ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТВЕРДОГО СТОКА
НЕРУСЛОВЫХ И РУСЛОВЫХ ВОДНЫХ ПОТОКОВ
ВОДОСБОРНОГО БАССЕЙНА ЯПОНСКОГО МОРЯ
Владивосток
2011
Стр.1
Министерство образования и науки Российской Федерации
Дальневосточный государственный университет
Тихоокеанский государственный университет
Биолого-почвенный институт ДВО РАН
Назаркина А.В., Нестерова О.В., Дербенцева А.М.,
Старожилов В.Т., Степанова А.И., Матвеенко Т.И.,
Семаль В.А., Майорова Л.П.
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТВЕРДОГО СТОКА
НЕРУСЛОВЫХ И РУСЛОВЫХ ВОДНЫХ ПОТОКОВ
ВОДОСБОРНОГО БАССЕЙНА ЯПОНСКОГО МОРЯ
Учебное пособие
Рекомендовано
Учебно-методическим Советом по почвоведению при УМО
по классическому университетскому образованию
в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению высшего
профессионального
образования 020700 «Почвоведение»
Владивосток
Издательство Дальневосточного университета
2011
2
Стр.2
УДК 631.4: 556.16 (571.63)
ББК 40.3
Н 36
Рецензенты:
Березников К.П., д.г.н., зав. кафедрой гидрологии суши и
охраны водных ресурсов Дальневосточного
государственного университета
Костенков Н.М., д.б.н., профессор, заведующий отделом
почвоведения Биолого-почвенного института ДВО РАН
Назаркина А.В., Нестерова О.В., Дербенцева А.М. и др.
Н 36
Гранулометрический состав твердого стока не русловых и
русловых водных потоков водосборного бассейна Японского моря: Учебное
пособие / А.В. Назаркина, О.В. Нестерова, А.М. Дербенцева, В.Т. Старожилов,
А.И.Степанова, Т.И. Матвеенко, В.А. Семаль, Л.П. Майорова. – Владивосток:
Изд-во Дальневост. ун-та, 2011. – 223 с.: ил. 278; табл. 18; прил. 4.
ISBN 978-5-7444-2371-1
Рассмотрены физические основы механизма формирования и
перемещения твердого стока во временных и постоянных водных потоках в
пределах водосборного бассейна Японского моря. Выполнен анализ и
обобщены материалы наблюдений за стоком взвешенных наносов, их
гранулометрическим составом на территориях выноса водными потоками в
виде отложений. Изучен гранулометрический состав донных отложений,
поступающих с водосборной площади восточного побережья в бассейн
Японского моря и принимающих участие в формировании аквапочв.
Предназначено для преподавателей и студентов университетов, обучающихся
по направлению 020700 «Почвоведение» и 020500 «Гидрология».
УДК 631.4: 556.16 (571.63)
ББК 40.3
1903030200
Н--------------180(03)
– 2010
ISBN 978-5-7444-2371-1
© Назаркина А.В., Нестерова О.В., Дербенцева А.М.,
Старожилов В.Т., Степанова А.И., Матвеенко Т.И.,
Семаль В.А., Майорова Л.П., 2011
.
3
Стр.3
ВВЕДЕНИЕ
Количество транспортируемых не русловыми и русловыми водными
потоками наносов, их режим определяют как степень эрозионных процессов,
так и условия формирования временного и постоянного русла водного потока.
В результате воздействия на горные породы механических, физических,
химических и биологических процессов выветривания образуется крупный и
тонкодисперсный обломочный материал, который вместе с почвенными
частицами, остатками растительного и животного происхождения является
исходным продуктом формирования твѐрдого стока, наносов и донных
отложений. Выделяют внешние и внутренние источники питания водотоков
наносами.
1. Внешние источники:
- поступление материала со склонов водосборного бассейна;
- поступление материала со склонов или же из пойменных участков,
непосредственно примыкающих к руслам ручьев, рек и морей.
2. Внутренние источники:
- отложившийся ранее русловой и пойменный аллювий;
- обломочный материал коры выветривания и непосредственно
первичных продуктов разрушения материнских пород в местах контакта с
ними речного потока.
На фоне этой общей закономерности развиваются местные эрозионноаккумулятивные
процессы. При этом происходит сработка склонов разной
крутизны, смыв почвенного материала
с распаханных участков,
переформирование постоянных речных русел и речных пойм. Взаимодействие
процессов эрозионно-аккумулятивного комплекса имеет характер прямой и
обратной связи. Это означает, что не только склоновая эрозия в водосборном
бассейне влияет на формирование и развитие нерусловых и русловых потоков,
но и сами потоки своим составом и энергией воздействуют на склоновую
эрозию. Перенос вещества на относительно небольшие расстояния
осуществляют: склоновый нерусловый сток, малые реки, временные потоки в
овражно-балочных системах. Состояние вод временных и постоянных
водотоков, выявление общих закономерностей и особенностей миграции
твердого стока, некоторые аспекты взаимодействия составных частей твердого
стока и вынос их в конечный водоѐм – одна из наиболее важных проблем наук
«гидрология» и «почвоведение». Она связана с решением теоретических
вопросов эрозии почв, отложения взвешенного в речных водах материала в
глубоководных районах моря. Современный сток взвешенных наносов в океан,
по данным А.П. Дедкова, В.И. Мозжерина, Г.Р. Сафиной, А.В. Гусарова (2001),
составляет 15,5 млрд т в год; средний модуль стока взвешенных наносов с
периферийной, имеющей сток в океан части суши (66,5% еѐ общей площади) –
158 т/км2 год.
4
Стр.4
Рис.1. Бассейны рек восточного побережья Японского моря
5
Стр.5
В данной монографии рассмотрены физические основы механизма
формирования и перемещения твердого стока во временных и постоянных
водных потоках в пределах водосборного бассейна Японского моря (рис. 1).
Выполнен анализ и обобщены материалы наблюдений за стоком взвешенных
наносов, их гранулометрическим составом на территориях выноса водными
потоками в виде отложений. Изучен гранулометрический состав донных
отложений, поступающих с водосборной площади восточного побережья в
бассейн Японского моря и принимающих участие в формировании аквапочв.
Показано, что количество эрозионного материала, внутригодовое
распределение твердого стока, как во временных, так и в постоянных
водотоках определяется условиями возникающих на склонах водосборов
эрозионных процессов, составом почв (в том числе гранулометрическим
составом), их противоэрозионной стойкостью, количеством и интенсивностью
осадков.
Изучены природные и антропогенные ландшафты на региональном
уровне. Особая роль отведена эродированным почвам как компоненту
ландшафта. В связи с этим, дан анализ процессов, возникающих в
антропогенных и природных ландшафтах.
Названия почв приведены по «Классификация и диагностика почв
России» 2004 г.
Ввиду отсутствия длинных рядов наблюдений за стоком взвешенных
наносов нами использованы материалы натурных измерений, изданные в
«Гидрологических ежегодниках» с периодом от 8 до 49 лет.
Методики расчета параметров годового стока взвешенных наносов
приведены в Приложениях 1, 2.
Для расчета статистических характеристик, используемых в гидрологии,
применена программа StokStat 1.1 – Статистика для гидрологии (2001). Эта
программа соответствует СНиП 2.01.14-83 «Определение расчетных
гидрологических характеристик». Программа решает следующие задачи:
- рассчитывает основные статистические характеристики ряда данных;
- вычисляет коэффициент парной корреляции и ошибки корреляции с
построением графика зависимости исследуемых рядов;
- выполняет проверку однородности исследуемых рядов по критериям
Фишера, Стьюдента и Вилькоксона.
Гранулометрический состав почв, твѐрдого стока и донных отложений
определен по методу А.Н. Качинского (1978). В статистической обработке
результатов был применен расчет непараметрического коэффициента
корреляции Спирмена (программа «GeoStat»).
6
Стр.6
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛАНДШАФТЫ ВОДОСБОРНОГО БАССЕЙНА ВОСТОЧНОГО
ПОБЕРЕЖЬЯ ЯПОНСКОГО МОРЯ
2. ЭРОДИРОВАННЫЕ ПОЧВЫ КАК КОМПОНЕНТ ЛАНДШАФТОВ
2.1.
Природные причины возникновения эродированные почв
и образования твѐрдого стока
2.2. Антропогенные причины возникновения эродированных
почв и образования твѐрдого стока
2.3. Свойства эталонных неэродированных почв и изменение их
под влиянием эрозионных процессов
3. ТРАНСПОРТИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РУСЛОВЫХ И
НЕ РУСЛОВЫХ ВОДНЫХ ПОТОКОВ И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ
ЭРОЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
3.1. Транспорт наносов и русловой процесс
3.1.1. Речная эрозия
3.1.2. Паводковая эрозия
3.1.3. Сток наносов и мутность воды рек
3.2. Работа временных не русловых водных потоков
3.2.1. Плоскостная эрозия
3.2.2. Струйчатая эрозия
4. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТВЁРДОГО СТОКА
НЕ РУСЛОВЫХ И РУСЛОВЫХ ВОДНЫХ ПОТОКОВ
4.1. Оценка исходных материалов по составу взвешенных и
влекомых наносов
4.1.1. Взвешенные наносы рек
4
7
26
26
34
38
50
50
51
52
54
58
59
59
64
65
66
4.1.2. Взвешенные и влекомые наносы временных водотоков 66
4.1.3. Взвешенные и влекомые наносы поливных вод
4.1.4. Гранулометрический состав донных отложений рек
4.1.5. Гранулометрический состав прибрежных почв
5. ВЫНОС ПРОДУКТОВ ЭРОЗИИ В ЯПОНСКОЕ МОРЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
72
75
77
83
86
88
90
120
149
170
223
Стр.223