Вопросы формирования и развития оврагов

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1 Географические особенности развития и распространение оврагов

Глава 2 Механизм формирования оврагов

Глава 3 Методы борьбы с негативными последствиями при оврагообразовании

Заключение

Список использованной литературы

РЕФЕРАТ

Курсовая работа: 35 с., 1 рисунок, 19 источников.

ОВРАГООБРАЗОВАНИЕ, РЕЛЬЕФ, ОВРАГ, ЭРОЗИЯ, ПОЧВА.

Объект исследования - особенности оврагообразования.

Предмет исследования - механизм, закономерности и особенности проявления оврагообразования в различных природных условиях.

Цель курсовой работы -- изучение особенностей оврагообразования.

При выполнении работы использовались следующие методы: анализ, синтез, сравнение, обобщение.

В процессе работы проведены следующие исследования и разработки: проанализированы существующие и предложены новые методы борьбы с негативными последствиями при оврагообразовании, выявлены основные факторы образования оврагов в городах.

Технико-экономическая и социальная значимость: использование полученных результатов на этапе проектирования застройки территории населенных пунктов позволяет учитывать влияние морфологии и динамики овражно-балочных систем на эксплуатационные характеристики застраиваемой территории.

Автор подтверждает, что приведенный в работе расчетно-аналитический материал правильно и объективно отражает состояние исследуемого процесса, а все заимствованные из литературных и других источников теоретические, методические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.

ВВЕДЕНИЕ

Овраги всегда вызывали интерес у людей - они были и защитниками, и врагами, в них устраивались поселения, и они же их разрушали. На протяжении многих веков человек использовал естественные овраги и боролся с образовавшимися в результате его же деятельности. Рост населения приводил к освоению все больших территорий, которые использовались в основном для сельскохозяйственных нужд. Увеличение пахотных земель и интенсификация сельского хозяйства привели к мало контролируемому росту оврагов.

Рельеф местности и, в частности, овражно-балочные системы оказывает большое влияние на населенные пункты - их планировку, характер застройки, коммуникации и т.д. С другой стороны, рост населенного пункта и увеличение технических и экономических возможностей приводит к целенаправленной трансформации рельефа с целью наиболее рационального его использования.

Рост и развитие населенных пунктов, их превращение в города, имеют глубокие исторические корни - первоначально торговые, транспортные и оборонительные потребности заставляли людей основывать поселения на берегах рек. Первые поселения располагались и строились, подчиняясь рельефу территории, на которой они располагались. С течением времени поселение превращалось в город, увеличивалась численность городских жителей.

Горожане уже могли позволить себе преобразовывать рельеф в соответствии со своими потребностями и возможностями, определяемыми техническим прогрессом. Вместе с тем рост городских территорий приводил к большему конфликту города с рельефом, поскольку оставался зависимым от инженерно-геологических и геоморфологических процессов протекающих на его территории и в непосредственной близости от него.

Первоначально используемая в виде естественных границ и рубежей обороны гидрографическая сеть с ростом города все более подчинялась ему - засыпались овраги, начала использоваться территория балочных днищ; произошло перераспределение стока с малых водосборов, исчезли малые реки, стал регулироваться сток больших рек, изменились гидрогеологические условия. От оврагов, балок и малых рек остаются лишь названия улиц, когда-то располагавшихся вдоль них или их наследовавших.

XX век характеризовался бурным ростом городов в связи с развитием промышленности, требовавшей все больших территорий и увеличения городской площади, необходимой для создания соответствующей инфраструктуры. Конфликт "город - рельеф" переходит на новый уровень: с одной стороны увеличивается разнообразие строительной техники и ее мощность, что позволяет в значительной степени преобразовывать рельеф, с другой - этот процесс приводит к резкой активизации эрозионных процессов в пределах города, особенно на первых этапах освоения территории.

Таким образом, актуальность данной работы заключается в том, что воздействие оврагов на населенные пункты, спровоцированное нерациональным использованием овражно-балочных систем, или недооценкой потенциала их роста сказывается в сокращении полезной площади, опасности разрушения объектов и коммуникаций, приводит к общему ухудшению экологической обстановки, т.к. овраги и балки становятся аккумуляторами различных загрязняющих веществ.

ГЛАВА 1 ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОВРАГОВ

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.

ГЛАВА 2 Механизм формирования оврагов

Причинами образования оврага являются:

а) наличие уклонов на земной поверхности;

б) наличие рыхлых пород, слагающих поверхность;

в) отсутствие растительного покрова.

Овраги образуются в процессе водной эрозии при наличии вышеуказанных причин и продольной распашке склона.

Выделяют следующие стадии развития оврага:

Промоина -- след от водного потока, ширина и глубина которого не более 1 м. Небольшие промоины могут размываться, углубляться текущими водами и преобразовываться в следующую стадию оврага -- рытвину.

Рытвина -- след от водного потока. Глубина и ширина более 1 м. На этих стадиях борьба с оврагами наиболее эффективна и доступна. Можно выровнять и создать задернованную поверхность.

Молодой овраг. Эта стадия характеризуется интенсивным углублением русла оврага. Склоны лишены растительности почти на 90 %. В этой стадии создают плотины и запруды в оврагах или водозадерживающие валы.

Зрелый овраг -- прекращение роста оврага в ширину и глубину. Дно и склоны постепенно зарастают растительностью. Крутизна склона может быть до 600. У вершины склоны еще крутые и лишены растительности. На этой стадии отпадает необходимость в строительстве защитных сооружений.

Старый овраг -- балка. Склоны, днище полностью задернованы. Крутизна склонов до 400 10,с.201.

Лог -- старый овраг, крутизна склонов до 150, задернованный, поросший древесной и кустарниковой растительностью.

Как известно, наиболее простым и научно обоснованным является деление всех оврагов по происхождению на естественные и антропогенные. Появление естественных оврагов вызывается целым рядом природных процессов:

-боковая эрозия рек,

-оползни, карст,

-катастрофические ливни и др.

Антропогенные овраги своим появлением и развитием обязаны, прежде всего, хозяйственной деятельности человека, влияющей на состояние природных ландшафтов 7,с.101.

Если ранее основной причиной оврагообразования была сельскохозяйственная деятельность людей (расширение пахотных земель), то в настоящее время возрастает доля техногенно обусловленных оврагов (в населенных пунктах, при прокладке дорог, трубопроводов, добыче полезных ископаемых) 10,с.133. В этой группе оврагов по характеру воздействия обычно выделяется несколько подгрупп:

1) образующиеся при нарушении естественных условий на водосборе - уничтожение растительности, распашка, усиленное обводнение территории и т.п.;

2) возникающие искусственно на водосборах, созданных новыми линиями стока -- разъемными бороздами на пашне, скотопрогонными тропами, межеванием, обвалованием; сюда же включаются и придорожные овраги, разрушающие кюветы и полотно дорог;

3) чисто техногенные овраги, формирующиеся при стоке промышленных вод при добычньгх и строительных работах, сбросных вод предприятий, прорывов различных трубопроводов [1,с.113].

Что касается техногенных оврагов, то среди них выделяются три подгруппы -- придорожные, промышленно-стоковые и урбаногенные.

Придорожные овраги относятся к техногенным, поскольку при строительстве как шоссейных, так и грунтовых дорог используется большое количество различной техники, а также перемещаются огромные объемы грунта и других строительных материалов. Следствием вышеперечисленных мероприятий является техногенное изменение рельефа и соответственно водосборов. Происходят перераспределение стока во вновь образованных водосборных бассейнах и появление эрозионных форм.

Промышленно-стоковые овраги встречаются в меньшей степени. Связано это с более локальным распространением объектов, имеющих сток промышленных вод. Соответственно и организация наблюдения за промышленно-стоковыми оврагами проще, чем за придорожными. И к тому же, как указывалось выше, для образования таких оврагов необходимо нарушение правил выпуска сточных промышленных вод с территории объекта и игнорирование рельефа окружающей местности, что и происходит довольно часто. Относительно оврагов данной группы необходимо отметить, что образование их приурочено к промышленным участкам, расположенным вне городской застройки, то есть важным условием их развития, помимо природных факто ров, является сток производственных вод. В качестве примера можно привести участки по добыче нефти и полезных ископаемых (карьеры), строительные площадки, места прорывов трубопроводов и т.п.

Урбаногенные, или городские, овраги согласно С.Н. Ковалеву [2,с.99] выделяются в отдельную группу, так как являются следствием процессов и явлений, присущим только городским территориям. К данной группе относятся также овраги, развивающиеся в пределах крупных населенных пунктов сельского типа.

Все это приводит не только к постоянно прогрессирующему сокращению площади пашни, приходящейся на каждого жителя планеты, но и к тому, что среднемировая урожайность сельскохозяйственных культур растет крайне медленно, десятилетиями оставаясь на достаточно низком уровне. А каждая дополнительная, даже незначительная ее прибавка стоит все дороже и дороже. Причем наблюдается тенденция к снижению качества биологической продукции, в погоне за производством обильной биомассы применяют избыточные или несбалансированные по элементам дозы минеральных удобрений, используют неоправданно большие оросительные нормы. Влияет на качество продукции и техногенное загрязнение среды ядохимикатами или промышленными выбросами.

Таким образом, доставшийся нам после тысячелетий бессистемного и нерационального землепользования почвенный покров находится в крайне тяжелом, нарушенном состоянии. Это вызывает серьезное беспокойство не только ученых или специалистов, но и государственных и политических деятелей, всех людей, так или иначе соприкасающихся с проблемами земли и ее хозяйственным использованием.

Главный враг -- эрозия. Как только человек на каком-то участке уничтожал природную растительность, защищающую почву от прямого воздействия динамических сил атмосферы и гидросферы, сразу же начиналось разрушение ее поверхности. Непосредственно действующие силы в этом процессе -- вода и ветер. Разрушение почвы водой называется эрозией (водной эрозией), ее выдувание ветром -- дефляцией (ветровой эрозией).

Различают два вида водной эрозии почв: размыв (линейную, овражную эрозию) и смыв (плоскостную эрозию).

Размыв почвы, образование оврага начинается с маленькой промоины, которая может постепенно превратиться в глубокий овраг с отвесными или слегка наклонными стенками. Глубина некоторых оврагов достигает сотни метров, их ширина в устьях также измеряется сотнями метров. Овраги ветвятся, образуя прихотливый узор на поверхности земли, съедая все большие и большие площади. Разные почвы в разной степени подвергаются размыву. Особенно сильно размываются серые почвы лесостепей и черноземы степей, сформированные на лёссах. Овраг не только уничтожает плодородную почву. Он создает огромные трудности для земледельцев, разрезая массивы полей, мешая их машинной обработке 8,с.112.

Овражная эрозия -- большая беда, с которой бороться трудно, хотя можно, если браться за это со знанием дела. Известны многие приемы и технологии борьбы с овражной эрозией. К сожалению, применяются эти методы слишком редко. Овраги продолжают расти, нанося огромный ущерб почвенному покрову, медленно съедая земельные ресурсы. Обычно, когда говорят об эрозии, то имеют в виду как раз овражную эрозию. Ее всем видно, она понятна. И поэтому у неспециалистов часто складывается впечатление, что если оврагов нет, то нет и эрозии почв.

ГЛАВА 3 МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НЕГАТИВНЫМИ ПОСЛЕДСТВИЯМИ ПРИ ОВРАГООБРАЗОВАНИИ

Борьба с образованием оврагов - 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 склона12,с.129.

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 следующие:

1. Для прекращения роста оврагов в длину -- водозадерживающие валы, водоотводящие валы и канавы, перепады, консоли и быстротоки различных конструкций. Водозадерживающие валы -- применяют для приостановки роста оврагов и предупреждения повторного оврагообразования при их засыпке. Они представляют собой земляные сооружения, ограниченные на концах "шпорами", создающими емкость (прудок) для задержания стекающей воды 20,с.151.

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 двух-трех-кратной высоте перепада. В виде плотин-перемычек водозадерживающие валы размещают непосредственно на овраги 7,с.110. При этом часть оврага выше плотин-перемычек засыпают, 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 облегаемых 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 11,с.149.

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 17,с.41. 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 16,с.118.

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 19,с.134. Эту роль выполняет комплекс агротехнических, луголесомелиоративных и гидротехнических мероприятий.

Для предупреждения возникновения береговых оврагов на эрозионнопасных участках, являющимися собственным естественным водосбором 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 12,с.188.

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 4,с.69.

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 оврагов13,с.109.

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 крупных размеров. В целом закрепление, выполаживание и засыпка оврагов помимо чисто хозяйственного эффекта, имеют огромное экологическое и эстетическое значение.

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 вылаживают, 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 19,с.86.

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.

Лесопосадки: расстояние от бровки оврага до лесополосы 4-5 м, ширина приовражной лесополосы 12-24 м, в вершинах оврага ширина лесополосы в 1,5 раза больше чем основная. Требования при выборе растений: развитая коревая система, неприхотливость и производительность, вегетативное размножение. В глубоких оврагах середину дна от 1,5 до 3 м следует оставлять не облесенной, верхние и средние части склонов сложны для посадок из-за отсутствия питательных веществ и чрезмерной сухости, специальные мероприятия для защиты лесопосадок.

Искусственные сооружения

Типы гидротехнических сооружений: водозадерживающие сооружения: валы-каналы, террасы, валы-террасы. Их задача - задержание поверхностного стока. Водонаправляющие сооружения: водонаправляющие валы, валы-распылители, каналы-распылители. Их задача регулировать водные потоки, путем изменения их направления и распыления. Водосбросные: быстротоки, перепады и водосбросы. Водосбросы делятся на шахтные, трубчатые и консольные. Их задача обеспечить безопасный и организованный сброс вод на дно оврагов. Донные сооружения: донные запруды, донные перепады и пороги. Их задачи: уменьшение скоростей потока, повышение шероховатости русла, задержание продуктов выноса в пределах оврага, расширение дна оврага, прекращение дальнейшего размыва и углубление дна.

Террасирование склонов.

Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм.

Засыпка или намыв. Наиболее эффективна засыпка на оврагах каньонного типа. Начинается засыпка с верховых участков, засыпают ярусами с послойным уплотнением. Обязательно по дну прокладывается водосборная труба (водосборный коллектор, а иногда дренажный коллектор, если нужно понизить на прилегающих территориях).

Организация поверхностного стока - устраивается во всех случаях. Эффективны головные дренажи.

Использование оврагов для градостроительных целей. Варианты: сохранение оврага и исключение территории из общей площади города, проведение мероприятий для стабилизации оврага и исключение территории, использование заовраженных территорий после проведения специальных мероприятий, использование территорий после проведения обычных мер по благоустройству.

рельеф местность овраг географический

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Овраги - глубокие крутосклонные формы рельефа, образованные временными водотоками. Развитию оврагов способствует нерациональное природопользование (сведение лесов, распахивание крутых склонов и другие).

Овраги служат местами сбора и стока поверхностных вод; темп роста их по ширине и протяженности зависит от степени устойчивости грунта против размывания. Образуются овраги в результате эрозийных процессов; в большинстве случаев эти процессы протекают интенсивно и в короткое время вызывают разрушение склонов оврага. В песчаных грунтах поверхностная вода быстро поглощается, не вызывая оврагообразования, напротив, в лёссах, лёссовидных суглинках, в глинистых и суглинистых грунтах овраги разрастаются быстро.

В ходе исследования было выявлено, что процессу развития оврагов способствуют: вырубка насаждений по склонам и в бассейне оврагов, распахивание и добыча на крутых склонах глины и песка, отсутствие регулирования поверхностного стока, особенно при наличии заброшенных рвов, и т. п.

Также стало известно, что безусловное влияние на образование оврагов оказывают климатические условия, в частности холодные, продолжительные зимы с глубоким промерзанием грунта и с накоплением снежного покрова большой толщины. Все это влечет образование трещин в грунтах и их разрушение. При таянии снега интенсивный и обильный сток воды в эти трещины вызывает образование рытвин. В засушливых районах интенсивное усыхание и растрескивание почв также может вызвать образование трещин в грунте.

В степных и лесостепных ландшафтах эоловые процессы активно влияют на развитие промоин и оврагов в сухие теплые периоды, приводя к осыпанию и выполаживанию склонов, частичному заполнению днищ и созданию эоловых перемычек. Формы размыва при этом развиваются слабо и умеренно без существенного вмешательства других внешних факторов.

Овраги - это отрицательные крутосклонные, сильноразветвленные эрозионные формы рельефа, образование которых связано с деятельностью временных (иногда небольших постоянных)водотоков, часто стимулируется различными проявлениями нерационального природопользования(сведением лесов, чрезмерным выпасом скота, распахиванием крутых склонов и пр.).

Длина оврага может быть до нескольких километров, ширина - от нескольких до многих десятков метров, глубина - обычно несколько метров. Для поперечного сечения характерна V образная форма. Овраги свойственны холмистым равнинам, возвышенностям, а в горных районах - предгорьям, сложенным легкоразмываемыми породами.

Образованию оврага предшествует возникновение на склонах и днищах понижений, небольших рытвин, борозд, промоин, которые, постепенно расширяясь, сливаются друг с другом. Рост оврага происходит путем продвижения их вершин вверх по склону или вглубь водораздела, а также в результате донного и бокового размыва и ветвления, гл. обр. во время снеготаяния и сильных ливней, когда связность переувлажненных грунтов ослабевает. В случае прекращения роста оврага его склоны выполаживаются, зарастают травой и кустарником, и он превращается в балку, лощину или лог. Оврагообразование наносит большой ущерб сельскому хозяйству, сокращая площадь полей и увеличивая дробность их контуров, снижая плодородие почв и т. д. Борьба с оврагообразованием ведется путем применения агротехнических мероприятий, уменьшающих поверхностный сток (травосеяние, особые приемы обработки почвы, посадка лесных культур и т. д.), и др. способами.

Оврагообразование и развитие существующей овражной сети представляет большую угрозу для культурных угодий и поселений. Овраги наносят значительный ущерб народному хозяйству, сокращают полезные площади, разрушают дорожные сооружения. При углублении оврага высота его бортов повышается. Это ведет к неизбежному развитию ширины оврага поверху.

Предотвратить появление оврагов можно проведением ряда профилактических мероприятий. Следует запрещать распахивать склоны и устраивать необлицованные канавы, ориентированные вниз по склону, вырубать на склонах растительность и нарушать дерновой покров.

Мелиоративные мероприятия на землях, подверженных овражной эрозии, включают:

1) Планировку приовражных и прибалочных склонов с мелкобугристыми оползнями и другими неровностями, засыпку мелких оврагов глубиной 1,5-2 м и их залужение.

2) Выполаживание оврагов с устройством гидротехнических сооружений, предотвращающих новые размывы (лотков, быстротоков, перепадов).

3)Устройство распылителей стока и противоэрозионных гидротехнических сооружений (водозадерживающих и водоотводящих валов, нагорных канав, дамб-перемычек, донных запруд и полузапруд и др.) на вышележащем перед оврагом склоне.

4) Подсыпку откосов на склонах оврагов с целью повышения их устойчивости и подготовку к залесению (прилегающих участков к залужению).

5)Создание противоовражных (прибалочных) лесных полос и насаждений на отсыпанных откосах оврагов;

6) Выращивание береговых и донных насаждений на гидрографической сети (ложбинах, лощинах, балках), залужение пологих берегов и донных участков балок.

7)Строительство на базе оврагов и балок водоемов, дорожной сети, организацию рекреационных зон.

Угроза сооружениям, поселениям и угодьям связана с нередко исключительно быстрым развитием овражной сети, особенно на склонах. В некоторых случаях отмечен рост оврагов по длине на десятки метров в год в связи с отступлением их вершин. В этих условиях, а также из-за развития ширины оврагов при их углублении сооружения, расположенные вблизи оврагов, могут с течением времени подмываться и терять свою устойчивость. В таком положении могут оказаться, в частности, подходные к мостам насыпи и особенно береговые опоры (устои) мостов. Опасность усугубляется тем, что при обычно значительных здесь уклонах дальнейшее здесь углубление и расширение оврагов происходит часто весьма интенсивно.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арманд, Д.Л. Антропогенные эрозионные процессы // Сельскохозяйственная эрозия и борьба с ней / Д.Л. Арманд. -- М.: Наука, 2009.-411с.

2. Арманд, Д.Л. Классификация эрозионных форм и процессов // Вопросы методики почвенно-эрозионного картирования /Д.Л. Арманд. -- М.: Наука. - 2009. - 312с.

3. Арманд, Д.Л. Наука о ландшафте / Д.Л. Арманд. - М.: Мысль, 2009. - 287 с.

4. Баженова, О.И. Интенсивность склонового смыва в Назаровской котловине (полевые исследования и расчет) // Рельеф и склоновые процессы юга Сибири / О.И. Баженова. -- Иркутск, 2010. -- 481с.

5. Боголюбова, И.В. Вопросы формирования и развития оврага // Труды ГТИ / И.В. Боголюбов. - Л.: Гидрометеоиздат, 2009. -- 525с.

6.Бондарев, В.П. Геоморфологический анализ и прогноз оврагообразования / В.П. Бондарев.- М.: МГУ,2010. - 433 с.

7. Бондарев, В.П. Инженерная геодинамика овражно-балочных систем // Гидрогеология, инженерная геология / В.П. Бондарев. - М.: «Геоинформмарк», 2011.-461 с.

8. Веретенникова, М.В. Механизм овражной эрозии и динамика русловых форм // Геоморфология / М.В. Веретенникова. - М.:Престиж, 2011. - 519с.

9. Водогрецкий, В.Е. Антропогенное изменение стока малых рек / В.Е.Водогрецкий. -- Л.: Гидрометеоиздат, 2011.- 411 с.

10.Воскресенский, С.С. Динамическая геоморфология / С.С.Воскресенский. -- М.:МГУ, 2009.-230 с.

11. Гайворон, Т.Д. Стадии овражно-балочных форм и их связь с этапами земледельческого освоения / Т.Д. Гайворон. -- М.: Академия, 2011.-312с.