрозионной формы. Возникновение оврага обычно начинается с образования воронок размыва на крутой части склона, объединяющихся затем в промоину. Она, в свою очередь, продвигаясь привершинным уступом регрессивно вверх, углубляется, очищает тальвег от поступающего со склона и размытого в русле грунтового материала и выносит его на нижние участки склона или непосредственно в долину более крупных звеньев эрозионной сети. Уже в самом начале образования оврага в русле наблюдается каскад уступов, смещающихся вверх по руслу. Развитие оврага осуществляется сопряженной деятельностью регрессивной и трансгрессивной глубинной эрозии с выносом продуктов размыва и слоновых деформаций. В начале развития русло оврага представляет собой чисто эрозионную форму; затем, по мере удлинения, углубления и расширения оврага, в его русле начинается чередование зон эрозии и аккумуляции. В ходе выработки продольного и поперечного профилей аккумулятивные комплексы формируются сначала в приустьевой части оврага, а затем такие же комплексы, но меньших размеров возникают в средней и даже верхней частях продольного профиля. На заключительной стадии развития скорости потока в овраге значительно снижаются, приближаясь к неразмывающим и оказываются недостаточными для перемещения склонового материала.

На основании результатов натурных исследований и лабораторных экспериментов в природном комплексе «склоновой водосбор - овраг» выявлены основные связи, взаимодействие которых составляет сущность оврагоовразовательного процесса. Это связи - внешние, межкомпонентные и внутренние.

Внешние условия оврагообразования включают комплекс природных факторов и степень антропогенного воздействия на ландшафт, а также процессы, сопутствующие оврагообразованию - обрушение и осыпание грунтов на склонах, оползни, карст, суффозия и т.п. Внешние связи устанавливают зависимость между условиями, в которых развиваются овраги, и их количеством, параметрами и активностью роста. Из природных факторов основными являются: во-первых, факторы влияющие на активной, действующей силы (потоков ливневых и талых вод) - это осадки, фильтрационные свойства грунтов, морфометрия водосборного бассейна, т.е. его размеры и конфигурация, глубина базисов эрозии, уклон и форма склонов; во-вторых, - это подверженность почвогрунтов размыву, их противоэрозионные свойства.

Межкомпонентные связи устанавливают соотношение между морфометрическими параметрами оврага в процессе его развития. Природные обследования овражно-балочных систем и отдельных оврагов даже на крупных территориях и в широком диапазоне природных характеристик регионов не дают достаточного материала для анализа взаимосвязей в развитии отдельных параметров оврага. Овраги, цикл развития которых, как правило, превышает вековой период, на момент обследования находятся в фазе развития, обусловленной предшествующими процессами. Циклы наблюдений, насчитывающие 10? 15 лет, что считается достаточно продолжительным сроком, обычно приходится на одну из фаз развития, что не позволяет выявить тенденцию роста отдельных параметров экстраполировать закономерности изменения их на перспективу.

Внутрикомпонентные связи описывают внутренние закономерности развития оврага как эрозионной формы. Основной закономерностью, определяющей развитие оврага в целом является наличием восходящей и нисходящей ветвей развития во времени. Восходящая ветвь соответствует положительной обратной связи в период, когда саморазвитие оврага до определенного момента интенсифицирует процесс роста овражной формы. Это - период формирования линейного вреза, когда образуется русло, концентрирующее сток с водосборной площади, в связи с чем повышается скорость и, как следствие, размывающая и транспортирующая способность потока. В начальный период происходит и постепенное увеличение дренируемой линейным врезом водосборной пощади, а, следовательно, увеличиваются расходы поступающей в русло воды. К этому же времени относится постепенное формирование единого русла с меньшей ступенчатостью, а, следовательно, и с постепенно уменьшающейся шероховатостью.

В природных условиях при прорыве бровки склона, особенно в периоды значительных половодий или во время ливней, происходит необыкновенно быстрое развитие рытвины на склоне, когда за один сезон ее длина достигает 100? 1500 м. Подобные скорости прироста линейных врезов в длину фиксировались рядом исследователей не только в нашей стране, но и за рубежом. В научной литературе нередко отмечается возможность уничтожения пашни в течение нескольких лет из-за оврагообразования.

Случай исключительно быстрого роста линейного взреза в период весеннего половодья был нами зафиксирован на склоновом водосборе р. Тоймс (приток р. Камы у поселка Танайка). Последствиями роста оврага явилось разрушение полотна автодороги с грунтовым покрытием и последующая засыпка вреза грунтом, размытым и перемещенным с огородных участков.

Изменения в тенденциях роста оврага, его замедление по всем параметрам по мере продвижения вершины вверх по склону связанно, прежде всего, с преобразованиями, происходящими на склоновом водосборе вследствие развития самой овражной формы, т.е. овраг в процессе роста видоизменяет породивший его водосбор. По мере развития линейной формы поток из состояния активной, размывающей силы, преобразуется в транспортную артерию со скоростями, близкие к неразмывающим, способную переносить наносы с вышележащего водосборного пространства, не производя при этом размыва днища оврага.

Анализ комплекса внешних, межкомпонентных и внутренних связей, обуславливающих закономерности формирования оврагов, позволил выделить стадии их развития, различающиеся в основном темпом роста. Основным, интегрирующим параметром при этом является объем оврага, изменения которого соответствуют изменениям во времени объема грунта, выносимого потоком за пределы развивающейся эрозионной формы. Большую роль в определении стадии играет определение во времени длины оврага. Вместе с тем, темпы роста оврага неотделимы от его морфометрического облика и во многом обусловлены взаимосвязями параметров оврага в процессе его развития. При этом выделенные стадии развития присущи как современным, в подавляющем большинстве случаев антропогенным оврагам, так и естественным современным эрозионным формам. В развитии оврагов выделяются четыре стадии.