Возникает мелкая рытвина. Водяные потоки ее постепенно углубляют. На этой стадии оврагообразование идет очень быстро. В степях России годовой прирост оврагов в длину составляет десятки и сотни метров, а во влажных субтропиках овраги удлиняются до 1000 и более метров за год.
При углублении в начале (на вершине) оврага образуется уступ. Во время таяния снега и выпадения дождей вода падает с него водопадом, подмывая основание уступа. Вскоре он обваливается, и овраг медленно растет от вершины, образуя ответвления. Рост его может продолжаться до тех пор, пока вершина оврага не достигнет водораздела (рис. 4)
Постепенно овраг собирает со склона всю воду. Его рост прекращается, склоны становятся пологими, исчезает перепад в устье. Склоны оврага начинают зарастать. На дне накапливаются рыхлые отложения, которые вода уже не может вынести. Зарастание оврагов характерно для влажного климата, в засушливом же климате овраги долго сохраняются в «свежем» состоянии. Зарастающий овраг постепенно превращается в балку, которая часто используется как сенокосные угодья, под огороды, сады, сельские населенные пункты.
Чаще всего овраги развиваются в степной и лесостепной ландшафтных зонах. В связи с неравномерным выпадением атмосферных осадков на иссушенные почвы. Для образования оврагов необходимы вязкие горные породы: глина, суглинки, лёсс, возвышенный и волнистый рельеф.
Овраги наносят стране большой ущерб: они выводят из строя большие массивы земель, особенно сельскохозяйственных, разрушают почвенный покров. Только через 400–500 лет на склонах оврагов формируются настоящие почвы. От оврагов страдают дороги, трассы трубопроводов и многие города, расположенные на возвышенностях и по высоким речным берегам. В 1300 году в Торжке овраг, образовавшийся за один час во время ливня, снес до основания несколько домов. Быстро идет оврагообразование в тундре. При таянии грунтов в населенных пунктах, вдоль дорог, трубопроводов образуется сеть оврагов. Это явление часто сопровождается образованием оползней и течением грунтов, связанных с их переувлажнением.
Известны случаи, когда за год овраги удлинялись на 40–50 и даже 100–150 м. В среднем же вершины большинства оврагов продвигаются на 1–3 м в год.
В некоторых районах оврагов так много, они так близко располагаются друг к другу, что образуется труднопроходимое смешение резких и узких гребней и разделяющих их глубоких врезов и небольших ущелий. Такой рельеф называется бедлендом или дурными землями. Такие земли ни для чего не пригодны. Они не редкость в Канаде, в предгорных холмах Средней Азии и Кавказа, а также в некоторых других областях.
Овражная эрозия наносит огромный ущерб, разрушая дороги, сокращая площади сельскохозяйственных земель. Причины овражной эрозии кроются главным образом в неразумном ведении хозяйства – распашке крутых склонов, уничтожении лесов. Учеными разработана система противоэрозионных мероприятий, с успехом применяемая для ограждения почвы полей от разрушения.
По подсчетам ученых, за последнее столетие оврагами, а также выдуванием почв ветром (ветровой эрозией) на земном шаре уничтожена почва на площади около 2 млрд. га. Это площадь, 15% всей суши, или 27% сельскохозяйственных земель планеты.
3. Борьба с оврагами
Разработана система мероприятий по предупреждению оврагообразования, прекращению или уменьшению роста существующих оврагов. При организации борьбы с оврагами следует исходить из того, что образование и рост оврагов вызывается концентрированными потоками воды, поступающей с водосборной площади. Наиболее часто они образуются в нижней, самой крутой части склонов балок, лощин и речных долин, или на откосах донных оврагов, в местах, куда стекающая вода поступает концентрированными потоками. Большинство промоин и береговых оврагов, а также часть склоновых и концевых размывов в современный период возникает под действием воды, накапливающейся за искусственными рубежами (дорогами, межами, канавами) и стекающей вдоль этих рубежей в понижения местности. В этих местах, как правило, наблюдается прорыв искусственной преграды и зарождение размыва. Предупредить оврагообразование, прекратить или уменьшить рост существующих оврагов можно такими мероприятиями, которые сокращают величину стока воды с водосборной площади, исключают формирование крупных потоков или безопасно отводят концентрированные потоки на специально выбранные участки склона. Применение комплекса организационных, агротехнических, луголесомелиоративных и гидротехнических мероприятий на водосборной площади в состоянии радикально повлиять на сокращение интенсивности эрозионных процессов и предупреждение образования и роста оврагов.
Кроме того, существует ряд мероприятий, проводимых непосредственно в оврагах для прекращения их роста и предупреждения нового оврагообразования, вдоль бровки балок и лощин, на нижних наиболее крутых частях склонов балок и речных долин для защиты их от разрушения, а пойменные земли, реки и водоемы от заиления продуктами овражного размыва. Из гидротехнических сооружений наиболее часто применяются:
1. Для прекращения роста оврагов в длину – водозадерживающие валы, водоотводящие валы и канавы, перепады, консоли и быстротоки различныхконструкций. Водозадерживающие валы – применяют для приостановки роста оврагов и предупреждения повторного оврагообразования при их засыпке и выполаживании. Они представляют собой земляные сооружения, ограниченные на концах «шпорами», создающими емкость (прудок) для задержания стекающей воды. Наиболее часто применяемые размеры валов: строительная высота 1,3–2,2 м, ширина по гребню 2–2,5 м, заложение мокрого откоса –1:2, сухого откоса – 1:1,5. Валы, рассчитываемые на полное задержание стока 10%-ной обеспеченности, целесообразно размещать в степной зоне на склонах крутизной до 9–10 градусов, в лесостепной зоне – до 6–7 градусов, в лесной зоне – не более 4–5 градусов. Их, как правило, размещают по горизонтали непосредственно у вершин оврагов на расстоянии от них, равном трех-кратной высоте перепада. В виде плотин-перемычек водозадерживающие валы размещают непосредственно на оврагах. При этом часть оврага выше плотин-перемычек засыпают или выполаживают, если овраги врезались в пашню, или сохраняют в прежнем виде в качестве дополнительного резервуара для задержания воды и смываемой почвы, если овраги размещаются на пастбищах или облесяемых участках. Водоотводящие валы предназначаются для отвода воды от вершин оврагов на соседние залуженные участки, чтобы прекратить их дальнейший рост. Их рассчитывают на пропуск наибольшего расхода воды 10%-ной обеспеченности. Типовые конструкции водоотводящих валов рассчитаны на пропуск воды с расходом от 0,1 до 1 м3 /с Наиболее часто в практике борьбы с оврагами строят водоотводящие валы в сочетании с канавами следующих размеров: глубина канавы 0,5–1 м, ширина канавы поверху 2–4 м, высота вала 0,4–0,7 м, ширина вала у основания 2,2–4,3 м. Ступенчатые перепады и быстротоки используются для прекращения роста активно действующих оврагов. Перепады и быстротоки в основном строят из сборного железобетона, реже из монолитного бетона или других материалов. При закреплении оврагов с небольшой высотой у вершины обычно применяют одноступенчатые или многоступенчатые перепады. При глубине вершинного обрыва 1–3 м хороший эффект достигается при сооружении одно-двухступенчатых перепадов, а при большей глубине – многоступенчатых перепадов или быстротоков. При закреплении оврагов с перепадом высот более 5–7 м чаще всего используют быстротоки различной конструкции (открытые, трубчатые, наклонные и висячие).
2. Для прекращения роста оврагов в глубину применяют поперечные запруды и плотины (бетонные, каменные, земляные, фашинные и плетневые). В запрудах устраивают водосливные отверстия в виде трапецевидных вырезов, рассчитанных на пропуск максимального расхода ливневых и паводковых вод. Пространство вблизи запруды, выше и ниже ее, мостят камнем. В дальнейшем проводят облесение. 3. Для укрепления откосов и предупреждения роста оврагов в ширину используют подпорные стенки. К лесомелиоративным мероприятиям в борьбе с овражной эрозией относятся закладка приовражных лесополос, сплошное облесение склонов и дна оврагов. Классификация оврагов по их местоположению в рельефе с выделением трех типов (вершинные, береговые, донные) достаточно полно отражает различный характер формирования концентрированного стока, а в связи с этим определяет принципиальные особенности основных приемов по борьбе с ними. Борьба с береговыми оврагами должна быть направлена в первую очередь на ликвидацию последствий хозяйственной деятельности человека, приведшей к созданию на поверхности искусственных рубежей,которые обусловили усиленный концентрированный сток на ранее не расположенных к размыву участках.
Многообразие причин образования береговых оврагов определяет и большое количество приемов борьбы с ними. В первую очередь необходима правильная противоэрозионная организация территории, при которой особое внимание следует уделить проектированию линейных рубежей, правильному размещению на местности границ угодий, полей, лесных полос и особенно дорог, а также выбору мест для безопасного сброса с сельскохозяйственных угодий концентрированных потоков талых и дождевых вод. Основная цель мероприятий, применяемых для борьбы с береговыми оврагами на водосборной площади, – это максимальное задержание стока и повышение накопления влаги в почве. Эту роль выполняет комплекс агротехнических, луголесомелиоративных и гидротехнических мероприятий. Для предупреждения возникновения береговых оврагов на эрозионнопасных участках, естественных водосборов оврага, с успехом применяют приовражные и прибалочные лесные полосы в сочетании с водозадерживающими гидротехническими сооружениями. При концентрации стока у профилированных дорог (шоссейных, железнодорожных насыпей и т.д.) в населенных пунктах и около промышленных объектов, где овраги грозят разрушением дорогостоящих объектов, гидротехнические сооружения водосборного типа необходимы, так как позволяют быстро прекратить рост оврагов. Но в данном случае эффективность, надежность их во многом определяется мероприятиями по регулированию стока на участках его формирования. Последующее облесение оврагов еще больше закрепляет их; кроме того, лес является одним из видов хозяйственного использования овражных площадей. Мероприятия по борьбе с вершинными оврагами должны быть направлены на максимальное задержание стока на водосборе, поскольку они развиваются в результате размывающего действия потоков, концентрирующихся в естественных понижениях рельефа (водоподводящих ложбинах) на площади естественного водосбора собирающего типа. Концентрация стока здесь происходит регулярно и достигает незначительных размеров. Искусственные рубежи на таком водосборе влияют на величину стока незначительно. Не задержанная на водосборе и достигшая вершины оврага часть стока должна быть задержана гидротехническими сооружениями (водозадерживающие валы и канавы) или отведена водоотводящими валами-канавами в места сброса, безопасные в отношении размыва.
Гидротехнические сооружения на участках с вершинными оврагами действуют наиболее эффективно, так как сток с естественных водосборов наблюдается, как правило, ежегодно. При безопасном сбросе части стока в овраг (лотки, быстротоки) внутри него устраиваются донные запруды, перепады, подпорные стенки и т.д., чтобы предотвратить возможный размыв русел и подмыв откосов.
Эффективность действия гидротехнических сооружений значительно повышается при сочетании их с лесомелиоративными насаждениями. Борьба с донными оврагами наиболее сложна. Такие овраги часто имеют водосборные площади, полностью задержать сток с которых не представляется возможным. Кроме того, невозможно проводить работы по задержанию стекающих вод с помощью гидротехнических сооружений непосредственно перед его вершиной. Водорегулирующие мероприятия агротехнического порядка на водосборе, задержание стока перед устойчивой главной вершиной материнской формы могут снизить интенсивность роста донного оврага, но не прекратить его. Овражная вершина может разрушаться стоком, формирующимся в пределах самой материнской формы (балка, лощина) и на ее боковых водосборах. В зависимости от интенсивности развития донного оврага и хозяйственной ценности территории применяется широкий набор гидротехнических водосборных и донных сооружений как простейших (фашинных, плетневых), так и более сложных (из кирпича, железобетона и т.д.). Сооружения по дну оврага способствуют прекращению размыва дна, откосов и задержанию наносов. Чаще всего донные сооружения располагают на размываемых участках, т.е. в вершинной и средней частях русла оврага. Для закрепления дна оврагов рекомендуются в основном запруды (бетонные, каменные, каменно-земляные, земляные, фашинные, плетневые), которые устраивают поперек оврагов. Расстояние между соседними запрудами зависит от уклона русла (дна) оврага и высоты самих запруд. При благоприятном сложении почвогрунтов эффективно строительство прудов. Кроме рассмотренных мероприятий по борьбе с оврагами, в 1950-е годы начали проводиться работы по их выполаживанию. Учитывая опыт работ по борьбе с ними, можно рекомендовать для коренной мелиорации следующие овраги. 1. Береговые и склоновые «висячие» длиной до 400 м, максимальной глубиной до 6 м, объемом вынесенного грунта до 15 тыс. м3 , расположенные на склонах с максимальной крутизной 15 градусов, повреждающие земли сельскохозяйственных угодий с водосборной площадью менее 56–10 га. 2. Береговые и вершинные с аналогичными параметрами, но соединившиеся с донными оврагами при условии устройства гидротехнического сооружения (подпорной стенки и т.д.) в месте соединения устья с руслом донного оврага. 3. Донные овраги коренной мелиорации подвергать не рекомендуется. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что затраты на закрепление оврагов и освоение разрушенных ими земель окупается быстрее, когда овраги не достигли 19 крупных размеров. В целом закрепление, выполаживание и засыпка оврагов помимо чисто хозяйственного эффекта, имеют огромное экологическое и эстетическое значение.
Заключение
Водные потоки производят огромную геологическую работу на поверхности суши. Реки, ручьи, ручейки переносят основную массу продуктов выветривания, вынося их в озера, моря и океаны. Ежегодный твердый сток (вынос) всех рек в мире оценивается цифрой около 17 млрд. т, что намного больше, чем переносится всеми другими геологическими агентами, например, ветром и ледниками.
При длительной эрозионной деятельности текучих вод, особенно в условиях обильного выпадения атмосферных осадков, происходит вначале усложнение, расчленение рельефа, а затем общее его сглаживание, выравнивание и понижение. Этот процесс происходит в сочетании с другими геологическими процессами. Возникшая таким образом поверхность выравнивания называется пенепленом (от латинского слова «пенеплен», что означает «почти равнина»). В качестве пенеплена можно рассматривать, например, территорию Казахского мелкосопочника. Древние поверхности выравнивания, перекрытые впоследствии толщами морских осадков, образуют современные обширные равнины или плоскогорья, например: Среднесибирское плоскогорье, Западносибирская низменность, Русская равнина. Следы выравнивания обнаружены и в горных областях – в Тянь-Шане, на Памире.
Список литературы
1. Горбачёв А.М. Общая геология. М., Высшая школа – 1981.
2. Козьменко А.С. Борьба с эрозией почв, 2-ое изд. – М. – 1949.
3. Левитес Я.М. Общая геология, 3-е изд. М. «Недра» – 1986.
4. Рожков А.Г. Борьба с оврагами. – М.: Колос. – 1981.
5. Серпухов В.И. [и др.] Курс общей геологии – Л. «Недра» – 1976.
29-04-2015, 00:32