БЕРЕГОВАЯ ЭРОЗИЯ РЕКИ ВОРСКЛА НА ТЕРРИТОРИИ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

COASTAL EROSION OF THE VORSKLA RIVER IN THE BELGOROD REGION

Maxim Sinitsa

Student, Belgorod national research university, Russia, Belgorod

Аннотация. В исследовании проведена оценка природных предпосылок и антропогенных факторов развития береговой эрозии, выявлен характера эрозийных процессов на берегах реки Ворскла Белгородской области. Для проведения исследования были получены количественные характеристики берегов, на основании которых был проведен расчёт и оценка показателей скорости размыва пойменных берегов, величины отступания бровки берега р. Ворскла. Результаты анализа береговой эрозии рек позволяет смоделировать риск заиления водоемов и определить наиболее уязвимые участки речной сети. Это позволит организовать систему мероприятий для обустройства берегов рек, определить их тип и приоритет.

Ключевые слова: эрозия, космоснимок, река, воздействие, русло реки.

Значимость эрозионно-аккумулятивных процессов в трансформации агроландшафтов осознана давно, но подходы к количественной оценке перераспределения наносов на пути от приводораздельных частей обрабатываемых склонов до устья речной сети разработаны только в последние десятилетия, благодаря расширению методической базы исследований [1].

Весь огромный объем почвенного материала, который смывается со склонов и перераспределяется в верхней части флювиальных систем, а затем выносится из оврагов, распределяется на нижних частях склонов, в конусах выноса оврагов, в днищах ложбин, а также поступает на поймы и в русла ручьев и рек разных размеров. Речная сеть водосбора является дистрибутивной системой, которая перераспределяет осадочный материал и формирует геоморфологические элементы современных бассейнов. Ключевым моментом при пространственно-временном исследовании перераспределения наносов на обширных территориях является оценка динамики изменений среднего слоя денудации во времени и его соотношение со средним слоем аккумуляции в долинах верхних звеньев флювиальной сети. Перераспределение наносов в эрозионно-русловой сети определяется характером баланса наносов в эрозионно-аккумулятивном комплексе «склон – ложбина – овраг – балка – ручей – река – дельта». Наносы, которые транспортируются реками, складываются из двух составляющих: бассейновой и русловой. Наносы бассейнового происхождения поступают в реки вследствие развития эрозионных (склоновой, линейной эрозии) и других денудационных процессов в пределах речного водосбора. При этом они в большей мере формируют сток взвешенных наносов. В случае пересыщения потока происходит осаждение наносов и заиление русла [1].

Водосборные площади рек Центрально-Черноземных областей – территориальная база для развития агропромышленного комплекса. Значительную долю речных бассейнов здесь занимают агроландшафты, круговорот и баланс веществ в которых существенно изменен по сравнению с природными ландшафтами. Органические и биогенные вещества, обеспечивающие почвенное плодородие, попадают с поверхностным стоком в водные объекты, меняют свою экологическую функцию и становятся загрязнителями. Особенность почвенно-эрозионного загрязнения заключается в том, что его источники – диффузные, рассредоточенные по всему водосбору, которые, в отличие от точечных, не подвергаются предписанному экологическим законодательством мониторингу [2].

Изучение трансформации речных русел под влиянием хозяйственной деятельности требует понимания процессов, влияющих на структуру и характер русла. Результирующий облик и характер русла реки является продуктом его непрерывной адаптации к изменяющемуся стоку воды и наносов. Для оценки изменений, вносимых гидротехническим строительством, нужно знать механизм русловых процессов, основы морфологии и морфометрии русла, естественную тенденцию развития руслового рельефа.

Эрозионная деятельность на территории Белгородской области наиболее распространена среди экзогенных геологических процессов из-за своих природных особенностей. Наиболее развит плоскостной смыв, а характерным элементом эрозионной сети являются береговые овраги наряду с балками и лощинами. Развитие эрозии берегов рек определяется сочетанием гидрологических, геоморфологических и геологических факторов. Наиболее важными из них являются уклоны земной поверхности, расходы рек и режимы стока, порядок рек и площади их водосбора, типы продольного профиля и поперечные строения долин, литологический состав размываемых пород, проявленность новейших и современных неотектонических движений. Уклоны русел обусловливают в той или иной мере проявление глубинной и боковой эрозии. Там, где уклоны рек имеют максимальные значения, наблюдается преобладание глубинной эрозии. Там, где уклоны рек небольшие преобладает боковая эрозия при интенсивной аккумуляции [3].

В настоящее время для рек региона более типичным является действие боковой эрозии, которая проявляется в расширении долин и процессе образования различных форм руслового рельефа (меандр, рукавов, перекатов). Реки имеют хорошо разработанные долины. Русла их меандрируют или образуют несколько рукавов среди отложенных реками аллювиальных образований. Боковая эрозия рек активно протекает на участках долин, сложенных легко размываемыми рыхлыми отложениями (лессовидными суглинками, супесями, песками). В писчем меле и опоках, песчаниках и глинистых песках образуются более крутые, в песках и глинах – более отлогие склоны. Подмываются уступы пойм, нижних террас. Отступание берегов рек наиболее интенсивно протекает на участках долин, где берега сложены легко размываемыми породами. Большую роль в эрозионно-аккумулятивном процессе играет величина стока и степень его неравномерности [3].

В исследовании проведен анализ развития береговых деформаций на примере р. Ворскла в Борисовском районе. На реке Ворскла было проведено полевое исследования по определению количественных характеристик берегов реки, средний максимальный расход реки.

По результатам исследования р. Ворскла в п. Борисовка Белгородской области были измерены высота поймы, высота берега, средняя глубина русла, наибольшая глубина русла, полная ширина русла, ширина части русла от линии наибольшей глубины до размываемого берега, уклон реки и ее средний максимальный расход.

Приближенная величина отступания бровки берега на заданный срок Х_пп, м:

                                                                                      (1) [4]

где h₁ - высота пика половодья, равная высоте поймы, м;

h - высота берега, м;

H_c - средняя глубина русла, м;

Н - наибольшая глубина, м;

Т - период, годы;

В - полная ширина русла, м;

B1 - ширина части русла от линии наибольших глубин потока до размываемого берега, м.

m – параметр полученный из табличных данных в  «Рекомендации по оценке и прогнозу размыва берегов рек и водохранилищ для строительства» [4].

Скорости размыва речных берегов зависят от размера реки: в среднем они составляют за год 5-10% меженной ширины русла. Теоретически рассчитать скорость размыва берегов, т.е. горизонтальных перемещений русел, пока не удается. Осредненные скорости размыва берегов рассчитываются с использованием эмпирических, часто региональных, зависимостей. К ним относится, например, зависимость Е.В. Камаловой [1988] для рек бассейна верхней Волги:

                                                                                     (2) [5].

где I – уклон реки;

Q_max – средний максимальный расход, м³/с.

Следует учесть, что используемая формула расчета скорости размыва берегов рассчитывалась для региональных закономерностей рек бассейна верхней Волги.

Так как замеры проводились в 2 местах (см. рис. 1), то и расчеты будут проводиться для обоих участков.

Величина отступания бровки берега на 1 год вычисляется по 1 формуле:

В узкой части русла:

В широкой части русла:

Рисунок 1. Места проведения замеров на р. Ворскла в Борисовском районе (космоснимок «Yandex.Maps», 2018)

Скорость размыва пойменных берегов вычисляется по 2 формуле:

В узкой части русла:

В широкой части русла:

Установлено, что в широкой и узкой частях поймы скорости размыва пойменных берегов одинаковы, в то время как величина отступания бровки берега на 1 год в широкой части реки больше, чем в узкой. Что свидетельствует о том, что в широкой части русла боковые склоны более подвержены эрозионным процессам.  Скорость размыва берегов составила 13,08 м/год, полученная величина свидетельствует о высокой уязвимости реки Ворскла. В дальнейшем для малых и средних рек Среднерусской Возвышенности следует ввести уточнения данной формулы, используя коэффициента, подходящие для закономерностей нашего региона.

Деформации русла приводятся в действие дисбалансом ведущих сил и сил сопротивления, поступления наносов и транспортирующей способности потока.