Фронт геология
Компания
Виды работ
Публикации Лицензия
Контакты

Воскресенье, Февраль, 25, 2018  
  Работа с картой Google Maps

  

  

  Расписание, наличие мест, стоимость билетов | ОАО Российские железные дороги

  

  

Министерство
природных ресурсов Российской Федерации


Федеральное агенство
по строительству и жилищно
коммунальному хозяйству


ГИС-ассоциация


НАШИ ПУБЛИКАЦИИ
  

Природные факторы типизации геологической среды Старооскольского района КМА.

O.А. Коновалова, 1998 г.

Введение
Неотектонические движения, климатические и гидрогеологические условия как факторы типизации
Геоморфологическая и геологическая группы факторов типизации
Влияние особенностей растительного покрова на формирование условий протекания эрозионных процессов
Выводы


Введение

Старооскольский административный район входит в состав Белгородской области. Основным природным богатством района являются плодородные черноземы. В тоже время район расположен в пределах Курской магнитной аномалии – крупнейшего месторождения железистых кварцитов. Отработка месторождения открытым способом стала причиной изымания из севооборота значительных площадей. Тяжелое положение, сложившееся в последние десятилетия в сельскохозяйственной отрасли, объясняет причину снижения контроля за состоянием и свойствами почвенного горизонта. Это привело к усилению эрозионных процессов в районе. На территории Белгородской области 24% сельхозугодий подвержено водной эрозии. Содержание гумуса в почвенном горизонте уменьшилось до 8% (8). Не вызывает сомнения, что антропогенный фактор является одним из основных, определяющих развитие эрозии. Но, именно, структура и свойства геологической среды, её взаимодействие с внешними средами создают "стартовые" условия начала эрозионного процесса.

Для разделения природной среды на области, отличающиеся по комплексу условий, благоприятствующих протеканию эрозионных процессов, рекомендуется использовать операцию типизации геологической среды. Её целью является выделение совокупности природных условий, которые определяют различную степень интенсивности протекания процессов эрозии.

Оптимальным масштабом предварительного изучения территории административного района для постановки крупномасштабных и детальных исследований является масштаб 1:100 000 - 1:200 000. При таком масштабе выявляются основные тенденции изменения геологической среды и определяются участки рискоопасного состояния, требующие детальных работ

Основными природными факторами, регулирующими степень проявления эрозионных процессов на территории Старооскольского района, являются:

  1. тектонические и неотектонические движения, в значительной степени определившие особенности геолого-геоморфологических особенностей условий изучаемой территории;
  2. климат, нашедший свое отражение в формировании почвенного горизонта, растительного покрова и современного поверхностного стока;
  3. гидрогеологические условия;
  4. рельеф;
  5. литолого-петрографические особенности горных пород.

 

Неотектонические движения, климатические и гидрогеологические условия как факторы типизации

Влияние неотектонических процессов на протекание эрозии почв и оврагообразования в пределах исследуемого района, характеризующегося платформенными условиями развития, опосредованно выражается через изменение морфометрических показателей рельефа, свойств горных пород, особенностей режима и глубины залегания уровней подземных водоносных горизонтов.

Отсутствие количественных данных по интенсивности неотектонических движений в различных частях района не позволяет использовать показатели, напрямую отражающие степень их воздействия на процессы эрозии. Тесная взаимосвязь между активизацией неотектонических движений и увеличением вертикального расчленения рельефа в пределах Старооскольского района допускает применение величины вертикального расчленения рельефа в качестве критерия типизации, отражающего не только морфометрию рельефа, но и интенсивность неотектонических процессов.

При тектонических движениях происходит изменение напряженного состояния массивов горных пород. Оно выражается в образовании трещиноватости, изменении физических, водно-физических, прочностных характеристик горных пород. Поскольку специализированные работы по выявлению влияния неотектонических движений на изменение свойств и состояния горных пород на территории Старооскольского района не ведутся, количественными данными, отражающими подобную взаимосвязь, автор не располагает.

На стадии предварительной (общей) типизации геологической среды роль неотектонического фактора в протекании эрозионных процессов в достаточной мере оценивается по изменению морфометрических показателей рельефа и противоэрозионных свойств грунтов.

Непосредственное (прямое) влияние особенностей климата на процессы эрозии и оврагообразования выражается в количестве атмосферных осадков, способных сформировать поверхностный сток. На всей территории Старооскольского района климатические условия являются идентичными, а потому дифференциации исследуемой площади по объему поверхностного стока, обусловленного исключительно количеством выпадающих атмосферных осадков, не отмечено. Техногенное повышение температуры воздуха на 1-2° в районе г. Старый Оскол значимым не является, поскольку само существование города как техногенного объекта предполагает своевременную борьбу с оврагообразованием, а наличие искусственных покрытий исключает развитие процессов эрозии почв. Следовательно, несмотря на значительное влияние климатических особенностей территории Старооскольского района на протекание эрозионных процессов, этот фактор не используется в качестве критерия типизации, так как предполагается, что при данном масштабе исследований в каждой точке поверхности роль климата постоянна и равновелика.

Для изучаемой площади характерно значительное изменение естественных гидрогеологических условий. В районе Стойленского карьера условия распространения и залегания подземных вод изменены на площади около 60 км2. Отработка месторождения железистых кварцитов открытым способом с откачкой дренажных и рудничных вод привела к формированию депрессионной воронки диаметром 7,5 км и глубиной свыше 200 м. Одним из примеров негативного влияния водопонизительных мероприятий служит изменение поверхностного стока р. Осколец. В настоящее время на протяжении 10 км река находится в “подвешенном” состоянии и теряет около 30% своего расхода (49).

Эксплуатация водозаборных скважин и систем также служит причиной образования депрессионных воронок. Три наиболее крупных водозабора расположены в долине р. Убля. Воротниковский водозабор находится в 3,3 км выше устья реки, Незнамовский – в 0,8 км северо-восточнее предыдущего. В 1 км от Незнамовского выше по течению – Ильинский. Глубина депрессионных воронок здесь достигает 10 км.

Параллельно осушению в районе хвостохранилища Стойленского ГОКа, Старооскольского водохранилища, крупных населенных пунктов зафиксирован процесс подтопления территории.

Сложная гидрогеологическая ситуация, характерная для изучаемого участка, при условии предварительной оценки территории в целях выделения типов геологической среды, различающихся по степени благоприятности развития эрозионных процессов, сводится к следующим закономерностям:

  1. При глубине залегания уровней подземных вод ниже 30 м влияние гидрогеологического фактора считаем незначимым. В пространственном отношении данная позиция применима к зоне осушения и водораздельным поверхностям.
  2. В долинах рек глубина залегания уровня грунтовых вод менее 10 м, гидрогеологический фактор также считаем незначимым, поскольку кровля водоносного горизонта практически совпадает с уровнем базиса эрозии.
  3. В пределах надпойменных террас водоносный горизонт залегает на глубине от 2 до 15 м.
  4. На водораздельных склонах первым от поверхности водоносным комплексом является, преимущественно, маастрихт-туронский. Глубина залегания уровня подземных вод от 0,5 до 30 м.

Водонасыщенность пород снижает их противоэрозионные свойства, уменьшает устойчивость склонов и откосов.

Таким образом, водораздельные склоны и поверхности надпойменных террас характеризуются более благоприятными условиями для протекания эрозионных процессов в сравнении с участками незначимого гидрогеологического фактора.

 

Геоморфологическая и геологическая группы факторов типизации

Следующим фактором, формирующим условия протекания эрозионных процессов на территории Старооскольского района, является рельеф, как отражение геоморфологических особенностей территории. Хотя, в целом, территория района представляет собой пологоволнистую равнину, широкое развитие долинно-балочной сети обусловливает дифференциацию склонов по их крутизне, длине и форме. Наличие долинно-балочной сети создает значительное вертикальное расчленение рельефа. Параметры рельефа, оказывающие влияние на развитие процессов эрозии, описываются тремя показателями. Это величина вертикального расчленения, средний угол наклона и средняя ширина склона.

Величина вертикального расчленения рельефа отражает превышение водосборных площадей над базисами эрозии внутри элементарных бассейнов и характеризуется глубиной врезания долин в водораздельные пространства. Определяется как разница между наибольшей и наименьшей абсолютными отметками по каждому элементарному бассейну, отнесенной к общей площади этого бассейна.

Н = (Hmax – Hmin) / P, где

Hmax – максимальная абсолютная отметка,
Hmin – минимальная абсолютная отметка,
P – общая площадь.

Крутизна склонов оценивается по величине среднего угла наклона склона. Для решения сельскохозяйственных задач (выделение оползнеопасных и эрозиоопасных склонов) используются значения углов наклона в градусах. В зависимости от способа вычисления углы наклона могут отражать или фактические или средние (по участкам, районам) значения крутизны. Предыдущий показатель геоморфологической группы факторов – величина вертикального расчленения - является площадным, то есть рассчитывается для какой-то площади. Значит целесообразнее определять значения среднего угла наклона склона для той же площади. Используется формула Волкова – Финстервальдера

tg a ср = (h * a l) / P, где

a ср – средний угол наклона в градусах,
h – высота сечения рельефа в метрах,
a l – сумма длин горизонталей для площади в метрах,
P – площадь участка, км2.

Этот показатель рассчитывается по топокартам крупного масштаба.

Удаленность водоразделов от тальвегов рекомендуется оценивать по величине средней ширины склонов. Формула для определения этого показателя предложена Знаменщиковым Г.И. (7):

r = P/2L, где

L – общая длина тальвегов всех водосборных участков в метрах,
P – площадь участка, км2.

Разрушающее действие временных потоков, в первую очередь, испытывают на себе почвенные горизонты. В опубликованной литературе предлагается ряд характеристик противоэрозионной стойкости почв. Одни из них учитывают только свойства почв, другие принимают во внимание интенсивность смыва или размыва почвы в определенных стандартных условиях. Из чисто почвенных характеристик используются данные по механическому составу, содержанию органического вещества, структурности, составу поглощающего комплекса.

При гидротехническом подходе к оценке противоэрозионной стойкости почв широко используется термин “допустимая неразмывающая скорость потока”. В этом случае принципиально иной ракурс рассмотрения проблемы. Помимо самих свойств почв учитывается динамическое воздействие потока, то есть характер гидравлической нагрузки и общие гидрологические условия смыва и размыва склона (ширина потока, глубина и т.д.). Исходя из этого, наиболее часто используемыми, являются следующие количественные показатели:

  1. размывающая скорость;
  2. скорость размыва почвы или грунта водой в стандартных условиях;
  3. количество смытой почвы, отнесенное к показателю эрозионного потенциала осадков или объему (слою) стока.
  4. С точки зрения агротехнических требований ценной считается мелкокомковатая и зернистая структура почв с пористыми агрегатами размером 0,25-10 мм. Такие почвы менее других подвержены отрицательному действию водной и ветровой эрозии (13). Лучшими размерами агрегатов микроструктуры считается 0,01-0,25 мм. Эта микроструктура придает водопрчные свойства почве. Для оценки противоэрозионной стойкости почв Старооскольского района в качестве показателя выбрано содержание микроагрегатов диаметром 0,01-0,25 мм, 0,25-0,1 мм, > 0,05 мм, >0,25 мм.

Предпочтение микроагрегатного состава перед гранулометрическим вполне обоснованно. В состав почв в обязательном порядке входят органические соединения, вызывающие агрегирование элементарных почвенных частиц. Кроме того почвы характеризуются своей структурностью, что также подтверждает вывод о большей важности вторичных частиц по сравнению с первичными.

Эрозионные процессы не ограничиваются мощностью почвенного слоя. Они захватывают нижележащие горные породы. Литология горных пород и неоднородность разреза, в первую очередь, определяют условия развития процессов эрозии. Для их количественной характеристики целесообразно использовать коэффициент дисперсности и относительную энтропию разреза. Эти показатели описывают определенную толщу пород. Глубина исследования зависит от конкретной решаемой задачи. Теоретически оврагообразование может идти до глубины базиса эрозии. Практические наблюдения показали, что глубина оврагов и балок в пределах Старооскольского района не превышает 25-30 метров. Это объясняется как особенностями геологического строения, так и спецификой гидрографической сети. Помимо крупных местных дрен, существуют притоки рек и крупные балки, которые, в свою очередь, являются базисами эрозии для небольших участков.

Наиболее емким количественным показателем, отражающим литологическое строение территории является коэффициент дисперсности. Он рассчитывается по формуле:

Cd = a g i * mi / a mi , где

mi – мощность i-го слоя в разрезе,
g i – приведенное среднее значение плотности различных слоев в разрезе.

Физический смысл коэффициента в том, что это средневзвешенная по мощности приведенная плотность различных литологических разностей. Приповерхностная область литосферы состоит, в основном, из осадочных пород континентального и морского генезиса. На основании того, что плотность этих пород изменяется в небольшом диапазоне, Пендин В.В. (3,11) предлагает использовать для расчета приведенной плотности пород формулу:

g i = (g - 2,6) * 100, где g - плотность пород.

Для расчета приведенной плотности литологических разностей пород, слагающих геологическую среду Старооскольского района, использовалась предложенная формула.

Степень однородности разреза характеризовалась по величине относительной энтропии разреза, которая рассчитывалась следующим образом:

H = (-a pi * log pi) / Hm, где

pi – вероятность i-го слоя в разрезе,
Hm - максимально возможная энтропия, равная log N,
N - число слоев в разрезе.

Относительная энтропия будет максимальной в случае равной вероятности участия каждой компоненты в системе и минимальной, когда одна из компонент будет достоверна, а другие, следовательно, невозможны. То есть, чем более неоднороден разрез, тем больше величина относительной энтропии разреза и, наоборот. Величина H® 0 при однородном геолого-литологическом строении территории.

Применение относительной энтропии имеет преимущество перед использованием других параметров, отражающих неоднородность геологической системы, таких как размах колебаний, коэффициент вариации и др. Это преимущество заключается в наличии у величины относительной энтропии нижнего и верхнего предела (0 ? H ? 1). Другие параметры верхнего предела не имеют, что вызывает сложности при интерпретации данных. Оценить разрез по подобным показателям возможно только при сравнении комплексов отложений друг с другом. Величина Н позволяет делать выводы о геолого-литологическом строении участка, не имея данных по соседней площади.

 

Влияние особенностей растительного покрова на формирование условий протекания эрозионных процессов

Из факторов, внешних по отношению к геологической среде сред, особенности растительного покрова считаются ведущими при формировании условий протекания водной эрозии. Травянистый покров оказывает укрепляющее действие на самый верхний слой литосферы, но он легко может быть уничтожен как водным потоком, так и деятельностью человека. Более устойчивыми являются кустарниковые насаждения, лесополосы, лесные массивы. Их противоэрозионная роль значительно выше. За показатель, характеризующий эту сторону природных условий развития эрозионных процессов, примем площадь длительно существующей древесно-кустарниковой растительности, отнесенную к общей площади участка.

Выводы

Таким образом, в качестве показателей типизации геологической среды Старооскольского района при среднемасштабных исследованиях рекомендуется использовать:

  1. Величину вертикального расчленения;
  2. Средний угол наклона склона;
  3. Величину средней ширины склонов;
  4. Коэффициент дисперсности;
  5. Величину относительной энтропии разреза;
  6. Содержание в почве микроагрегатов определенного размера;
  7. Площадь, занятую древесно-кустарниковыми насаждениями.

Хозяйственная деятельность человека также служит критерием типизации, но она носит внешний, наложенный на природные условия характер. Поэтому первоначально рекомендуется провести типизацию природных условий, а затем, учитывая вид и масштаб техногенеза, прогнозировать изменение естественноисторических факторов.

Список использованной литературы
  1. Бастраков Г.В. Опыт определения противоэрозионной устойчивости земель// Геоморфология, 1975, №1. – С.23-27.
  2. Богданов Х.П., Сластихин В.В. Эродируемость почв Молдавии// Эрозия почв и почвозащитное земледелие. – М., Тр. ВАСХНИЛ, 1975. – С.21-23.
  3. Бондарик Г.К., Пендин В.В. Методика количественной оценки инженерно-геологических условий и специального инженерно-геологического районирования. / Инженерная геология, 1982, №4. - С.82-89.
  4. Буряковский Л.А. Энтропия как мера неоднородности горных пород//Советская геология, 1968, №3. - С. 135-138.
  5. Волков Н.М. Принципы и методы картометрии. М.-Л.: Наука, 1950.
  6. Губанов М.Н. Картографический метод оценки эрозионной опасности по современному проявлению линейной эрозии// Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях. Тезисы докладов 2-й Всесоюзной конференции. – М.: Изд-во МГУ, 1976.
  7. Знаменщиков Г.И. Определение по картам количественных показателей расчленения рельефа// Вопросы геодезии, аэрофотосъемки и картографии. – Тр. НИИГАК. Том XVIII, вып.2, 1965. – С.95-108.
  8. Косинова И.И. Теоретические основы крупномасштабных экогеологических исследований. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1998. – 225с.
  9. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. – М.: Изд-во МГУ, 1993 – 200с.
  10. Ласточкин А.Н. Рельеф земной поверхности. (Принципы и методы статической геоморфологии). – Л.: Недра, 1991. – 340с.
  11. Пендин В.В., Чернявская Н.М. О количественной оценке сложности инженерно-геологических условий. / Изв. ВУЗов. Геология и разведка, 1980, №7. - С.146-148.
  12. Плотников Н.И. Техногенные изменения гидрогеологических условий. – М.: Недра, 1989. – 268с.
  13. Технология производства продукции растениеводства. – М.: Агропромиздат, 1989. – 432с.
  14. Эрозионные процессы. – М.: Мысль, 1984.


Назад
Контактная информация

Адрес компании
603076, Россия, г. Нижний Новгород, ул. Чугунова, д. 13
Тел/факс
+7 831 258 52 10
Электронные контакты
E-mail: mail@frontgeo.ru
Skype: frontgeo
Sip: frontgeo@internetcalls.com

 

 
•    О компании    •    Виды работ    •    Публикации    •    Контакты
© 2007 ООО "Фронт Геология"    статистика сайта
dating sites adultfriendfinders
статистика посещений