Некоторые вопросы изучения дефляционных процессов и переноса песка осушенного дна Аральского моря

Некоторые вопросы изучения дефляционных процессов и переноса песка осушенного дна Аральского моря

Главным рельефообразующим фактором в новообразованной песчаной пустыне Аралкум является ветровая деятельность, приводящая к выдуванию, переносу и отложению песка. На практике перенос и отложение песка приводят к образованию песчаных заносов. В связи с перспективами освоения этой территории, очень важно знать направленность и интенсивность развития упомянутых процессов.

Как известно, устойчивые барханные поля песчаных пустынь образуют иерархические геоморфологические структуры (Cooke 1993), которые могут быть разделены на три группы соответственно масштабу — рябь, дюны и мега-дюны. Масштабы этих геоморфологических образований, равны, соответственно 10^-2 — 10^-1, 10¹-10² и 10² -10³ метров. Для устойчивых пустынных ландшафтов характерно наложение дюн различной формы на мега-дюны. В настоящее время общепринятой точкой зрения считается та, что все три основные группы геоморфологических элементов находятся в квази-равновесии и нет возможности для перехода ряб в барханные структуры, а барханов — в мега-дюны; в качестве причин образования иерархической структуры приводятся, например, наложение дюн, образовавшиеся в различные геологические периоды с различными скоростями ветра. Элементы эолового рельефа второй группы (с размерами от 10¹-10² до 10² -10³ метров), в свою очередь, подразделяются на свободно движущиеся и закрепленные барханы.

Незакрепленные барханы, часто встречающиеся на формирующейся песчаной пустыне Аралкум, можно также разделить на три подгруппы — обратные, линейные и звездообразные.

Тип дюн зависит, прежде всего, от условий их образования, а именно от розы ветров и объемов доступного для перемещения песка. Для симметричных роз ветров характерен переход от классических барханов к обратным дюнам по мере увеличения объемов перевеваемого песка.

Все эти геоморфологические структуры легко распознаются на космоснимках, в частности с помощью программного полуавтоматического распознавания текстур, что можно использовать для оперативного среднемасштабного картографирования процессов формировния и трансформации пустынного ландшафта.

В результате эоловых процессов, протекающих в песчаных пустынях, перевевалась и расчленялась исходная рыхлопесчаная толща и формировался эоловый рельеф, который на значительной площади приобрел определенную ветроэрозонную устойчивость и находится в динамическом равновесии. Этому сопутствуют pяд природных факторов, обусловливающих зарастание и уплотнение поверхности эоловых форм. Однако эта геосистема может быть легко нарушено антропогенными воздействиями. Причиной нарушения природного равновесия может стать изменение какого-либо природного фактора или хозяйственная деятельность человека. Освободившаяся из-под защитного почвенно-растительного покрова рыхлопесчаная масса под воздействием ветра приходит в движение, начинается процесс активной дефляции. Если этот процесс возникает вблизи хозяйственных объектов, то нетрудно представить последствия, к которым он приводит.

Поверхность заросших эоловых форм в естественных условиях (вне влияния антропогенных факторов) в различной степени дефляции, но в общем характеризуется повышенной устойчивостью, которая обусловливается наличием растительного покрова. Нерасчлененный эоловый рельеф слабо подвергается естественной дефляции. Например, на пологоволнистых песках и плащеобразных песчаных скоплениях, как правило, отсутствуют хорошо выраженные следы выноса, переноса и аккумуляции эолового материала. Подверженность дефляции у сильно расчеленных эоловых форм дифференцируется по элементам рельефа. У песчаной rpяды слабо перевевается нижняя часть склонов и межгрядовые понижения.

Вершины гряд и верхная часть склонов могут иметь следы дефляции в виде язв и плащевидных скоплений песка или даже барханов. Усиление процесса дефляции на вершинах гряд происходит вследствие большего иссушения почво-грунтов и более стльного воздействия ветра.

Разработка эффективных экономических мероприятий по защите от песчаных заносов и выдувания хозяйственных объектов немыслима без достверной информации о ветроэрозионной устойчивости песчаной поверхности.

В зависимости от стадии проектирования и строительства объектов детальность информации будет меняться. Так, для технико-экономического обоснования (ТЭО) строительства объекта, при котором важным моментом является выбор места расположения его площадки или трассы, характеристика ветроэрозионной устойчивости песка должна быть на значительную площадь, но несколько схематична, без дробной детализации контуров. Масштаб карты при этом, естественно, должен быть мелким.

Когда месторасположения объектов определены (стадия технического проекта), тут уже не обойтись без детального изучения прилегающей к нему территории, без крупномасштабной карты (схемы), отражающей все многообразие форм и интенсивность проявления дефляционных процессов.

Практика строительства в песках показывает, что активные защитные мероприятия можно осуществлять только после завершения всего комплекса строительства, когда первоначальная поверхность песков изменяется.

Чаще всего осуществляется вариант изучения ветроэрозионной устойчивости поверхности песков и составление карты (схемы) на уже построенном объекте. В этом случае разрабатываемая классификация и соответственно легенда карты должна учитывать, кроме естественных типов песков, отражающих природный процесс эолового рельефообразования, также антропогенные формы (типы) песчаных поверхностей, образовавшиеся вследствие ведения строительных работ. Это так называемые, «техногенные» пески.

Важным моментом в картировании ветроэрозионной устойчивости песков является разработка классификации ветроэрозионных процессов. Большинство исследователей при разработке классфикации рельефа песчаных пустынь для целей картирования подразделяют все эоловые формы по степени закрепленности поверхности на две (заросшие и оголенные) или три (заросшие, полузаросшие и оголенные) категории. При последней классификации в категорию полузаросших чаще всего включают барханно-бугристый комплекс, являющийся переходной стадией от заросших к оголенным или наоборот. Однако, песчаной пустыне наряду с упомянутыми тремя категориями существует целый ряд эоловых форм, песчаная поверхность которых находится в такой стадии эродированности или зарастания, которая не подходит ни одной из упомянутых категорий. Между тем, очень важно знать степень подверженности субстрата, как для прогнозирования эолового процесса, так и для разработки конкретных мер по предотвращению его при хозяйственном освоении территории.

Классификация, основанная только на геоботанических признаках не позволяют достаточно полно определить ветроэрозионное состояние песчаной поверхности. В этой связи, наряду с геоботаническим, важное значение могут иметь геоморфологический метод, с помощью которого можно изучать интенсивность дефляции по форме и массе аккумулирующего песка (Петров, 1973).

Поскольку аккумуляция песка — результат выдувания и переноса, его объем может служить критерием интенсивности процесса. Следовательно, чем больше объем аккумулирующего песка, тем интенсивнее процесс дефляции. Так, небольшие скопления песка в виде плаща на заросшей поверхности эоловой формы могут свидетельствовать только о слабой дефляции, а наличие одиночных барханов — о более интенсивной. При этом следует исходить из положения, что в пустыне аккумуляция песка как правило, происходит в непосредственной близости от источников выноса. Исключения представляют случаи, когда эоловые пески навеваются на твердые или уплотненные поверхности (такыры, плато, солончаки и т. п.), где они приобретают большую подвижность.

Индикатором процесса переноса песка над оголенной или в разной степени заросшей растительностью песчаной поверхностью наличие песчаной ряби. Только хорошо задернованная песчаная поверхность с густым кустарниковым и в особенности травянистым покровом не имеет явных следов песчаной ряби. Тем не менее, говорить об абсолютной неподвижности песка на заросших эоловых формах нельзя, так как иссушенный поверхностный горизонт мощностью около 5 см лишен скрепляющей его дернины, некоторая подвижка песчаного субстрата при сильных ветрах происходит. Но для хозяйственных объектов такой перенос практически не опасен.

При изучении и картировании типов песчаных поверхностей по предлагаемой методике можно получить необходимую характеристику интенсивности и направленности процессов дефляции на конкретной территории. Это позволит разработать обоснованные рекомендации по размещению объектов, провести предварительную оценку необходимости защитных мероприятий, места их размещения и примерные объемы. Иными словами, получить исходную информацию для ТЭО проекта строительства хозяйственного объекта.

Для широкого и планомерного изучения процессов дефляции в пустыне и составления карт, отражающих с большей точностью распространение различных типов песчаных поверхностей целесообразно использовать материалы космических и аэрофотосъемок. Это значительно сократит объем дорогостоящих наземных полевых работ и сроки картосоставления, а также улучшит качество картографического материала.

При региональном изучении и картировании ветроэрозионной устойчивости больших территорий для целей хозяйственного освоения пустыни следует особо выделять участки потенциально устойчивые к дефляции по их механической прочности, определяемой, главным образом, литологией исходных отложений. Они благоприятны для расположения различных объектов.

Разработка защитных мероприятий на конкретном объекте должна опираться на результаты изучения и картирования ветроэрозионной устойчивости песков более крупномасштабного плана. Здесь происходит большая детализация выделяемых типов песков. Кроме выделяемых выше пяти типов песчаных поверхностей, могут быть оконтурены их всевозможные сочетания, переходные типы и подтипы. При таком картировании выделяемые типы поверхностей песков группируются в две категории:

• Ш пески, не требующие закрепления;
• Ш пески, требующие закрепления.

К первой категории относиться поверхность песков с плотной и хорошо сохранившейся дерниной или с редкими язвами дефляции. Здесь практически не формируется перенос песка.

К второй категории следует относить поверхности с нарушенной (разной степени) дерниной с аккумулуяцией песка от плащей до барханов. Здесь количество выделяемых типов песчаных поверхностей достигает 8−9.

Важным моментом в картографировании ветроэрозионной устойчивости песчаной поверхности для целей технико-экономического обоснования и для разработки защитных мероприятий является определение масштаба и площади съемки. Опыт показывает, что для первых целей масштаб составляемой карты не должен быть меньше 1:500 000, а площадь определяется в зависимости от поставленных задач и программы исследований. Для разработки защитных мероприятий конкретного хозяйственного объекта масштаб съемки должен быть не мельче 1:20 000 на линейных объектах (трубопровод, автодороги, ЛЭП), а на площадочных — не мельче 1:2000. Если позволяет площадь исследуемого участка в районе проектируемого площадочного объекта, то масштаб съемки должен быть наиболее крупным, приближаясь по возможности к масштабу рабочего чертежа технического проекта. Эти позволит выразить в масштабе также все проектируемые защитные мероприятия (их тип и параметры).

Картируемая полоса у линейных объектов обусловливается протяженностью трассы, а по ширине определяется зоной влияния, которая в зависимости от ветроэрозионного состояния песков может колебаться от десятка до сотен метров. Чем однотипнее песчаная поверхность, тем уже может быть полоса картирования. Картируемая площадь у площадочного объекта определяется также площадью разбитых при строительстве песков.

Результаты изучения ветроэрозионной устойчивости песков и составляемая при этом карта имеет определенной срока годности. По прошествии 5 лет они должны обязательно корректироваться. Информация карт, характеризующих ветроэрозионное состояние песчаной поверхности, позволяет с большой достоверностью планировать необходимые защитные мероприятия. Но они дают информации о количественной стороне протекающих процессов, что осложняет задачу определения ширины защитной зоны у объектов с наветренной и подветренной сторон.

Интенсивность дефляционных процессов, ее количественная характеристика определяется путем камеральной обработки данных ветрового режима, организацией наблюдений на стационарных участках, где дефляционные процессы определяются инструментальным путем фиксирования рельефа на профилях, площадках размером 1−2 га, а также организацией наблюдений по количественному учету переносимого песка в ветропесчаном потоке.

В камеральных условиях всесторонному анализу подвергается режим ветра, так как именно ветер является основным рельефообразующим фактором. Изучение ветрового режима пустынь является важным для понимания протекающих геоморфологических процессов и, в особенности для изучения процессов движения и накопления песков.

В настоящее время предложен ряд методик, позволяющие путем обработки данных ветрового режима получит сведение о количественном переноса песка. Способов изучения дефляционных процессов, отражающих количественную сторону процесса, несколько. В настоящее время большое распространение получает геодезический метод. Сущность способа заключается в том, что используются геодезические инструменты, с помощью которых ведутся наблюдения за динамикой рельефа.

В зависимости от преследуемой цели (изучение общих дефляционных процессов, динамики выноса или аккумуляции или только движение эоловых форм) съемка с помощью теоделита или нивелира выполняется один раз в год, один раз в сезон. При теоделитной съемке выбирается характерный участок площадью 1−2 га. Угли характерного участка фиксируются постоянными реперными точками. По материалам съемок составляется планы характерного участка. Хорошим материалом для сравнительного изучения перемещения песков являются планы участков крупного масштаба. При нивелирной съемке фиксируются отдельные точки профиля. По материалам съемок вычерчивается профили одной точки, что дает достаточно наглядную иллюстрацию протекающих изменений в строении рельефа.

Из двух рассматриваемых геодезических методов наблюдений за изменением рельефа песков наиболее полную информацию дает плановая съемка песчаной поверхности. Планы местности отражает общее смещение песчаных цепей, влияние бокового сноса на смещения гребня по фронту цепи, а также влияние растительности на общий ход рельефообразования. Поперечные профили менее информативны. Они дают представление только об общем смещении эолового рельефа. При решении целевой задачи целесообразно сочетание обоих (методов) форм наблюдений на одном участке, когда промежутки между плановыми съемками дополняет замеры по профилям.

Заключение

Таким образом в работе показана возможность картографирования и прогнозирования процессов трансформации новообразованной песчаной пустыни в различных масштабах, причем карты, основанные на классификации космоснимков могут служить основой для дальнейшего детального картографирования движущихся песков с помощью теодолитной съемки и других способов топографического анализа рельефа. Основное содержание среднемасштабных карт процессов дефляционной трансформации — показ основных характеристик процесса переноса песка и картографирование его интенсивности. Именно в этом качестве они могут быть действительно практически полезной основой для детального картографирования, необходимого как для пескоукрепительных работ, так и для проектирования инженерных сооружений.

дефляционный дно дюна аральский.

• 1. Гвозликов А. В. Некоторые вопросы теории и практики закрепления и облесения песков Средней Азиии Тр. ТатСХИ, 1966
• 2. Добрин Л. Г. Основные закономерности динамики бархана и их практисеское значение Ащхабад, 1965
• 3. Дрозлов О. А. Методы количественной обработки метеорологиических наблюдений. Л. Гидрометеоиздат 1957
• 4. Петров М. П. Пустыни земного щара Л. Наука.1973. 435 с.
• 5. Гаель А. Г. Облесение песков засушливых областей. Москва, 1964
• 6. Реймов П. Р. Геоэкологическое картографирование Южного Приаралья по материалам космических снимков. Вестник ККО АН РУз. № 3, 2005. С. 134−138.
• 7. Реймов П. Р. Явление геоэкологической интерференции и его индикационная и природоохранная значимость. Вестник ККО АН РУз. № 3, 2005. С. 112−138.
• 8. Реймов П. Р., Мамутов Н. К., Абдиреймов С. Ж., Статов В. А., Капустин Г. А. Индикационная значимость микроочаговых процессов для раннего выявления тенденций трансформации экосистем // В кн: Материалы международной конференции «Использование географических информационных систем и симуляционных моделей для исследования и принятия решений в бассейнах рек Центральной Азии». Ташкент, 2004., cc.155−156
• 9. Берлянт А. М., Мусин О. Р., Собчук Т. В. Картографическая генерализация и теория фракталов. М.1998
• 10. Аметов М. Б., Сапарниязов Ж. С. Пустыни Каракалпакстана. Н. Билим, 1995