авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Антропогенное преобразование пойменно-русловых комплексов рек еврейской автономной области

На правах рукописи

АНОШКИН Андрей Васильевич

АНТРОПОГЕННОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПОЙМЕННО-РУСЛОВЫХ

КОМПЛЕКСОВ РЕК ЕВРЕЙСКОЙ АВТОНОМНОЙ ОБЛАСТИ

25.00.36 – геоэкология (наук

и о Земле)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Хабаровск – 2011

Работа выполнена в лаборатории региональных геоэкологических исследований Института комплексного анализа региональных проблем Дальневосточного отделения РАН

Научный руководитель: доктор географических наук Махинов Алексей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Бровко Петр Федорович доктор географических наук Шведов Вячеслав Геннадьевич

Ведущая организация: Институт геологии и природопользования ДВО РАН

Защита диссертации состоится 28 апреля 2011 г. в 14.00 часов на заседании Диссертационного совета Д 005.019.01 при Институте водных и экологических проблем ДВО РАН по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул.

Ким Ю Чена, Факс: (4212) 32-57-55, E-mail: amur21@ivep.as.khb.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных и экологических проблем ДВО РАН Автореферат разослан «14» марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук Н.А. Рябинин Введение Актуальность темы исследования. В речной долине как единой геосистеме самой активной частью, выполняющей роль движителя протекающих в ней процессов, является речное русло и взаимодействующая с ним пойма (Чалов, 1997).

Их следует рассматривать как единое природное образование, выделив в самостоятельную подсистему, называемую пойменно-русловым комплексом (сокращенно ПРК). Пойменно-русловые комплексы характеризуются всеми признаками самостоятельных природных комплексов – они территориально и генетически едины, протекающие в них процессы взаимосвязаны, географические объекты или комплексы низшего ранга, возникающие в результате этих процессов, влияют друг на друга.

В то же время пойменно-русловые комплексы – это наиболее освоенные человеком территории, поэтому их преобразование в результате хозяйственной деятельности неизбежно. Эти преобразования проявляются либо непосредственно через изменения морфологии русла и поймы, либо опосредованно, через трансформацию природных факторов русловых процессов (Чернов, 2009).

Изучение особенностей трансформации пойменно-русловых комплексов в результате антропогенной деятельности позволит оптимизировать эту деятельность либо предложить какие-то другие виды вмешательства в экосистемы ПРК, нейтрализующие уже сложившиеся негативные последствия антропогенного воздействия.

Цель исследования: выявление особенностей формирования и развития пойменно-русловых комплексов рек Еврейской автономной области в условиях их антропогенного преобразования.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. провести анализ гидрологической сети водотоков рассматриваемой территории, выделить особенности их водного режима;

2. определить современные особенности строения долин и пойменно русловых комплексов рек различных типов в пределах Еврейской автономной области;

3. выявить типы пойменно-русловых комплексов рек области с точки зрения устойчивости их к антропогенной нагрузке;

4. определить особенности развития форм рельефа пойменно-русловых комплексов рек в условиях различных видов хозяйственной деятельности.

Объектом исследования являются пойменно-русловые комплексы долин рек территории Еврейской автономной области, а предметом – динамика форм рельефа пойменно-русловых комплексов в результате их антропогенного преобразования.

При выполнении диссертационной работы использовались методы – описательный, сравнительно-географический, картографический, районирования, географических аналогов и др.

Источниками информации послужили данные, полученные автором в ходе полевых работ (2002-2010 гг.), опубликованные литературные и картографические издания, статистические данные, фондовые материалы ИКАРП ДВО РАН, Росприроднадзора по ЕАО и др.

Теоретической и методологической основой диссертационного исследования послужили работы отечественных специалистов в области общего, географического и экологического русловедения, флювиальной геоморфологии – Н.И. Маккавеева, М.А. Великанова, В.М. Лохтина, Н.Е. Кондратьева, Р.С. Чалова, Н.Б. Барышникова, И.В. Попова, К.М. Берковича, Н.С. Знаменской, Н.И.

Алексеевского, А.В. Чернова, А.Н. Махинова, М.Н. Гусева, Б.И. Гарцмана, М.С.

Карасева и др.

Выявление особенностей формирования и развития пойменно-русловых комплексов водотоков рассматриваемой в работе территории актуально как с теоретической, так и с практической стороны. Работы данной направленности позволяют получить представление о формировании рельефа и, в частности, о происхождении и развитии речных долин. Решение практических задач связано с оценкой инженерно-геоморфологических условий для различных народнохозяйственных целей при освоении речных долин и территорий близ русел рек.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на конференциях и научных форумах различных уровней: «Дальний Восток и Еврейская автономная область: история, современность и перспективы развития (Биробиджан, 2004);



«Проблемы устойчивого развития регионов в XXI веке» (Биробиджан, 2004);

«Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2005);

«Состояние и перспективы российско-китайского сотрудничества в области охраны окружающей среды и управления водными ресурсами» (Москва, 2007);

«Экология и безопасность»

(Болгария, Солнечный берег, 2008);

«Современные проблемы регионального развития» (Биробиджан-Кульдур, 2008);

«Экосистемы малых рек: биоразнообразие, биология, охрана» (Борок, 2004);

II школа-семинар молодых ученых, аспирантов и студентов «Анализ современного состояния и перспективы развития регионов Дальнего Востока» (Биробиджан, 2003);

XII Совещание географов Сибири и Дальнего Востока (Владивосток, 2004);

«Современные проблемы регионального развития» (Биробиджан, 2006). Также основные результаты были представлены на конкурсе «Рациональное природопользование и охрана окружающей среды – стратегия устойчивого развития России в XXI веке», проводимом Министерством природных ресурсов Российской Федерации (Москва, 2006), и областном смотре конкурсе научных работ молодых ученых и аспирантов высших учебных заведений и организаций науки Еврейской автономной области (Биробиджан, 2003, 2004, 2005, 2007, 2008).

Полученные в работе данные использовались при выполнении грантов ДВО РАН (проект «Развитие пойменно-русловых комплексов малых и средних рек Среднеамурской низменности в условиях осушительной мелиорации», 2009 год;

проект «Определение особенностей формирования и восстановления русел и пойм рек в районах разработок россыпных месторождений полезных ископаемых», 2006 2008 годы.

По теме диссертационного исследования опубликовано 15 работ, в том числе две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 133 наименований, в том числе 10 на иностранных языках, включает рисунков и 20 таблиц.

В первой главе затронуты вопросы изученности рек Еврейской автономной области, дана геоэкологическая характеристика водотоков и выделены характерные типы пойменно-русловых комплексов территории. Во второй главе представлены данные о строении долин и пойменно-русловых комплексов водотоков различного типа – горных, равнинных и переходных. Третья глава посвящена анализу процессов формирования и развития русел и русловых форм рельефа в естественных условиях, обозначены основные тенденции и закономерности их динамики. В четвертой главе рассматриваются процессы развития пойменно-русловых комплексов водотоков в условиях их антропогенного преобразования.

Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю д.г.н.

Алексею Николаевичу Махинову за ценные советы, критические замечания по работе и поддержку на всех ее этапах. Особую благодарность автор выражает к.х.н.

Р.М. Коган за помощь в организации исследований и постоянную поддержку и к.г.н. Д.М. Фетисову как другу, соратнику, коллеге. Автор искренне признателен д.б.н., проф. Е.Я. Фрисману, к.г.н. Т.М. Комаровой, сотрудникам лаборатории региональной геоэкологии Института комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН за постоянный интерес к работе и плодотворное сотрудничество.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1. Выявлена зональность условий формирования речных долин на территории Еврейской автономной области и установлено пять типов пойменно-русловых комплексов рек, характеризующихся различной степенью устойчивости к антропогенному воздействию.

В пределах территории Еврейской автономной области с учетом особенностей природной среды (значительный неравномерный сток в течение года, специфика тектонического и литологического строения, наличие разных типов рельефа) выделяются три зоны с определенными условиями развития речных долин, и в частности, пойменно-русловых комплексов (ПРК).

К первой зоне относятся районы с условиями ограниченного развития ПРК, приуроченные к территориям, которые сложены трудноразмываемыми породами (Малый Хинган, Буреинский хребет), ко второй – области со свободными условиями развития ПРК на равнинах, сложенными мощными рыхлыми толщами (Среднеамурская низменность). В первом случае в областях преобладают реки и временные водотоки с крутосклонными и пологосклонными V-образными долинами, врезанными руслами с галечно-валунными отложениями и узкими фрагментарными поймами. Во втором случае пойменно-русловые комплексы достигают своего полного развития – они характеризуются широкими, хорошо выработанными руслами с разнообразными формами руслового рельефа, четко оформленной поймой различных уровней.

В пределах переходного от горного к равнинному типу рельефа выделяется третья зона с чередованием свободных и ограниченных условий развития ПРК – переходная зона между равнинным и горным рельефом, занятая участками мелкосопочника на северо-западе и отдельными изолированными горами высотой 600-800 м на юго-востоке, возвышающимися над плоскими сложно оконтуренными пространствами предгорной оконечности Среднеамурской низменности.

На основании анализа природных условий, морфодинамических типов русел и геоморфологических типов пойм выделено пять характерных типов пойменно русловых комплексов рек территории Еврейской автономной области.

1 тип – ПРК однорукавного, относительно прямолинейного русла крутосклонных и пологосклонных V-образных долин с галечно-валунными отложениями, с фрагментарными, не выдержанными по длине и чередующимися прирусловыми образованиями пойменного типа.

2 тип – ПРК меандрирующего, реже адаптированного русла магистральных горных долин с плоским днищем, с развитой двусторонней озерно-старичной поймой.

3 тип – ПРК прямолинейного русла предгорий, с галечно-песчаным аллювием, с преобладанием болотистой поймы.





4 тип – ПРК меандрирующего русла, с песчаными аллювиальными отложениями, развивающиеся в рыхлых слабосцементированных породах, преимущественно с сегментно-гривистой поймой.

5 тип – ПРК многорукавного русла, с мелко- и среднезернисто-песчаными аллювиальными отложениями, развивающиеся в рыхлых породах, с гривисто островной поймой.

Распределение пойменно-русловых комплексов различных типов по территории Еврейской автономной области представлено на рисунке 1.

Устойчивость выделенных пойменно-русловых комплексов к антропогенной нагрузке определяется как свойство их сохранять при воздействии факторов хозяйственной деятельности свои основные морфометрические и динамические характеристики. Так, предел устойчивости речного русла к антропогенному нарушению определяется по тому состоянию, когда изменения еще обратимы, т.е.

русловой рельеф возвращается в исходное состояние после окончания воздействия.

При этом время восстановления должно быть коротким по сравнению со временем естественных изменений природных характеристик (Беркович, 2001).

В естественных условиях нестабильные или неустойчивые русла характерны для водотоков, протекающих в свободных геолого-геоморфологических условиях по территориям, сложенным рыхлыми породами. Резкие изменения планового положения русла могут осуществляться в течение сезона и носят нередко пороговый характер, т.е. резко интенсифицируются в многоводные периоды и сезоны. Слабоустойчивые русла также наблюдаются у рек, протекающих в свободных геолого-геоморфологических природных условиях, однако интенсивность переформирований их несколько ниже.

Периодичность проявления интенсивных деформаций исчисляется десятилетиями.

К среднеустойчивым относятся русла рек, протекающих в условиях ограничения русловых деформаций геолого-геоморфологическими факторами, при чередовании по длине рек свободных и ограниченных условий (например, рыхлых и связных пород). Периодичность процессов в этих случаях исчисляется столетиями.

Устойчивые русла, практически не деформируемые, наблюдаются у рек, протекающих в условиях полного ограничения русловых деформаций геолого геоморфологическими факторами (Чалов, 1983;

Беркович, Сидорчук, 1996;

Чалов, 2000).

Русло тем более подвижно, чем больше расход наносов, переносимых рекой (Беркович, 1998). Врезанное русло с галечно-валунным составом руслообразующих наносов относится к абсолютно устойчивому, его форма и русловой рельеф практически стабильны;

песчаные широкопойменные русла отличаются высокой подвижностью, а, следовательно, большей свободой регулировать русловой рельеф.

Рис. 1. Зональность физико-географических условий развития ПРК В то же время в ряде работ (Чалов, 1992;

Сидорчук, 1996;

Чернов, 2009 и др.) отмечается, что при прямых нарушениях пойменно-руслового рельефа в результате хозяйственной деятельности именно галечно-валунные русла отличаются наименьшей устойчивостью. Такими же способностями обладают малые реки, протекающие как в свободных, так и в ограниченных геолого-геоморфологических условиях. К прямым нарушениям относятся инженерные сооружения и гидротехнические работы (разработка русловых карьеров, добыча полезных ископаемых, строительство мостовых переходов и т.д.), выполняемые в руслах рек и непосредственной близости от них.

Пойменно-русловые комплексы территории Еврейской автономной области в зависимости от характера антропогенного преобразования делятся на неустойчивые, слабо устойчивые, относительно устойчивые, устойчивые и весьма устойчивые (табл. 1).

На сегодняшний день антропогенное воздействие на пойменно-русловые комплексы рек ЕАО происходит по достаточно широкому спектру направлений.

Проведенные исследования показали, что значительное преобразование ПРК в пределах рассматриваемой территории обусловлено такими видами хозяйственной деятельности, как разработка полезных ископаемых в руслах рек и в непосредственной близости от них, гидротехническое строительство и локальное преобразование пойм и русел рек в пределах урбанизированных территорий, создание и эксплуатация сельскохозяйственных мелиоративных систем.

По территории области указанные типы антропогенной нагрузки имеют четкую территориальную привязку. Полезные ископаемые, добываемые в пределах пойменно-русловых комплексов рек, приурочены преимущественно к горным территориям, и, как следствие, воздействию подвержены водотоки малых и средних размеров. Горные работы связаны здесь с освоением аллювиальных россыпей золота, которые по силе антропогенного воздействия на речные долины занимают одно из первых мест, так как данный тип хозяйственной нагрузки почти полностью нарушает деятельность русловых потоков (Хмелева, 1995).

Таблица Устойчивость пойменно-русловых комплексов территории ЕАО к антропогенному преобразованию Антропогенное преобразование ПРК Вид Вид Прямое хозяйственной Косвенное хозяйственной Тип (изменение деятельности, (изменение деятельности, ПРК морфометрии значительно факторов значительно и морфологии влияющий на руслоформирования) влияющий на ПРК) развитие ПРК развитие ПРК Неустойчивые Разработка Весьма устойчивые 1 россыпных месторождений Слабо Устойчивые 2 полезных устойчивые ископаемых Гидротехническое Создание и строительство в эксплуатация Относительно Относительно пределах мелиоративных устойчивые устойчивые урбанизированных систем, территорий гидротехническое строительство в Устойчивые Слабо устойчивые 4 пределах Весьма урбанизированных Неустойчивые 5 устойчивые территорий В силу специфики заселения территории автономии – большая часть населенных пунктов расположена по берегам рек – преобразование руслового рельефа в результате гидротехнического строительства характерно для относительно крупных водотоков области.

Мелиоративные мероприятия, связанные с осушением земель для нужд сельского хозяйства, получили широкое распространение в пределах Среднеамурской низменности, но в отличие от горных работ здесь изменению подверглись как пойменно-русловые комплексы водотоков, так и обширные территории водосборных поверхностей. История развития мелиорации земель в регионе насчитывает уже более 65 лет, что обуславливает ее большую роль в процессах развития рассматриваемых речных систем.

2. В преобразовании пойменно-русловых комплексов горных рек Еврейской автономной области основную роль играет разработка россыпных месторождений полезных ископаемых, приводящая к разрушению русла и поймы и их частичной замене более динамичными пойменно-русловыми образованиями.

Добыча золота на водотоках речной системы Амуро-Сутарского золотоносного района, одного из старейших золотоносных районов Дальнего Востока, началась в 1889 году. Разработка россыпных месторождений золота в большей своей части проводилась и проводится в самих руслах рек и в непосредственной близости от них ручным (старые горные выработки, преимущественно долины небольших ключей), гидравлическим и дренажным способами. В пределах района выделяется три генетические группы россыпей:

пойменные, надпойменных террас и россыпи древней речной сети.

Первая группа наиболее распространена (около 90 % всех россыпей) и вместе с тем является наиболее отработанной. Террасовые россыпи не пользуются широким распространением. Они представлены исключительно россыпями первых надпойменных террас и приурочены преимущественно к реке Сутара и ее притокам. Для россыпей древней речной сети характерно отсутствие прямой связи с современной речной сетью района, и они залегают на междуречьях.

В результате отработки золотоносных россыпей естественный рельеф пойменно-русловых комплексов и долин рек заменяется антропогенными формами: отвалами, выровненными площадками с отстойниками и водоотводными каналами, траншеями различной величины и протяженности, эрозионными канавами (рис. 2). Масштабы изменения речных долин по протяженности от нескольких сот метров до 10-11 км, в то время как средняя длина водотоков рассматриваемого района не превышает 10 км. Морфометрические характеристики антропогенных форм рельефа в целом одинаковы в пределах данной территории, что связано со схожестью условий и способов отработки россыпей.

Рис. 2. Нарушенность пойменно-русловых комплексов рек Амуро-Сутарского золотоносного района Таким образом, после отработки россыпей условия развития водотоков меняются либо в пределах локальных участков, либо в бассейне реки в целом.

Восстановление рельефа пойменно-русловых комплексов происходит в результате размыва отвалов, бортов и территории полигонов, валов вскрышных пород, переотложения материала, слагающего данные образования.

Водотоки, протекающие среди отвалов, вырабатывают определенную форму русла и набор русловых форм рельефа. В естественных условиях долины рек I-III порядков имеют плавные очертания, меандры – сегментные кривые, реже крутые, выражены слабо. Четких систем плесов и перекатов не формируется. В пределах крутых сегментных излучин у выпуклых берегов отмечаются скопления песчаного материала в виде небольших отмелей, которые обычно неустойчивы во времени, распределение глубин относительно равномерное как по длине, так и по ширине водотока. Русла имеют ящикообразную форму, с ровным дном и четко выраженными берегами, высотой в среднем от 0,5 до 1 метра.

Реки, в долинах которых проводились горные работы, характеризуются извилистыми руслами с хорошо развитыми меандрами, которые по природе своей в большей степени являются вынужденными, – водотоки огибают системы отвалов, локальные скопления вскрышных пород, крупных обломков и т.п. Для таких излучин, в отличие от естественных, характерны асимметричность как продольного, так и поперечного профиля.

Формируются хорошо выраженные плесы и перекаты, имеющие локальное распространение, при этом они не образуют единой системы даже на непротяженных участках. Обычно системы плес-перекат на исследуемых водотоках представлены глубоководной частью, которая резко выделяется в русле, смещена к нижнему крылу вогнутого берега, и мелководной – расположенной у выпуклого берега, в центральной части и у верхнего крыла вогнутого берега.

Глубоководная часть вытянута по течению, протяженность в среднем до 5-8 м, форма близка к овалообразной, глубины до 1-1,3 м, переходы между мелководными участками резкие.

Мелководные участки характеризуются относительно равномерным распределением глубин с некоторым уклоном в сторону плесов;

у выпуклого крыла образуются четко дифференцируемые отмели, сформированные переотложенным песчаным и мелкогалечным материалом или сползшими в русло блоками отвальных горных пород.

Описанные выше формы рельефа русел относительно устойчивы и отмечаются на водотоках разного возраста. Наблюдается периодическое занесение глубоководных участков песчаным и супесчаным материалом в периоды летней межени и осеннего спада расходов воды. В летне-осенние паводки эти отложения вымываются, тем самым восстанавливая прежние глубины.

В результате горных работ в руслах рек происходит изменение состава и строения русловых аллювиальных отложений. Так, реки, в долине которых не проводились горные работы, имеют сплошную отмостку, состоящую из равномерно распределенной средней и мелкой хорошо окатанной гальки (табл. 2).

В русловом аллювии водотоков, расположенных среди отвалов, выделяется полоса распространения крупно- и среднеобломочного, плохо окатанного материала, приуроченная к плесовым лощинам и центральным частям перекатов.

Ширина этих полос колеблется от 0,7 до 1,5 м, протяженность – в зависимости от величины излучины. Слева или справа от данных отложений расположена в основном средняя и мелкая галька 2-3 класса окатанности (табл. 2). Эта закономерность размещения аллювиального материала на измененных водотоках сохраняется и после прекращения горных работ.

На отдельных участках узких горных долин встречаются водотоки, горные работы на которых привели к формированию настолько крупной отмостки, что водный поток теряется между глыб и валунов, и большую часть года русло реки не перекрыто водой.

При восстановлении водотоков после прекращения отработок россыпей формируются пойменные образования с характеристиками, не свойственными для ненарушенных речных долин района. Поймы имеют небольшие размеры и фрагментарное распространение, их поверхность не задернована, при отсутствии ограничивающего действия отвалов поверхность поймы неоднородна по высоте, наблюдаются повышения и понижения антропогенного генезиса. Значительно меняется морфология пойменных образований после каждого достаточно крупного паводка. Пойменные отложения представлены слабосортированным, неокатанным или слабоокатанным материалом различной крупности (табл. 2).

В восстановлении пойменно-русловых комплексов водотоков после прекращения горных работ выделяется несколько стадий (рис. 3).

На начальных стадиях, 2-5 лет после прекращения горных работ, борта отвалов, среди которых протекает река, являются ее непосредственными берегами, подходящими вплотную к урезу воды. Далее, в первые десять лет, отмечается интенсивный боковой размыв на отдельных участках русла и формирование излучин с зачаточными русловыми формами рельефа в их пределах. Начинается оформление первичных пойменных образований за счет переработки водным потоком полигонов. В течение десятилетнего срока вырабатывается относительно устойчивый тип берегового откоса водотока – пологий, прямой, сложенный крупно- и среднеобломочным слабосортированным материалом.

Фрагменты пойм восстанавливающихся долин не выдержаны по высотным отметкам поверхности не только на различных участках, но и в пределах одного небольшого участка. Поэтому пойменные образования часто имеют ступенчатое строение, в пределах которых выделяется до десятка уровней.

Рис. 3. Схема восстановления ПРК после прекращения горных работ Фрагменты пойм восстанавливающихся долин не выдержаны по высотным отметкам поверхности не только на различных участках, но и в пределах одного небольшого участка. Поэтому пойменные образования часто имеют ступенчатое строение, в пределах которых выделяется до десятка уровней.

Изучение процессов восстановления водотоков, в результате отработки россыпей, позволяет определить возможности саморегуляции рек в результате антропогенного изменения среды и разрабатывать наиболее эффективные меры по рекультивации и смягчению последствий горных работ.

3. При сельскохозяйственной осушительной мелиорации земель в пределах бассейнов малых рек Среднеамурской низменности ведущим процессом деградации пойменно-русловых комплексов является прекращение развития русловых форм микро- и мезорельефа.

В связи с особенностями климата, геологии и рельефа Дальнего Востока в этом регионе для создания необходимых условий сельскохозяйственному производству на протяжении более чем пятидесяти лет проводилась обширная осушительная мелиорация земель, цель которой – осушение тяжелых почв Приморья и Приамурья. В Еврейской автономной области мелиоративные системы расположены преимущественно в пределах Среднеамурской низменности.

Периодически переувлажняемые сельскохозяйственные угодья занимают около 100 тысяч гектаров, или 40 % от всех имеющихся.

Масштабные работы по мелиорации земель в области были начаты в конце 60-х годов прошлого столетия. На мелиоративных системах построены 6013 км открытых каналов, из них магистральных – 1565 км, оградительных – 152 км, регулирующих осушителей – 4297 км, 1996 км закрытых дрен, гидротехнических сооружений (трубчатые выпуски, шлюзы-регуляторы и др.), 1536 км подъездных и эксплуатационных дорог.

Все построенные в области осушительные системы запроектированы так, что в водоприемники – водотоки, реже естественные понижения в рельефе – впадают магистральные каналы, отводящие воду со всей площади, покрытой регулирующими осушителями.

Работы, связанные с осушением и отводом воды, проводились и проводятся в бассейнах таких рек, как Большая Бира, Биджан, Самара, Добрая, Вертопрашиха, Солонечная, Малая Бира и др. – практически во всех основных речных системах автономии. Масштабы осушения водосборов различны, от нескольких процентов от общей площади бассейна реки до практически полного его преобразования (табл. 3).

Таблица Мелиоративные системы в долинах рек Среднеамурской низменности в пределах Еврейской автономной области Доля осушенных Название водотока земель от Характер мелиоративной сети площади бассейна, % р. Ульдура Система параллельных каналов вдоль русла реки Система протяженных каналов в виде р. Большой Ушумун 5- искусственных притоков Система протяженных «клеток» с магистральными р. Грязнушка 50- каналами, впадающими в реку Система протяженных «клеток» с магистральными р. Бобриха каналами, впадающими в реку Система перпендикулярных руслу каналов р. Буркуль 10- значительной протяженности Система протяженных «клеток» с магистральными р. Осиновка 25- каналами, впадающими в реку р. Малая Самара Хаотичные системы мелиорационных каналов Системы параллельных каналов значительной р. Солонечная протяженности, впадающих в русло реки С увеличением доли мелиоративной сети от общей площади бассейна реки происходит уменьшение скоростей течения, а при значении данного показателя в 50-55 % движение воды на водотоках практически прекращается, данная ситуация сохраняется и в периоды повышенной водности – летне-осенние паводки.

Подобная ситуация складывается и на магистральных каналах, впадающих в водотоки-приемники. В связи с этим значительно меняется состав донных отложений водотоков и скорости развития пойменно-руслового рельефа.

В естественных условиях для водотоков Среднеамурской низменности характерна сплошная отмостка, сложенная мелкой и средней хорошо окатанной галькой, заполненная песком различной зернистости (табл. 4). Береговые откосы хорошо выражены, выпуклые берега сложены песчаными отложениями, а крутые вогнутые обычно хорошо закреплены растительностью.

В русловых отложениях рек-водоприемников преобладают супесчаный и илисто-глинистый материал мощностью до 40 см, встречаются отдельные линзы мелкозернистого песка (табл. 5). Берега преимущественно глинистые, топкие, особенно в местах впадения магистральных водоотводных каналов. Характерно интенсивное развитие растительности в руслах рек. В низовьях рек, площадь бассейнов которых изменена более чем на 35-40 %, в руслах отмечается большое количество неразложившегося органического материала мощностью до 20-25 см.

Таблица Состав руслообразующих наносов водотоков Среднеамурской низменности, ПРК которых развиваются в естественных условиях Характеристика руслообразующих наносов Средний Процентное Тип наносов Класс окатанности диаметр содержание Гравий 2-7 мм Песок более 0,6 5% III, IV крупнозернистый мм 20 % Песок 0,6-0,3 мм 30 % среднезернистый менее 0,3 45 % Песок мм менее 1 % мелкозернистый Алевролит, илы Таблица Состав руслообразующих наносов водотоков Среднеамурской низменности, ПРК которых развиваются в условиях сельскохозяйственной осушительной мелиорации Характеристика руслообразующих наносов Средний Процентное Тип наносов Класс окатанности диаметр содержание Песок среднезернистый 0,6-0,3 мм 15 % Песок менее 0, 35 % мелкозернистый мм до 25 % Алевролит, илы до 25 % Органика неразложившаяся В условиях осушительной мелиорации происходит значительное изменение морфологии и динамики как русел рек в целом, там и отдельных форм руслового рельефа водотоков. В условиях Среднеамурской низменности это обусловлено уменьшением скоростей течения и выносом в русла рек большого количества тонкозернистого материала.

Русла рек с измененными водосборами имеют плавные сглаженные очертания, поперечный профиль приобретает достаточно симметричную дугообразную форму с основными глубинами по центру, элементы рельефа практически не дифференцируются. На относительно прямолинейных участках вдоль берегов отмечаются протяженные валы, сложенные плотными песчано гравийными отложениями. В местах впадения притоков или магистральных каналов формируются протяженные отмели неправильной формы, в пределах которых отмечаются небольшие островные образования. Острова чаще овалообразной формы и ориентированы по течению основного водотока. В их строении выделяется центральная часть, занятая кустарниковой и древесной растительностью, и сильно переувлажненный, кочковатый берег.

В то же время для водотоков, протекающих в естественных условиях, характерно корытообразное русло с относительно равномерным распределением глубин по ширине и достаточно развитым русловым рельефом – от гряд и рифелей до систем плес-перекат.

В ряде случаев при изменении бассейна реки мелиоративными мероприятиями более чем на 45-50 % русло перестает существовать как единая линейно вытянутая отрицательная форма рельефа. Она заменяется системой небольших вытянутых водоемов, имеющих овалообразную форму, которые соединяются в единый поток только в периоды повышенной водности (летне осенние паводки) (рис. 4).

р. Солонечная р. Осиновка Рис. 4. Деградация русел рек в районах длительных мелиоративных работ в их бассейнах Проведенные исследования на ряде контрольных площадок показали, что на участках рек в пределах мелиоративных систем и ниже их по течению резко замедляются или практически полностью прекращаются плановые деформации русел, которые характерны для водотоков рассматриваемой территории. Так, в период летне-осенних паводков в пределах излучин рек в естественных условиях характерно интенсивное размытие вогнутого берега и разработка спрямляющих рукавов. В руслах с развитой системой притоков в виде водоотводящих каналов отмечается общее подтопление берега без его видимого разрушения (табл. 6, 7).

В пределах нижних и отчасти средних течений рек с сетью мелиорационных каналов, охватывающих более чем 20% площади водосбора, отмечается заболачивание днища долин, что не свойственно водотокам данной территории в естественных условиях.

Таблица Скорости смещения излучин рек, протекающих в естественных условиях Скорости смещения излучин рек, протекающих в естественных природных условиях, м/год Категория излучин продольные поперечные максимальные средние максимальные средние Свободные 3,5 1,6 4,3 2, Сегментные 2,1 1,4 4,1 2, Прорванные 1 0,6 1,2 0, Таблица Скорости смещения излучин рек, преобразованных в результате мелиоративных мероприятий Скорости смещения излучин рек, протекающих в естественных природных условиях, м/год Категория излучин продольные поперечные максимальные средние максимальные средние Свободные 0,3 0,1 0,4 0, Сегментные 0,2 0,1 0,3 0, Прорванные - - - Таким образом, развитие мелиоративных систем в бассейнах рек Среднеамурской низменности ведет к значительной трансформации пойменно русловых комплексов водотоков в сторону их деградации и упрощения, прекращается развитие русловых форм микро-, мезо- и макрорельефа.

4. Берегозащитные мероприятия, осуществляемые в пределах урбанизированных территорий, обуславливают повышенную динамику пойменно-русловых комплексов и снижение устойчивости берегов на сопредельных участках рек.

Заметное влияние на современные процессы формирования и развития руслового рельефа рек Еврейской автономной области оказывают мероприятия, активно проводимые в пределах урбанизированных территорий, связанные с изменением характеристик береговых откосов и прирусловых форм рельефа. На основе факторов, предложенных М.Н. Гусевым (Гусев, 2002), разработана методика оценки устойчивости берегов к плановым деформациям для средних рек с учетом специфики природных условий Среднего Приамурья.

Методика основана на балльной оценке совокупности факторов, влияющих на устойчивость берегового откоса во времени и пространстве. Всего использовалось восемь факторов: литология, форма поперечного профиля, морфометрические характеристики, растительность, степень нарушенности растительного покрова, соотношение динамической оси потока и берега, заторы льда, искусственное укрепление берега. Каждый фактор представлен совокупностью возможных вариантов его проявления. По относительной степени влияния на устойчивость берегов каждому параметру присваивается балльное значение, чем выше балл, тем устойчивее берег с данной характеристикой.

Таким образом, морфологически однородный участок берегового откоса реки, набравший по всей совокупности факторов наибольшее количество баллов, считается наиболее устойчивым, и наоборот – берег с минимальным значением – наименее устойчивый Проведенные нами исследования позволяют предложить для территории Еврейской автономной области следующую градацию береговых откосов по степени устойчивости: 22 балла и меньше – наименее устойчивые;

23-32 балла – слабоустойчивые;

33-42 балла – устойчивые;

43 балла и больше – наиболее устойчивые.

Берега первой группы – наименее устойчивые – характеризуются песчаным, супесчаным сложением, берега обрывистые, высота 1-2,5 метра, динамическая ось потока подходит к берегу под большим углом, скрепляющий эффект растительности практически отсутствует, нет берегозащитных сооружений.

Слабоустойчивые берега сложены песчаными, песчано-галечными породами, берега в большинстве случаев прямые, крутые, высотой до 2 метров, растительность распространена фрагментарно, скрепление берегов незначительное.

Берега, характеризующиеся как устойчивые, сложены преимущественно галечными, галечно-валунными породами, берега прямые, пологие, угол наклона значительно меньше 300, высота 0,5-1,5 метра, задернованы, распространена древесная и кустарниковая растительность, берега местами антропогенно укреплены. Наиболее устойчивые берега приурочены либо к участкам, которые сложены монолитными скальными породами, либо укреплены берегозащитными сооружениями, представленными дамбами и набережными.

Кроме того, помимо качественного анализа, основанного на балльной оценке, для каждого характерного типа берега на основе сравнения разновременных карт и натурных измерений рассчитаны средние скорости их размывов. Наиболее устойчивые берега – скорости размыва менее 0,1 м/год;

устойчивые – до 0,5 м/год;

слабоустойчивые – 0,5-1 м/год;

наименее устойчивые – более 1 м/год.

Анализ структуры берегов на примере рек Бира и Икура в пределах города Биробиджана (рис. 5) показал, что большая часть устойчивых и наиболее устойчивых берегов – это коренным образом антропогенно измененные образования, которые в естественных условиях имели бы высокие скорости размыва. Антропогенно измененные берега представляют собой дамбы и набережные, идущие вдоль русла, с высотами до 4,5 метра, имеющие бетонную или щебнисто-глыбистую отмостку.

Результаты полевых наблюдений и сравнения разновременных карт говорят о том, что в районах укрепления берегов начинается размыв противоположных береговых откосов, которые ранее характеризовались как устойчивые.

Исследования показали, что в условиях укрепления берегов значительно увеличивается интенсивность смещения островных и осередковых образований, также кос и прирусловых отмелей по сравнению с аналогичными формами рельефа, развивающимися в схожих природных условиях, но антропогенно не ограниченных.

Рис. 5. Фрагмент картосхемы «Устойчивость береговых откосов р. Бира в пределах города Биробиджана»

По материалам проведенных работ была составлена картосхема «Устойчивость береговых откосов р. Бира в пределах города Биробиджана» в масштабе 1:10000, которая с 2008 г. используется в работе ГУ МЧС России по Еврейской автономной области.

Выводы 1. В пределах территории Еврейской автономной области с учетом специфики природных факторов выделяются три области с определенными условиями развития пойменно-русловых комплексов. К первой относятся районы с условиями ограниченного развития ПРК (Малый Хинган), ко второй – территории со свободными условиями развития ПРК на равнинах (Среднеамурская низменность), к третьей – участки с чередованием свободных и ограниченных условий развития ПРК – переходная зона между равнинным и горным рельефом, занятая участками мелкосопочника и отдельными изолированными горными массивами.

2. На основании анализа природных условий, морфодинамических типов русел рек и геоморфологических типов пойм в пределах территории Еврейской автономной области выделено существенное различие в строении и динамике пойменно-русловых комплексов рек.

3. Пойменно-русловые комплексы рек в зависимости от геоэкологических условий характеризуются различной степенью устойчивости к антропогенному преобразованию и разделяются на весьма устойчивые, устойчивые, относительно устойчивые, слабо устойчивые, неустойчивые.

4. Значительные преобразования пойменно-русловых комплексов в пределах территории Еврейской автономной области происходят в результате таких видов хозяйственной деятельности как разработка полезных ископаемых в руслах рек и в непосредственной близости от них, гидротехническое строительство и локальное преобразование пойм и русел рек в пределах урбанизированных территорий, создание и эксплуатация сельскохозяйственных мелиоративных систем.

5. В результате разработки россыпных месторождений золота в пределах Хингано-Буреинской горной страны происходит значительное изменение пойменно-русловых комплексов рек – их морфометрических и морфологических характеристик, литологического состава отложений, меняется стадийность развития элементов руслового рельефа и пойм.

6. Развитие осушительных мелиоративных систем в бассейнах рек Среднеамурской низменности ведет к значительной трансформации пойменно русловых комплексов, которая проявляется в их деградации, прекращении развития русловых форм микро-, мезо- и макрорельефа.

7. Для рек Бира и Икура установлены 4 типа берегов по степени устойчивости и определены средние скорости их размывов.

8. Берегозащитные мероприятия в пределах урбанизированных территорий Еврейской автономной области обуславливают размыв береговых откосов, ранее характеризовавшихся устойчивым состоянием и приводят к интенсивному смещению форм руслового рельефа.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Статьи в изданиях, включенных в список ВАК:

Аношкин А.В. Геоэкология: формирование и восстановление пойменно русловых комплексов рек в районах разработок россыпных месторождений золота (Амуро-Сутарский золотоносный район) / Аношкин А.В. // Инженерная экология. – 2009. – № 3. – С. 20-28.

Аношкин А.В. Проблемы естественного восстановления пойменно-русловых комплексов рек в районах разработок россыпных месторождений золота (Амуро Сутарский золотоносный район) / Аношкин А.В. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2009. – Т. 11. – № 1(3) (27). – С. 284-287.

Публикации в других изданиях Аношкин А.В. Внутренние воды / Аношкин А.В. // Природные ресурсы Еврейской автономной области. – Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН. – 2004. – С. 36 47.

Аношкин А.В. Оценка естественных размывов берегов средних рек в пределах урбанизированных территорий (на примере г. Биробиджана) / Аношкин А.В. // Региональные проблемы. – 2005. – № 6-7. – С. 54-59.

Аношкин А.В. Типы водотоков Хингано-Буреинской горной страны в пределах Еврейской автономной области / Аношкин А.В. // Региональные проблемы. – 2007. – № 8. – С. 127-133.

Аношкин А.В. Внутренние воды. Опасные явления на реках и озерах / Аношкин А.В. // география Еврейской автономной области: Учебное пособие для учащихся 8-9 классов общеобразовательных учреждений Еврейской автономной области. Хабаровск: Изд-во «РИОТИП» краевой типографии. – 2007. – §7-8. – С.

27-32.

Anoshkin A.V. Ecological consequences of influence of anthropogenous factors on left-bank inflows of the average watercourse Amur / Anoshkin A.V., Kogan R.M. / Journal “ECOLOFY & SAFETY”. International Scientific Publications. – 2008. – Vol.2.

– Part 2. – P. 4-19.

Аношкин А.В. Обзор руслоформирующих факторов территории Еврейской автономной области / Аношкин А.В. // Региональные проблемы. – 2009. – № 11. – С. 45-49.

Тезисы докладов и конференций Аношкин А.В. Строение, условия формирования, динамика островов р. Бира / Аношкин А.В. // Анализ современного состояния и перспективы развития регионов Дальнего Востока: материалы II региональной школы-семинара молодых ученых, аспирантов и студентов. Г. Биробиджан, 1-4 ноября, 2003 г. – Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН – БГПИ. – 2003. – С. 34-36.

Аношкин А.В. Факторы антропогенной нагрузки, влияющие на формирование и развитие русел рек Еврейской автономной области / Аношкин А.В. // Проблемы устойчивого развития региона: Материалы III школы семинара молодых ученых России. г. Улан-Удэ, 8-12 июля 2004. – г. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. – 2004. – С. 124-126.

Аношкин А.В. Типизация и особенности русловых процессов рек ЕАО / Аношкин А.В. // «Дальний Восток и Еврейская автономная область: история, современность и перспективы развития»: материалы международной научно практической конференции. г. Биробиджан, 21-22 апреля 2004 г. Биробиджан:

Правительство ЕАО:ИКАРП ДВО РАН:БГПИ. – 2004. – Ч. II. – С. 70-76.

Аношкин А.В. Влияние осушительной мелиорации на речные системы юга Дальнего Востока / Аношкин А.В. // Экология и безопасность жизнедеятельности:

материалы V Международной научно-практической конференции. – Пенза: РИО ПГСХФ. – 2005. – С. 10-11.

Фрисман Е.Я. Современное состояние гидрологической сети и водных биотопов среднего течения р. Амур (на примере ЕАО) / Фрисман Е.Я., Аношкин А.В., Бурик В.Н., Коган Р.М., Курносов А.Л. // Международная конференция «Состояние и перспективы российско-китайского сотрудничества в области охраны окружающей среды и управления водными ресурсами». – 2007. – С. 98 104.

Аношкин А.В. Изменение плановых очертаний русел рек Среднеамурской низменности / Аношкин А.В. // II Международная конференция «Современные проблемы регионального развития» с сателлитным симпозиумом «Экология и адаптация человека в Дальневосточном регионе». Биробиджан-Кульдур, 6- октября 2008 г., Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН. – 2008. – С 5-6.

E.Frisman Floodplains and riverbeds transformation of the Russian Amur-river left bank inflows under urbanization / E.Frisman, A.Anoshkin, V.Kalmanova, R.Kogan // International Conference on Land and Water Degradation. Processes and Management.

7th-9th September, 2009, Magdeburg, Germany. P. 41.

Отпечатано ООО «РеМаркит»

679000, г. Биробиджан, ул. Пионерская, 17, офис тел.: (42622) 4-15-85, e-mail: reknata@rambler.ru Тираж 100 экз.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.