Эрозионные процессы и проблемы, связанные с ними

СОДЕРЖАНИЕ

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
3
ВВЕДЕНИЕ
4
1. ВИДЫ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
6
1.1. Дефляция
6
1.1.1. Факторы ветровой эрозии
9
1.2. Водная эрозия
14
1.2.1. Поверхностная эрозия
15
1.2.2. Овражная эрозия
17
1.2.3. Виды речных террас
17
1.2.4. Процесс экзарации или ледниковой эрозии
19
1.2.5. Заболоченность и засоленность грунтового слоя
20
1.2.6. Ускоренная эрозия
21
2. ВЛИЯНИЕ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
23
3. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
25
3.1. Организационно-хозяйственные мероприятия
25
3.2. Агромелиоративные мероприятия
26
3.3. Лесомелиоративные мероприятия
27
3.4. Гидромелиоративные мероприятия
28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
29
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
30
     
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

     С момента поступления и вплоть до дипломного проектирования студент непрерывно получает определенный необходимый ему «багаж» знаний по своей специальности. На протяжение всего обучения он поэтапно, шаг за шагом, изучает необходимые ему дисциплины и выполняет задачи различного характера по каждой из них.
     Целью курсовой работы, как одного из важных этапов моего обучения, является самостоятельное углубленное изучение теории по данной мне теме в дополнение к уже изученному мною материалу, правильное применение этого объема теоретических знаний для решения поставленных задач и, конечно же, подготовка к дипломному проектированию.
     В соответствии с этим, в процессе написания курсовой работы по курсу «Землеведение» были поставлены и решены следующие задачи:
1. закрепление и углубление знаний полученных мною во время учебного процесса по курсу «Землеведение» и другим курсам, а также знаний полученных при самостоятельной работе с курсом
2. подробно изучить и охарактеризовать эрозионные процессы, проблемы, связанные с этими процессами и пути решения этих проблем
3. развитие и совершенствование навыков самостоятельной работы при выполнении поставленных задач
4. изучение стандартов, норм и правил написания технической документации в соответствии с ЕСКД
     В ходе написания курсовой работы мною были углубленно изучены эрозионные процессы, их природа и механика, проблемы, вызываемые денудационными процессами и пути решения этих проблем.
     Курсовая работа была написана с помощью аналитического и описательного методов.



     ВВЕДЕНИЕ
     
     Экзогенные процессы – процессы физического разрушения и химического разложения различных горных пород, происходящие на поверхности земной коры или в самых верхних слоях земной коры под воздействием воды, льда, снега, солнечного излучения, воздуха или в результате жизнедеятельности живых организмов. Но также в развитии многих экзогенных процессов принимает участие и сила тяжести.
     К экзогенным процессам относят не только физическое разрушение горных пород и их растворение, а также и : плоскостной смыв и речную эрозию, рост коралловых островов и  разрушение берегов волнами, выдувание и перенос песка и пыли с помощью ветра, образование оврагов, оползней, осыпей, обвалов, аккумуляцию продуктов разрушения горных пород в отрицательных формах рельефа, - т.е. весь комплексc выветривания, денудации и аккумуляции. Такие явления, как возникновение ледниковых покровов, вечной мерзлоты или падение крупных метеоритов, сильно влияют на рельефообразование, и также являются экзогенными процессами.
     Вся деятельность экзогенных процессов направлена против действия эндогенных процессов таким образом, что: если эндогенные процессы создают первичные формы неровностей рельефа-поднятия и впадины, то экзогенные процессы пытаются разрушить и срезать поднятия, а впадины заполнить продуктами разрушения тех самых поднятий, т.е. происходит выравнивание рельефа под действием экзогенных процессов.
     Верхняя часть литосферы выступает как непосредственная минеральная основа биосферы. Она  постоянно подвергается различным преобразованиям различного характера, как антропогенного, так и природного.
     В экологическом плане функция литосферы заключается в том, что она,по своей сути, является основной подсистемой биосферы. Живые организмы континентального и морского типа обитают на земной коре. Следовательно, любые разрушения земной коры, как природного(экзогенные процессы), так и антропогенного характера уничтожают биоценоз.
     Почва во всем своем многообразии служит важнейшим компонентом природной среды. Ее функции экологического характера сводятся к такому показатель, как плодородие почвы. Экзогенные процессы природного и антропогенного характера приводят к потере гуммозного слоя, что в свою очередь приводит к потере плодородия. В результате этого почва не может выполнять свои функции экологического типа полностью или частично и начинает деградировать.
     Одной из главных проблем современного общества является проблема охраны почв и грунта от эоловых процессов и водной эрозии. Все это обусловлено тем, что,помимо природных процессов, почвенно-грунтовый покров подвергается и техногенному воздействию. В настоящее время почвенно-грунтовый покров в различных странах мира находится в критическом состоянии. А ведь он является важнейшим компонентом биогеоценозов наземного типа, надежным барьером на пути миграции загрязняющих веществ, мощным аккумулятором энергии Земли и регулятором состава атмосферы и гидросферы, который сейчас подвергается обширной деградации.
     В данной работе подробно будут рассмотрены эрозионные процессы и проблемы, связанные с ними.
     Разрешение и снос верхних наиболее плодородных слоев почв и подстилающих пород называется эрозией. В зависимости от характера воздействия эрозия бывает ветровой или водной.
     К эрозионным процессам можно отнести такие процессы как: экзарация, антропогенная эрозия, пастбищная эрозия, военная эрозия, ирригационная эрозия, выветривание и промышленная эрозия.	
     Тем не менее, самыми опасными видами эрозии являются водная эрозия и дефляция, которым подвержены 31% и 34% всей территории суши соответственно.[1],[12],[11]
     
1. ВИДЫ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

     Эрозия есть процесс деструкции горных пород и почвенно-грунтового слоя. В зависимости от факторов, влияющих на почву и горные породы, выделяют:
1. водную эрозию
2. суффозию
3. карстовую и термокарстовую
4. речную
5. абразионную
6. ледниковую
7. снежную и оползневую
     К эрозионным процессам можно отнести механическую или агротехническую эрозию, т.е. смещение почвенно-грунтовых слоев со склонов с помощью почвообрабатывающих машин, пастбищную эрозию, возникающую при интенсивном и неконтролируемом выпасе скота, что влечет за собой деструкцию дернины и почвы, промышленную эрозию, которая возникает в результате ведения открытых горных работ, а также работ по добычи полезных ископаемых подземным способом с созданием отдельных горных отвалов.
     Имеет место быть и химическая эрозия, возникающая в результате аккумуляции в почвенно-грунтовом слое ядохимикатов. Она влечет за собой уменьшение гуммозного слоя и, следовательно, к ухудшению плодородия почв.[10],[11],[5].

1.1. Дефляция
	
     Дефляционные процессы происходят в различных условиях окружающей среды, во время отсутствия необходимой степени защищённости почвенно-грунтового покрова, которая обеспечивается растительным покровом, имеющим особенно большое значение в тундрах, пустынях, горных районах и в районах прибрежных дюн, т.е. в районах которые подвержены ветровому воздействию.
     Дефляционные процессы имеют наиболее серьезные последствия в районах, в которых преобладают такие факторы как :
1. неустойчивое и непредсказуемое,
2. или низкое количество осадков,
3. высокий показатель испарения,
4. и температуры,
5. сильный ветер.
     Такие районы обычно полузасушливы или более влажные, но испытывающие периодические засухи.
     Помимо всего, процесс естественной ветровой эрозии в таких районах может быть ускорен неразумной системой ведения хозяйства человеком, что приводит к таким отрицательным последствиям как:
1. многочисленные нежелательные экономические последствия
2. повреждение культур и последствия с этим связанные 
3. деструкция почвенно-грунтового покрова.
     Под понятием ветровая эрозия подразумевается выдувание, перенос и аккумуляцию мельчайших частиц почвенно-грунтового покрова с помощью ветра.
     Одним из важных показателей дефляционного процесса является его интенсивность, которая зависит от следующих факторов:
1. особенности рельефа
2. скорости ветра
3. устойчивости почвенно-грунтового покрова
4. антропогенного воздействия и других факторов. 
     Хозяйственная деятельность людей значительно усиливает дефляционные процессы и осложняет решение этой проблемы. Связанно это с неправильным применением агротехнических мер и средств, что резко усиливает ветровую эрозию почвенно-грунтового покрова, уничтожением растительности и нерегулируемым выпасом скота на пастбищах.
     Для протекания дефляционных процессов необходимо, чтобы скорость ветра была достаточной для поднятия в воздух мельчайших частиц почвенно-грунтового покрова и их переноса. Исходя из, в главную очередь, масштаба, размера причинённого ущерба, интенсивности и продолжительности явления, можно выделить два вида ветровой эрозии – местная эрозия и пыльные бури.
     Также местную эрозию называют повседневной или выветриванием. Она, в отличии от пылевых бурь, происходит всегда и везде и выражается в поднятии вверх и перемещении частиц грунта на небольшой скорости ветра. Скорость ветра при повседневной эрозии не превышает 7 метров, а нижняя граница начинается от 3м.
     Стоит отметить, что выветривание является процессом деструкции и изменения горных пород и минералов, преимущественно протекающее в верхних горизонтах горных пород или в коре выветривания. Эрозионные процессы разрушают горные породы и минералы без изменения химического состава, т.е. происходит механическое выветривание.
     Как писал Полынов Борис Борисович – «Кора выветривания есть та верхняя часть литосферы, которая слагается рыхлыми продуктами раздробления изверженных и метаморфических пород». ( Кора выветривания.  Ч.1.Процессы выветривания. Основные фазы и формы коры выветривания и их распределение. Б.Б. Полынов. Издательство академии наук СССР. 1954. С.24. )
     В свою очередь, пыльные бури есть опасные явления, масштабы которых с легкостью могут достигать стихийного бедствия. Возникают они при больших скоростях ветра, достигающих критической отметки для почв. При таком ветре многократно увеличивается высота подъема частиц почвенно-грунтового покрова, вплоть до сотни метров и более, и дальность их переноса, которая может достигать сотни и тысячи километров.
     Пыльные бури возникают при продолжительных ветрах со скоростью 10-40м/cи даже больше. Наиболее распространены эти бури в района с малым количеством атмосферных осадков, но высокой температурой воздуха. Вред пыльных бурь огромен, т.к. они безвозвратно уносят самые плодородные слои почвенно-грунтового покрова в течение небольшого времени. Это негативно влияет на все компоненты природной среды, окружающей нас, а также вызывают загрязнения водоемов, атмосферного воздуха и негативно влияют на здоровье человека. Территории Аральского моря, которые высохли, являются крупным источником пыли.
     Между повседневной эрозией и пылевыми бурями не такие уж и большие отличия. Относительно низкая скорость ветра, которая лишь незначительно превышает критическую для почвенно-грунтового покрова, а следовательно, и пространственная ограниченность выветривания, которая зачастую ограничена масштабами одного или нескольких соседствующих полей на территории которых развиваются все стадии этого процесса, т.е. от выдувания почвенно-грунтового покрова и до отложения наносов. Все это является отличительными признаками местной эрозии от пылевых бурь. Стоит добавить, что практически все пахотные земли подвержены местной дефляции, особенно обработанные.[1],[2],[4],[14].
          
1.1.1. Факторы ветровой эрозии
          
     Как бы странно это не звучало, но дефляция без ветра существовать не может, а ветер формируется вследствие неоднородного нагревания атмосферы и образования зон различного давления – циклоны и антициклоны.
     Скорость ветра не постоянна, она изменяется в течение суток закономерно, а, следовательно, происходит и изменение интенсивности дефляционных процессов. Чем продолжительнее движутся воздушные потоки со скоростью большей, чем критической скоростью, тем интенсивнее и сильнее будет протекать эрозионный процесс.
     Для ведения противоэрозионных мероприятий необходимо иметь сведения о ветровом режиме, которые могут предоставить метеостанции. Для количественной оценки вредности ветра необходимо сравнить шкалу Бофорта с величиной критической скорости ветра для данного грунта.
            
     Таблица 1 – шкала Бофорта
              
Баллы
Скорость
Описание
Признаки

миль/час.
м/с.


0
0-<1
0-<1
затишье
дым идет прямо
1
1-3
1-2
легкий ветерок
дым изгибается
2
4-7
2-4
легкий бриз
листья шевелятся
3
8-12
4-6
слабый бриз
листья двигаются
4
13-18
7-9
умеренный бриз
листья и пыль летят
5
19-24
10-12
свежий бриз
тонкие деревья качаются
6
25-31
13-16
сильный бриз
качаются толстые ветви
7
32-38
16-20
сильный ветер
стволы деревьев 
изгибаются
8
39-46
20-24
буря
ветви ломаются
9
47-54
24-28
сильная буря
черепица и трубы 
срываются
10
55-63
28-32
полная буря
деревья вырываются
с корнем
11
64-72
33-37
шторм
везде повреждения
12
73-82
38-42
ураган
опустошение
     
     Также, рельеф оказывает колоссальное воздействие на характер изменений значений метеорологических величин, что в свою очередь влияет на масштабы и силу дефляции. Как ни странно, но ветер сам является основной причиной рельефообразования.
     Аэромеханика подчиняет себе взаимодействие воздушных потоков и различных форм рельефа так, что каждый рельеф отличается от других скоростью прохождения в нем воздушных масс. Изменения скорости воздушных масс определяет особенности развития дефляции. 
       
Таблица 2 – Коэффициент изменения скорости ветра на разныхэлемен
тах рельефа Романова
Рельеф, его направление и угол наклона
Скорость ветра м/с.
Вершина
Превышение
<50 м.
1,3-1,4


50-100 м.
1,4-1,5


100-200 м.
1,5-1,7


200-300 м.
1,7-1,9


300-400 м.
1,9-2,1


400-500 м.
2,1-2,3
Склон крутизной 10-20?
наветренный
верх
1,4-1,5


середина
1,2-1,3


низ
1,0-1,1

подветренный
верх
0,9-1,2


середина
0,7-0,8


низ
0,6-0,7

параллельный ветру
верх
1,4-1,5


середина
1,2-1,3


низ
1,0-1,1
Склон крутизной 4-10?
наветренный
верх
1,2-1,3


середина
1,0-1,1


низ
0,9
     Перенос таблицы 2
     Продолжение таблицы 2
Склон крутизной 4-10?
подветренный
верх
0,8-0,9


середина
0,8-0,9


низ
0,7-0,8

параллельный ветру
верх
1,1-1,2


середина
0,9-1,0


низ
0,8-0,9
     
     Т.е. на наветренных склонах происходит возрастание скорости ветра при движение к верху склона. Это означает, что грунты наветренных склонов сильнее страдают от воздушных масс, чем грунты подветренных.
     Известно, что за счет содержания в почвенно-грунтовом покрове различных органических веществ, изменяются его технические показатели, но уменьшается сопротивление дефляционные. Плодородные почвы, содержащие большое количество гумуса, наиболее подвержены ветровой эрозии.
     Химический состав также влияет на интенсивность и силу дефляции. Почвенно-грунтовые покровы содержащие карбонаты подвержены дефляционным процессам в наибольшей степени.
              
     Таблица 3 – Дефлируемость грунта
              
Гранулометрический состав почвы
Содержание карбонатов в почве, %.
Дефлируемость грунта, т/га.
пылеватый суглинок
0,3
2,9
суглинок
1,4
13,9
песчанистый суглинок
-
12,5

4,7
27,1
тонкопесчанистый 
суглинок
0,14
4,7

0,23
5,6

0,73
9,6
     Вода же, напротив, оказывает положительный эффект на сопротивление почвенно-грунтовым покровам дефляции. Агрегаты, складывающие почвенно-грунтовый покров, имеют в своем составе микропоры, которые интенсивно заполняются водой, что приводит к увеличению их удельного веса, а, следовательно, и к увеличению критической скорости ветра, которая необходима для поднятия и переноса частиц грунта. При увлажнении почвенного покрова, на стенках агрегатов образуются водные пленки, которые сцепляются с соседними агрегатами. Сила такого сцепления агрегатов прямо пропорциональна содержанию воды в грунте. Именно эти силы, возникающие при сцеплении агрегатов, приводят к увеличению способности грунта оказывать сопротивление ветровой эрозии, а, следовательно, к уменьшению интенсивности дефляции. Воздушные потоки в природе часто не достигают сил, достаточных для преодоления такого сцепления. Факт наличия такого межагрегатного сцепления хоть и известен с давних пор, но изучен недостаточно, в связи с тем, что на границе взаимодействия воздушных потоков и увлажненной почвы, показатель увлажнения постоянно изменяется.
     То есть, поверхностный слой почвенно-грунтового покрова толщиной около нескольких миллиметров достаточно быстро иссушается и уносится ветром, обнажая при этом более увлажненный и мощный слой, который противостоит дефляции до своего иссушения, а потом также иссушается и сдувается. Этот процесс может проходить сколько угодно, в зависимости от других факторов. Значит, можно сказать, что увлажненность почвенно-грунтового покрова существенный фактор, хоть и не продолжительный.
     По физическому смыслу, противодефляционная стойкость почв характеризует способность противостоять сдувающему действию ветровой эрозии. Выражается она в величине скорости массового перемещения частиц почвенно-грунтового покрова, которая, в свою очередь, определяется размерами этих частиц, плотностью агрегатов и силой их сцепления между собой.
     Дефляции подвержены, по большей части, сыпучие грунты, а более связанные грунты редко подвергаются воздействию ветра ввиду своей стойкости. Для качественной оценки стойкости грунта по отношению к ветровой эрозии используют специальную шкалу:
              
     Таблица 4 – Шкала поротиводефляционной стойкости грунта
                  
Условие, м/с.
Противодифляционная стойкость
Vтф<9
пониженная
9< Vтф, > 14
умеренная
14< Vтф ,<24
высокая
24 5
катастрофическая
     
	[14],[2],[13].

2.    ВЛИЯНИЕ ЭРОЗИИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ОКРУЖА
ЮЩУЮ СРЕДУ

     Эрозионные процессы, происходящие на земной поверхности, всегда оставляют свои следы, не все из них положительные. Они наносят значительный ущерб плодородному почвенному покрову, что влечет за собой сокращения территорий доступных для пользования человеком. Грубо говоря эрозия не только может создавать интересные формы рельефа, но и приводит к деградации земель.
      Степень деградации земельной территории различна. Существует простая классификация деградации почв: слабая, умеренная, высокая, очень высокая. Очень высокой деградации подвержен всего 1% всех используемых территорий в мире, но и это слишком много. На умеренную и высокую степень приходится две трети всех пахотных земель.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     Но, к сожалению, эрозионные процессы оказывают влияние не только на сельское хозяйство. Смываемый грунт попадает в реки, каналы, водохранилища и озера, вызывая заиливание закрытых водоемов, а в реках повышается показатель мутности воды, что приводит к затруднениям в работе ГЭС, водоочистных сооружениях, водного транспорта и систем снабжения воды. При высокой эрозии в руслах рек повышается количество наносов.
     Кроме того, в некоторых почвах содержатся радиоактивные вещества – радионуклиды, которые прочно сорбируются почвой и перемещаются вместе с ней под действием водной эрозии или дефляционных процессов. Т.е. происходит территориальное перераспределение радионуклидов. Развитие эрозионных процессов на таких почвах приводит к образованию новых очагов радиоактивности почвы в местах аккумуляции продуктов дефляции и денудации. Таким же способом образуются новые очаги засоленности почв или почв зараженных химическими веществами – гербицидами.
     Все это приводит к снижению плодородности почв, а, следовательно, и к снижению урожайности этой почвы, что пагубно отражается на экономике стран, здоровье населения и их социальном уровне. [3],[5],[6],[9].
     

3. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

     В целях создания благоприятной экологической обстановки, а также в целях рационального природопользования были созданы системы правовых, организационных, инженерных и других мероприятий, основной целью которых является защита почвенно-грунтового покрова от вредных воздействий природного и антропогенного характера и нерационального природопользования.
     Таких систем существует довольно много, но особую роль играют, те из них, что занимаются защитой почвенно-грунтового слоя от опасного воздействия эрозионных процессов, как природного характера, так и антропогенного. Сложность обеспечения защиты для почв от воздействия эрозионных процессов заключается в том, что для защиты почв необходимо воздействовать на весь ПТК, а не только на его отдельные компоненты. Рассмотрим подробнее ряд основных противоэрозионных мероприятий. [3].
     
3.1. Организационно-хозяйственные мероприятия

     Данная группа противоэрозионных мер занимает особое положение, поскольку сами мероприятия этой группы не оказывают непосредственного воздействия на почву, но дают обоснования для необходимости применения тех или иных защитных мер по непосредственной борьбе с эрозионными процессами различного характера, составляя теоретическую основу этих мероприятий.
     Разработка и внедрение различных планов и проектов по защите почв, их своевременная и правильная реализация являются основой этих мероприятий. Важное место тут занимает постоянный и качественный контроль за процессом защиты почв от негативного воздействия. Для реализации этих мероприятий необходима специальная межведомственная инспекция, в дополнение к уже существующей внутриведомственной службе. [3].
3.2. Агромелиоративные мероприятия

     Данный комплекс мероприятий, в основном, применяется на склонах и имеет равномерное распределение по всей территории, подверженно.......................