Види водної ерозії ґрунту і фактори, що визначають виникнення та розвиток ерозійних процесів

Під ерозійними процесами розуміють процеси руйнування та перенесення ґрунтового шару водою (водна ерозія) або вітром (вітрова ерозія).

“Ерозія” від латинського “erodo”- руйнувати, роз’їдати; від грецького “erodo”- роз’їдаю.

Ерозійні процеси виникають та розвиваються під впливом як природних так і соціально-економічних факторів. Значний вплив на збільшення площ еродованих земель здійснюється внаслідок підвищення антропогенного навантаження на перетворення агроландшафтів.

Внаслідок ерозійних процесів щорічний змив ґрунту з розораних силових земель досягає 460 млн. т. У ньому міститься 11 млн. т. калію. Найбільший змив ґрунту зафіксовано в Чернівецькій (27, 8 т/га), Харківській (24), Тернопільській (24, 5), Закарпатській (23, 3 т/га) областях.

За останні 30 років площі еродованих земель зросли у 2, 5 раза, в тому числі еродованої ріллі-у три рази.

Недобір сільськогосподарської продукції на еродованих землях щорічно становить 8-9 млн. т. у зерновому обчисленні.

Пархуць Б.І. “Еволюція агро ландшафтів і проблеми їх охорони”, Землевпорядний вісник №4, 2000 с. 69-71 ¼.

За інтенсивністю руйнування ґрунтового покриву розрізняють:

1) нормальну (геологічну);

2) пришвидшену ерозії.

Під геологічною ерозією розуміють ерозію, що відбувається в природних умовах під впливом процесів вивітрювання дуже повільно. В результаті геологічної ерозії формується рельєф місцевості. Ґрунтознавці вважають цей процес навіть корисним оновленням ґрунту, т. я. всі руйнування при даній ерозії відновлюються ґрунтоутворюючими процесами.

Прискорена ерозія відбувається внаслідок нераціональної господарської діяльності людини. Прискорена ерозія руйнує ґрунтовий шар значно швидше ніж відбувається його відновлення в процесі ґрунтоутворення і тим самим приносить значну шкоду народному господарству.

За даними американського ґрунтознавця Беннетта, утворення з материнської породи шару ґрунту товщиною 2-3 см при найбільш сприятливих кліматичних умовах та гарному рослинному покриві потребує від 200 до 1000 років, а за одну істотну зливу може бути злитий ґрунтовий шар до 5 см і більше.

» А.Д. Панадлади та інш. Сельскохозяйственная мелиорация. М.: “Колос” 1965 с. 363 ¼.

Іноді геологічну ерозію також називають природною, а прискорену антропогенною.

Прояву прискореної ерозії сприяють такі природні умови: великі запаси води у снігу перед сніготаненням та інтенсивне сніготанення на схилах з південною і західною експозицією;

- велика кількість опадів, що випала за один дощ в періоди, коли грунт не вкритий рослинністю;

- наявність довгих схилів великої крутості (5-10 градусів і більше); наявність слабо проникних або безструктурних грунтів чи легких піщаних грунтів, що підстилаються на великій глибині грунтами з низькою водопроникністю;

- наявність підстилаючи порід, які характеризуються слабким опором до розмивання (леси, піски та ін.);

- розріджений рослинний покрив, що нездатний повністю захистити грунт від ерозії.

Проте природні умови створюють лише передумови для виникнення прискореної ерозії, але безпосередньою причиною її розвитку є неправильна виробнича діяльність людини в процесі якої вона не враховує законів розвитку природних явищ.

За характером розвитку розрізняють поверхневу (площинну) та лінійну (яружну) ерозії.

Поверхневою ( площинною) ерозією називають рівномірний винос ґрунту по території всієї еродованої площі. В результаті утворюються ґрунти зі змитою, зменшеною за своєю потужністю верхньою частиною профілю. Поверхнева ерозія виникає при стіканні шару води по поверхні ґрунту. Різновидом поверхневої ерозії є струменева ерозія, вона виникає у тому випадку, коли вода стікає по схилу у вигляді невеликих струменів, що залишають по собі більш чи менш складну мережу заглиблень (промоїни 10-20 см та більше), спрямованих вниз по схилу.

Після оранки або обробки ґрунту культиватором струменеві розливи зарівнюються, тому ерозія проходить спочатку непомітно. В подальшому, під час сніготанення та зливових дощів змивання ґрунту поновлюється, в результаті орний шар поступово змивається, а потужність його зменшується.

Залежно від величини змитого шару розрізняють слабко-, середньо- і сильно змиті грунти, а іноді – і дуже сильно змиті ґрунти.

Для попередження поверхневої ерозії проводять агро-, лісо- та гідромеліоративні заходи.

Лінійна (яружна) ерозія викликається концентрованими потужними потоками води, що стікають схилом. Розлив ґрунту відбувається вглиб в місцях руху стікаючої води. В результаті лінійної ерозії утворюються яри, які поглиблюються іноді до декількох десятків метрів.

Боротьба з лінійною ерозією полягає у засипанні промоїн грунтом, засіванні травами.

Для визначення лінійної ерозії іноді користуються терміном розмив, а площинної – змив території – та.

С.С.Козменко

Класифікація ерозійних процесів за С.С.Соболевим

Ерозія

Фактори процесу водної ерозії.

Окрім факторів, пов’язаних з діяльністю людини, значний вплив на розвиток ерозії здійснюють природні фактори, основні з яких:

1. Рельєф місцевості крутизна його ухилу впливає на швидкість води, що стікає та можливість її концентрації в певних напрямках. Чим більший ухил місцевості та розчленовані ший рельєф, тим більша швидкість руху води і більша ймовірність розвитку яружної ерозії.

Як правило, на схилах крутизною менше 1⁰ ерозія відсутня, змив ґрунту починається при крутизні схилу вище 1, 5 – 2⁰. На пологих схилах (до 3⁰) ерозія слабо виражена. Вплив ухилу території на ерозію особливо помітний при відсутності рослинності. По мірі збільшення довжини лінії стоку по схилу відбувається збільшення товщини шару стікаючої води та підвищення її розливаюча сила.

2. Клімат. Розвиток ерозії залежить в значній мірі від кількості та інтенсивності атмосферних опадів, а також від їх розподілу у часі та характеру весняного сніготанення.

Збільшення кількості опадів приводить до посилення ерозійних процесів (при інших рівних умовах). Особливо руйнівними в даному контексті інтенсивні зливові дощі. Проте довготривалі опади помірної інтенсивності також викликають ерозію за рахунок утворення рідкої ґрунтової грязі, стійкість якої по відношенню до змиву незначна (особливо на безструктурних грунтах – солонці, солонцюваті ґрунти і т.п.)

Значний вплив має характер танення снігового покриву. Швидке танення снігу супроводжується інтенсивним весняним поверхневим стоком та змивом. І навпаки, при поступовому та повільному сніготаненні можливостей для розвитку ерозії менше. Величина весняного стоку залежить також від глибини промерзання. При глибокому промерзанні ґрунтів поглинання талих вод незначне, утворюються істотні об’єми - поверхневого стоку.

3. Геологічна будова також впливає на розвиток ерозії. Щільні стійкі породи важче піддаються ерозії ніж рихлі. Не тільки інтенсивність, але й характер розмиву пов, язаний з материнськими підстилаючи ми породами. Леси та лесовидні суглинки утворюють при руйнувальні стінки, тому в зоні їх розповсюдження у більшій мірі розвиваються глибокі яруги з крутими схилами.

В районах, де переважають материкові породи льодовикового походження (більш легкі за механічним складом), яруги мають плавно окреслені схили.

За наявності особливо стійких до розмиву порід, що чергуються з малостійкими, береги яруг приймають ступінчатий характер.

4. Ґрунтові умови, а саме механічний склад, структурність, хімічні та водно фізичні властивості ґрунтів визначають їх протиерозійну стійкість.

Грунти, що мають гарну водопроникність та високу вологоємкість, добре поглинають поверхневий стік, відповідно, менше еродуються, ніж грунти мало водопроникні. Тому на піщаних та супіщаних грунтах, а також на чорноземах з зернистою структурою змив відсутній. Суглинкові та глинисті безструктурні грунти сильно підвладні ерозії.

Меншу протиерозійну стійкість мають сірі лісові та темно-каштанові грунти. Дуже нестійкі солонці та бурі степові грунти.

Найменшу протиерозійну стійкість мають чорноземні грунти. Якщо ж в чорноземній зоні спостерігаються ерозійні процеси, то причиною цього явища е нераціональна діяльність людини, а не властивості ґрунту.

В.В. Докучаєв писав, що нераціональне розорювання чорноземів ”... знищивши властиву йому та найбільш сприятливу для утримання вологи зернисту структуру, зробило чорнозем легкою здобиччю вітру та змиваючої діяльності всіляких вод”.

Надзвичайно важливе значення в попередженні ерозії має рослинний покрив. Трав’яниста та особливо дерев’янистокущова рослинність своїми коренями скріплює грунт та збільшує шорсткість поверхні тим самим зменшуючи швидкість руху води поверхневого стоку. В результаті транспірації відбувається переймання вологи рослинами та зменшення стоку. Рослинні залишки, перегниваючи, збагачують грунт гумусом, покращують структуру та збільшують протиерозійну стійкість ґрунту. Рослини захищають грунт своєю листковою поверхнею від механічного руйнування ґрунтованих агрегатів при падінні дощових крапель. Особливо сильна захисна дія лісової рослинності. Площі, вкриті лісом, як правило, не піддаються ерозії навіть при значних ухилах місцевості. Слабо ерозуються також луки.

С.А.Владыченский. Сельскохозяйственная мелиорация почв. -М.: Из-во МГУ, 1972.-398с.

Визначення живої сили потоку

Розміри змиву ґрунту визначаються співвідношенням живої сили потоку води та опірності ґрунту.

Жива сила потоку за Костяковим

F =

Де В – величина постійна, значення якої залежить від крупнисті ґрунтових частинок швидкості їх переміщення;

М – коефіцієнт поглинання води грунтом,

l – довжина схилу, м;

А – кількість атмосферних опадів, м/сек.;

і – ухил місцевості;

g - коефіцієнт шорсткості земної поверхні.

Опір ґрунту до змиву визначається крупністю та водоміцністю її агрегатів, кількістю колоїдів, наявністю полуторних окисів алюмінію та заліза.

Здатність ґрунту до змиву може бути виражена показниками ерозії

де d – відношення фракцій часток с d < 0, 05 мм, отриманої при аналізі без обробки грунту HCl до тієї ж фракції після її обробки;

h – показник гідрофільності грунту, тобто чисельний вираз водоутримуючої здатності ґрунту віднесеної до 1 г колоїдів у ній;

а – кількість водомірних агрегатів у одиниці ґрунтової маси.

Рівняння для живої сили потоку та показник ерозії вказують на головні фактори змиву і приблизно встановлюють їх кількісну роль. Чим більша жива сила потоку F та показник ерозії w, тим інтенсивніший змив. Змив тим більший, чим інтенсивніші опади та більший ухил місцевості, коефіцієнт стоку, довжина схилу, чим вища здатність ґрунту до дисперсії, більша її гідрофільність та чим менший коефіцієнт широкості та менша агрегатність ґрунту

Заводнов С.С.Сельськохозяйственная мелиорация. – Кишенев: Картя Молдовеняскэ.-1973.-280с.

Процес утворення ярів та їх складові частини.

Змив грунут відбувається по всій площі окремими струменями стікаючої води. У більшості випадків він спостерігається тільки на зораному грунті не покритому рослинністю. Величина та інтенсивність змиву можуть бути різко відмінні в залежності від поєднання вказаних вище факторів розвитку ерозії.

Подальшим розвитком змиву (площинної ерозії) є струменева ерозія, коли утворюються невеликі струмкові розмиви (промоїни глибиною 10-20 см та більше). Утворенню струменевої ерозії сприяють незначні природні чи штучні пониження на поверхні ґрунту (роз’ємні борозни, улоговини та ін.)

Струмкові розмиви, як правило, кожен рік заорюються, але якщо не вживати ніяких заходів, вони щорічно утворюються знову. В результаті цього поверхня орних площ змережується улоговинами різної глибини, набуває гофрованого вигляду, а орний шар поступово змивається.

При подальшій концентрації поверхневого стоку струменева ерозія переходить до наступної стадії – яружної, коли утворюються великі розливи – яри.

Яр кваліфікують як крутосхилу улоговину, часто сильно розгалужену, що створена діяльністю тимчасового, рідше невеликого постійного потоку на підвищенно-рівнинних просторах, особливо в місцях поширення грунтів, що легко розмивається (леси, лісовидні суглинки). Яри це найбільш яскраво виражений та безперечний результат лінійної ерозії ґрунту. Довжина яру може досягати декількох кілометрів, ширина та глибина – десятків метрів.

У кожному яру виділяють: вершину, гирло, дно, відкоси, русло та конус виносу.

Вершина – початок яру, як правило, у вигляді обриву деякої глибини. В результаті підмиву вершини водою яруга росте в довжину. Яр може мати декілька вершин: головну та другорядні.

Гирло – місце впадіння яру в нижче розташовану одиницю гідрографічної мережі, найчастіше в долину річки.

Конус виносу – місце відкладення твердих часток, що переносяться водою. Основа конуса виносу зазвичай приурочена до гирла яру.

Дно яру – нижня більш чи менш рівна у поперечному перерізі частина яру, обмежена з обох сторін різким підвищенням крутизни.

У верхній частині яру дно вузьке, у нижній – більш широке. При широкому дні вода прокладає по дну яру своє русло.

Панадлади А.Д. и др. Сельськохозяйственная мелиорация. – М.: Колос, 1975.-503с.

Балка – водно ерозійна форма рельєфу у вигляді витягнутого поглиблення на поверхні землі з пологими задернованими схилами та широким плоским дном без постійно діючого водостоку. Сформовані в основному діяльністю талих вод в кінці льодовикового періоду.

Сприяють підсиленню поверхневого стоку зниженню РГВ. Іноді в балках облаштовують ставки.

Мелиорация: энциклопедический справочник. Минск: Из-во»белорус.Сов.Энцикл», 1984г.-с.36