Вопрос-ответ. История развития эрозионных процессов
 Скачать 126.53 Kb.
|
|
Боковая эрозия- разрушение склонов речной долины из-за подмывания берегов. Вызывает миграцию русла водотока. Предотвращается с помощью линейных гидротехнических сооружений. Выделяют две группы факторов, влияющих на возникновение и интенсивность развития эрозионных процессов: естественно-исторические (климат, рельеф, геологические условия, растительный покров, свойства почв) и социально-экономические (неправильная хозяйственная деятельность человека там, где природные условия предрасположены к появлению эрозионных процессов). Климат. Наибольшее влияние на развитие водной эрозии оказывают количество и режим выпадающих осадков. Эрозия активнее проявляется при ливневых и затяжных дождях, интенсивном таянии снега, особенно в сочетании с медленным оттаиванием почвы. Большое значение для оценки возможности развития смыва почв от стока талых вод имеет учёт запасов воды в снеге, интенсивности снеготаяния, а так же состояния почвы к периоду снеготаяния. Снеготаяние в зависимости от характера весны может быть радиационным и адвективным. Радиационное снеготаяние происходит днем при ясной погоде за счет поглощения солнечной радиации. Адвентивное снеготаяние происходит при пасмурной погоде за счет притока теплых воздушных масс. Этот процесс часто усиливается выпадением жидких осадков и может продолжаться круглые сутки. Роль адъективного снеготаяния понижается с продвижением с запада на восток по мере увеличения континентальности климата. Внутрипочвенный сток- перемещение свободной гравитационной воды в почвенном слое по водоупорному горизонту(пахотному слою) под влиянием градиента напора. Переведению поверхностного стока. Ветровая эрозия. Определение дефляции. Виды дефляции. Основные фазы ветровой эрозии. Ветровая эрозия-это разрушающее действие ветра: развевание песков, лесов, вспаханных почв, возбуждение пыльных бурь, шлифовка скал, камней, строений, механизмов несомыми твердыми частицами, поднятыми силой ветра. Ветровая эрозия незакрепленных почв может происходить в любое время года и при любой силе ветра. Ветровая эрозия бывает повседневной и заключается в постепенном перевевании высохших плодородных частиц, обнажении корней растений, а также кратковременной - в виде пыльных ( черных) бурь, возникающих при сильных ветрах, смерчах, ураганах. Ветровую эрозию подразделяют на местную эрозию и пыльные бури. Местная эрозия проявляется локально, на отдельных полях или участках, причем чаще на ветроударных склонах. Пыльные бури охватывают значительные территории - сотни и тысячи гектаров. Ветровая эрозия, или дефляция, наблюдается как на легких, так и на тяжелых карбонатных почвах при высоких скоростях ветра, низкой влажности почв и невысокой относительной влажности воздуха. Поэтому она преимущественно возникает в засушливых степных районах страны. Распашка легких почв, их рыхление особенно опасны весной, когда они лишены защитного зеленого покрова, что делает их уязвимыми к дефляции. Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота. Отличие ветровой эрозии от водной состоит в том, что первая не связана условиями рельефа. Если водная эрозия имеет место при определенном уклоне, то ветровая может наблюдаться даже на совершенно выровненных площадках. При водной эрозии продукты разрушения перемещаются только сверху вниз, а при ветровой - не только по плоскости, но и вверх. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы. Развитие ветровой эрозии зависит от следующих факторов: * характер рельефа; * гранулометрический состав и структура почв; * наличие и характер растительного покрова. Перемещение почвенных частиц при ветровой эрозии происходит тремя способами: скачками, размер частиц - 0,05 - 0,5 мм; перекатыванием - размер частиц от 0,5 до 10 мм; во взвешенном состоянии (размер менее 0,1 мм). -При скорости ветрового потока 5-7 м/с поднимаются и перемещаются частицы размером до 0,25 мм в диаметре. -При скорости ветрового потока 9-12 м/с размер переносимых частиц увеличивается до 1 мм. -Чем выше скорость ветра, тем большей разрушительной силой он обладает (ураганы, смерчи и т. п. явления). Одним из проявлений ветровой эрозии почв являются пыльные (или пылевые) бури. В земледельческих районах их называют «черными» бурями, поскольку переносимый мелкозем имеет черный цвет, обусловленный содержащимся в нем гумусом. В соответствии с этими способами передвижения частиц разработаны и приборы для количественного учета сносимой ветром почвы. Возникновение пыльных бурь связано с тремя основными факторами: 1) длительным воздействием ветрового потока на незащищенную растительностью поверхность почвы, 2) критической скоростью ветрового потока, 3) характером дезагрегированности поверхностного слоя почвы. Воздействие бурь на окружающую среду связано со скоростью ветрового потока и размером почвенных частиц. Ученые подсчитали, что во взвешенном состоянии переносится до 30-40% частиц, скачкообразно - 50-70, а перекатыванием - 5-25%. При этом до 50% мелкозема перемещается непосредственно над землей, в слое 0-30 см. Песчаные частицы в результате переноса и аккумуляции образуют различные формы: дюны, гряды, бугры, барханы. * Дюны характерны для приморских подвижных песков. * Бугры - для приречных. * Барханы формируются в песчаных пустынях,напоминают застывшие морские волны. Нередко они образуют гряды. * Базис дефляции - уровень, ниже которого энергия ветра «бессильна». Как правило, это капиллярная «кайма» грунтовых вод, или плотные отложения. Максимальная высота подвижных песков, как правило, равна двойной глубине базиса дефляции. В земледельческих районах с малоснежной зимой, засушливыми осенью и весной верхний слой суглинистых почв в отдельные годы (с интервалом в 5-15 лет) находится в распыленном и сухом состоянии, становясь «легкой добычей» ветра. В этом случае формируются шлейфы аккумуляции мелкозема, местами слабо напоминающие барханы, а также валы и насыпи отложившегося мелкозёма в лесополосах. При этом пыльные бури могут охватывать млн. га пахотных земель. * Пыльные бури развиваются по принципу лавинного Эффекта. * На основе наших полевых исследований в зоне Армавирского «ветрового коридора» было установлено, что движение частиц эрозионноопасной фракции (1мм) начинается при установившейся скорости ветрового потока в 9-12 м/с. Борьба с дефляцией и защита почв от эрозии. * Борьба с дефляцией проводится различными методами: механическими (щиты, плетни), биологическими (посевы засухоустойчивых растений, кустарников, деревьев) и химическими (структурообразователи на битумной и латексной основе). * Защита почв от ветровой эрозии почв включает комплекс агролесомелиоративных и специальных противоэрозионных мероприятий: накопление и сохранение влаги в почве; применение безотвальной обработки с оставлением стерни; полосной системы земледелия (поля - шириной 80-100 м), использование кулис из высокостебельных культур (например, кукуруза, подсолнечник); система полезащитных лесных полос ажурной и продуваемой конструкции. С ветровой эрозией, особенно в открытых степях или на равнинах, можно бороться посадкой ветроломных полос, состоящих из одного или более рядов деревьев или кустарников, размещенных под углом к преобладающим ветрам. Ветроломные полосы имеют местное значение, эффективность их действия определяется густотой и высотой деревьев. Содержание почвы под постоянным растительным покровом в сочетании с ветроломными полосами является надежным способом борьбы с ветровой эрозией в местностях, где она является проблемой. На почвах, богатых органическим веществом, рядки зерновых культур используют для временной защиты овощных культур от ветра. Одним из методов борьбы с ветровой эрозией торфяно-болотных почв, разрабатываемых в последние годы, является структурообразование в верхних слоях почв путем внесения ПАВ и высокомолекулярных полимеров. Взаимодействие добавок с органической частью торфа, естественно, должно сказаться на его водных свойствах. При этом следует находить такие решения, чтобы одновременно со структурообразованием торфяная система приобретала оптимальные водные свойства. В районах распространения ветровой эрозии решающая роль в защите почв принадлежит почвозащитным севооборотам, полосноконтурной организации полей с чередованием высокостебельных культур, зерновых трав и паров. Большое значение для почвозащитных севооборотов имеет правильный подбор трав. Помимо клевера в последние годы как в полевых, так и почвозащитных севооборотах используются люцерна посевная и травосмеси бобовых и злаковых трав. Разработана система мероприятий по борьбе с ветровой эрозией, заключающаяся в проведении безотвальной обработки почвы, посеве кулис и применении кольчатых катков. Эти приемы уменьшают действие эрозионных процессов, засух и повышают урожайность сельскохозяйственных культур. Только благодаря планомерной работе по борьбе с ветровой эрозией путем внедрения новой системы земледелия с безотвальной обработкой почвы и других мероприятий в настоящее время проявление ветровой эрозии резко сокращено. Все эти природные факторы, осложняющие условия эксплуатации инженерных сооружений и хозяйственных комплексов, а также вторичные процессы, проявление которых связано со строительно-хозяйственным использованием территорий, должны быть выявлены в процессе инженерно-геологических изысканий. В этом отношении исключительное практическое и теоретическое значение имеют региональные инженерно-геологические исследования. В числе агротехнических мероприятий по борьбе с водной и ветровой эрозией перспективным является улучшение физических свойств почвы путем применения искусственных структурообразователей. Проявление негативной деятельности эрозии Из-за эрозии и непринятии мер по ее предупреждению, развитию и распространению экономике страны наносится огромный ущерб. Снижается потенциальное плодородие почв, ухудшаются химически и агрофизические свойства, снижается биологическая активность. Как результат — снижается урожайность и ухудшается качество сельхоз продукции. Также снижается эффективность химизации. Процессы эрозии присутствуют буквально в каждом регионе. По прогнозам из-за отсутствия мер по защите почв, ежегодные потери из-за смыва могут достигать 7 миллиардов тонн почвы. Эрозия почвы ведет к выветриванию гумуса и нарушению экологического баланса, что в будущем может привести к экологической катастрофе. При пылевых бурях потери слоя гумуса достигают 10 сантиметров. Следует подчеркнуть, что сантиметр этого слоя в природе создается боле, чем за 100 лет. Важно знать! Эрозия почвы относится к экзогенным опасным явлениям (т.е. вызванным внешними причинами). В некоторых зонах смыв плодородных почв в 5 – 15 раз превышает их образование. Как известно из исследований, в течение года формируется 0,6 тысяч га почв. Что касается смыва, то он достигает 7-и тысяч га. Мало того, порой последний показатель доходит до 50 тысяч га. Меры по защите почв от эрозии В настоящее время для защиты почвы от эрозии используются различные технологии и пути решения проблемы. Основными являются такие, как севообороты (чередование сельскохозяйственных культур и паров во времени и на территории или только во времени), обеспечивающие защиту почвы, создание на в значительной степени смытых склонах лугов. Охране почв от ветровой эрозии способствует такой способ, как лесомелиорация. Должный эффект обеспечивается гидромелиоративными сооружениями. Положительный результат приносят и работы в зимних условиях. Это прикатывание снега полосами, его зачернение, использование щитов, обеспечивающих снегозадержание. Защите земель от ветровой эрозии способствует высадка растений по определенным схемам. При защите от ветровой эрозии значительные результаты обеспечиваются севообороты, имеющие короткие ротации. Препятствуют такой эрозии многолетние травы, высеваемые полосами. Эффект обеспечивается и в том случае, когда чистые пары чередуются с пропашными культурами. Интересный факт: Распашка склонов способствует замедлению эрозии почв! Пожалуй, можно говорить о том, что наибольший эффект в борьбе за сохранение земель достигается при плоскорезной обработке почвы, посевы по стерне, использовании кулисных посевов, регулярном орошении и лесомелиорации. При наличии эрозии используются совместно все названые выше способы. Но к ним обязательно добавляются такие, как обработка склонов плоскорезами в направлении поперек уклонов. Выполняется также способ лункования. Чаще всего после того, как на участке выращивались многолетние травы или кукуруза. Это же используется и после зяби, распашки склонов или паров (пар — это распаханное поле, оставляемое на одно лето без посева культурных растений). Разумеется, неплохой эффект обеспечивается гидротехническими сооружениями. Еще в большей степени эффективным методом защиты является устройство агрогидромелиоративных почвозащитных комплексов. К сожалению, так как защита почв от эрозии приносит дополнительные расходы, в настоящее время не каждое сельскохозяйственное предприятие способно выполнять работу, чтобы уменьшить или замедлить эрозионные процессы. Однако случается, что и крупные предприятия, у которых есть возможности для этого, стараются сэкономить на защите почвы от эрозии, выполняя только минимум защитных мероприятий. Антропогенные факторы проявления эрозии Антропогенные факторы — факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающую природную среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т.д.). Эрозия почв (от лат. erosio — разъедание) — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными. Ускоренная эрозия в современных условиях – это чаще всего воздействие нерациональной деятельности человека. Одна из причин проявления эрозии кроется в том, что при определении специализации хозяйств, при размещении угодий, подборе культур в севообороты, размещении всех линейных элементов организации территории не учитываю опасность ее развития. Также причинами, как правило, является отсутствие или не выполнение научно обоснованных рекомендаций по рациональной хозяйственной деятельности с учетом всех факторов эрозии почв. Человек способен регулировать эрозионные процессы, но не полностью. Классификацию природных процессов, приводящих к деградации почв, разделяют на 4 группы в зависимости от влияния человека на них: 1. Процессы, которые не могут быть предотвращены человеком – тектонические движения земной коры, землетрясения, извержения вулканов, ураганы и т.п.; 2 Процессы, интенсивность которых в той или иной степени зависит от человека, снежные лавины, оползни, осыпи, сели, эрозия почв; 3. Процессы, вызванные антропогенным фактором. В эту группу входят: оседание почвы, вторичное засоление почв, осушение торфяников и т.п.; 4. Антропогенные процессы – деградация почв при разработке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, при лесозаготовках при проведении геологоразведочных работ, при несоответствии агротехники местным почвенно-климатическим условиям и т.п. Природные факторы проявления эрозии. Климат. Факторы, влияющие на возникновение и интенсивность эрозионных процессов, делятся на две группы: на природные и антропогенные (социально-экономические), связанные с хозяйственной деятельностью человека. Современная эрозия, как правило, проявляется при сочетании обеих групп факторов. Природные факторы создают условия для проявления эрозии, а нерациональная производственная деятельность человека является основной причиной, вызывающей водную и ветровую эрозию. К природным факторам водной эрозии относятся: климат, рельеф, почвы, растительность. К климатическим факторам относится водная эрозия, которая вызывается поверхностным стоком, поэтому важнейшими климатическими факторами, определяющими эрозионную опасность земель, являются дождевые осадки, а также режим снегоотложения и снеготаяния. Ведущая роль принадлежит осадкам, которые формируют поверхностный сток. Другие климатические факторы (температура, влажность воздуха, ветер) имеют косвенное значение. Формирование стока и развитие эрозии в большей мере определяются интенсивностью осадков, т. е. количеством воды (мм), выпадающим в единицу времени (мин). Поверхностный сток проявляется тогда, когда при интенсивных и продолжительных ливнях почва не может поглотить воду. Сток от талых вод возникает при активном снеготаянии и слабой водопоглощающей способности почв. Чем интенсивнее ливни, тем сильнее выражены процессы эрозии. Наблюдениями установлено, что при дождях со слоем 5-8 мм, но большой интенсивности, и особенно при выпадении их на переувлажненную почву, может возникнуть эрозия. Эрозия почв, вызванная стоком талых вод, зависит от мощности снежного покрова, глубины промерзания почвы и интенсивности снеготаяния. Большое влияние на эрозию почв в период снеготаяния оказывает температурный режим. При быстром снеготаянии, даже при малом запасе снега, создаются условия для формирования большого стока. Рельеф как фактор способствующий возникновению эрозии. Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов. В условиях склоновых форм рельефа возможно проявление водной эрозии, то есть смыва и размыва почвы. Равнинные формы рельефа в районах с засушливым и континентальным климатом благоприятствуют возникновению ветровой эрозии. Возникновение водной эрозии тесно связано со стоком дождевых и талых вод, которая начинает формироваться на местности, имеющей уклон. Значительное влияние на процессы смыва оказывает не только крутизна склона, но и его форма (рисунок 1). На прямых склонах процесс эрозии вниз по уклону увеличивается в связи с увеличением массы стекающей воды. Разрушающая сила стекающей воды нарастает постепенно. Выраженный смыв проявляется приблизительно от середины склона. На выпуклых склонах эрозия сильнее выражена в нижней части, где находятся самые крутые участки склона. Здесь, кроме увеличения массы стекающей воды, происходит повышение и скорости её стекания, поэтому эрозия резко возрастает. Склоны вогнутой формы характеризуются наиболее выраженными эрозионными процессами в верхней части склона, которая является более крутой. Книзу эрозия уменьшается, в связи с чем, здесь может происходить аккумуляция смытого выше материала. Увеличение длины склона вызывает возрастание массы воды, поступающей к нижней части склона, в связи, с чем усиливается разрушительная энергия потока. Ветровая эрозия возникает при любой форме рельефа. Ветер разносит продукты эрозии в различном направлении, даже вверх по склону. В первую очередь ветровой эрозии подвергаются выпуклые участки поверхности и ветроударные склоны. Чем круче ветроударный склон, тем больше скорость ветра и сильнее разрушение почвы. Почва как фактор способствующий возникновению эрозии Принципы влияющие на разработку комплекса ПЭМ Для обеспечения экологической безопасности в соответствии с российским природоохранным законодательством и действующими „ нормативно-правовыми документами в зоне возможного влияния объектов газопровода Алтай на всех этапах реализации проекта будет осуществляться производственный экологический мониторинг (ПЭМ). Объектами ПЭМ являются источники воздействия эксплуатируемых объектов (выбросы, сбросы) на различные компоненты природной среды (атмосферный воздух; поверхностные воды и донные отложения; подземные воды; геологическая среда, почвенный покров; растительный покров; животный мир; гидробиологические условия). Проведение ПЭМ позволит контролировать воздействие объектов транспорта газа на различные компоненты природной среды и на этой основе планировать и осуществлять природоохранные мероприятия, а также своевременно предотвращать или локализировать негативное воздействие опасных природных и техногенно-природных процессов. Предусматриваются следующие этапы проведения ПЭМ: - мониторинг в период строительства (строительный мониторинг); - мониторинг в период эксплуатации. Экологический мониторинг в. период строительства организуется с целью проведения контроля за всеми компонентами природной среды, которые могут пострадать в ходе выполнения строительных работ. В ходе строительного мониторинга осуществляются: выполнение наблюдений, сбор, обработка и анализ данных о фактическом уровне техногенного воздействия строительства объектов на различные компоненты природной среды (с учетом данных о «фоновом» состоянии компонентов природной среды); дешифрирование аэрокосмических материалов с использованием различных видов съемок (черно-белой, многозональной и др.); изучение отдельных компонентов природной среды, показателей и характеристик, рекомендованных на стадии инженерно-экологических изысканий; камеральная обработка материалов и составление отчетов; накопление баз данных по результатам строительного мониторинга. Основной целью экологического мониторинга в период эксплуатации является контроль за состоянием и загрязнением компонентов природной среды в зоне влияния проектируемых объектов путем сборка измерительных данных, интегрированной обработки и анализа этих данных, распределения результатов мониторинга между пользователями и своевременного доведения мониторинговой информации до должностных лиц. В задачи ПЭМ в период эксплуатации входит: осуществление регулярных и длительных наблюдений за видами техногенного воздействия эксплуатируемого объекта на различные компоненты окружающей природной среды и оценка их изменения; осуществление регулярных и длительных наблюдений за состоянием компонентов окружающей природной среды и оценка их изменения; анализ и обработка полученных в процессе мониторинга данных. Результаты ПЭМ используются в целях: контроля за соблюдением соответствия воздействия эксплуатируемых объектов на различные компоненты окружающей природной среды предельно допустимым нормативным нагрузкам; контроля за соблюдением соответствия состояния компонентов окружающей природной среды санитарно-гигиеническим и экологическим нормативам; контроля характера и интенсивности протекания геологических процессов, опасных для сооружений и оборудования объектов транспорта газа; разработки и внедрения мер по охране окружающей среды. Для реализации указанных задач предусматривается создание постоянно- действующей системы ПЭМ. Система ПЭМ строится на базе технических, программных, информационных и организационных средств в соответствии со следующими принципами: - централизованный сбор информации от территориально распределенных объектов системы ПЭМ, единый экосистемный анализ этой информации; - единство информационной технологии всех составных частей системы ПЭМ, что минимизирует затраты на их стыковку, исключает потери информации, повышает надежность и эффективность функционирования всей системы в целом и ее составных частей в отдельности; - работа системы в режиме реального времени, при котором осуществляется регулярный коммуникационный обмен оперативной информацией между всеми ее элементами по единой технологической программе; - открытость архитектуры системы, позволяющая осуществлять ее поэтапное наращивание и модернизацию. Содержание комплекса ПЭМ по защите земель от водной эрозии Защита почв от эрозии слагается из профилактических мероприятий по предупреждению ее развития и конкретных мер по устранению эрозии там, где она уже проявилась. В эрозионноопасных районах, где природные условия благоприятствуют возникновению и развитию эрозии, земледелие должно быть почвозащитным. Поскольку сток формируется с водораздела, то противоэрозионные мероприятия должны охватывать всю территорию от водораздельных ее частей до нижних участков склонов. Особое значение имеет система противоэрозионных мероприятий в условиях мелиориров; их торфяно-болотных почв.. Защита почв от эрозии включает противоэрозионные мероприятия: организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные, гидротехнические. |