Лабораторна робота №7. Визначення стадій розвитку та елементів яру
Мета роботи: вивчити основні осередки ерозії та навчитися визначати елементи яру на плані.
Завдання:
Визначити території з явно вираженими осередками ерозії та елементи яру (див. рис.1).
Завдання виконати в робочому (індивідуальному) зошиті.
Загальна характеристика ерозійних процесів.
Внаслідок дії водної ерозії на полях та інших угіддях утворюються її осередки, що обумовлено високою розчленованістю рельєфу місцевості як давніми, так і сучасними елементами гідрографічної мережі. До давніх відносять улоговини, лощини та балки.
Осередки ерозії являють собою ділянки зруйнованого ґрунтового покриву. Осередки ерозії класифікуються на:
Суцільний і стрічковий змив можна спостерігати весною на розорюваних схилах після зливових дощів. Найчастіше ці осередки з’являються на довгих схилах значної крутизни, на перегинах місцевості, по дну знижених елементів рельєфу. Їх появу значно підсилюють обробіток ґрунту вздовж схилу і слабка протиерозійна стійкість ґрунтів. Глибина змиву може бути різною, від 3 – 5 см до глибини орного шару (30 см).
Струмочковий розмив спостерігається на посівних борознах, слідах від борін, культиватора, по дну неглибоких понижень тощо. Глибина розмиву від 3 – 5 до 30 см. Подальший обробіток ґрунту повністю або частково зарівнює струмочкові розмиви, тому їх відносять до площинної ерозії.
Промивини, що зарівнюються – подальша стадія поглиблення знижень і перетворення їх у ярочки. Глибина цих промивин 30 – 50 см, найчастіше вони спостерігаються по дну борізн та знижень після сніготанення чи злив.
Промивини, що не зарівнюються – подальша стадія поглиблення знижень і перетворення їх у ярочки. Глибина цих промивин 50 – 100 см. Вони непрохідні для сільськогосподарських машин і знарядь, тому їх виводять із складу ріллі. Такі промивини розчленовують поля на дрібні робочі ділянки, їх віднесено до лінійної ерозії.
Ярочки – подальша стадія поглиблення дна западин і перетворення їх у яри. Ярочки зустрічаються і по дну балок, їх глибина досягає 1 – 3 м. Ярочки теж віднесено до лінійної ерозії.
Рис. 1. Схема яру та його частин (1- вершина, 2 – схили, 3- від вершки, 4 – дно і русло, 5 – брівка, 6 – конус виносу в гирло яру, А-А та Б-Б – лінії розрізів).
Яри – завершальна стадія розвитку лінійної ерозії, їх глибина становить 3 – 50 м і може досягати 100 м. Яри спричинюють виведення земель із сільськогосподарського користування. Конуси виносу ярів замулюють безплідною породою заплавні землі, перегороджують малі річки, обумовлюють заболочення заплав тощо. На відміну від промивини, яр має подовжений профіль і характерну зовнішню форму. Понад 80 % ярів завдовжки до 0,5 км віднесено до коротких. Значно менше поширені яри середньої довжини (0,5 – 2 км), а довгі (2 – 5 км) зустрічаються дуже рідко.
Типовою для яру є наявність вершини, дна, русла, гирла, конуса виносу, схилів та брівки.
Вершиною яру називають ту його частину, через яку надходить найбільша частина поверхневого стоку. Як правило, це урвища, що мають різну глибину. На глинистих ґрунтах вона становить 3 – 6 м, а на лесових породах – 30 м і більше. Вершина інтенсивно росте в довжину, глибину та ширину. Її ріст у довжину відбувається в напрямку, протилежному руху стічної води.
Багато ярів мають декілька вершин. Головною з них називають вершину найбільшого розміру, бо саме в неї потрапляє найбільша кількість води. Через бічні вершини вода в яр потрапляє менше. Ці вершини називають відвершками.
Нижня частина яру обмежується схилами. На ній осідають продукти виносу, вона і є дно яру. Дно має певний нахил і по ньому стікає вода. У старих ярах по дну проходить русло, по якому тече вода. У молодих ярах водний потік тече по всьому дну, тому поняття дна і русла тут збігаються. В яружно-балкових системах ділянки дна займають лише 0,1 – 2 % їх загальної площі.
Гирло яру – найстаріше за віком місце сполучення яру з річковою долиною або балкою. Це кінцева частина яру, що залягає нижче всіх інших його частин. У гирлі ярів схили найбільш пологі, нерідко покриті рослинністю, а дно має незначний нахил і найбільшу ширину, і тому швидкість водного потоку тут знижується, внаслідок чого відкладається чорнозем у вигляді віяла, або конуса виносу. До гирла ярів потрапляє більше продуктів виносу, ніж у гирла балок. Це пояснюється тим, що і в яру відбувається розмив ґрунту і підґрунтя.
Схил яру – це похила площина землі між брівкою та дном яру, або бічна ділянка яру, яка знизу обмежена дном, згори – прилеглим схилом. У молодих ярів у період їх інтенсивного росту схили досить стрімкі (20 – 30°), старі ж яри, що вже припиняють свій ріст, набувають природної стрімкості схилів, характерної для конкретної гірської породи.
Брівка яру – це перетин земної поверхні з бічними стінками яру.
2. Стадії ерозії. Розвиток ярів відбувається у три стадії: вершинного розмиву, вироблення поздовжнього профілю і досягнення рівноваги та затухання росту.
На стадії вершинного розмиву під дією водного потоку в промивині з’являється вершинний перепад висот відносно до місцевого базису ерозії. Коли цей перепад досягає глибини 1,5 – 3 м, під дією спадної води утворюється лійка розмиву, а також підмивання ґрунту, що призводить до зсуву ґрунту назустріч стічній воді.
Відвалена при цьому маса ґрунту і підґрунтя зноситься стічною водою. Ріст яру в довжину відбувається дуже швидко. Одночасно з ним руйнується і поглиблюється дно яру. Бічні схили набувають зривистої форми. На цій стадії розвитку яр глибоко врізається в товщу ґрунту і його ріст здійснюється у багатьох напрямах, однак гирло ще не досягає місцевого оазису ерозії. Воно неначе зависає на схилі.
На стадії вироблення поздовжнього профілю і досягнення рівноваги розширюється і поглиблюється донна частина яру, тобто формується поздовжній і розширюється поперечний його профілі. Русло яру доходить до місцевого базису ерозії. Яр набуває поздовжнього профілю, що має форму увігнутої кривої, крутість якої рівномірно зменшується в напрямку від вершини яру до його гирла. Поперечний профіль яру розширюється через підмивання та обсипання схилів, що тривають до закінчення цієї стадії розвитку яру, після чого схили перестають обсипатися і заростають трав’яною рослинністю.
На стадії затухання росту відбувається повне припинення глибинної ерозії, призупинення процесів підмивання та завершення формування природної стрімкості схилу. Дно яру затягується делювієм і поступово вирівнюється. Яр остаточно досягає місцевого базису ерозії і його схили заростають трав’янистою рослинністю та чагарниками. Яр поступово перетворюється у балку. Причинами затухання росту яру є досягнення профілю рівноваги та зменшення площі водозбору.
Численні морфометричні та морфологічні дослідження ярів на території України і за її межами показують, що у межах одного яру можна спостерігати різні стадії його розвитку, при цьому кожній стадії відповідає певна форма поперечного профілю.
У районах поширення ґрунтів на грубопилуватих лесах (північ Лісостепової зони, лесові острови на Поліссі) в утворенні яружних систем бере участь і підземна ерозія. Суть її полягає у тому, що випадання дощів обумовлює суфозійне просідання дна тимчасових водотоків через розчинення та винос карбонатів. Підземний потік води заповнює утворені внаслідок просідання порожнини.
Однією з передумов інтенсивного змиву та розмиву є кількість стоку, яка залежить від величини водозбору, під яким розуміють територію, обмежену лінією вододілу. Площа водозбору може коливатися від кількох сотень квадратних метрів до кількох тисяч квадратних кілометрів. Площа водозбору невеликого яру може становити лише 1,25 га, а балки – від 50 до 2500 га. Великі балкові системи складаються з декількох елементарних водозборів. Водозбірна площа ріки складається з кількох десятків, сотень або тисяч водозбірних площ окремих ярів, балок, долин, які, зливаючись одна з другою, утворюють велетенський водозбірний басейн річки. Чим більший водозбір, тим більша маса води може скупчитися в ньому при сніготаненні чи зливах і тим більше руйнування ґрунту може спричинити цей стік.
Форма водозбору також впливає на інтенсивність розвитку водної ерозії. Виділяють три форми водозборів: пряму, розсіювальну й акумулюючу.
При прямій формі водозбору стік переважно розосереджено стікає вниз по схилу. Концентрування його може відбуватися, але незначне.
Розсіювальна форма водозборів більш безпечна. Маса стоку розсіюється по схилу і концентрування його майже не відбувається.
Акумулююча форма водозбору сприяє концентруванню маси стоку у вузькому руслі й утворенню промивин та ярів.