Геологические процессы Волгоградской области

      2.4. Геологические процессы

      Оврагообразование

      Оврагообразование как геологический процесс. Главную роль в их возникновении играют поверхностные потоки, выполняющие 3 основных функции:

1. Размыв горных пород в русле, углубление оврага и расширение его днища.            
2. Стимулирование гравитационных процессов на склонах и в вершине оврага под влиянием глубинной и боковой эрозии.                                                                                                                                                     

      3.    Вынос из оврага продуктов  разрушения эрозионными и склоновыми  процессами.

      Большую роль играют и другие процессы –  гравитационные, солифлюкция, суффозия.

      Динамика  роста длины и объема, формирование продольного профиля зависит  от: глубины базиса эрозии, длины, крутизны и формы склона, площади водосбора

      Овраг растет в длину и достигает  максимум ее зачастую при меньшем  базисе эрозии. Скорость роста объема оврага при большом базисе эрозии больше, чем при малом. Но это не характерно в начале процесса оврагообразования.

      Влияние длины склона: средние скорости линейного  роста на длинных склонах больше, чем на коротких. Но так же – чем дольше процесс – тем больше зависимость. Объем оврага на первом этапе на коротком склоне растет быстрей. На втором этапе меняется и объем растет быстрей на коротком склоне.

      Скорость  роста объема на всех этапах выше при  более крутых склонах. На начальном этапе превышение 2 – 3-х кратное. В среднем 10 – 15-кратное. Средние скорости линейного роста оврагов за весь период не зависят от формы склона и уменьшаются с уменьшением среднего уклона. Но в ходе развития оврага наблюдается следующая закономерность: при одинаковой средней крутизне скорость роста на выпуклом склоне на коротком первом этапе в 2 – 3 раза выше, а в течение всего последующего времени вдвое ниже, чем на прямом склоне. При этом продолжительность первого этапа растет с уменьшением уклона. Средние скорости роста объема оврага на выпуклом склоне значительно выше, чем на прямом, и тем больше, чем меньше средняя крутизна склона, на всех этапах.

      Влияние площади водосбора на скорость роста  длины и объема оврага изучалась на модели. В течение первых 10 % общего времени опыта скорости на больших водосборах примерно вдвое выше скоростей на малых водосборах, затем они выравниваются. В дальнейшем от 30 до 50 % времени с начала оврагообразования соотношение меняется на обратное. Во второй половине жизни оврага скорости линейного роста на водосборах разной площади выравниваются. На всех этапах объем оврага при больших площадях водосборов растет быстрей, чем при малых. При этом рассматриваемое двукратное увеличение площади лишь в начале оврагообразования дает 10-кратное превышение скорости. В дальнейшем на всех этапах жизни оврага и в среднем за весь период оврагообразования скорость роста объема на большом водосборе в 3 – 4 раза выше, чем на малом. Наиболее характерны в развитии оврага по всем параметрам 4 этапа:

      Этапы оврагообразования

      1. Имеет продолжительность до 2 % времени  выработки продольного профиля  оврага (предельного возраста оврага). Скорости роста длины и объема оврага достигают максимальных, превышая средние за время опыта значения длины в 20 – 30 раз, объема – в 2 – 3 раза. Длина оврага при самом неблагоприятном сочетании морфологических условий (при максимальной крутизне склоне) достигает 15 %, а при благоприятных (при большей длине склона) – 70 % своей предельной длины. Объем же соответственно только 0,5 и 15 %.

      2. До 10 – 20 % времени от начала. Скорость  линейного роста оврага приближается к средней, но длина оврага уже достигает 95 % предельной, в то время, как объем оврага составляет только 15 – 50 % своего предельного значения.

      3. До 50 % от предельного возраста. Скорость  линейного роста оврага становится  ниже средней (при минимальной  крутизне склона в 10 раз). Скорость  роста объема оврага при минимуме площадей водосборов и крутизны склона близка к средней, в большинстве же других условий водосбора в десятки раз превышают среднюю. Длина оврага к этому времени только на пологом прямом склоне достигает 85 % предела, во всех же остальных случаях приближается к пределу. Объем оврага достигает 50 – 75 % предельного.

      4. Самый продолжительный, до предельного возраста оврага. Линейный рост оврага почти полностью прекращается. Объем же еще долго и достаточно интенсивно растет, увеличиваясь к концу периода по сравнению с концом третьего периода на пологих склонах почти вдвое, а при других морфологических условиях водосбора – на 25 – 30 %. 

      Антропогенные и естественные овраги

      Наиболее  заовраженные зоны – в пределах степной и лесостепной зоны. Это характерная особенность этих зон, связанная со специфичными природными условиями, прежде всего широким распространением легкоразмываемых покровных отложений, интенсивными ливнями и снеготаянием. Но эти факторы местами блокируются в естественных условиях растительностью и почвенно-дерновым покровом, и разрушение этого при освоении приводит к поражению эрозией.

      Причинами оврагообразования без участия человека могут служить глубокие изменения природных комплексов на отдельных участках и обширных пространствах, вызываемые естественными изменениями метеорологии и рельефа. Основные факторы в современных условиях, способствующие естественному оврагообразованию – 1. отсутствие или слабое развитие растительности, характерное для арктической и зоны пустынь и полупустынь, 2. периодические и случайные экстремальные изменения метеорологических условий, сопровождающиеся резким усилением стока, 3. образование на земной поверх-ности трещин различного генезиса, разрывающих дерновый покров с обнажением грунтов и способствующих концентрации стока и линейной эрозии, что характерно для пустынь и арктической зоны, для гор и локально – для других природных зон на участках интенсивного развития гравитационных и некоторых других экзогенных процессов, 4. Размыв задернованных склонов речных долин, а также берегов морей, ведущий к увеличению крутизны и дренированию обширных замкнутых западин на водоразделах, 5. Развитие суффозии и термокарста соответственно в южных и северных районах.

      Везде распространены современные естественные овраги на подмываемых склонах долин (речных). Так в долинах Оби, Енисея есть короткие крутостенные V-образные с по-рожистым руслом размывы глубиной 10 и более метров, длиной в несколько десятков метров. В вершинах их нет признаков роста, но на склонах при подрезке устьевых частей речными потоками происходит оползание дернины вместе с лесом. В результате склоны обнажаются и овраги приобретают вид постоянно растущих эрозионных форм.

      Имеется карта плотности оврагов на европейской  части СССР (равнинная территория). Выделены безовражная, с редким островным распространением оврагов и с широким распространением оврагов зоны. В последней выделены районы с очень низкой, низкой, средней, высокой и очень высокой плотностью оврагов. Самарская обл. находится в зоне широкого распространения оврагов. На западе – высокая плотность, на севере - низкая плотность, на юге, востоке – средняя плотность. Наибольшая густота оврагов – в междуречье Дона и Волги.

      Главную роль в большом количестве оврагов  авторы отводят земледельческому освоению территорий в прошлом, сопровождавшемуся  разрушением природного противо-эрозионного комплекса, прежде всего естественной растительности. Благоприятные геоморфологические, климатические и гидрометеорологические условия степной и лесостепной зон способствовали эрозии.  
 
 

      Оценка  факторов овражной эрозии

      Для оценки подверженности территории эрозии надо учитывать гидрологические, геоморфологические и гидрометеорологические факторы  оврагообразования. Основными морфометрическими факторами оврагообразования являются длина, уклоны и форма склонов, а также величины местных базисов эрозии. Существуют карты этих величин. В северной части СССР склоны более короткие (наиболее распространены средней длины 200 – 400 м, также много склонов менее 200 м). В южной части самые длинные склоны (более 2 км) расположены на плоских низменных равнинах – Прикаспийской, Причерноморской и др.; длинные склоны (800 – 2000 м) приурочены к волнистым равнинам, сыртам; склоны длиной 600 – 800 м характерны для возвышенностей (Среднерусской, Приволжской и др. Склоны длиной 200 – 400 м встречаются на юге очень редко.

      Карта углов наклона равнинных территорий европейской части СССР позволяет  выяснить региональные закономерности: 1. возвышенности имеют преимущественно углы наклона в диапазонах 3 – 6 и 6 – 12 0; 2. наиболее глубокие врезы наблюдаются по долинам рек; 3. минимальные уклоны ниже 1 приурочены к низменностям: Полесской , Окско-Донской, Прикаспийской.

      На  схеме районирования равнинной  территории европейской части СССР по глубине эрозионного расчленения выделенные районы характеризуются двумя цифрами: среднеминимальной, соответствующей глубине вреза небольших речек, и максимальной глубине вреза крупных рек. Районы с различной глубиной эрозионного расчленения выделялись по преобладанию в них площадей определенной глубины расчленения. Малые глубины расчленения (до 25 м) приурочены к обширным низменностям и низинам: Прикаспийской, Приднепровской, Причерноморской, низменностям Северо-Запада и занимают около 25 % площади равнинной территории европейской части СССР. Около 60 % равнинной территории занимают поверхности среднего расчленения (50 – 75 м), приуроченные к возвышенностям, грядам, увалам, плато, реже – к расчлененным частям волнистым равнин и низменностей. Районы глубокого эрозионного расчленения занимают около 15 % территорий. Это районы наиболее значительных возвышенностей: Волыно-Подольской, Приволжской, Донецкого кряжа.

      Литологический  фактор оврагообразования оценивается средними допускаемыми неразмывающими скоростями. Имеется карта, где выделено 10 категорий пород, различающихся величиной размывающей скорости. В Самарской области это известняки и песчаники, неразмывающая скорость (донная, в пределах овражных врезов) – 3 – 7 м/сек. Пески, слитые суглинки имеют скорость 0,3 – 1 м/сек, скальные породы – 16 – 25.

      Среди гидрологических показателей важное значение имеют расходы дождевого и талого стока в створах малых водосборов одинакового процента обеспеченности. Расход дождевой воды увеличивается с севера на юг (1 – 12 м3/с, в среднем около 4), зависит от рельефа, климата, почв, растительности. Расход талой воды также растет, максимум – в степных районах в связи с высокой интенсивностью снеготаяния (0,5 м3/с – 2,5 м3/с).

      Меры  по защите

      Борьба  с оврагообразованием является более трудной задачей. В начальной стадии развитие оврага может быть приостановлено выравниванием промоин и рытвин, восстановлением растительного покрова и организацией ливпестоков. На следующей стадии, когда овраг растет путем вреза в массив склона, а разрушение территории усиливается обвалами и осыпями его бортов, прибегаю к устройству укрепленных запруд — перепадов с целью приостановления донного размыва. В третьей стадии продольный профиль дна оврага выравнивается и поэтому донный размыв прекращается. Вместе с тем усиливается боковой размыв бортов. Интенсивное разрушение последних происходит путем образования осыпей, обвалов, а в некоторых случаях и оползней. Защиту склонов от разрушения осуществляют путем устройства пле ней с земляной забивкой и древесным насаждением. Борьба оползнями возможна с помощь более сложного комплекса мероприятий, включающего защиту бортов оврага от разрушающих сил подземных вод. 

      ОПОЛЗНИ 

      ОПОЛЗНИ, скользящее смещение масс горных пород  вниз по склону под влиянием силы тяжести. Возникают вследствие подмыва склона, переувлажнения (особенно при наличии  чередования водоупорных и водоносных пород), сейсмических толчков и др.

      О́ПОЛЗНИ, скользящее смещение масс горных пород по склону под влиянием силы тяжести; наносят большой ущерб сельскохозяйственным угодьям, промышленным предприятиям, населенным пунктам. Иногда оползни сопровождаются гибелью людей и животных. 

      Причины возникновения оползней

      Оползни — обычное явление в тех  местностях, где активно проявляются  процессы эрозии склонов. Они происходят в том случае, когда массы породы, слагающие склоны гор, теряют опору  в результате нарушения равновесия пород, вызванного подмывом водой, ослабления прочности пород при выветривании и переувлажнении осадками и подземными водами, вследствие сейсмических воздействий, а также строительной и хозяйственной деятельности, проводимой без учета геологических условий. Крупные оползни возникают чаще всего в результате сочетания нескольких таких факторов: например, на склонах гор, сложенных чередующимися водоупорными (глинистыми) и водоносными породами (песчано-гравийными или трещиноватыми известняками), особенно если эти пласты наклонены в одну сторону или пересечены трещинами, направленными по склону. Почти такую же опасность возникновения оползней таят в себе создаваемые человеком отвалы пород вблизи шахт и карьеров. Разрушительные оползни, движущиеся в виде беспорядочной груды обломков, называют камнепадами; если блок перемещается по некоторой ранее существовавшей поверхности как единое целое, то оползень считается обвалом; оползень в лессовых породах, поры которых заполнены воздухом, приобретает форму потока (оползень течения). 

      Прогноз и контроль развития оползней

      Для прогноза и контроля развития оползней проводят детальные геологические  исследования и составляют карты, на которых указаны опасные места. Первоначально при картировании методами аэрофотосъемки выявляют участки скопления обломочного оползневого материала, которые на аэрофотоснимках проявляются характерным и очень четким рисунком. Определяются литологические особенности породы, углы склона, характер течения подземных и поверхностных вод. Ведется регистрация движения на склонах между опорными реперами, вибраций любой природы (сейсмических, техногенных и т. п.).