Эрозия, подтопление и переработка берегов. Защита почв от эрозии: виды эрозии, методы борьбы
Одним
из важнейших факторов, способствующих
расчленению рельефа и понижению
поверхности материков являются
поверхностные текучие воды. К ним относятся
все воды, стекающие по поверхности, начиная
от дождевых струй до постоянных потоков
мощных речных систем. Источником
поверхностных текучих вод являются
атмосферные, талые и подземные воды.
Процесс разрушения, или размывания горных
пород текучими водами называется эрозией.
Эрозия, в свою очередь, состоит из двух
процессов: механического размывания горных
пород – истирания дна твердыми обломками и
химического растворения горных пород.
Самый низкий уровень, которого водный поток
достигает в устье, называется базисом
эрозии, а уровень мирового океана –
абсолютным базисом эрозии.
Процессы эрозии обычно сопровождаются
аккумуляцией. Продукты разрушения
перемещаются водой как в обломочном, так и в
растворенном виде. В результате
совместного действия эрозии и аккумуляции
поверхность Земли постепенно нивелируется,
а рельеф превращается из горного в
равнинный.
Работа текучих поверхностных вод
охватывает значительные площади. Наиболее
важную роль играют реки. Источником питания
рек могут быть поверхностные и подземные
воды. Для каждой реки в течении года
характерно чередование периодов высокого и
низкого уровня воды. Состояние высокого
уровня называется половодьем или паводком,
а низкого – меженью. Количество воды в
половодье может увеличиваться, по
сравнению с меженью, в несколько раз.
Скорость течения рек непостоянна, она
меняется во времени и в пространстве.
Максимум наблюдается в половодье.
Наибольшие скорости наблюдаются в
поверхностной части потока, а наименьшие –
у берегов и в придонной части, где поток
испытывает трение о дно. Движение воды в
речных потоках носит турбулентный характер,
т.е. вихревой. Турбулентное движение
вызывает водовороты и перемешивание всей
массы воды от дна до ее поверхности, что
приводит к захвату обломочного материала и
переходу его во взвешенное состояние.
Эрозионные процессы в речных системах
зависят от стадий развития речной долины.
Различают эрозию донную, или глубинную,
направленную на врезание потока в глубину,
и боковую, ведущую к подмыву берегов и
расширенного долины.
В начальную и ранние стадии развития речной
долины преобладают глубинная эрозия.
Глубину вреза речной долины определяет
базис эрозии. На ранних стадиях
формирования долины эрозия идет вверх от
базиса эрозии (регрессивная эрозия). В это
время в рельефе поверхности, по которой
протекает река, могут наблюдаются
различные неровности, создающие уклоны на
отдельных участках долины, и перепады. В
результате этого скорость течения водного
потока на отдельных участках и
интенсивность эрозии оказывается
различными. В этих случаях в выработке
профиля равновесия реки большое значение
приобретают, помимо основного, местные
базисы эрозии. Если река встречает на своем
пути крутые ил отвесные уступы более
устойчивых пород, то образуются водопады.
Падающая струя воды интенсивно размывает
дно реки у уступа. В результате подмывания
через некоторое время верхняя часть уступа
обрушивается и уступ отступает. Водопад
начинает действовать на новом уровне. У
основания уступа водопад, захватывая
обломки горных пород, высверливает на дне
углубления, которые называют исполинскими
котлами или водозабойными колодцами. Уступ
или порог с водопадом является местным
базисом эрозии.
Рис. 7. Выработка продольнго профиля равновесия реки на различных стадиях регрессивной эрозии (б0-а0; б1-а1; б2-а2) ; А – истоки реки, Б – базис эрозии
Рис.8. Канадская часть Ниагарского водопада и отступание его (по С.К. Гильберту)
Одновременно
с глубиной начинает проявляться и боковая
эрозия. Ее роль возрастает по мере
ослабления донной эрозии. Это приводит к
подмыву берегов и расширению долины. В
результате поперечной циркуляции, струи
воды опускаются ко дну и оттуда – над дном
идут к берегам. Происходит вынос
обломочного материала из придонной зоны к
берегам, где он частично откладывается,
образуя русловые отмели.
Влекомые по дну и взвешенные твердые
частички называют твердым стоком рек.
Обломочный материал, перемещаемый рекой по
дну, усиливает глубинную эрозию, но и сам
постепенно измельчается, истирается и
окатывается. Так образуется гравий, галька,
песок.
В рассмотренном виде в речных водах
переносятся карбонаты (CaCO3, MgCO3, Na2CO3), в
меньшей мере – кремнезем (SiO2).
Легкорастворимые сульфатные и хлоридные
соли играют заметную роль только в водах
рек засушливых областей. В небольших
количествах в речной воде в растворенном
состоянии содержатся соединения Mg и Fe.
Аккумуляция оломочного материала
начинается уже на первых стадиях развития
реки и усиливается по мере выработки
профиля равновесия и расширения речной
долины боковой эрозией. Отложения,
накапливающиеся в речных долинах в
результате деятельности рек, называются
аллювиальными отложениями или аллювием (лат.
аллювио –нанос, намыв). Они состоят из
обломочного материала различной крупности
и степени окатанности. В зависимости от
условий формирования аллювий
подразделяется на русловый и пойменный. Его
характерной особенностью является косая
или диагональная слоистость.
В результате эрозионно-аккумулятивной
деятельности рек образуются речные долины.
Главными элеметами речных долин являются
дно и склоны. Дно может включать в себя
русло и пойму. Пойма – это часть дна,
которая периодически заливается водами
реки. Участки земной поверхности выше
террас называются коренными берегами.
Склоны речных долин часто осложнены
террасами, которые представляют собой
горизонтальные или слабонаклонные
площадки различной ширины вдоль склонов
речных долин.
Рис. 9. Схема строения поймы (по Е.В.Шанцеру): А – русло; В – пойма; D – прирусловый вал; H - уровень полых вод; h - уровень межени; M - нормальная мощность аллювия. Русловой аллювий: 1-разнозернистые пески, гравий, галька, 2 – мелко- и тонко-зернистые пески, 3- старичный аллювий, 4- пойменный аллювий
Располагаются они часто в несколько ярусов, что придает им ступенчатый вид. Подразделяются он на аккумулятивные, сложенные целиком аллювием, эрозионные, сложенные коренными породами, и цокольные-эроизионно-аккумулятивные – в них нижняя часть уступа (цоколь) сложена коренными породами, а верхняя часть аллювием.
Рис. 10. Террасы р. Мурен в Северном Хангае: П – пойма; I- первая надпойменная Терраса; II –вторая надпойменная терраса
Рис. 11. Типы речных террас: А – эрозионные, или скульптурные; Б – аккумулятивные; В – цокольные; Р – русло; П – пойма, I, II,I II – надпойменные террасы; Н3, Н2, Н1, - эрозионные циклы. Элементы террасы: а – тыловой шов; б – террасовидная площадка; в -бровка террасы; г – уступ террасы; 1 - аллювий; 2 -коренные породы
По
форме поперечного сечения речных долин
различают: каньоны с крутыми отвесными
склонами, ущелья с менее отвесными и более
выпуклыми склонами; долины v-образной формы
и плоскодонные пойменные долины.
По происхождению речные долины
подразделяются на эрозионные (возникшие в
процессе эрозии, тектонические (расположены
в грабенах, зонах сбросов и т.д.), ледниковые
(возникшие при ледниковых процессах) и
карстовые (образованные с участием
процессов выщелачивания горных пород.
Для равнинных территорий с медленным
течением характерно намывание сложных
петель, меняющих свое положение в пределах
дна долины. Такие изгибы называются
меандрами или излучинами.
Рис. 12. Различные стадии формировния прирусловых отмелей: А-начальная стадия (в плане и разрезе); Б – расширенная прирусловая отмель различного времени накопления в соответствии в прогрессирующим развитием меандры
Рис. 13. Схема последоваельного смещения речных меандр по мере их развития: а – начальная стадия; б –последовательные положения в более поздних стадиях; в – узкие перешейки меандр, при прорыве которых образуются старицы
Участки земной поверхности, которые разделяют бассейны рек, называются водоразделами. В речном аллювии могут образовываться рассыпные месторождения золота, платины, алмазов, касситерита и др.
Устьевые части рек.
Среди
них наиболее типичны дельты и эстуарии.
Дельта фактически представляет конус
выноса обломочного материала, приносимого
рекой. Когда река достигает моря, скорость
течения падает, поэтому приносимый рекой
материал оседает. Образуется широкий
наземный конус выноса с вершиной,
обращенной к реке и наклоном в сторону моря.
Часть принесенного материала выпадает в
море, образуя подводную дельту или
авандельту.
При небольшой глубине моря русло реки
быстро загромождается наносами и уже не
может пропустить через себя все количество
поступающей речной воды. В результате
возникают прорывы берегов и образование
дополнительных русел, называемых рукавами
или протоками, которые разбивают дельту на
отдельные острова. Некоторые протоки
постепенно отчленяются, мелеют,
превращаются в озера.
Рис.
14. Участок поймы р. Индр г.Саккар (по А.А.Чистякову):
1 - меженное русло, 2 – песчаные косы,
острова и прирусловые участки низкой поймы,
незакрепленные растительностью, 3 –
заиленные участки кос, островов и вторичные
мелкие водоемы на прирусловых участках
поймы, 4 - низкая пойма, 5 - высокая пойма, 6 –
старицы, 7 – отмерзшие протоки, 8 –
прирусловые валы
Затем
часть из них постепенно заполняется
озерными осадками, часть зарастает и
превращается в болота. При каждом половодье
дельта реки меняет форму: расширяется,
повышается и удлиняется в сторону моря. В
результате образуются обширные
аллювиально-дельтовые равнины со сложным
рельефом и строением. Примером такой дельты
является дельта р.Волги.
Отложения аллювиально-дельтовых равнин
представляют собой комплекс
континентальных и морских отложений,
сложно чередующихся, характеризующихся
быстрой сменой фаций в горизонтальном и
вертикальном направлениях частым
выклиниванием, иногда линзовидной формой.
Эстуарии – воронкообразные заливы, глубоко
вдающиеся в долину реки. Необходимыми
условиями для развития эстуариев являются
наличие приливов и отливов, вдольбереговые
течения, прогибание земной коры,
превышающее скорость накопления осадков.
Во время приливов морские воды далеко
проникают в экстуарий, происходит
турбулентное перемешивание морской и
пресной воды. Во время отлива мощный поток
выносит в море обломочный материал,
принесенный рекой. В море он разносится
береговыми течениями. Экстуарии хорошо
выражены у р.р. Сены, Эльбы, Темзы. Имеются
крупные эстуариеподобные заливы в устьях
Сибирских рек – Енисея и Оби. С экстуариями
по форме схожи лиманы – расширенные устья
рек, затопленные водами бесприливных морей
(Черное и др.). Их образование также связано
с прогибанием земной коры в устьевых частях
рек (р.р. Днепр, Буг и др.).
Рис. 15. Дельта р. Волги (по М.В.Кленовой): 1 - край дельты Волги в 1983г., 2 - то же, в 1927г., 3 – то же, в 1945 г.
Временные водные потоки.
Их
деятельность может выражаться в виде
плоскостного склонового смыва и временных
русловых потоков.
Плоскостной смыв заключается в движении
вниз по склону струек воды при выпадении
атмосферных осадков или таяния снега.
Струйки воды захватывают частички рыхлого
материала и перемещают его вниз по склону.
Образующиеся при этом осадки называются
делювием.
Среди временных потоков выделяют временные
потоки в пределах равнинных территорий и
временные горные потоки.
Результатом деятельности временных
потоков на равнинах являются овраги.
Развитие их происходит в несколько стадий.
Первая стадия начинается с образования на
склоне рытвины, которая постепенно
увеличивается. Вторая стадия начинается
тогда, когда рытвина достигает бровки
склона. При этом образуется вершинный
перепад. Профиль оврага на этой стадии
очень крутой. На всем его протяжении
происходит интенсивная глубинная эрозия.
По мере подмывания дождевыми водами обрыва
вершинного перепада происходит его
обрушение. Т.о. овраг продолжает
наращивание своей вершины, ежегодно
удлиняясь вверх по склону. Такой процесс
роста оврага называется регрессивной
эрозией. Происходит эрозия и вниз по склону
до тех пор, пока устье оврага не достигнет
базиса эрозии, т.е. реки, озера или моря. На
уровне базиса эрозии начинается третья
стадия развития оврага. В эту стадию эрозия
постепенно сглаживает первичные
неровности дна. Продольный профиль дна
выравнивается и приобретает форму вогнутой
кривой, слабонаклонной в приустьевой части
и крутой в верховьях. Поперечный профиль
характеризуется значительной крутизной
склонов. В последнюю, четвертую стадию,
уменьшается глубинная эрозия, сглаживается
обрыв вершины, склоны постепенно осыпаются,
приобретают угол естественного откоса и
местами покрываются растительностью. При
выходе оврага в долину реки или какой-либо
водоем, иногда формируется конус выноса.
Если дно оврага вскрывает уровень
подземных вод, то в овраге возникает ручей,
что постепенно приводит овраг к
превращению его в речную долину. В областях
лесостепи и степи часто наблюдаются
овражные формы с несколько расширенным
дном и пологими склонами, которые
называются балками.
Интенсивность овражной эрозии зависит от
многих факторов – климатических
особенностей, рельефа, геологического
строения, наличия растительного покрова, а
также новейших тектонических движений
земной коры, приводящих к поднятию
водоразделов или опусканию базиса эрозии. В
связи с этим происходит оживление и
увеличение эрозионной работы и образование
молодых оврагов и вторичных врезов в днища
балок или старых оврагов.
Временные горные потоки периодически
возникают на склонах гор. В верховьях этих
потоков существует водосборный бассейн,
который представляет собой широкую воронку
со сходящимися к центру промоинами на
склонах. Ниже водосборного бассейна
располагается канал стока с v – образным в
поперечном сечении руслом. Во время сильных
дождей или таяния снега в горах, все
промоины и канал стока заполняются водой, с
большой скоростью движущейся вниз по
склону. При движении вода захватывает
обломочный материал, что значительно
усиливает разрушительную работу потока.
При выходе его на предгорную равнину
скорость течения резко уменьшается, поток
разливается в виде веера и откладывает весь
принесенный обломочный материал –
пролювий. Так образуется конус выноса.
Рис. 16. Канал стока и конус выноса временного горного потока
В строении конусов выноса наблюдаются зональное распределение материала от более крупного до тонкого по мере удаления от вершины конуса. Грубообломочные отложения сменяются песками, супесями, местами суглинками.
Изучение береговой эрозии как процесса, приводящего к пагубным последствиям для человека невозможно без понятия механизмов и условий ее возникновения. Исходя из этого, рассмотрим в данной главе основные теоретические вопросы по образованию и воздействию боковой эрозии на берег.
Понятие боковой эрозии
Эрозия (от лат. erosio - разъедание) - процесс разрушения горных пород и почв водным потоком и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их отложением .
По видам эрозии в зависимости от агентов денудации выделяют ветровую (эрозия, возникающая при разрушающем действии ветра) и водную эрозию.
Водная эрозия возникает при воздействии постоянных и временных (ливневые дожди, талые воды) водотоков. Ее разделяют на :
· Капельно-дождевую эрозию - разрушение и перемещение на небольшие расстояния частиц грунта ударной силой и разбрызгиванием дождевых капель и градин
· Склоновую (плоскостную) эрозию - смыв материала со склонов под действием талых и дождевых вод, образующих при их движении сеть мелких промоин и рытвин.
· Линейную эрозию - смыв материала на небольших участках поверхности, приводящий к расчленению земной поверхности и образованию таких эрозионных форм, как промоин, оврагов, балок, речных долин.
Именно к линейной эрозии относятся русловые процессы, в частности русловые деформации, которые включают в себя боковую эрозию рек.
По Р.С. Чалову деформации речных русел по отношению к направлению силы тяжести могут быть подразделены на два вида :
1. Вертикальные, обусловлены трансформацией продольного профиля реки (врезание и аккумуляция). Они связаны с процессами автоматического выравнивания транспортирующей способности потока, и определяются колебаниями базиса эрозии, климатическими изменениями, тектоническими движениями.
2. Горизонтальные (боковая эрозия), обусловлены перемещением русла в плане, и связаны с транспортом наносов в виде гряд, перекатов, гидравлическими характеристиками потока, его скоростным полем, циркуляционными течениями и т.д.
Условия и механизмы развития боковой эрозии рек
Размыв берегов, или боковая эрозия - природный процесс, свойственный любой реке. Скорость размыва колеблется от долей метра до десятков метров в год, и изменчива от половодья к межени, от года к году в зависимости от стадии развития процесса, который возникает, активизируется, затухает, прекращается и вновь возобновляется.
Размыв берегов рек - отражение взаимодействия речного потока и постоянных деформаций русла реки. Одновременно с данными деформациями идет накопление наносов у противоположного берега реки. Интенсивность размыва зависит от угла подхода стержня потока (линия наибольших поверхностных скоростей течения в речном потоке ) к берегу: чем он больше, тем больше скорость размыва. В прямолинейном русле стержень потока располагается в его центральной части, к берегам скорость потока снижается, а живое сечение русла имеет параболическую, или близкую к ней форму (рисунок 4). В этих условиях берега не размываются. При искривлении стержня происходит схождение струй потока возле берега. Здесь образуется положительная волна водной поверхности, и местное увеличение скорости потока из-за его сжатия при набегании на берег. Это обуславливает размыв берега, и формирование крутого, часто вертикального откоса.
Образовавшийся перекос водной поверхности обуславливает в свою очередь возникновение в потоке циркуляционного течения, донная ветвь которого направлена от размываемого берега.
Поскольку придонные водные слои более богаты наносами, это приводит к их перемещению от размываемого берега к противоположному, где они формируют прирусловую отмель, способствующую еще большему сжатию потока. Одновременно происходит размыв дна русла, т.е. его углубление у основания крутого откоса.
В результате параболическая форма живого сечения потока трансформируется в треугольную (рисунок 4). Наибольшая скорость размыва берега наблюдается там, где к нему прижимается стержень потока.
Выше и ниже по течению происходит последовательная смена зоны очень сильного размыва сильным, средним, слабым, и наконец, берег становиться не размываемым и переходит в прирусловую отмель .
Интенсивным проявлением боковой эрозии на реках способствуют постояннодействующие, медленно изменяющиеся, и быстродействующие природные факторы: геолого-морфологические особенности территории, гидрометеорологические условия, а также растительность.
Рисунок 4 - Различные условия взаимодействия потока с берегами реки: а - параллельное расположение, стержень проходит посередине русла, берега не размываются; б - поток подходит к берегу под углом, вызывая сжатие струй и размыв берега, у противоположного берега образуется аккумулятивная отмель .
Основными показателями гидрологического режима, влияющие на переформирование русла, являются объем и неравномерность стока, интенсивность и амплитуда изменений уровня воды, характер ледового режима. Сильнее развивается береговая эрозия, как при высоких объемах, так и при неравномерности стока, как в многолетнем режиме (чем выше амплитуда колебания уровня воды в год, тем сильнее размывается берег), так и по сезонам года. Для многих рек, подвергающихся развитию боковой эрозии характерны периоды половодья, приходящиеся в основном на весну-лето, сменяющиеся летне-осенней, и далее зимней меженью. Зачастую для таких рек половодье является основной фазой, за которую проходит до 90 % годового речного стока, а так же наблюдаются наибольшие уровни воды. Помимо много водности, важной характеристикой периода половодья является его продолжительность. Чем продолжительнее половодье, тем выше степень разрушения берега. Продолжительность зависит от таких факторов, как скорость таянья снега, наличие заболоченных территорий, длительность и обильность периода дождей, количество весеннего стока, задержанного поймами рек.
Значительные разрушения берегов происходят в период вскрытия рек и ледохода. Берега разрушаются как в результате динамического воздействия льдин, так и под воздействием заторов льда. Заторы, образующиеся на реках, часто вызывают катастрофические подъемы уровня воды, которые так же, как и половодье приводят к разрушению береговой линии.
Метеорологические условия - независимые быстроизменяющиеся факторы, влияющие на режим русловых переформирований. Важнейшими элементами климата ответственными за развитие различных видов экзогенных процессов, в том числе и боковой эрозии, являются температура и атмосферные осадки. Для оценки влияния метеорологических факторов на развитее русловых процессов удобно рассматривать два крупных периода года - холодный и вегетационный. Для первого характерны отрицательные температуры, порой с образованием снежного покрова, и, как следствие затухание процессов развития боковой эрозии. Однако если в холодный период выпадает большое количество твердых осадков, то при таянии, так же, как при выпадении жидких осадков, повышают уровень воды при половодье и размывают склоны берегов. Так же значительную роль на возникновение боковой эрозии играет скорость ветра, т.к. при больших скоростях создаются волны, которые существенно увеличивают величину берегопереработки.
Одним из важнейших постояннодействующих факторов, определяющих интенсивность проявления речной эрозии, является рельеф, влияние которого может быть прямым и косвенным. Прямое влияние оказывает морфология долин, уклоны тальвегов, косвенное же - распределение атмосферных осадков, температура, глубина залегания грунтовых вод и т.д. Учитывая влияние морфологии долин можно сказать, что при развитии боковой эрозии характерна равнинная территория со сравнительно слабой расчлененностью. Так же важными показателями, влияющими на сток и условия протекания водных масс в речной сети, являются уклоны рек. Малые уклоны способствуют интенсивному меандрированию русел рек, которое сопровождается размывом пойменных берегов, надпойменных террас и склонов долин.
Помимо прочего, геологические особенности территории, которые включают в себя геологическое строение и состав горных пород тоже влияют на развитее боковой эрозии на реках. Связь руслового процесса с тектоническим движением можно обнаружить только в масштабах геологических эпох, и в этом случае все сводиться к обнаружению зависимостей между типами речных русел и характером рельефа. При пересечении рекой активно воздымающихся локальных структур русло меньше меандрирует и наблюдаются спрямленные участки. Перед поднятиями, благодаря создаваемому структурами подпору, характерно усиленное меандрирование и аккумуляция наносов. Они же возникают и ниже по течению от структуры из-за обилия наносов, поступающих с участка врезания. Для опускающихся и стабильных участков области характерны свободное меандрирование и значительные величины горизонтальных деформаций - до 20 м/год и более. Литологический состав горных пород, слагающих берег, так же играет значительную роль при развитии боковой эрозии, так как разные породы имеют разные скорости размыва, так, например пески размываются в 5 раз быстрее глин (таблица 1).
Таблица 1 - Скорости размыва берегов с различным геологическим составом пород
Растительность так же влияет на возникновение береговой эрозии как положительно, так и отрицательно. К отрицательному влиянию относится возникновение заломов на реке, что приводит к образованию излучин, перестройке гидросети, расширению долин, переформированию берегов, колебанию уровней рек. К положительному же влиянию можно отнести то, что корни растений ослабляют смыв со склонов, ослабляя поток дождевой воды и удары дождевых капель, препятствуя тем самым развитию береговой эрозии .
«Берега Европы находятся под растущей угрозой эрозии. Береговая эрозия есть постепенное разрушение земли морем. Пятая часть береговой линии Европы отступает в диапазоне 0,5-2 метра в год, а в немногих драматических случаях даже до 15 метров».
Особая ценность данной работы для наших целей состоит в том, что в ней приводится таблица, подобно которой автор не смог найти в других источниках (табл. 1).
Таблица 1
Эрозия морских берегов европейских стран
| Страна | Страна | % от разрушающейся береговой линии |
||
|
Нидерланды | ||||
|
Финляндия | ||||
|
Португалия | ||||
|
Германия | ||||
|
Ирландия |
Великобритания |
Если бы мы имели такие таблицы по всему побережью Мирового океана, наши дальнейшие выкладки были бы более убедительны. Но таковых у автора нет, к сожалению. Здесь следует заметить, что абсолютно стойких берегов не существует в принципе. Даже если берег будет разрушаться со скоростью нескольких миллиметров в столетие, в пересчете на сотни миллионов лет мы все равно получим впечатляющие величины отступания такого берега.
Итак, можно принять, что средняя величина отступания эрозионных берегов Европы составляет 1,25 метра в год. Поскольку интенсивно эродирует пятая часть берегов, мы разделим эту цифру на пять, и получим 0,25 метра в год.
Это будет усредненная величина годового отступания берегов Европы. Однако мы не станем принимать эту величину для всей Суши, так как Европа очень высокоразвитая часть Суши, и негативное влияние человека здесь может быть велико. В первом приближении мы примем, что среднее отступание берегов Суши без вмешательства человека составляет только 0,1 метра в год. Заметим еще, что данная величина согласуется и с другими источниками, правда не столь определенными, как исследование Еврокомиссии. К тому же читатель легко убедится в том, что и принятая минимальная цифра 0,1 метра в год приведет нас в шоковое состояние.
Итак, мы принимаем некоторым образом обоснованную величину и считаем, что вся Суша планеты в среднем отступает в год на 10 см под натиском Мирового океана. Здесь мы обращаем особое внимание читателя на том, что мы совсем не рассматриваем отступание берегов в результате повышения уровня Мирового океана. Мы рассматриваем только разрушительную деятельность вод этого океана. Итак, займемся арифметикой.
Протяженность береговой линии Мирового океана оценивается в 770∙103 км . За период в 106 лет Суша отступит в среднем на 100 км, а ее площадь уменьшиться на 77,0∙106 км2. Ну а какова же площадь Суши сейчас? Справочники дают нам величину 149∙106 км2. Пусть читатель не осудит автора за некоторую вольность с геометрией при подсчете утраченной площади, ведь эти цифры призваны выявить лишь качественную картину.
А теперь всмотримся, а главное, вдумаемся в эти цифры, уважаемый читатель. Всего лишь за 1 миллион лет, ничтожный по масштабам геологического времени период, площадь нашей среды обитания уменьшилась в полтора раза! Итак, у нас получилось, что 1 миллион лет назад площадь Суши составляла 226∙106 км2, а площадь Мирового океана была 284∙106 км2. Следовательно, в те совсем близкие времена Мировой океан лишь незначительно превышал по площади Сушу! Если предположить, что условия для растительности были тогда не хуже, а, допустим, даже лучше современных, то какова была, насколько или даже во сколько раз биомасса биосферы превосходила тогда современную?
Разумеется, можно оспорить этот вывод. Более того, эта цифра пугает и автора! Но какую величину среднего отступания берегов можем мы выбрать, уважаемый читатель, и на основании каких фактических данных? И каким еще способом, скажем, более точным, оценивать потерю площади суши? Автор был бы чрезвычайно признателен и благодарен за получение помощи в этом вопросе – важнейшем вопросе для понимания будущего Жизни на нашей планете!
В еще более шоковом состоянии окажемся мы, уважаемый читатель, если заглянем на 1 млн. лет в будущее. Автор предоставляет сделать эти выкладки храброму читателю. Заметим еще, что ситуация ничуть не изменится, если мы произвольно, вопреки фактическим данным, уменьшим темп разрушения и отступания берегов, допустим, на порядок. Мы только получим, что уменьшение площади Суши на треть произошло за 10 млн. лет. Но ведь и этот срок чрезвычайно мал по сравнению с сотнями миллионов лет, которыми оперируют геологи! Так что проблема здесь совсем не в цифре, какую мы выберем, а в принципиальном подходе к проблеме. Если мы не будем учитывать разрушение Суши, считая, что она состоит вся из не слишком прочных горных пород, а из сплошных титановых отливок, к примеру, то можно строить какие угодно теории о поведении этих титановых отливок на поверхности планеты. И тогда мы получим результаты, которые никак не согласуются с фактами быстрого разрушения Суши водами Мирового океана!
Но здесь может последовать вопрос: ну и что? Чего мы испугались, ведь Мировой океан не только разрушает Сушу, но и создает ее!!! Но вот ФАКТОВ созидающей деятельности Мирового океана автору обнаружить не удалось. Вся геологическая литература содержит только разделы о разрушительной деятельности моря, но не о его созидательной деятельности. Да и в данных Еврокомиссии, на которых базируются наши выводы, совсем не говорится о, допустим, созидающей деятельности моря. Если бы мы получили материалы, согласно которым площади Франции, Италии уменьшаются в результате наступания моря, а площади Финляндии или Литвы увеличиваются за счет отступания моря, тогда проблема выглядела бы совсем в другом свете. Но это не так, и мы должны признать, что Суша разрушается безвозвратно!!!
Основные проблемы Курортного района Санкт-Петербурга
3.2 Эрозия берега
Основные черты морфоструктуры береговой зоны Курортного района предопределены сетью разрывных нарушений, разбивающих фундамент и чехол на блоки, и характером вертикальных неотектонических движений этих блоков.
Почти вся береговая линия Курортного района, образующая большую вогнутую дугу, приурочена к району восходящих неотектонических движений. Эти дифференцированные движения блоков и создают резкие изгибы береговой линии Курортного района, приуроченные к границам блоков и к ограничивающим их разломам, которые выявлены здесь в процессе геолого-геофизических исследований. Существующая сеть разломов была дополнена сетью линеаментов, отдешифрированных нами по космическим снимкам.
Таким образом, движения крупных блоков земной коры, слагающих побережья Финского залива разнонаправлены и на отдельных участках они могут совпадать с повышающимся уровнем Мирового океана, на других быть прямо противоположными. Поэтому единой картины изменения положения береговой линии не может быть даже на отдельных участках одного и того же побережья, не говоря уж о северном и южном побережьях, имеющих, в целом, противоположные направления изостатических движений.
Мыс Песчаный является точкой резкого изменения направления берега. В соответствии с этим, в районе мыса должен наблюдаться размыв, а после мыса - резкое падение наносодвижущей силы ВПН и аккумуляция. Ретроспективный анализ АФС 1959 и 1990гг. это подтверждает. Мыс Песчаный и прилегающие к нему участки находятся в состоянии размыва, а в вершине вогнутого участка берега наблюдается довольно значительная зона аккумуляции (выдвижение береговой линии на 20-40 м).
Необходимо учесть, что в этом месте находится устье р. Приветной, так что вдольбереговой поток наносов (ВПН) за счет этого должен получать здесь дополнительную подпитку. В результате сложения этих двух факторов (выносы реки и аккумуляции в зоне ослабления движущей силы ВПН) на подводном склоне и берегу образуется довольно обширная зона аккумуляции, которая прекрасно фиксируется на АФС в виде расширенного пляжа и широкой подводной песчаной террасы с множеством валов. Интересно, что картина строения этого участка практически идентична на АФС 1959 г. и 1990 г. (рисунок 3.3). Компьютерное совмещение двух этих фотосхем показало практически полное их совпадение. Это согласуется с известным фактом стабильности положения подводных песчаных валов (ППВ). По схеме дешифрирования прекрасно видно, что подводная песчаная терраса наиболее широка в вершине вогнутого участка, берега далее она сужается и у мыса Лаутаранта становится совсем узкой.
Рисунок 3.3 Подводные песчаные валы в районе устья реки Приветная по данным АФС 1959 (вверху) и 1990 гг. (внизу)
Здесь сужение пляжа, песчано-валунная осушка, масса валунов, уменьшение количества и размеров валов, т.е. все признаки размывающегося участка.
За мысом Лаутаранта, в вершине вогнутого участка берега в устье р. Черной снова резкое увеличение ширины подводной песчаной террасы и большое количество валов. Здесь новый участок аккумуляции, протягивающийся до п. Ушково.
В заключение отметим одну интересную деталь. Подводные песчаные валы обычно протягиваются вдоль берега в виде более или менее протяженных линий. Во многих местах под влиянием стоковых и разрывных противотечений эти линии разрываются, образуются хаотичные короткие валы, часто изогнутые, иногда даже округло-изометричные. Но везде это одна одновозрастная генерация валов.
На описанном участке по снимкам четко фиксируется вторая система валов, ориентированная над острым углом (порядка 40) к берегу, с которым они часто соприкасаются своими концами, и наложенная на первую систему (см. рис. 3.3).
Проведенное сравнение снимков 1959 и 1990 гг. показало, что за период в 31 год положение береговой линии на исследуемом участке от м. Песчаного до устья р. Приветной и несколько восточнее было, в общем, стабильно. Наблюдается чередование участков, на которых береговая линия отступила в результате размыва на величину 5-20 метров (т. е. максимум около 0,7 м в год), участков на которых положение береговой линии не изменилось и участков, на которых произошло нарастание берега. Нарастание берега происходило примерно в тех же пределах.
Рисунок 3.4 Схема динамики береговой зоны на основе сравнения крупномасштабных АФС 1990 г. и КС Quick Bird 2005 г. (фрагмент)
Строение БЗ от м. Лаутаранта до п. Ушково за этот период характеризируется чередованием участков размывающегося и стабильного берега (см. рисунок 3.4). Размыв приурочен к самому мысу и к вершине расположенной за мысом бухты. Остальная часть берега до мыса к востоку от устья реки Черной стабильна. Лишь к устью небольшого ручья в вершине бухты приурочен конус выноса с непостоянными очертаниями.
От устья р. Черной до п. Ушково берег в основном стабилен. Небольшие участки размыва приурочены к выступам берега.
Рассмотренный участок находится целиком в области дифференцированных движений с преобладанием поднятий, что должно снизить здесь влияние повышения (относительную скорость поднятия) уровня моря и, соответственно, интенсивность размыва берега.
Рисунок 3.5 Схема динамики береговой зоны на основе сравнения крупномасштабных АФС 1990 г. и КС Quick Bird 2005 г.
Участок п. Ушково - п. Солнечное расположен далее к востоку. Береговая линия здесь в общем прямолинейна и ориентирована почти в широтном направлении, что делает ее уязвимой для ветро-волнового воздействия почти со всех направлений, кроме северного. Схема дешифрирования БЗ этого участка по АФС 1990 г. представлена на рис. 3.5.
Пляж непостоянной ширины, большое количество валунов, местами песчано-валунная отмостка. Строение зоны подводных валов крайне непостоянно. Местами фиксируется до трех линий валов, местами лишь отдельные их фрагменты, во многих местах они совершенно отсутствуют.
Причины абразионного характера этого участка побережья, помимо его экспозиции, очевидно, заключаются в том, что ВПН очень сильно разгружается на подводной террасе между мысом Песчаным и п. Ушково и на описываемом участке побережья становится резко ненасыщенным, что и вызывает размыв рассматриваемого участка. Предотвратить размыв естественнее всего было бы путем искусственной подпитки ВПН в районе п. Ушково, что вызвало бы нарастание пляжей. Это важно еще и потому, что на участке от п. Ушково до п. Солнечное находится самая освоенная рекреационная зона Санкт-Петербурга. Искусственное же наращивание пляжей, как известно, не только является лучшей защитой берега от размыва, но и увеличивает рекреационную ценность побережья.
Более или менее насыщенным ВПН становится только в р-не п. Комарово. Здесь наблюдается заметное расширение пляжа. У п. Репино пляж снова сужается, валы исчезают. Зона размывающегося берега (см. рисунок 3.6). Самый сильный размыв, как и должно быть, на мысу. За мысом в вогнутой части побережья резкое расширение пляжа, увеличение числа валов, аккумуляция. Однако через 2 км пляж снова сужается, видны буны. Валы неправильной формы, короткие, разнообразно ориентированные, что свидетельствует о сложной системе течений и противотечений. Здесь зона размыва, продолжающегося до п. Солнечное.
Из этих рисунков видно, что БЗ здесь представляет собой чередование участков стабильного и размывающегося берега. При этом, из анализа снимков следует, что многие стабильные участки являются таковыми лишь потому, что они защищены различными берегоукрепительными сооружениями. При этом во многих местах даже по снимкам видно, что сооружения эти разрушаются абразией. Корневые части бун подмыты, а межбунные карманы, вместо того, чтобы накапливать наносы, размываются.
По заполнению входящих углов везде четко видно, что в 2005 г., как и ранее, ВПН направлен на восток.
Участок п. Солнечное - г. Сестрорецк, ориентирован под резким углом к предыдущему, в направлении почти меридиональном. В соответствии с этим участок открыт ветро-волновому воздействию западных румбов.
Здесь широкий пляж с ровной линией уреза воды. Подводная песчаная терраса сравнительно узкая. Относительно большие глубины (4-6 м) подходят довольно близко к берегу. Валы неправильной формы, приближающиеся к изометричной. И лишь в самой вершине дуги наблюдается две линии узких прямолинейных валов, отгораживающих расположенную ближе к берегу мелководную песчаную террасу на поверхности которой наблюдается сложное переплетение песчаных волн. Ширина этой террасы в вершине дуги 170 м. Как известно, песчаные волны, являющиеся образованиями схожими с песчаными валами, но значительно менее крупными, образуются на очень пологих участках прибрежного мелководья, сложенных мелким песком.
Характер пляжа и линии уреза воды на всем участке характерны для таковых на аккумулятивных участках берегов. Однако рисунок валов в северной половине участка характерен скорее для участков размыва. Данные ретроспективных замеров положения линии берега свидетельствуют, о том, что северная половина участка находится в зоне размыва. И лишь южная половина, находящаяся в центре береговой дуги, находится в зоне аккумуляции. Здесь об этом говорят все признаки. Относительно этой части все ясно. Здесь так и должно было бы быть, поскольку это вершина береговой дуги, где всегда бывает аккумуляция.
Основные черты морфоструктуры береговой зоны Курортного района предопределены сетью разрывных нарушений, разбивающих фундамент и чехол на блоки, и характером вертикальных неотектонических движений этих блоков.
Почти вся береговая линия Курортного района, образующая большую вогнутую дугу, приурочена к району восходящих неотектонических движений. Эти дифференцированные движения блоков и создают резкие изгибы береговой линии Курортного района, приуроченные к границам блоков и к ограничивающим их разломам, которые выявлены здесь в процессе геолого-геофизических исследований. Существующая сеть разломов была дополнена сетью линеаментов, отдешифрированных нами по космическим снимкам.
Таким образом, движения крупных блоков земной коры, слагающих побережья Финского залива разнонаправлены и на отдельных участках они могут совпадать с повышающимся уровнем Мирового океана, на других быть прямо противоположными. Поэтому единой картины изменения положения береговой линии не может быть даже на отдельных участках одного и того же побережья, не говоря уж о северном и южном побережьях, имеющих, в целом, противоположные направления изостатических движений.
Мыс Песчаный является точкой резкого изменения направления берега. В соответствии с этим, в районе мыса должен наблюдаться размыв, а после мыса - резкое падение наносодвижущей силы ВПН и аккумуляция. Ретроспективный анализ АФС 1959 и 1990гг. это подтверждает. Мыс Песчаный и прилегающие к нему участки находятся в состоянии размыва, а в вершине вогнутого участка берега наблюдается довольно значительная зона аккумуляции (выдвижение береговой линии на 20-40 м).
Необходимо учесть, что в этом месте находится устье р. Приветной, так что вдольбереговой поток наносов (ВПН) за счет этого должен получать здесь дополнительную подпитку. В результате сложения этих двух факторов (выносы реки и аккумуляции в зоне ослабления движущей силы ВПН) на подводном склоне и берегу образуется довольно обширная зона аккумуляции, которая прекрасно фиксируется на АФС в виде расширенного пляжа и широкой подводной песчаной террасы с множеством валов. Интересно, что картина строения этого участка практически идентична на АФС 1959 г. и 1990 г. (рисунок 3.3). Компьютерное совмещение двух этих фотосхем показало практически полное их совпадение. Это согласуется с известным фактом стабильности положения подводных песчаных валов (ППВ). По схеме дешифрирования прекрасно видно, что подводная песчаная терраса наиболее широка в вершине вогнутого участка, берега далее она сужается и у мыса Лаутаранта становится совсем узкой.
Рисунок 3.3 Подводные песчаные валы в районе устья реки Приветная по данным АФС 1959 (вверху) и 1990 гг. (внизу)
Здесь сужение пляжа, песчано-валунная осушка, масса валунов, уменьшение количества и размеров валов, т.е. все признаки размывающегося участка.
За мысом Лаутаранта, в вершине вогнутого участка берега в устье р. Черной снова резкое увеличение ширины подводной песчаной террасы и большое количество валов. Здесь новый участок аккумуляции, протягивающийся до п. Ушково.
Еще статьи по теме
Проект инвентаризации выбросов загрязняющих веществ ЗАО Кубаньтехгаз
Длительное время локальные загрязнения атмосферы сравнительно быстро
разбавлялись массами чистого воздуха. Пыль, дым, газы рассеивались воздушными
потоками и выпадали на землю с дождем и снегом, нейтрализовались, вступая в
реакции с природ...
Правовой режим пользования животным миром
Животный
мир, являясь составной частью природной среды, выступает как неотъемлемое звено
в цепи экологических систем, необходимый компонент в процессе круговорота
веществ и энергии природы, активно влияющий на функционирование естественных...
