Класифікація ерозійних процесів за головними чинниками, які зумовили їхнє виникнення. Ступінь ураження території ярами

Ерозійні процеси класифікують також за головними чинниками, які зумовили їхнє виникнення. Виділяють такі чинники впливу:

1. клімат
2. морфологічні особливості рельєфу
3. властивості ґрунтів і ґрунтотвірних порід
4. рослинність
5. антропогенний чинник

Клімат

Це шар, режим, характер та інтенсивність дощових опадів (табл. 3.1), енергія, діаметр падаючих крапель, шар снігу, вміст у ньому води, інтенсивність танення снігу, глибина промерзання ґрунту, а також ступінь континентальності клімату, тривалість весняного сніготанення, характер зим. Зазначимо, що між кількістю опадів і величиною ерозії не існує прямого зв’язку, тому що ерозійна робота виконується не стільки опадами, скільки за допомогою сил поверхневого стоку, величина яких залежить не тільки від характеристик опадів, а й від інфільтраційних властивостей ґрунту.

Морфологічні особливості рельєфу

Сюди зачисляють:

• крутість (або ухил),
• довжина,
• форма поперечного профілю й
• експозиція схилів.

Змив і розмив ґрунтів найбільше залежать від крутості схилу (табл. 3.2).

Залежність змиву від нахилу поверхні описує функція

Величина показника ступеня для пару (зябу) у середньому становить 1,3-1,5, тобто зі збільшенням ухилу вдвічі інтенсивність змиву збільшується у 2,5-2,8 рази. За наявності сільськогосподарських культур m = 1,2-0,9 для густопокривних культур і m = 0,8-0,7 для багаторічних трав і природних травостоїв (за Г.І. Швебсом, 1981) [40]. За іншими авторами (Wishmeier W.H. & Smith D.D., 1978), за ухилу І = 3° (ухил 5%) функція f₁(I) = 0,45, за І = 5° (ухил 9%) f₁(I) = 1,0, за І = 7° (ухил 12%) f₁(I) = 1,55. Тобто, за невеликих ухилів (3-4%) його подвоєння дає збільшення функції вдвічі, а за великих ухилів (10-15%) те саме подвоєння ухилу зумовлює збільшення функції втричі. Для ерозійно-небезпечних схилів із ріллею (5-7°) значення m = 1,4-1,5 [1]. Це свідчить про те, що саме крутість схилів найперше визначає ступінь еродованості земної поверхні.

Довжина схилу впливає так, що на довгих схилах їхня нижня частина отримує більше поверхневих вод, ніж середня і верхня. Ґрунти на довгих схилах зазнають сильнішої ерозії, ніж ґрунти на коротких за однакової крутості.

Форма схилу: на випуклих у поперечному профілі схилах ерозія сильніша, ніж на ввігнутих (рис. 3.2.6). Це пояснюємо тим, що на випуклому схилі його крутість зростає донизу схилу, разом з нею наростає і швидкість потоку, що зумовлює збільшення відриву частинок ґрунту.

а
 
б
Рис. 3.2.6. Відображення площових змивів на космознімку краю Подільської височини (околиці м. Золочева) (а) і рельєф цієї ділянки, виконаний в ArcGIS (б).

Поперечний профіль відображає наявність прямих і випуклих схилів, до яких приурочені змиви

Експозиція схилу: впливає на інтенсивність ерозії, яку виконують талі води. На схилах південної експозиції танення снігу весною інтенсивніше, з’являється більше водного стоку, який на покатих схилах й оголених розмерзлих ґрунтах, більше їх розмиває.

Характер мікробасейну (водозбору, повздовжнього профілю схилу). Розрізняють три типи водозборів ярково-балкових форм:

• лійкоподібний,
• розсіюючий,
• прямий (рис. 3.2.7).

  
а                                           б                                                       в
Рис. 3.2.7. Види мікробасейнів ерозійних форм:
а) лійкоподібний на ввігнутому вздовж повздовжнього профілю схилі;
б) розсіюючий на випуклому по довжині схилі;
в) на більшій довжині схилу переважає прямий, на меншій – розсіюючий мікробасейн

Лійкоподібний водозбір має ввігнутий характер повздовжнього профілю схилу, розсіюючий – випуклий, а на прямому горизонталі простягаються майже прямолінійно. Відповідно, найбільша концентрація стоку у лійкоподібному мікробасейні, звідси й ерозія у ньому сильніша.

Властивості ґрунтів і ґрунтотвірних порід

Головний чинник – літологічний склад і розмивна здатність порід. Залежно від податливості гірських порід до розмиву водою вони поділяються на

• ті, що легко розмиваються,
• ті, що є помірними до розмиву водою, та
• ті, які важко розмиваються.

До першої групи належать леси та лесоподібні суглинки, до другої – пісковики, крейда, сланці, аргіліти, до третьої – вапняки, доломіти, граніти [1]. Відповідно інтенсивніше зазнають ерозії породи першої групи.

Впливає також гранулометричний склад відкладів. Зі збільшенням розмірів частинок їхня протиерозійна стійкість знижується. Піщані відклади чи супіщані ґрунти більш ерозійно нестійкі, ніж глинисті та суглинисті. Це пояснюють різною силою зчеплення між частинками породи: між малими зернами вона сильніша, ніж між великими, і, відповідно, сильніша водоміцність агрегатів. Велика еродованість лесових порід пов’язана з їхньою великою вертикальною пористістю та тріщинуватістю.

Фільтраційні властивості ґрунтів: що вони більші, то еродованість ліпша. Піщані ґрунти й окультурені суглинисті та глинисті краще вбирають воду, відповідно в них ерозія сильніша.

Ще один чинник – вологість ґрунтів. Сухі ґрунти мають стійкішу структуру, ніж вологі. Вологі ґрунти здатні менше поглинати й утримувати вологу через перенасиченість нею. Тому повторні дощі небезпечніші для ерозії, ніж первинні.

Ґрунти з більшою кількістю гумусу більш ерозійно стійкі, оскільки в них ліпша оструктуреність. Чорноземи більш ерозійно стійкі, ніж підзолисті чи сірі ґрунти.

Рослинність

Наявність будь-якої рослинності на схилах є важливим протиерозійним чинником. Ступінь впливу залежить від її виду та стану: чим вона краще розвинена і густіша, тим протиерозійна стійкість вища. Рослинність зменшує ударну силу дощу і вплив його на частинки ґрунту. Деяку кількість опадів затримує зелена маса рослинності, вони не потрапляють на землю і не беруть участі у поверхневому стоці. Коренева система рослин скріпляє структурні елементи ґрунту, зменшуючи їхню ерозію. Що розвиненіша коренева система, то ліпша протиерозійна стійкість ґрунтів.

Схиловий поверхневий стік затримує значна залісненість басейну. Під впливом заліснення він загалом скорочується на 30-50%. Породний склад лісу також впливає на стік: буково-ялинові та букові ліси ліпше затримують поверхневий стік, ніж чисті ялинові. З’ясовано, що максимальні модулі стоку з лісистих водозборів у 1,5-5 разів менші, ніж із безлісих. Іншими словами, суцільна вирубка лісу призводить до збільшення сумарного стоку у 2,5 раза, максимального модуля стоку – втричі. Найсприятливішим є гідрологічний режим на водозборах рік і струмків з лісистістю понад 65–70% і незадовільним – у басейнах з лісистістю менше 30-35%. Стиглі деревостани у віці 35-70 років краще забезпечують стабілізацію стоку і послаблюють бурхливий прояв повеней, ніж молоді. В середньому у перший рік після вирубки стік збільшується приблизно на 12%, а за 3 роки – на 7% [3, 44].

Серед сільськогосподарської рослинності в порядку спадання протиерозійної стійкості йдуть:

1. злаково-бобові травосуміші (багаторічні трави), які є потужним засобом захисту ґрунту від ерозії та відновлення його родючості 
2. густо покривні озимі культури, які захищають ґрунт в осінньовесняний період 
3. ярові колосові культури, які захищають ґрунт у літні місяці
4. пропашні культури, які слабко захищають ґрунт від ерозії [13].

Загалом стік зливових вод у дубовограбових лісах у 3-4 рази менший, ніж на трав’яних схилах, і в 10-15 разів менший, ніж на оголених (за В. Рахмановим, 1984).

Антропогенний чинник

Найбільше впливає суцільна розорюваність поверхонь, яка відбувається на плакорних ділянках, у верхів’ях днищах балок, ерозійно-небезпечних покатих схилах від 7° (рис. 3.2.8). Ерозія розвивається також на полях, оранка яких відбувається вздовж падіння схилу. Пряма нарізка угідь із прямими границями призводить до утворення борозен вздовж них. Ерозійна енергія потоку в заглибинах у 6-7 разів вища, ніж на сусідніх міжборозенчастих ділянках. Має значення неправильний агротехнічний обробіток ґрунту, неправильні сівозміни: виключення з них багаторічних трав, неодноразовий посів пропашних культур тощо. Важка сільськогосподарська техніка для обробітку угідь сприяє ущільненню та зменшенню фільтрації ґрунтів. Лінійна ерозія часто розвивається на польових і лісових дорогах, які простягаються вздовж падіння схилу (рис. 3.2.9).

а                                          б
Рис. 3.2.8. Зміни контурів полів на Опіллі. Фрагменти аерофотознімків 1967 (а) (контуром виділено групи полів, які будуть об’єднані) і 1984 рр. (б) (стрілками показано розвинені площові змиви) [4]

а                                                                   б
Рис. 3.2.9. Формування лінійних розмивів вздовж доріг: на Мізоцькому пасмі (а) і у Вулканічних Карпатах (б)

Ступінь ураження території ярами

Ступінь ураження території ярами виражають у відсотках площі, безпосередньо зайнятої ярами:

• за сумарною протяжністю ярів, що вимірюється;
• довжиною яркової мережі на 1 км;
• щільністю ярів, яку вимірюють їхньою кількістю на 1 км²;
• за розчленованістю схилів ярами, яка визначається середньою відстанню між двома ярами;
• за об’ємом ярів (м³/км²).

Визначаючи ступінь ураження території ярами, треба враховувати тільки яри, a не ярково-балкову систему в цілому. М.М. Заславський (1983) запропонував таку шкалу для складання картограм сумарної протяжності яружної мережі:

• менше 0,1 км/км²;
• 0,1-0,25;
• 0,25-0,5;
• 0,5-0,7;
• понад 0,7 км/км² [12].

Розчленованість схилових земель за середньою відстанню між двома ярами може бути:

• слабкою – понад 1000 м;
• середньою – 500-1000;
• сильною – 250-500;
• дуже сильною – менше 250 м.

Річну інтенсивність лінійної ерозії оцінюють за такими показниками:

• за об’ємом ґрунту, винесеного з вимоїн і ярів, тобто за річним збільшенням об’єму всіх вимоїн і ярів на цій території;
• за приростом площі, зайнятої вимоїнами та ярами;
• за збільшенням їхньої загальної протяжності.