Образование оврагов, широко распространенных в степной и лесостепной зонах, является результатом водной эрозии - процесса размыва почв и рыхлых подстилающих их пород стекающими со склонов потоками воды от дождей и таяния снега. Возвышающиеся элементы рельефа земной поверхности образуют гидрографическую сеть - систему связанных между собой путей стока дождевых и талых вод. Образование в отдельных местах струй воды, объем которых по мере роста площади питающих их бассейнов возрастает, вызывает размыв поверхности грута. Эрозионные процессы начинают проявляться при крутизне склона 0,5-2°, заметно усиливаются на склонах с уклоном 2-6° и получают существенное развитие при крутизне 6-10°.
В процессе своего образования овраги проходят несколько закономерно сменяющихся стадий. На первой стадии размыва на крутом участке склона образуется промоина, или рытвина, треугольного поперечного сечения дно ее практически параллельно поверхности земли. На второй стадии происходит углубление рытвины с уменьшением продольного уклона дна. У вершины создается обрыв высотой 5-10 м. Рытвина расширяется и становится в поперечном сечении трапецеидальной. К концу второй стадии в нижней части оврага вырабатывается плавный продольный профиль - транзитное русло, в пределах которого размыв уравновешивается приносом грунта. У устья оврага, где вода, растекаясь, теряет скорость, откладывается конус выноса. На третьей стадии происходит дальнейший рост оврага по направлению к водоразделу и расширяется его поперечное сечение в результате подмывания и осыпания берегов. По боковым тальвегам, по которым к оврагу притекает вода, о второстепенных бассейнов, начинают образовываться ответвляющиеся овраги - отвертки.
Овраг продолжает развиваться до тех пор, пока не достигнет грунтовых слоев, не поддающихся размыву, или питающий его вершину водосборный бассейн не уменьшится вблизи от водораздела до такой степени, что размыв прекратится. В четвертой стадии глубинная эрозия и подмыв берегов постепенно прекращаются, овраг перестает расти. Склоны его принимают устойчивое очертание и зарастают траной. Овраг превращается в балку. Наибольшую крутизну боковые склоны имеют у вершины. По мере приближения к устью склоны оврага в результате осыпания грунта становятся более пологими и покрываются почвенным слоем.
Для уменьшения и замедления стока воды с площади водосборного бассейна наиболее целесообразны агротехнические мероприятия - распахивание почвы при подготовке к посевам сельскохозяйственных культур поперек склонов, полосное размещение сельскохозяйственных культур, создание травяного покрова на крутых склонах, выращивание полезащитных лесных полос. Наиболее интенсивно размывается вершина оврага. Для замедления притока к вершине воды во время ливней на непосредственно прилегающей полосе иногда устраивают систему земляных валов, замедляющих сток, задерживающих его или распределяющих между несколькими руслами, отводя его к расположенным поблизости отверткам.
Для удержания притекающей воды на придорожной полосе иногда устраивают два-три водозадерживающих вала высотой от 1 до 2 м и шириной по гребню от 0,5 (валы узкого профиля) до 2,5 м. Валы после уплотнения и осадки должны на 0,2-0,5 м возвышаться над уровнем воды, которая может за ними накопиться. Валы располагают вдоль горизонталей, загибая их конечные участки вверх по склону. Трассируют валы по отрезкам прямых, гребень их должен быть горизонтален. Валы могут быть защитными (глухими), когда вода из прудка может уходить, только достигнув высоты гребня вала, и открытыми, когда в конце загибов устраивают пониженное место для слива воды.
Ближайший к вершине оврага водозадерживающий вал располагают обычно на расстоянии 10-15 м от вершины оврага, причем не ближе чем на две-три глубины оврага в вершине. Через каждые 100 м задерживающих валов делают поперечные шпоры, прерывающие течение воды вдоль вала.
Наверняка каждому из нас приходилось видеть на равнинах резкие уклоны, которые обычно зарастают кустарниками. Именно об этих уклонах, которые называются оврагами, мы и поговорим в нашей статье.
Что такое овраг, каковы географические особенности оврага и как образуются овраги?
Оврагообразование
Овраги — линейные формы рельефа, которые характеризуются резкостью и крутостью. Они образуются благодаря таянию снега и сильному дождю, которые буквально вымывают бурными потоками почву. Земля размывается, образуются так называемые рытвины. Таким образом, происхождение оврагов связано с осадками и атмосферными явлениями, в том числе и с ветром, который выносит размытую землю, тем самым расчищая овраг и делая его еще глубже.
Обычно в оврагах цветут растения, которые не нуждаются в большом количестве солнечного света.
Стоит отметить, что овраги губительно влияют на плодородные земли. Обычно люди борются с оврагами, не давая им углубляться, рассаживая деревья и кустарники, благодаря корням которых поверхностный слой земли получает хоть какую-то защиту от атмосферных явлений. Земля, которая скрепляется корневой системой растений, способна выстоять под воздействием дождей. Однако этого может быть недостаточно, если вокруг оврага нет специальных борозд. Эти борозды делают для того, чтобы вода стекала по ним, минуя овраг.
Овраги наиболее характерны для степной, лесостепной зон. Их образование происходит в связи с неравномерным выпадением атмосферных осадков и иссушением почвы. Как правило, для образования оврагов необходима почва горных пород, а именно глина, лесс.
Также во многом образованию оврагов способствует и антропогенный фактор. Распахивание склонов, а также уничтожение растительности и разрушение верхнего слоя почвы является одним из основных факторов образования оврагов. Между тем, в оврагах довольно трудно выращивать какие-либо культуры. Поэтому во многих странах стремятся бороться с образованием оврагов самыми разнообразными методами.
Овраги являются начальной формой образования долины. Об этой форме рельефа вы можете прочитать в статье .
Овраги - продукт эрозии, т.е. размыва пород временными потоками воды, образующиеся в результате атмосферных осадков.
Быстрее размываются глинистые грунты. Росту оврагов способствует: физические свойства грунтов, отсутствие растительности на водоразделах и склонах, неровности рельефа, наличие трещин в толще грунта, деятельность человека, большое количество выпадающих атмосферных осадков. Являются природной дренажной системой. Отрицательное воздействие: затрудняется планировочное решение города, происходит потеря ценных земель, сложность прокладки инженерных коммуникаций, затрудняется связь между отдельными частями города, необходимость возведения мостов и земляных дамб, разрушаются здания и сооружения в момент развития оврагов, чрезмерно осушаются приовражные территории, что отрицательно влияет на зеленые насаждения, ущерб городскому хозяйству2,с.91.
Верховье оврага - исток. Устье - место его впадения в водоем. Базис эрозии - глубина оврага, определяемая уровнем воды в водоеме. Лощина - долина с пологими склонами. Балка - лощина заросшая травой.
Виды оврагов:
- - донные: размыв идет по дну оврага;
- - береговые: размываются боковые склоны балок или рек.
По конфигурации:
- - ствольные;
- - разветвленные: чаще два ствола с общим устьем;
- - древовидные: сложная конфигурация и большие площади.
По характеру процесса:
- - действующие;
- - затухающие;
- - засыпанные 5,с.162.
Мероприятия по защите от оврагов:
- 1 стадия: поверхностный водоотвод, заравнивание промоин, посадка трав (прекращение вырубки).
- 2 стадия: те же мероприятия, но в большем объеме, укрепление дна и устройство конструкции, задерживающие твердые фракции.
- 3 стадия: те же мероприятия, а так же устройство продольных плитневых оград с забивкой их землей, облесение склонов.
- 4 стадия: посев трав, кустарников и деревьев.
Овраг - линейно вытянутая отрицательная форма рельефа, образованная эрозионной работой временных водотоков, стекающих по склонам или по днищам ложбин и балок. Достигают длины в несколько километров, глубиной до нескольких десятков метров. Борта крутые, оголённые, в вершине обычно крутой и даже нависающий уступ. Чётко выражены бровки 3,с.66. В верховьях овраги часто разветвляются на несколько отвершков, образуя овражные системы.
Овраги формируются на холмистых и увалистых равнинах, покрытых сверху слабосцементированными наносами (лёссы, покровные суглинки и супеси). Различают склоновые и донные овраги, последние образуются в днищах ложбин и балок. Овраги типичны для лесостепной и степной зон, но встречаются и в южной половине лесной зоны, в полупустынях и в тундре, главным образом на территориях, освоенных человеком. Овраг -- это отрицательная форма рельефа, линейно вытянутая, с крутыми склонами7,с.111. Овраги обычно образуются на склонах водоразделов и располагаются по направлению стока текущих вод. Они могут углубляться до водоносного слоя и достигать глубины 10 -- 15 м. Овраг имеет следующие части: днище, бровку, склоны, вершину, устье, отвершки.
Оврагообразование - природный процесс, но деятельность человека, вызывающая концентрацию склонового и ложбинного стока в линейные временные потоки, часто провоцирует возникновение и рост оврагов в длину и глубину (например, вдоль дорог, по краям полей, в тундре по следам тяжёлой техники, разрушающей защитный почвенно-растительный покров).
Оврагообразование наносит значительный ущерб хозяйству и жизни людей, разрушая жилые и промышленные постройки, уничтожая плодородные земли на полях. Борьба с оврагами - трудоёмкий и дорогостоящий процесс, но имеются способы предотвращения и закрепления оврагов путём правильных приёмов освоения потенциально опасных земель (сохранение и восстановление растительного покрова, лесопосадки, специальная система севооборотов и обработки сельскохозяйственных угодий, перехват и отвод стекающих по поверхности вод специальными инженерными сооружениями) 8,с.133.
Овраги - узкие, крутосклонные, довольно короткие, молодые отрицательные линейные формы рельефа. В естественных условиях они возникают во время дождей или таяния снегов из промоин по высоким берегам рек, на крутых склонах при уничтожении растительности, при увлажнении климата 9,с.43. Оврагообразование происходит наиболее интенсивно на территориях с континентальным климатом.
В развитии оврага выделяют три стадии:
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.
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.
Овраги представляют собой глубокие рытвины, возникающие вследствие эрозионных процессов и впадающие в суходолы или в русла постоянных водотоков (ручьев и рек).
Базис эрозии - горизонтальный уровень, от которого начался размыв и дальше которого не может происходить разрушение (Рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема растущего оврага.
Встречаются целые системы небольших оврагов, последовательно присоединяющихся как ветви к главному, более глубокому оврагу, который в свою очередь впадает в русло постоянного водотока.
В продольном профиле дно оврага не имеет однообразного уклона. Верховье его (начало) всегда представляет собой почти отвесный обрыв. Дно оврага на некотором протяжении имеет очень крутой уклон; дальше, в средней и низовой частях оврага, уклоны дна становятся все более пологими.
В поперечном сечении овраги имеют плоское или слабо вогнутое дно и в большинстве случаев крутые боковые откосы. В лёссах, лёссовидных, глинистых и плотных песчано-глинистых породах боковые откосы оврагов на большую глубину сохраняют почти отвесные очертания.
Размывающему действию потоков воды, проходящих по оврагу, наиболее подвергаются дно и подошвы боковых откосов. Размыв дна в устье оврага продолжается до тех пор, пока дно его не совпадет с уровнем наинизшего горизонта воды постоянного водотока или дна суходола, в который овраг впадает. Рост оврага в длину прекращается только тогда, когда приостанавливается размыв его вершины.
Вместе с углублением оврага происходит его уширение вследствие разрушения откосов смывами, осыпями и обвалами. Развитие оврага прекращается в том случае, если его дно и откосы начинают покрываться растительностью. Такие затухшие овраги называются балками.
Наличие оврагов на городской территории значительно усложняет планировку города, приводя:
- а) к утрате участков для застройки;
- б) к расчленению городской территории, что затрудняет транспортную и пешеходную связь между отдельными районами города;
- в) к нежелательному для зеленых насаждений поверхностному обсыханию почвы и понижению уровня грунтовых вод в зоне, прилегающей к оврагу.
Каждый овраг является как бы дренажем, принимающим в себя почвенные и грунтовые воды с окружающей территории. Кроме того, овраги засоряют русла рек размытым грунтом. Создается угроза устойчивости расположенных вблизи оврагов зданий, дорог, мостов и подземных трубопроводов.
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 18,с.145.
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.
Образование оврагов является результатом водной эрозии -процесс размыва почв потоками воды от таяния снега и дождей. В процессе своего образования овраги проходят несколько стадий развития.
Овраги распространены широко в лесостепной и степной зонах и появляются в процессе водной эрозии. Водная эрозия это процесс размыва почв а также рыхлых подстилающих их пород потоками воды, которые стекают со склонов во время проливных дождей или таяния снега. Элементы неровного рельефа земного ландшафта образуют гидрографическую сеть которая состоит из различных путей стока талых и дождевых вод тесно взаимосвязанных между собой.
На третьей стадии образования овраг развивается преимущественно в сторону водораздела.В результате подмывания берегов оврага происходит их увлажнение и осыпание а за счет этих явлений происходит и расширение его поперечного сечения. Каждый год длина оврага может увеличиваться на десять или пятнадцать метров. К оврагу вода протекает по боковым тальвегам с второстепенных площадях водосбора или бассейнов. В этот период начинают развиваться ответвляющиеся овраги-отвершки.
Продолжает развивается овраг до тех пор, пока не достигнет прочных грунтовых слоев, которые не подаются размыву. Или до тех пор пока не уменьшиться водосборный бассейн который питает его вершину и размыв прекратится. Глубинная эрозия на четвертой стадии и подмыв берегов оврага постепенно прекращается и овраг перестает развиваться и расти.
Склоны оврага приобретают устойчивое очертание и зарастают растительностью. Овраг постепенно превращается в балку. Склоны оврага наибольшую крутизну имеют у самой вершины. Ближе к устью оврага в самой низкой его части, склоны приобретают более пологие очертания и покрываются почвенным слоем.
Основные причины образования оврагов
Образование оврагов является результатом водной эрозии -процесс размыва почв потоками воды от таяния снега и дождей. Эрозия почв в виде оползней усиливается в результате уничтожения растительности и деревьев, которые предохраняют почву от размыва.
Образованию оврагов и быстрому их росту способствует также и неправильное использование земель. Имеется в виду распашка склонов балок и направление вниз по склону борозд при пахоте, пастьба на склонах скота, которая ведет к уничтожению травяного покрова. Очень часто причиной возникновения оврагов может стать неправильно запланированные и не укрепленные канавы при дорожной полосы.
Овраг - крутосклонная долина, часто сильно разветвленная, образованная временными водными потоками. Геологический процесс, обусловливающий их развитие, называют оврагообразованием .
Основной движущей силой возникновения и развития оврагов является водная эрозия, т. е. размыв и разрушение поверхности земли текучей водой. В отличие от плоскостного смыва (эрозии), когда текучая вода смывает весь поверхностный слой на склоне, при оврагообразовании действует в основном линейная водная эрозия, т. е. размыв и разрушение идут по линии максимального уклона поверхности склона.
Стадии развития оврага: эрозионная борозда - рытвина (глубиной до 1 м, длиной 5-20 м) - промоина - овраг .
Длина оврагов может достигать нескольких километров, глубина - до 40-50 м (в лессовой толще до 80-100 м), а ширина 150- 300 м. Скорость развития оврага определяется размываемостью пород и может составлять от 0,3-0,8 м до 10-20 м/год.
Оврагообразование имеет исключительно широкое развитие в степной и лесостепной зонах нашей страны (Среднерусская, Верхневолжская, Приволжская, Приазовская возвышенности, степные районы Алтая и Восточной Сибири и др.).
Овраги затрудняют строительное освоение территории. Расчленяя местность, они представляют большую угрозу для населенных пунктов, дорожных и других инженерных сооружений. В ряде районов Центрально-Черноземной области Европейской части России почти четверть общей площади земель занимают бросовые земли, занятые действующими оврагами. Овражная эрозия - типичный процесс, приводящий к локальной потере ресурса геологического пространства со всеми вытекающими отсюда последствиями (В. Т. Трофимов и Д. Г. Зилинг, 2002).
Основные условия развития оврагов: 1) наличие легкоразмываемых пород (супеси, суглинки, особенно лессовые, в меньшей степени - пылеватые пески, глины, меловые отложения и др.); 2) ливневые осадки, быстрое весеннее снеготаяние, неорганизованный сброс техногенных и поливных вод; 3) крутизна склонов более 4-8°.
Глубина оврага ограничивается положением базиса эрозии , т. е. отметки уровня водоема, в который впадает овраг. Понижение базиса эрозии вызывает активизацию роста оврага и его углубление, что может создавать значительную угрозу для уже выстроенных сооружений.
Овраг растет вершиной вверх по склону вплоть до водораздельной линии. Одновременно происходит и его углубление и расширение за счет размыва склонов оврага и появления боковых отвершков. При достижении оврагом водораздельной линии, а устьем - базиса эрозии развитие оврага затухает. Его дно выполаживается, склоны покрываются растительностью. Овраг полностью утрачивает свою размывающую деятельность и превращается в балк у, отрицательную форму рельефа с плоским дном и пологими задернованными склонами.
Понятно, что настоящую опасность при строительном и ином хозяйственном освоении территории представляют действующие или растущие овраги. Признаками растущих оврагов являются крутые обнаженные склоны, резко выраженные бровки, V-образный поперечный профиль, боковые отвершки и т. д.
Мероприятия по борьбе с оврагообразованием носят комплексный характер и делятся на профилактические и активные (инженерные).
Профилактические мероприятия направлены на предотвращение развития процессов оврагообразования. Запрещается вырубка леса, продольная распашка склонов, неумеренный выпас скота, производство земляных работ на склонах и т. д.
К инженерным мероприятиям относится устройство простейших гидротехнических сооружений для перехвата и отвода поверхностного стока воды: нагорных канав, водозадерживающих валов, распылителей стока, водосборных железобетонных лотков и т. д. По дну оврагов возводится система запруд для гашения энергии размывающего потока. Участки активного размыва засыпаются грунтом и укрепляются с помощью каменной наброски, бетонных плит и т. п. с последующим мощением камнем.