9. Эрозионные явления

Подмыв и разрушение берегов рек. Формирование речных долин происходит под влиянием размыва (эрозии), смыва, переноса и отложения (аккумуляции) рыхлого материала. Соотношение этих процессов меняется на разных участках речной долины и в зависимости от стадии ее формирования, т. е. в пространстве и во времени. В конечном итоге эти процессы формируют продольный и поперечный профили речной долины. От характера и интенсивности их про­явления зависят главные особенности строения долины.

При формировании речных долин ведущая роль принадлежит донной и боковой эрозии. Донная эрозия проявляется в размыве и углублении русла реки, боковая — в подмыве берегов и расширении долины. Донная эрозия постепенно сменяется боковой, и совокуп­ность этих процессов приводит к выработке нормального продоль­ного профиля равновесия реки. =>образуется сравнительно плавная кривая продольного профиля реки, крутого в верховьях и слабо наклонного в низовьях, по мере приближения к базису эрозии.

Крутизна продольного профиля обычно возрастает на участках рек, испытывающих неотектонические поднятия, а также сложенных коренными слаборазмываемыми породами или с завалами русла в результате обвалов, оползней и др. С другой стороны, выполаживание продольного профиля происходит на участках, испытывающих неотектонические погружения, сложенных легкоразмываемыми по­родами с широким развитием понижений и котловин, где накапли­вается рыхлый материал.

Участки рек с крутыми уклонами имеют узкие каньонообразные долины с высокими коренными склонами. Для участков с пологим уклоном характерны террасированные долины одностороннего (один склон коренной, другой террасирован) или двустороннего (оба склона террасированы) развития. Число террас в долине крупной реки может достигать 10 и более. Террасы образуются в результате непрерывно-прерывистого развития эрозионных процессов, когда эрозионные стадии развития долины сменяются циклами аккумуляции аллювия.

Интенсивность размыва русел и берегов и переноса рыхлого материала речным потоком определяется живой силой реки Р, которая прямо пропорциональна произведению массы воды m на половину квадрата скорости v течения потока, то есть Р = mv²/2. =>чем больше расход реки и выше скорость ее те­чения, тем более значительную эрозионную работу она совершает. Сопоставление живой силы реки Р с расходом твердого стока в ней G позволяет судить о направленности эрозионного процесса в том или ином поперечном сечении реки. При Р >G преобладает эрозия, при Р=G наблюдается равновесие между эрозией и аккумуляцией, а при Р<G преобладает аккумуляция.

В результате действия центробежных сил более интенсивному размыву подвергаются вогнутые берега речных до­лин. Такие берега обычно выделяются в рельефе долины реки высо­ким обрывистым уступом коренных пород с узким бечевником и без низких террас. Река в половодье непосредственно подмывает корен­ной склон и отличается большими скоростями течения и значитель­ными глубинами на этом участке. На реках северного полушария правый берег более крутой и высокий и в большей степени подвергается боковой эрозии, чем левый.

Особенности геолого-тектон строения речных долин, петрограф состав и физико-механ св-ва слагаю­щих их ГП относятся к ведущим факторам, определяю­щим интенсивность развития эрозионных процессов. В районах ши­рокого развития закарстованных или трещиноватых ГП, распространения рыхлых водопроницаемых отложений водосбор­ные бассейны обычно отличаются слабым поверхностным стоком и незначительными расходами рек, так как основное количество атмо­сферных осадков расходуется на инфильтрацию и даже инфлюацию. Русловые эрозионные процессы также существенно зависят от ско­рости речных потоков. Интенсивность размыва берегов резко воз­растает при скоростях течения, превышающих допустимые для пре­обладающих в речной долине типов горных пород.

Русловые процессы — это совокупность эрозионных и аккуму­лятивных процессов, под воздействием которых происходят постоян­ные изменения морфологии русла и поймы реки. Эти процессы обу­словлены неравномерными скоростями турбулентных разнонаправленных (продольных и поперечных) потоков воды в реке. Эрозионный размыв начинается с отрыва некоторого количества час­тиц ГП от берега или дна и их постепенного перемещения вниз по течению путем поступательного движения, волочения, пере­катывания или во взвешенном состоянии. Турбулентный речной по­ток за счет неравномерной скорости обычно пульсирует, поэтому под воздействием частицы ГП переносятся небольшими толчками. При этом за счет пульсации потока одни частицы выводятся из состояния покоя раньше других, что приводит к образованию волнистых гряд и движению основной массы наносов в виде последовательного перемещения этих гряд. Массовое увеличение кол-ва движущихся частиц происходит во время половодий и паводков при резком возрастании скорости течения речного потока.

Средняя скорость, при которой только начинается движение частиц, называется размывающей скоростью потока, а более высо­кую скорость, при которой частицы переходят во взвешенное состояние принято называть критической. => при по­следовательном возрастании скорости речного потока происходит постепенное нарастание массы движущихся наносов, т. е. прогрес­сирующее развитие эрозии. При этом аллювиальные наносы в зави­симости от скорости потока, дисперсности частиц и их удельного веса могут перемещаться у дна русла (волочением, перекатыванием, скачками) или же во взвешенном состоянии. А снижение скорости течения приводит к превалированию процессов аккумуляции наносов.

Анализ опытных данных и результатов из­мерений позволяет с высокой степенью вероятности выделять уча­стки рек с наиболее интенсивными процессами эрозии и разрушения берегов. Обычно это правые берега, сложенные слабыми породами. При этом периоды половодий и паводков отличаются наиболее ин­тенсивным разрушением берегов.

Для защиты берегов рек осуществляют противоэрозионные мероприятия. Различают профилактические для предупреждения опасных явлений (работы по поддержанию устойчивости берег склонов, пляжей, различных берегоукрепит сооруж, стационарные и период наблюдения для предупреждения аварийных мероприятий) и капитальные для непосредствнной защиты берега (инженерные сооруж для непосредств защиты берега от воздействия эрозии (мощение, благоустроенные набережные).

Размыв и разрушение склонов (овражно-балочные явления). Склоновый сток дождевых и талых вод приводит к периодическому размыву и смыву поверхностных рыхлых образований. На склонах и водоразделах образуются овраги — как результат начальной до­вольно быстрой линейной эрозии. Территории с широко развитой овражно-балочной сетью приобретают ярко выраженный эрозионно-расчлененный рельеф. Оврагообразование сопровождается широким развитием эрозии почв, или смывом почвенного покрова с сельско­хоз земель. Почвенный смыв разрушает гумусовый горизонт, понижает содержание в нем орган вещ-в, азота, фосфора и др биоген элементов минер питания рас­т, что приводит к резкому снижению плодородия почв.

На территории России овраги с прилегающими размытыми зем­лями занимают миллионы гектаров, и ежегодный прирост оврагов достигает примерно 2% общей их площади. Высокими значениями показателя овражно­сти характеризуются многие районы Северного Кавказа, Сибири.

Овраг — это вытянутая извилистая или ветвящаяся форма релье­фа, представляющая собой долину времен потоков или неболь­ших ручьев. Длина оврагов иногда достигает многих десятков кило­метров, глубина может достигать 30 м. Масштабы и интенсивность развития овражно-балочных систем определяются такими факторами, как климат, рельеф, растительный покров, геологическое строение и хозяйственная деятельность. Чем сильнее расчленен рельеф, выше и круче склоны, больше площадь водосбора и ниже местные базисы дренирования, тем интен­сивнее развивается эрозионный процесс. При этом овраги генетиче­ски связаны с легкоразмываемыми ГП.

Обычно примен след комплекс противоэрозионных мероприятий: 1) Лесомелиоративные работы - устройство полезащитных лесных полос и других форм лесонасаждений для измения водного режима территорий и регулирования поверхностного стока, для укрепления почв и рыхлых ГП. 2) Строительство водорегулирующих сооружений для перехвата и замедления поверхностного стока. 3) Строгое соблюдение правил землепользования и агротехники. Борьба с оврагообразованием может быть эффективной только при комплексном применении указанных и ряда других мероприятий.