Користувач:Юлія Облогіна

Вивчення ерозійного рельєфу

Термін ерозія походить від лат. erosiо – роз’їдання.

Ерозійні процеси – це руйнування поверхні порід чи ґрунту водою (водна ерозія), вітром (дефляція), льодом (екзарація) і морем (абразія). Водна ерозія виникає за наявності поверхневого водного стоку. Власне ерозійний рельєф утворюють тимчасові водні потоки. Вони виникають після зливових опадів чи швидкого танення снігу у вигляді струменів води на схилах і струмків у від’ємних формах рельєфу. Плинна вода розмиває підстеляючу поверхню, тому переважає глибинна ерозія .

Класифікації ерозійних процесів і форм рельєфу

Внаслідок діяльності ерозійних процесів виникають відповідні форми рельєфу.

Їхній еволюційний ряд такий:

борозна (глибиною до 0,5 м) → вимоїна (синоніми – водория, промивина, до 2 м) → яр (2-10 м) → балка (5-50 м і глибше).

Для означення пологих, без різких обрисів, заглибин на земній поверхні використовують терміни лощина, мікроулоговина. Лощи́ни (нім. dellen, рос. ложбины, логи) – розлогі лінійно видовжені пониження на поверхнях межирічних рівнин, з пласкими і вузькими днищами, надзвичайно пологими схилами, що без виразних меж (брівок) змінюються суміжними плакорами. За іншими авторами, під лощинами розуміють лінійні негативні форми рельєфу з коритоподібним поперечним профілем і нечіткими структурними лініями (ребрами рельєфу) – брівками, тиловими швами днища. Під російськомовним терміном “потяжина” розуміють малу борозну глибиною до 3-5 см .

За О. Спиридоновим (1985) виділяють:

• улоговини – плоскі, слабко помітні зниження;
• вибоїни та дрібні вимоїни – глибиною до 0,5 м;
• глибокі вимоїни – 0,5-2,0 м;
• неглибокі яри – 2-5 м;
• середні яри – 5-15 м;
• глибокі яри – 15-25 м;
• дуже глибокі яри – понад 25 м .

За об’ємом розрізняють:

• вимоїни (до 10 м³);
• невеликі яри (10-100 м³);
• середні яри (100-1 000 м³);
• великі яри (1 000-10 000 м³);
• дуже великі яри (понад 10 000 м³) .

Класифікації ярів

За розташуванням у рельєфі:

• вершинні,
• схилові,
• берегові та
• донні.

Вершинні розвиваються у верхів’ях малих долинних форм – балок, лощин, долинах рік перших порядків. Схилові яри розташовані на схилах пагорбів чи долинних форм, часто виходять за їхню брівку. Схилові яри, які розташовані поблизу берегів ріки і не виходять за брівку долини, називають береговими. Донні яри приурочені до днищ балок, улоговин, лощин .

За будовою в плані:

• простий,
• розгалужений,
• складнорозгалужений та
• яркова система.

Простий яр у плані є одним прямим або слабозігнутим руслом з двома-трьома розгалуженнями в районі вершини. Розгалужені та складнорозгалужені ярихарактеризуються наявністю кількох бокових відгалужень вздовж всієї довжини основного русла, з яких великі за своїми морфометричними характеристиками збігаються з основним руслом. Яружна система – єдина сукупність основного русла та густої мережі ярів менших порядків .

За фазами активізації:

• первинні
• вторинні.

Первинні (бічні, вихідні) виникають на схилах пагорбів чи долин внаслідок активізації ерозії струмкових водотоків. Вторинні (донні, вкладені) розвиваються у днищах долинних форм активізацією тимчасових руслових потоків.

За породами, які прорізають:

• у пухких чи
• корінних скельних породах.

У плані яри, закладені у пухких породах, мають розгалужені та складнорозгалужені форми, а в корінних – прості ланцетовидні форми. Яри, врізані у піщані породи, мають покаті осипні схили, а складені лесами чи вапняками – круті схили .

За стадіями розвитку. У розвитку ярів, за С.С. Соболєвим (1948), виділяють чотири стадії:

1. вимоїни;
2. врізання висячого яру вершиною (збільшення довжини) та зростання глибини;
3. вироблення профілю рівноваги;
4. спокійний розвиток та його затухання.

Стадії розвитку ярів

Стадія 1 – яр зароджується на крутій ділянці схилового водозбору у вигляді розривів дернини, просвітів лійок розмиву, їхнього з’єднання, утворення вимоїни та поступової концентрації схилового потоку в єдиному руслі. На цій стадії впливають антропогенні чинники, випадкова інтенсифікація або припинення лінійної ерозії. Період від утворення лійки розмиву до вимоїни важко визначити тимчасовим відрізком. Початок утворення яру чітко фіксується з моменту виходу на плакорні поверхні і перетворення вимоїни в лінійну форму з типовим для яру поздовжнім профілем і розмірами, що не дають змоги її знищити подальшою оранкою.

Стадія 2 – найбільш інтенсивний ріст яру за всіма параметрами поблизу брівки схилу, особливо його довжини та глибини. Поздовжній профіль тальвегу в середній і гирловій частині залишається опуклим, що сприяє збільшенню швидкостей, а, відповідно, розмиваючій і транспортуючій здатності та каламутності потоків талих і дощових вод. За час цієї стадії довжина яру виробляється на 70-80% від максимально можливого, об’єм – на 35-45% .

Стадія 3 – повністю закінчується вироблення довжини яру; об’єм до кінця стадії виробляється на 60-80%. Друга й особливо третя стадії характеризуються найінтенсивнішим зниженням швидкостей лінійного й об’ємного зростання, що є наслідком зменшення привершинної площі водозбору в міру регресивного просування яру вгору по схилу. Водночас знижується середній ухил поздовжнього профілю яру і відбувається його виположування, перетворення з випуклого в прямий і випукло-ввігнутий. Ця стадія завершує період найбільш активного росту яру .

Експериментальні дослідження виявили, що глибина та довжина ярів росте швидко в початковий період утворення ярів і за 1% часу досягають 60% своїх граничних розмірів, навпаки, площа за цей самий час розвитку досягає лише 20%, а об’єм – 10% своїх гранично можливих величин. До 5% загального часу розвитку яру його глибина і довжина досягають 80% свого кінцевого розміру, об’єм – 35%. Зростання всіх параметрів яру може повністю припинитися до 60% часу його існування та розвитку.

Стадія 4 – відбувається поступове формування виробленого поздовжнього профілю, його трансформації з прямого і випукло-ввігнутого у ввігнутий. Це час повільного та порівняно спокійного розвитку яру. Для цієї стадії характерне чергування за часом і за довжиною яру процесів та зон ерозії й акумуляції. У цій стадії яр досягає своїх граничних розмірів .

На схилах ярів часто розвиваються опливини, сповзання, осипання ґрунту, які охоплюють неглибокі шари відкладів. Опливини характерні для схилів, складених лесовими, сповзання – щебенисто-суглинистими, осипання – щебенистими породами.

Швидкості росту від року до року змінюються в кілька разів аж до повного припинення і варіюють залежно від водності року, розмивної здатності ґрунтів, рельєфу, стадій розвитку яру, антропогенних впливів. Аналіз матеріалів сучасної активності яркової ерозії на Східноєвропейській рівнині засвідчує, що найтиповішими середніми швидкостями лінійного росту ярів можна вважати 0,5-2,0 м/рік .

Класифікація ерозійних процесів залежно від походження води для появи стоку

Залежно від походження води для появи стоку на поверхні ґрунту розрізняють три види ерозії (за М.М. Заславським, 1979):

• від талих вод,
• зливову та
• іригаційну.

Ерозія від талих вод – це змив ґрунту водами, які надходять під час танення снігу. Вона пов’язана з великою тривалістю процесу, охоплює значні території, проте відзначається невеликою інтенсивністю, оскільки в період танення снігу ґрунт більшу частину часу перебуває в мерзлому стані і не піддається знесенню .

Зливова ерозія – це змив ґрунту водами, які залишаються на поверхні після випадання дощів. Тривалість її впливу на ґрунт вимірюється годинами та хвилинами. Маса змитого ґрунту більша, ніж у разі танення снігу і досягає 10-100 т/га за рік. За зливової ерозії ґрунти руйнуються з двох причин: внаслідок змивання та розмивання потоками стікаючих по поверхні вод, які не встиг увібрати ґрунт і через руйнування ґрунтових агрегатів краплинами дощу. Потужність розмивного потоку поверхневих вод найбільше залежить від інтенсивності і тривалості дощу та довжини схилу .

Іригаційна ерозія виникає після зрошення. Ґрунти вбирають не всю воду, яка подається під час дощування, а її надлишок зумовлює стік. Залежно від способу зрошення іригаційну ерозію поділяють на підвиди: ерозія у разі поливу вздовж борозен, смуг, чеків і дощування.

Класифікація ерозійних процесів залежно від дії води на ґрунт і результатів цієї дії

Залежно від дії води на ґрунт і результатів цієї дії водну ерозію поділяють на два види

• площинну (площові змиви)
• лінійну (лінійні розмиви).

Г.І. Швебс (1974, 1981) ці види ерозії називає поверхнево-схиловою та ярково-русловою.

Початковим елементом площинної ерозії є крапельна ерозія (ерозія розбризкування). Під час випадання атмосферних опадів або поливу дощувальними установками відбувається розбризкування дощових крапель і градин. Під дією їхньої ударної сили відбувається руйнування суцільності ґрунтового покриву та переміщення на невелику відстань його окремих частинок. Ерозійне руйнування ґрунту, зумовлене безпосередньою дією вод зрошення, називають також поливною ерозією .

Водна ерозія змиває та розмиває ґрунт у тимчасовій струмковій мережі та міжструмковому просторі. У тимчасовій потічковій мережі відбувається поверхнево-дрібноструминний, а на міжпотічковому просторі – зливовий поверхневий змив.

Розмив ґрунту в ерозійних мікроформах (борознах) називають ще струминною ерозією. Розрізняють струминний і зливовий струминний розмиви. Струминний розмив зумовлений талими чи поливними водами, зливовий – додатковим енергентичним впливом крапель дощу.

Деякі дослідники розглядають ерозію як процес, який виникає внаслідок перевищення критичної напруги зрушення. Ділянка поверхні діє як суміш різних умов (випадковостей) для середньорічної величини розвантаження потоку в цій точці. Напруженість зрушення рахують як величину, яка залежить від організації поля висот. Існує закон потужності ерозії, який констатує, що локальна швидкість ерозії є степеневою функцією площі, розміщеної вище .

У разі збільшення глибини потоку течія стає турбулентною, що спричиняє нелінійний ріст ерозії. Напруження, які виникають між потоком і ґрунтовою поверхнею, створюють умови для переходу системи “потік – поверхня” у стан самоорганізованої критичності. Досягнувши еродуючої швидкості, потік починає зривати частинки ґрунту. Ерозійний процес локалізується: починають формуватися русла (ерозійний канал буквально угвинчується у поверхневий шар ґрунту). Складний нелінійний характер процесу призводить до утворення спочатку окремих каналів стоку, які, об’єднуючись, потім формують флювіальну мережу. Ця мережа, досягнувши певної стадії розвитку, починає діяти як ціле, тобто в ній виникає розподіл функцій. Характеристики системи мікрорусел закономірно змінюються в напрямі вниз вздовж схилу, віддзеркалюючи рух до оптимальної організації .

Великі елементи струминної мережі, які в літературі називають струменевими розмивами, є першим етапом формування лінійних розмивів, тобто ярково-руслової ерозії. Глибокі лінійні розмиви поступово трансформуються в яри. Г.І. Швебс (1981) ярково-руслові види ерозії поділяє на яркову та руслову ерозію. Яркова ерозія охоплює лінійний, одноступінчастий та багатоступінчастий розмиви. Одноступінчастий розмив поширений у схилових ярах з перепадом ухилу перед вершиною (відвершком) яру, яким він росте. Багатоступінчастий розмив розвивається у формах, які мають кілька ерозійних врізів .

З часом після вироблення профілю рівноваги роль бокових і глибинних ерозійних процесів у розвитку ярів поступово зменшується, стабілізується лінійний ріст цієї форми рельєфу. Ярковий процес затухає, яр перетворюється в балку. У балки наявне ширше днище, конус виносу у гирлі, розлогі схили, іноді наявна одна надзаплавна тераса. Саме своїм динамічним станом – енергійного розвитку чи можливої активізації, яр відрізняється від балки .