Типизация долинных комплексов реки Белой (Верхнее Приангарье)

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Институт географии им. В. Б. Сочавы СО РАН, г. Иркутск, Россия

Типизация долинных комплексов реки Белой (Верхнее Приангарье)

М.Ю. Опекунова, Ж.В. Атутова

Аннотация

Применяются различные подходы ведущих отечественных и зарубежных исследователей к определению типов пойменно-русловых комплексов. Река Белая, ключевой участок исследования, характеризуется многообразием морфодинамических русловых типов, что связано со значительной дифференциацией природных факторов формирования долинных геосистем в пределах водосборной части верхнего течения р. Ангары. В ходе проведенных исследований были определены основные типы долинных комплексов р. Белой. Выявлена протяженность и характер распространения морфодинамических русловых типов, приведена их характеристика, установлены основные типы пойм. Обозначены ландшафтные характеристики долинных комплексов в пределах участков с различными морфодинамическими типами; отмечена зависимость распространения биоценозов от факторов формирования рельефа долин. Составлены достоверные среднемасштабные геоморфологические карты-схемы, отражающие элементы строения рельефа долинных комплексов р. Белой в пределах ключевых участков исследований. Полученные данные послужили основой для выбора точек системного мониторинга динамики пойменно-русловых комплексов, включающего геоморфологическое, гидрологическое, ландшафтное направления. Целесообразность проведения мониторинговых наблюдений за функционированием геосистем обусловлена необходимостью прогнозирования и предотвращения неблагоприятных последствий, как вызванных естественными проявлениями рельефообразующих процессов, так и спровоцированных хозяйственной деятельностью человека.

Ключевые слова: пойменно-русловые комплексы, русловые деформации, морфодинамика, геоморфологические процессы, геоморфологическое разнообразие.

Введение

Изучение структуры факторов формирования рельефа речных долин составляет каркас эволюционного анализа флювиального рельефа. Рассмотрение пространственной специфики функционирования долинных комплексов особенно актуально для территорий, отличающихся разнообразием природных условий [Чернов, 2009]. Верхнее Приангарье, находящееся на стыке двух крупных областей - платформенной Среднесибирской и горной Южно-Сибирской, характеризуется многообразием факторов развития морфодинамических типов пойменно-русловых комплексов и их дифференциации по поверхности. В условиях интенсификации хозяйственного освоения природных комплексов Верхнего Приангарья такие исследования тесно переплетаются со сферой рационального природопользования. Становится целесообразной в пределах освоенных территорий организация мониторинговых наблюдений за эрозионно-аккумулятивными процессами для прогнозирования и предотвращения неблагоприятных последствий их проявления.

В этой связи основной целью исследований является ландшафтно-геоморфологический анализ долины р. Белой с выявлением структурных особенностей строения пойменно-руслового комплекса в различных ландшафтно-геоморфологических условиях. Итогом достижения поставленной цели становится выделение участков мониторинговых наблюдений за особенностями их функционирования.

1. Объект и территория исследований

Объектом настоящего исследования выступают пойменно-русловые комплексы долины р. Белой (одного из крупных левых притоков верхнего течения р. Ангары) в нижнем ее течении (рис. 1). Долинный комплекс реки на данном участке - один из уникальных геоморфологических объектов Иркутско-Черемховской равнины. Здесь на протяжении 79 км от слияния рек Большой и Малой Белой до устья представлено все многообразие морфодинамических русловых типов: широкопойменного, адаптированного и врезанного, а также их сочетания. Такое георазнообразие обусловлено сложностью морфотектонического строения платформы, наличием разнопорядковых разрывных нарушений и неоднородностью литологического состава пород. Таким образом, долина р. Белой - прекрасный полигон для изучения динамики долинных комплексов с различными морфодинамическими типами на ограниченном пространстве.

Основное понятие, определяющее направление данных исследований, - это системный ландшафтно-геоморфологический подход к изучению развития речных долин, формирования русел и пойменно-русловых комплексов.

Теоретической базой исследований являются разработки представителей отечественной школы географического русловедения [Маккавеев, 2003; Чалов, 2011]. Методическую основу работы составили принципы картографирования русловых процессов, морфологии и морфодинамики русла, морфологии и гидрологии пойм, экологии и формирования пойменно-русловых комплексов [Чернов, 2009; Кораблева, Чернов, 2012; Махинов, 2006; Хромых, Хромых, 2011; Назаров, Фролова, Черепанова, 2012]. В работе использован опыт зарубежных коллег в области исследования геоморфологии речных долин и долинных ландшафтов [Charlton, 2007; An assessment of ... , 2013; Little, Richardson, Alila, 2013; Toone, Rice, Piegay, 2014; An integrated approach ... , 2019; Zhuanga, Li, Liua, 2018; River valleys as., 2015; Engineering impacts on ... , 2019; Effect of urbanization ... , 2018; Czochanski, Wisniewski, 2018].

Основными факторами в развитии русла и формировании поймы является гидрологический режим реки и сток руслообразующих наносов, включающий в себя стоки влекомых и взвешенных наносов. Согласно районированию по гидрологическим опасным явлениям [Атлас, 2004] р. Белая относится к Иркутско-Черемховскому гидролого-морфологическому району, который характеризуется средневысоким уровнем половодья и высокими дождевыми паводками. Распределение внутригодового стока, расходов воды, стока наносов обусловлено расположением значительной части водосбора левобережных притоков в горной области Восточного Саяна, где в летний период реки получают максимальное питание за счет дождевых осадков, таяния снега и наледей.

Согласно районированию [Чалов, 2011] реки исследуемой территории характеризуются руслоформирующими расходами воды, которые проходят при затопленной пойме. Периодические русловые и береговые деформации происходят в период летних паводков. Норма годового стока р. Белой невелика и составляет 10-32 мм. Средний годовой расход воды - 0,183 м3/с, а средний расход наносов за период с 1968 по 2010 г. в пос. Мишелевка составил 146,0 тыс. т [Информационная система].

Проведенные геоморфологические и системные ландшафтные исследования позволили выявить структурные особенности строения пойменнотеррасового комплекса р. Белой, на основе которых построены карты ключевых участков.

Долину р. Белой можно разделить на четыре участка с морфодинамически однородными руслами (см. рис. 1): Бельск - Узкий Луг с преимущественно адаптированным типом русла, сегментной ровной низкой поймой и ложбинно-островной и сегментно-гривистой высокой поймой (участок 1), Узкий Луг - Холмушино с преимущественно врезанным типом русла (участок 2), Холмушино - Тайтурка с преимущественно широкопойменным типом русла и сегментно-гривистым типом поймы (участок 3), Тайтурка - устье с адаптированным типом русла и изогнуто-гривистыми поймами (участок 4). В таблице представлены характеристики морфодинамически однородных участков русла от слияния рек Малой и Большой Белой до устья р. Белой. Морфодинамические типы русла, типы пойм и характеристика ландшафтов р. Белой на участке от слияния рек Малой и Большой Белой до устья р. Белой (общая протяженность - 79 км)

Долина р. Белой в границах первого ключевого участка характеризуется распространением на пойме березово-тополевых с ивой травяноосоковых лесов; первая надпойменная терраса занята злаково-разнотравными лугами с участием ивы, вторая - сосново-осиново-березовой разнотравной растительностью. На склонах долин притоков р. Белой получили развитие сосново-березовые с участием ивы травяно-осоковые леса. Долинные комплексы в окрестностях пос. Мишелевка, а также сел Бельск и Узкий Луг распаханы.

Речная долина на этом участке представлена сочетанием врезанного и адаптированного извилистого типов русел с преобладанием последнего. Долина выполнена двумя макроизлучинами. На отдельных участках макроизлучины достаточно переработаны процессами боковой эрозии, в результате чего формируется адаптированное русло, характеризующееся развитием узких пойменных поверхностей сегментно-ровного или сегментногривистого типов высотой до 4 м, ширина которых увеличивается на выпуклом берегу. Кроме того, адаптированному типу русла свойственна ложбинно-островная пойма в сочетании с остатками поверхностей первой террасы (район с. Бельск) (рис. 2, а). Высокая пойма сочленяется с комплексом низких террас высотой до 18 м, из которых наиболее ярко выражена поверхность первой террасы высотой от 6 до 8 м с гривисто-ложбинным типом рельефа. Ширина пойм достигает 500 м, высота - 4 м. На участках прямолинейного русла и в крыльях вынужденных излучин формируется скелетный тип поймы, которая отличается незначительной шириной до первых десятков метров.

Также здесь встречаются цокольные поймы и террасы (район пос. Мишелевка), которые не входят в вышеуказанную морфодинамическую классификацию, но ярко иллюстрируют процесс современного интенсивного врезания реки в пределах рассматриваемого участка. На цоколе из кембрийских доломитов здесь залегает маломощный чехол галечниково-супесчаных отложений. В уступах таких пойм и террас развиты процессы оползания рыхлого чехла по скальному основанию. Бечевник на таких участках представлен материалом разрушения цоколя - неокатанными или слабоокатанными обломками.

Долина р. Белой на втором участке представлена узкой поймой, поверхность которой занята тополевой с участием ивы травяной растительностью, встречаются ивовые осоково-разнотравные заболоченные комплексы. В результате интенсивной донной эрозии и активных склоновых процессов на данном участке с врезанным типом русла формируются низкие скелетные поймы (см. рис. 2, б), а также перекрытые делювием и пролювием поймы (по классификации А. В. Чернова [2009]). Кроме этого, здесь наблюдаются узкие пологонаклонные пойменные поверхности с уклоном до 5° к руслу. Ширина пойм невелика. Низкая пойма высотой 0,5-1 м достигает ширины 10-20 м; высокая (до 4-5 м) - 50 м.

Рис. 2 Типы пойм, характерные для участков с адаптированным и врезанным типами русла: а) ложбинно-островная пойма на участке Бельск-Мишелевка; б) врезанная излучина и формирование скелетной поймы в вершине излучины на участке Узкий Луг - Холмушино

На уступах коренного берега, поверхностях пойм и террас, а также в руслах развиты гравитационно-склоновые и водно-склоновые процессы. Наиболее интенсивно они проявляются на высоких коренных склонах крыльев излучин и прямолинейных отрезках русла. Уступы низких узких пойм и террас обычно задернованы, здесь фиксируются микросплывы грунта по скальному основанию.

Долинный комплекс третьего участка отличается расширением пойменной поверхности, в пределах которой распространены тополевые и тополево-березовые с ивой разнотравно-хвощево-злаковые и травяноосоковые леса. Значительные площади исследуемой территории заняты сельскохозяйственными угодьями, часть которых после прекращения земледельческих мероприятий в настоящее время представлена постаграрными землями с разнотравно-злаковыми лугами, используемыми под сенокосы и пастбища.

Для данного участка с широкопойменным типом русла характерно ступенчатое строение поймы (рис. 3). На всем протяжении участка развита низкая пойма высотой до 1,5 м; средняя пойма, высотой до 2,5 м, представлена фрагментарно. Их ширина варьирует от первых до десятков метров. Ширина высокой поймы, редко затапливаемой, равна ширине пояса меандрирования. На этом участке развита пойма сегментно-гривистого типа, представленная сочетанием повышений (грив) шириной 15-40 м, а также ложбин глубиной 1,6-2 м и шириной 1,5-7 м (рис. 4, а, б). В пределах этого участка широкое распространение получили процессы линейной эрозии (образование промоин и оврагов) на поверхностях и в уступах пойм и террас. Такие формы часто достигают местного базиса эрозии и способствуют разрушению береговых уступов.

Рис. 3 Геоморфологическая схема долины р. Белой в пределах третьего участка наблюдений: 1 - водные объекты; 2 - низкая пойма, долины временных и малых водотоков, ложбины стока; 3 - высокая пойма; 4 - первая терраса; 5 - вторая терраса; 6 - третья терраса; 7 - четвертая терраса; 8 - гривы; 9 - система ложбин размыва на поверхности первой террасы; 10 - комплекс высоких террас; 11 - крутые склоны; 12 - пологие склоны; 13 - водоразделы; 14 - застроенные территории; 15 - точки комплексных географических наблюдений и береговых деформаций; 16 - песчаные наносы; 17 - пруды рыборазведения

На пойменных поверхностях в границах четвертого участка наблюдений распространена ивовая осоково-разнотравная растительность, среди которой встречаются злаково-разнотравные луга. Пойменно-террасовые комплексы левобережья р. Белой заняты земледельческими угодьями, часть которых после забрасывания покрыта разнотравно-злаковыми лугами с участием ивы, используемыми под сенокосы и пастбища (рис. 4).

Рис. 4 Пойменные поверхности р. Белой с гривисто-ложбинным рельефом в пределах широкопойменного участка Холмушино - Тайтурка: а -- поверхность высокой поймы; б - поверхность средней поймы

В пределах данного участка сформирована серия адаптированных излучин с изогнуто-гривистыми широкими поймами высотой до 4 м. Первая терраса достигает высоты 7-8 м, вторая - 9-11 м (шириной до 500 м), третья терраса - 14-17 м (шириной от 100 до 200 м). На этом участке также хорошо выражен комплекс средних террас с высотными отметками 18-19, 21-22 м. Поверхности низких террас сильно расчленены современной эрозионной сетью, долины которой имеют преимущественно северо-западную ориентировку. Также здесь широкое развитие получили нефлювиальные формы рельефа - карстовые воронки и блюдца диаметром до 100-150 м, глубиной 3-5 м.

Полученные фактические данные о распространении морфодинамических типов русла и пойм послужили основой для составления геоморфологической карты-схемы с выделенными участками комплексного географического мониторинга долинных комплексов (рис. 5).

Проведенные исследования позволили получить актуальные данные, во-первых, о развитии морфодинамических типов, разнообразие которых определено сложностью морфоструктурного строения территории. Большую часть в пределах описываемого отрезка долины р. Белой занимают участки адаптированного типа русла - 40 км (50,5 % протяженности исследуемого участка); широкопойменное русло развито в пределах Холмушинско-Тайтурского расширения - 26 км (33 %); для остальной части характерен врезанный тип русла - 13 км (16,5 %). Во-вторых, выявлено, что георазнообразие пойменных типов обусловлено сочетанием различных морфодинамических типов русел. В основном это поймы плоского и сегментногривистого, а также скелетного типов. В-третьих, пойменный комплекс р. Белой обладает признаками направленного врезания, имеет ступенчатое строение, включает три высотных уровня - низкую, среднюю и высокую поймы. То есть пойменно-русловые комплексы р. Белой тесно связаны с морфоструктурой территории, а смена их типов имеет линейный характер с вектором вниз по течению.

Несмотря на значительное антропогенное преобразование, обусловленное долговременным и активным сельскохозяйственным освоением, в ландшафтном отношении удалось проследить некоторые закономерности распространения биоценозов в зависимости от типа пойменно-русловых комплексов. В пределах третьего и четвертого участков исследования, находящихся в более урбанизированной устьевой широкопойменной части р. Белой, большая часть территории занята агроценозами. На не задействованных в сельскохозяйственном производстве отрезках долины находят свое проявление характерные для подтаежных геосистем остепненные злаковоразнотравные луга. Вверх по течению, по мере сужения склонов долины, наблюдается значительная степень залесенности, более всего проявляющаяся в пределах первого участка. Сосняки, как доминирующий вид приангарской подтаежной зоны, антропогенно нарушены и не находят своего проявления в чистом виде; повсеместно наблюдается преобладание хвойномелколиственных травяных сообществ, среди которых в пойменнотеррасовой части доминируют сосново-березовые разнотравные биоценозы. Прирусловая часть на всем протяжении р. Белой в пределах рассматриваемой территории занята березово-тополевой древесной растительностью с участками ивовых зарослей.

Полученные результаты позволили обозначить участки для комплексного мониторинга за плановыми деформациями русла, а также динамикой ландшафтов в пределах пойм и террас. Выделенные области вмещают в себя территории с разными морфодинамическими типами русла и пойм с определенным спектром протекающих в их пределах экзогенных рельефообразующих процессов, а также ландшафтных комплексов. Проведение мониторинговых наблюдений позволит выявить особенности формирования и функционирования пойменно-русловых комплексов речных долин, а полученные материалы могут быть использованы при планировании природоохранных мероприятий, составлении прогноза проявления неблагоприятных процессов рельефообразования, разработке способов адаптации к последствиям этих изменений.

русловый долинный геосистема водосборный

Список литературы

1. Атлас. Иркутская область: экологические условия развития / редсовет: В. В. Воробьев [и др.] ; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т географии им. В. Б. Сочавы СО РАН, М- во транспорта РФ, Федеральное агентство геодезии и картографии. М. ; Иркутск, 2004. 90 с.