А. М. Короткий Основы эколого-географической экспертизы курс лекций
| Вид материала | Курс лекций |
- Основы семейной психопедагогики (курс лекций), 11111.59kb.
- Лекция №11 Сжатие изображений Курс лекций «Алгоритмические основы машинной графики», 54.41kb.
- О. В. Свидерская Основы энергосбережения Курс лекций, 2953.76kb.
- Курс лекций введение в профессию "социальный педагог", 4415.45kb.
- Курс лекций по дисциплине " основы компьютерных технологий" Часть I. Microsoft Word, 432.92kb.
- Курс лекций «Программное обеспечение экологических расчетов» Схема взаимодействия промышленного, 409.13kb.
- Учебно-методический комплекс по курсу Основы клинико-психологической экспертизы Автор, 322.79kb.
- Курс лекций Барнаул 2001 удк 621. 385 Хмелев В. Н., Обложкина А. Д. Материаловедение, 1417.04kb.
- Курс лекций «Методы и технологии экологического мониторинга птс» План лекций, 252.26kb.
- Курс лекций. Учебное пособие / В. Е. Карпов, К. А. Коньков, 68.87kb.
4.1. Общий подход. В основу бассейнового принципа природного районирования территории положена прежде всего общность выделов, ограниченных какими-либо барьерами. В данном случае наиболее оптимальным представляется расчленение территории путем выделения крупных водосборных бассейнов или их компактных групп, имеющих определенную (достаточную) природную целостность и общность в структуре природно-экологического каркаса и организации ландшафтов.
Общим для водосборных бассейнов является строгая направленность литодинамического потока (от истоков к устью), закономерная смена типов рельефно-субстратной основы (в пределах однопорядковых водосборов), характеристики которых в данном случае будут определяться не столько особенностями геологического строения, сколько достаточно тесной связью между гипсометрическими градиентами рельефа, средними уклонами водосборных бассейнов и уклонами русел, эти параметры, при прочих равных условиях, будут определять соотношение разных морфогенотипов рельефа (с соответствующими литоморфными комплексами) и структурную организацию водосборных бассейнов, включая тип бассейна (характер ветвления), его порядок, горизонтальное (в меньшей мере) и вертикальное расчленение. Указанные выше закономерности распределения геоморфотипов рельефа и рельефно-субстратных комплексов (или геолитокомплексов) будут осложняться целым рядом факторов, среди которых важнейшими, по нашему мнению, является наличие в пределах водосборов реликтовых элементов рельефно-субстратной основы ландшафтов.
4.2. Факторы, определяющие развитие конкретного водосбора.
Тип природно-географических процессов и их интенсивность в пределах конкретных водосборных бассейнов определяется следующими факторами:
1) структурой и порядком водосборных бассейнов, которые контролируются степенью анизотропности территории, морфотипами рельефа и их основными морфометрическими параметрами (гипсометрическими градиентами рельефа, средними уклонами русел водотоков);
2) плановой структурой и типом водосборных бассейнов., которые. отражают длительную геолого-геоморфологическую историю формирования речной сети;
3) порядковостью водотоков;
4) особенностями рельефно-субстратной основы и инженерно-геологическими свойствами геолитокомплексов;
5) характером вертикального и горизонтального расчленения водосборных бассейнов;
6) степенью и типом залесенности водосборов;
7) о6щей водностью речных систем:
8) 6алансом наносов в пойменно-русловых системах и интенсивностью эрозионно-аккумулятивных процессов в руслах рек;
9) положением общих и частных базисов эрозии, определяемых как чисто внутрибассейновыми явлениями, так и более общими региональными факторами (тектоническим погружением территории, колебаниями уровня морей и озер);
10) активностью склоновых процессов;
11) соотношением продольных и поперечных уклонов днищ долин;
12) соотношением общей ширины долин и пойменно-русловой части (коэффициент поемности).
Анализ данных факторов в зависимости от их пространственно-временного сочетания является основой для характеристики функционирования природно-географических комплексов в пределах конкретных водосборных бассейнов. Эти водосборы в зависимости от их порядка являются основой для ранжирования геосистем различных уровней организации.
4.3. Выделение водосборов на картах разного масштаба.
При проведении бассейнового районирования следует иметь в ввиду, что порядковость водотоков, определяемая для одной и той же территории, зависит от масштаба топографического материала.
Так, в данном случае, при выполнении морфометрических работ на территории Приморья аа основу было принято условие, что водоток I порядка на карте масштаба 1:1000 000 будет соответствовать водотоку II-III порядка на карте масштаба 1:100 000 и водотоку III-IV порядка на карте масштаба 1:25 000.
Для удобства использования при решении практических задач и в зависимости от масштаба и степени деятельности анализа конкретной территории края представляется целесообразным наличие четырехуровневой экосистемной независимости сетки. Причем, каждому уровню должны соответствовать цели и задачи исследований и масштаб картографического материала.
Так, на первом уровне в рамках Приамуро-Приморской физико-географической страны, которую авторы понимают несколько шире, т.е. включают весь бассейн р.Амур и бассейны рек, впадающих в Японское море) на карте масштаба 1:5 000 000 выделяются лишь провинции, соответствующие V-VII порядковым бассейнам притоков р.Амур и совокупность III-IV порядковых рек, впадающих в Японское море.
4.4. Взаимосвязь отдельных параметров водосборных бассейнов. Определение порядков водотоков. За основу метода, примененного для определения порядка водотоков в пределах любых водосборных бассейнов, независимо от их величины, взяты разработки Р.Хортона (1946) и В.П.Философова (1950), позволяющие оценить структуру речной сети в зависимости от типологии рельефа. Величина порядка водотока будет зависеть от того, на карте какого масштаба производится его определение. При проведении региональной экспертизы определение порядка водотока выполняется на карте масштаба 1:500000 - 1:200000; при проведении субрегиональной экспертизы - 1:100000 - 1:50000, а локальной - 1:25000 - 1:10000.
Нарастание порядка от истока к устью и от притоков к главной реке находится в тесной зависимости от величин гипсометрических градиентов рельефа. В соответствии с зтой зависимостью длины однопорядковых водотоков увеличиваются по мере уменьшения высот и средних уклонов водосборных бассейнов (рис. ). Тесная связь длин однопорядковых водотоков с крутизной водосборных бассейнов находится в соответствие с законом речных уклонов (Хортон, 1948):
cos Zс = tg Sc / tg Sq,
где Sc - уклон долины принимающей реки; Sq - уклон русла притока; Zc - угол слияния водотоков (рис. ).
Таким образом, общий гипсометрический градиент рельефа, определенный как отношение полной высоты водосбора к его длине, и частный средний уклон реки, определяют пространственную структуру речного бассейна независимо от его площади.
Соотношение средних (i ср) и частных (i r) уклонов. Известно, что величина уклонов по простиранию тальвегов речных долин имеет тенденцию к уменьшению. Изменчивость уклонов, фиксирующих степень продольного перекоса днища долины по простиранию от истока к устью, происходит вполне упорядоченно и тесно связана с гипсометрическим градиентом рельефа определенных макро- и мезосклонов. Анализ средних (для всего водосбора) и устьевых уклонов водотоков, средних и частных уклонов (для отдельных отрезков долин) показывет их достаточную связь и зависимость от гипсометрического градиента водосборного бассейна целом (рис. ). Наличие тесной связи между средним и частным уклоном тальвегов водотоков позволяет сделать вывод о закономерности влияния гипсометрического градиента рельефа (или среднего уклона бассейна) на все остальные элементы рельефа в бассейнах рек (крутизна водораздельных линий и склонов, вертикальное расчленение, тип геоморфологических процессов в русле реки, ширина днищ долин и т.д).
Таким образом при проведении эколого-географической экспертизы в пределелах конкретных водосборных бассейнов информативность морфометрических параметров будет зависеть от точности определения порядковой структуры бассейна, его гипсометрического градиента, среднего и частного уклона тальвега водотока (Короткий,1985).
Связь ширины днища долины и уклона тальвега. Общая морфология речных долин зависит от величины тектонического перекоса территории, степени выработанности продольного профиля, расхода воды и гидрологического режима рек (Короткий, 1985). Следовательно, ширина днища долины - функция уклонов и водности потоков: она прямо пропорциональна максимальным расходам воды и обратно пропорциональна уклонам русла (рис. ).
Анализ ширины днища долин и расходов для рек, впадающих в Японское море, показал большую зависимость ширины долины от уклонов днища, чем от расходов. Поэтому представления гидрологов о том, что общее увеличение ширины долины от истоков к устью определяется увеличением водности в том же направление не всегда правомерно. В случае, если вниз по реке происходит увеличение уклонов на фоне резкого нарастания водности, то может возникнуть такая ситуация, что все днище долины по своей ширине будет соответствовать ширине высокой поймы и русла. В таких местах возникают крайне неустойчивые долинные ландшафты, как в долинах рек Кабаньей, Светлой, Пеи и др. Другой вариант развития долинных ландшафтов возникает в том случае, когда на фоне увеличения уклонов русла водность потока не увеличивается. В таких долинах наблюдается активное врезание и возникновение устойчивых ландшафтов (например, долины рек Свайн, Кузнецова, Соболевки и др.).
При равенстве уклонов в однопорядковых водотоках ширина днища долины зависит от общих расходов и режима прохождения паводков. В других случаях живое сечение потоков, общая ширина пойменно - русловой части долины будет зависеть в большей мере от уклонов, чем расходов. Именно величины уклонов при равных расходах будут влиять на скорость прохождения паводка, устойчивость русла в связи с уменьшением продольных и поперечных уклонов днища долин. Собственно говоря, гидродинамический режим водотоков, определяющий развитие процессов врезания, транзита или аккумуляции, в большей мере зависит от уклонов, чем от водности. Изучение связи ширины долины на побережье Японского моря с различными геоморфологическими и гидрологическими параметрами показало следующее: чем меньше расход воды, тем более явно проявляется зависимость ширины долины от уклона русла.
Вторым важным моментом, влияющим на ширину долины и тип гидрологических процессов во время прохождения паводков, являются литоморфный и палеогеографический факторы. На некоторых участках долины они определяют ширину пояса пойменно - русловых миграций (на участках врезания в базальты, в местах слияния водотоков, в узких ингрессионных заливах и т.д.). Этот вопрос был рассмотрен при анализе условий прохождения паводков.
4.5. Бассейновое районирование территории Приморья. На основе данного подхода проводится описание основных территориальных единиц в системе природного районирования Приморья. Так, территория края в целом будет соответствовать Приморской горно-равнинной стране, соответствующей региональной зоне смешанных лесов, сформировавшихся в условиях континентального варианта муссонного климата. Выделение двух основных провинций Приморской ландшафтно-географической страны основано на оценке энергии рельефа в пределах речных бассейнов Японского моря и Амура. Именно различие в энергетике процессов разных склонов Сихотэ-Алиня определяет основные современные особенности геолого-геоморфологических процессов, а в сочетании с климатическими характеристиками, отвечающих разным вариантам континентального муссонного климата, и особенности ландшафтов западно- и восточно-Сихотэ-Алинской провинции.
Приморская страна подразделяется на две крупные провинции, различающихся между собой положением конечного бассейна стока. Границей между провинциями служит главный водораздел между бассейнами рек Амура и Японского моря. Такое разделение проведено не по формальному признаку, а на основе четкого различия в строении водосборных бассейнов Амурского и Япономорского склонов Приморской страны, определяемого резкой асимметрией рельефа. Причем, эта асимметрия определяет структурирование территории и особенности морфогенотипов рельефа не только в пределах Сихотэ-Алиньской системы и окраинной части Восточно-Маньчжурских гор, но и в пределах равнинных территорий, сопряженных с горными сооружениями и обьединяемых едиными водосборными бассейнами. Соответственно выделяются две крупные провинции: Западно-Приморская (басс. р.Амур) и Восточно-Приморская (басс. Японского моря).
Выделенные таким образом провинции различаются по величине гипсометрических градиентов почти в три раза (для западного склона 0,0027 м/м, а для восточного - 0,0081 м/м). В соответствии с уклонами находятся характеристики рельефа конкретных водосборных бассейнов.
Западно-Приморская провинция охватывает бассейн рек, впадающих в озеро Ханка и р.Уссури. Расположена она на пологом склоне Сихотэ-Алинской горной системы, и в восточных склонах Восточно-Маньчжурских гор и разделяющей их Уссури-Ханкайской аккумулятивно-денудационной равнины. Для нее характерны ландшафты низких долинно-аккумулятивных, озерно-аккумулятивных и предгорных аккумулятивно-предгорных равнин (с абсолютными отметками рельефа от 60 до 100 м), холмогорья (до 150-200 м) и мелкогорья (до 150-200 м), низкогорья (300-500 м) и среднегорья (свыше 500м).
Распределение выше указанные выделов подчиняется в пределах речных бассейнов правилу пространственного распределения речных террас с затягиванием уровней вверх по долинам в соответствии с уклонами тальвеговых линий (днищ долин). Исключение составляет морфотип среднегорья, которые обычно образует водоразделы средних и наиболее высоких порядков.
В пределах Западно-Приморской провинции выделяются следующие области, соответствующие крупным водосборным бассейнам: Бикинская, Большеуссурийская, Верхнеуссурийская , Ханкайская.
Бассейны рек западного склона Сихотэ-Алиня отличаются древовидным (рек Уссури, Бол.Уссурка и Хор) или перистым (р.Бикин) рисунком речной сети. Отдельные крупные бассейны, имеющие 6-7 порядок (на картах масштаба 1:100000) образованы водотоками 4-5 порядков, причем порядковость хорошо сопряжена со средними уклонами водосборных бассейнов. Умеренное нарастание порядков водотоков в басс. рек Уссури и Бол. Уссурка отвечает гипсометрическим градиентам рельефа в пределах 0.005-0.009 м/м и средними уклонами водотокоц около 0.0027 м/м. Реки Западно-Приморской провинции отличаются выположенностью продольных профилей, умеренным эрозионным врезом (до 400-500 м) и значительной шириной речных долин. В обрамлении магистральных долин наблюдаются хорошо выращенные уровни придолинного террасового рельефа (в верхнем и среднем течении рек) и останцово-педиментного - в нижнем течении. От днищ долин к водоразделам в зависимости от порядка водосборов наблюдаются последовательно меняющие друг друга морфотипы рельефа - холмогорье, мелкогорье, низкогорье и среднегорье. В верхнем поясе каждого из морфотипов отмечается развитие выположенного рельефа с площадными и линейными корами выветривания и мощным чехлом склоновых отложений, структура которых меняется в зависимости от крутизны склонов, от щебнистых суглинков, глин и суглинков. Речные долины Западно-Приморской провинции, значительная часть которой находится в зоне устойчивого погружения (Короткий, 1972; История развития рельефа..., 1972 и др.). отличаются повышенными мощностями четвертичных отложений, которые контролируются уклонами водотоков (Короткий, 1983). В зоне повышенных уклонов, характерных для среднегорья, мощность четвертичного аллювия, вскрываемое в днищах долин, составляет 10-15 м, а в нижнем течении магистральных рек - 100м. Для малых водосборных бассейнов в обрамлении магистральных долин в их среднем и никнем течении характерна сильная заболоченность. Развитие долинных ландшафтов Западно-Приморской провинции происходит в условиях расширения зоны аккумуляции вверх по речным долинам, о чем свидетельствует повышение мощности аллювия и распространение фуркационной поймы. На ослабление эрозионных процессов в руслах рек укаэывает большая ширина высокой поймы и "луговой" террасы, активная аккумуляция в руслах рек и на пойме.
Общий рисунок гидросети в разнопорядковых водосборах отличается сочетанием извилистых и прямолинейных участков "долин", совпадающих с зонами тектонических разломов и впадинами. Долины в нижнем течении рек образованы обширными низменными равнинами, особенно сильно расширенными в местах слияния нескольких крупнопорядковых водотоков (гидрографические узлы, как, например, в нижнем течении р.Бол.Уссурка) или на участках кайнозойских впадин (ниянее течение рек Бикин и Хор).
В пределах Западно-Сихотэ-Алинской провинции особо следует выделить водосборный бассейн оз.Ханка, дренирующего отроги западного склона Сихота-Алиня и Восточно-Маньчжурских гор.
Восточно-Приморская провинция охватывает бассейны рек Японского моря, приуроченных к крутым макросклонам Сихотэ-Алинской горной системы и Восточно-Маньчжурских гор, характеризующейся также резкой асимметрией рельефа.
Следует отметить, что асимметрия рельефа подобного типа характерна и для более мелких выделов, имеющих меридиональную ориентацию (например, на полуострове Муравьева-Амурского). В связи с этим ширина крутого склона Сихотэ-Алиня меняется в пределах от 30-50 до 120 км (басс. р.Партизанской) и даже до 150 км (басс. р.Самарги), что тем не менее в 2-6 раз меньше, чем для Амурского макросклона. Такой ширине восточного макросклона соответствуют большие гипсометрические градиенты и средние уклоны тальвегов: от 0,023 м/м (Черные горы) и до 0.012-0.0081 м/м (басс. рек Самарги, Кемы и Партизанской). В соответствии с этим в пределах конкретных водосборных бассейнов наблюдается сужение полос отдельных морфотипов рельефа, увеличение глубины эрозионного расчленения и изменение морфологии речных долин (крутосклонные террасированные долины и ущелья). В связи с большой энергией рельефа здесь отмечается более быстрое нарастание порядков, сокращение площади и длин однопорядковых бассейнов и водотоков. Общее изменение структуры рельефа определяет особенности рельефно-субстратной основы в пределах конкретных водосборов, а при прочих равных условиях, и пространственное распределение отдельных выделов, испытывающих значительное сужение и изменение вилки вертикального распределения поясов растительности.
В пределах Восточно-Приморской провинции наблюдаются крупные вул- каногенные (базальтовые) плато, которые из-за особенности морфологии рельефа плоских водоразделов и глубоко врезанных крутосклонных речных долин сневыработанными тальвегами, сильно влияют на тип и структуру ландшафтов. Ландшафтные особенности Восточно-Приморской провинции определяются положением ее в зоне влияния Японского моря, трансформирующего муссонный тип климата. Система теплых и холодных течений определяет сочетание в растительности прибрежной полосы провинции элементов термофильной (южнобореальной) и фригидной (северобореальной) флор, особенно хорошо выраженное в пределах Среднего Сихотэ-Алиня (побережье к северу от устья р.Рудной).
Эта провинция объединяет в себя водосборные бассейны рек, впадающих в Японское море. Их порядок колеблется в пределах от 2 до 6 на картах масштаба 1:100000. Естественно, что каждый из них не может быть отражен на схеме районирования. Соответственно выделялись области водосборных бассейнов примерно соответствующих по площади и расходам водотоков 7-8 порядков в пределах горных стран с достаточно значительными гипсометрическими градиентами рельефа. Кроме того, при объединении бассейнов учитывалась общность геологического строения и истории развития, например, области с широким распространением базальтов, гранитных интруаий (они выполняют роль орографических узлов или комплексом осадочных пород мезозоя со значительным горизонтальным расчленением территории.
Особенности пространственно временного проявления эрозионно-аккумулятивных процессов, условия формирования жидкого [энергетические потоки] и твердого стока [литогенетические потоки] хода паводков и режима межени в бассейнах рек Восточно-Сихотэ-Алинской провинции существенно отличаются от таковых для западного склона Сихотэ-Алиня. Определяется это двумя региональными факторами.
Первый фактор, определяющий особенности структуры водосборных бассейнов и потенциальную энергию водотоков, связан с асимметрией Сихотэ-Алиня и отвечает более значительным, чем к западу от главного водораздела, гипсометрическим градиентам рельефа (от 0,021 до 0,087 м/м) и средним уклонам водосборных бассейнов (от 0,048 до 0,065 м/м). Общее строение рельефа и структуры водосборных бассейнов с различной энергетикой геоморфологических процессов определяются асимметрией Сихотэ-Алиня, котора.я в пределах Восточно-Приморской провинции отвечает следующим особенностями
1. В соответствии с зависимостью порядков водотоков и водосборных бассейнов от геоморфологической структуры и рельефа речных бассейнов для рек этой провинции четко проявлена закономерность: с увеличением средних уклонов речных долин уменьшаются длины однопорядковых водотоков, а нарастание порядков с увеличением гипсометрических градиентов рельефа при равных площадях водосборов происходит более ускоренно. Эта закономерность следует из известного положения Р.Хортона (1948) об увеличении углов слияния порядкообразующих водотоков по мере возрастания уклонов главного результирующего склона речного бассейна.
2. Повышенными величинами гипсометрических градиентов рельефа даже при .меньших расходах жидкого стока рек восточного склона Сихотэ-Алиня обусловлена их большая эрозионная способность, чему соответствует значительная глубина вреза (особенно на участках излияния базальтов и большие уклоны тальвегов (0,01-0,001 м/м) и меньшая ширина днищ долин (для рек VI порядка до 1,5 км). В речных бассейнах этой провинции типичны ущелья, террасированные склоны и глубоковрезанные долины 1-2 порядков на бортах магистральных долин.
3. Значительная крутизна в сочетании с большой величиной вертикального расчленения, особенно в верхнем течении рек способствуют формированию на склонах чехла крупнообломочного материала и крупных конусов выноса в краевых частях магистральных долин.
Эти особенности морфологии рельефа водосборных бассейнов рельефно-субстратной основы в сочетании с большими расходами определяют быстрое прохождение паводков и менее значительную их высоту по сравнению с реками Западно-Сихотэ-Алинской провинции прежде всего в верхнем и среднем течении рек, где активно проявляет себя глубинная эрозия. В нижней трети речных долин, имеющих в целом суженные днища, прохождение сопровождается быстрым подьемом уровня и чрезвычайной эрозионной активностью в руслах и на поверхности высокой поймы, луговой террасы, а при катастрофических паводках и первой надпойменной террасы.
Второй региональный фактор, сильно влияющий на проявление эрозионно-аккумулятивных процессов в речных долинах Восточного Приморья - общее тектоническое погружение прибрежного блока суши и крупноамплитудные колебания уровня Японского моря. Характер влияния этого фактора на ход геолого-геоморфологических процессов следует рассматривать в масштабе геологического времени с учетом общей направленности в развитии крупных водосборных бассейнов. Процесс тектонического погружения прибрежного блока привел к формированию в его пределах низкопорядковых водотоков (I-II) с сильно выположенными продольными профилями и мягкими очертаниями основных элементов рельефа, несущих мощные коры выветривания и глинисто-щебнистый покров склоновых отложений, эти особенности рельефно-субстратной основы хорошо выражены на участках широкого распространения останцово-педиментного рельефа в прибрежной зоне. С общим погружением прибрежного блока связаны повышенные мощности четвертичных аллювиальных отложений, меняющиеся в соответствии с уклонами русел в пределах от 15-20 до 40-60 м.
Колебания уровня Японского моря аа последние 100 лет составили 140-150 м с понижением во время регрессий до отметок -130...-150м и поднятием выше современного на 10-12 м в эпохи трансгрессии.
Соответственно эпохи регрессий сопровождались увеличением площади, интеграцией водосборных бассейнов с образованием крупных речных палеосистем рек Тумнина, Самарги, Кемы и др. Для нижних частей водосборных бассейнов была характерна активная глубинная эрозия (с амплитудой вреза от 20 до 40-50 м). Зона регрессивной эрозии проникала в глубь суши на расстояние от 5-10 до 30-40км. При трансгрессиях происходило разукрупнение водосборных бассейнов и подтопление переуглубленных долин. Следует отметить, что столь крупные перестройки речных бассейнов в их нижних частях соответствовали в масштабах геологического времени незначительным интервалам (в пределах 2,5-5,0 тыс.л.).
Ход геолого-геоморфологических процессов в речных водосборных бассейнах при колебаниях уровня моря находится в зависимости от характера взаимоотношений гипсометрических градиентов рельефа суши и шельфа. Увеличение крутизны результирующего склона водосборных бассейнов, что характерно для асимметричной структуры Восточного Сихотэ-Алиня, сопровождается уменьшением ширины зоны выровненного рельефа в прибрежной зоне и сокращением площади влияния колебаний уровня моря на ход геолого-геоморфологических процессов в речном бассейне.
В пределах Восточно-Приморской провинции выделены области, соответствующие группе сходных по строению водосборных бассейнов: Самаргинско-Кузнецовская, Соболевско-Пластунская, Каменско-Милоградовская, Таухе-Сучанская, Владивостокская (Артемовско-Литовская) и Славянская (Раздольненско-Туманганская).