Строение долин малых рек северо-западной части Минусинской межгорной впадины и природопользование в их бассейнах

Рельеф как компонент ландшафта, и как среда обитания человека испытывает весь пресс нарастающей антропогенной и техногенной нагрузки, и со своей стороны, вносит значительный вклад в формирование экологической ситуации региона. Материальный прогресс сопровождается все более интенсивным вторжением хозяйственной деятельности человеческого общества в природную среду, что вызывает необратимые изменения в структуре и функционировании геосистем.

Малые реки, как промежуточное звено в цепи флювиальных процессов, длительное время ускользали от пристального внимания исследователей при том, что специфика их гидродинамического режима и морфодинамики определяется быстрым реагированием на климатические и антропогенные изменения в их бассейнах. В отличие от более крупных водотоков, малая река очень тесно связана с окружающим ландшафтом. Каждое изменение в ландшафте ее водосбора сразу же отражается на режиме. Сведение леса и распашка почвы даже на 20% площади водосбора могут заметно повлиять на водный режим малой реки (Вологрецкий, 1990). Главная причина этого состояния в неравномерности гидрологического режима малых рек, вызванной одновременным по всей площади водосбора поступлением талых и дождевых вод, быстрым прохождением паводков, пониженным подземным питанием рек в лесной зоне и полным его исчезновением — в степной.

В речных долинах, как сложных геосистемах, отражаются изменения всего комплекса природных процессов. Их изучение дает возможность выявить влияние эндои экзодинамических факторов в развитии долинного рельефа, установить закономерности ландшафтно-климатических изменений, определяющих направленность эрозионно-аккумулятивных процессов. В рельефе речных долин и выполняющих их разногенетических типах осадков в наибольшей мере запечатлена история природы за время их формирования.

На территории Республики Хакасии, в пределах которой находятся объекты исследования, насчитывается более 320 малых рек длиной менее 100 км (их общая длина составляет 8,5 тыс км). Территориально 240 малых рек приурочены к бассейну Енисея, 80 малых рек — к бассейну Оби. Только на 20 из них стоят пункты гидрологических наблюдений и лишь 3 находятся в степной зоне. Малые реки степной части территории Минусинской впадины играют незначительную роль в формировании стока Енисея, но они определяют хозяйственную деятельность в освоенной части территории. Неравномерность в распределении среднегодового стока существенно влияет на общую обводненность территории и играет главную роль в происходящих негативных русловых процессах.

Активная лесозаготовительная деятельность на территории верховьев малых рек привела к резкому снижению водоохранных свойств леса и ухудшению водного режима рек. Широко практикующийся в лесах выпас скота с конца 50-х годов и распашка степей, также изменяют характер водного режима малых рек, особенно степной зоны. Еще в 80-е годы было установлено, что более 50 малых рек и ручьев прекратили свое существование, в том числе 16 малых рек.

К сожалению, гидрологическая изученность малых рек в условиях недостаточного увлажнения Минусинской впадины намного хуже изученности средних и крупных рек. Слабо изучены особенности строения и современное эколого-геоморфологическое состояние долин малых рек степных районов, которые испытывают значительную антропогенную нагрузку в течение многих веков. Интенсивное освоение водосборов малых рек (распашка земель, вырубка лесов, мелиоративные и другие мероприятия, урбанизация и т. д.) существенно повлияло на изменение условий формирования стока и русловые процессы. Происходит изменение годового стока рек, их внутригодового распределения, гидрохимического режима, уменьшение транспортирующей способности потоков, приводящее к их заилению (Антипов и др, 1984).

Цель работы состоит в изучении строения долин, факторов долинного морфогенеза и выявлении особенностей природопользования в бассейнах малых рек Минусинской межгорной впадины.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Проанализировать физико-географические условия формирования долин малых рек Биджи, Ербы и Теси.

2. Изучить морфологию долин, выявить особенности строения и динамику осадконакопления в речных долинах.

3. Выявить пространственно-типологическую структуру природопользования в бассейнах рек.

4. Выделить природно-хозяйственные районы в долинах и провести диагностику экологически опасных воздействий на рельеф в бассейнах малых рек.

Объектом исследования являются долины малых рек Биджи, Ербы и Теси, находящиеся в семиаридных условиях Минусинской межгорной впадины Алтае-Саянской горной страны.

Основные защищаемые положения: 1. Физико-географические условия в различных частях бассейнов малых рек Биджи, Ербы и Теси обусловливают морфологический тип и степень сохранности террасового комплекса их долин.

2. Пространственно-типологическая структура природопользования в бассейнах малых рек определяется их строением, особенностями природных условий и историей освоения.

3. На основе сочетания дифференциации природных условий и сложившейся системы природопользования в бассейнах малых рек Биджи, Ербы и Теси выделяются низкогорный, котловинный и приустьевой природно-хозяйственные районы.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Впервые детально проанализированы условия формирования долин рек Биджи, Ербы и Теси.

2. Впервые составлены: геоморфологические карты участков долин малых рек Биджи, Ербы и Теси масштаба 1:25 000- карта природопользования в бассейнах малых рек масштаба 1:250 000- карты эколого-геоморфологической опасности и риска для бассейна р. Биджи масштаба 1:100 000.

3. В бассейнах малых рек выделены три природно-хозяйственных района, на основе взаимосвязи компонентов долинных геосистем и пространственно-типологических форм природопользования.

Практическая значимость.

Данные, полученные в ходе исследования, используются для территориальной организации хозяйственной деятельности и рационального природопользования в пределах выделенных районов долин рек. Результаты диагностики экологически опасных воздействий на рельеф учитываются при создании экологических паспортов территорий.

Установленные закономерности строения рыхлых отложений террасовых комплексов облегчат проведение поисков и дальнейшее использование строительных материалов с заданными гранулометрическими характеристиками.

Результаты исследований легли в основу практической и лекционной части курсов «Геоэкология», «Геология», «Науки о Земле», «Ландшафтоведение», «География», «Картография с основами топографии» при подготовке специалистов природоохранных, экологических и биологических направлений в Хакасском государственном университете им. Н. Ф. Катанова.

Фактический материал и методы исследования.

Материал, являющийся основой для выполнения работы, был получен в ходе четырех сезонов летних полевых исследований в период с 1997;го по 2001;й годы. Объектом исследования являются долины малых рек Биджи, Ербы и Тесь, находящиеся в пределах Минусинской межгорной впадины.

Методологической основой исследования послужили теоретические положения, разработанные российскими учеными в области долинного геоморфогенеза, преимущественно концепции «сибирского типа долинного геоморфогенеза» (Ямских, 1993) и концепции эколого-геоморфологического анализа (Симонов др., 1995; Симонов, 1996).

Методика исследований включает в себя: морфометрический анализ долин, изучение разрезов рыхлых отложений с применением гранулометрического и геохимических анализовморфологии и петрографии обломочного материалагеоморфологическое профилированиепостроение геоморфологических картосхем с применением данных полевых наблюдений и дешифрирования аэрофотоснимков (Башенина и др., 1962).

Материалы для написания работы были собраны лично авторо м, а также проанализированы фондовые и картографические источники М 1:200 000- 1:100 000- 1:50 000- 1:25 000. Полевые исследования представлены описанием 13 опорных разрезов рыхлых отложенийрезультатами анализов: гранулометрического состава (195 проб общий вес примерно 500 кг, проанализировано самостоятельно), разрезами рыхлых отложений (построено около 30 разрезов, проанализировано из них 15) — 20-ю поперечными геоморфологическими профилями, 3-я продольными профилямидиаграммами, графиками, таблицами, фотографиями. Общая площадь исследуемой территории более 2000 км², детально изученных участков около 500 км².

Сравнительно-описательным и картометрическим методами территория изучалась сетью маршрутов способом поперечных и продольных направлений, описание сопровождалось картированием. Для более детальных исследований и проведения полустационарных наблюдений на территории исследования было выбрано три ключевых участка, которые обладали общностью физико-географических условий (геологического строения, рельефа, климата, гидрометрии): первый — в верхнем течении, площадью 132 км, с карбонатными преимущественно обнаженными породами и гипсометрическими отметками 500−800 м и умеренно увлажненныйвторой — в среднем течении, площадью 272 км², на терригенно-осадочных породах, с чехлом рыхлых отложений (лессовидные суглинки) небольшой мощности и гипсометрическими отметками 300−500 м, о недостаточно увлажненныйтретий — в нижнем течении, площадью 95 км, на терригенно-осадочных породах с чехлом рыхлых отложений небольшой мощности, гипсометрическими отметками 250−400 м, недостаточно увлажненный.

В ходе лабораторных работ был изучен гранулометрический состав, общий, групповой и фракционный состав гумуса в образцах определялся по методу И. В. Тюрина в модификации В. В. Пономаревой и.

Т.А.Плотниковой (1980), рН водных и солевых вытяжек отложений определялся потенциометрическим методом, содержание карбонатовобъемным (ацидиметрическим) методом.

Гидрологические исследования осуществлялись автором по обще принятым методикам.

Основой составления карты природопользования в бассейнах малых рек Биджи, Ербы и Теси являлась методика, разработанная при создании карты природопользования Республики Бурятия (Батуев и др., 1998). Данная методика была взята нами за основу по ряду причин. Во-первых, обе территории приурочены к системе гор Южной Сибири, межгорным впадинамво-вторых, характеризуются сходными условиями климатасемиариднымив-третьих, преобладают равнинные степные ландшафты и, в-четвертых, имеют схожую историю заселения, освоения и современного хозяйствования. Все эти сходства Республики Бурятии и бассейнов малых рек Биджи, Ербы и Теси и послужили для нас основанием использования данной методики при создания карты природопользования.

Топографической основой являлась карта масштаба 1:500 000. При составлении карты использовались результаты дешифрирования аэрофотоснимков масштаба 1:25 000, 1:37 000, 1:50 000, а также применялись данные тематических карт атласа юга Красноярского края, планы землепользования хозяйств Боградского и Усть-Абаканского районов.

Республики Хакасии (М 1:25 ООО, 1:50 ООО) и планы лесных выделов Боградского лесничества.

Важным моментом при создании карты природопользования является составление ее легенды, которая соответствует определенной форме территориальной структуры природопользования. В связи с этим, легенда состоит из двух частей. В первой части отражается фоновое природопользование. Фоновое природопользование тесно связано с ландшафтной структурой территории, поэтому, назовем ее зонально-поясным. В пределах бассейнов малых рек Биджи, Ербы и Теси выделено три типа зонально-поясного природопользования: низкогорное лесное и лесостепноекотловинноедолинное. Каждому типу природопользования в легенде соответствуют используемые природные комплексы (по Лысановой, 2000). Для каждого зонально-поясного типа природопользования определены главные экологические проблемы и рекомендации по рациональному природопользованию.

Нагрузка карты включает показ ареалов основных классов зонально-поясного природопользования — пашен, кормовых угодий и пастбищ, эксплуатируемых и резервных лесов, вырубок.

Во второй части легенды выделены классы локализованного природопользования г селитебные, промышленные, транспортные. В промышленном классе выделены два вида промышленности — добывающая и обрабатывающая.

Таксонам локального природопользования соответствует перечень экологических проблем и рекомендаций по рациональному природопользованию. Характеристики интенсивности природопользования выражены значковым способом.

Апробация работы. Материалы, представленные в диссертации, докладывались на региональных и международных конференциях: «Природные системы гор Южной Сибири», посвященной памяти Д-Б Базарова (Улан-Удэ, 1998), «Производительные силы Красноярского края в современных социально-экономических условиях (Красноярск, 1999), «Экология Южной Сибири» (Абакан, 1997, 1998, 1999, 2000), Международной XXXVIII научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2000), Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов» (Москва, 2001).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения,.

выводы.

1. Долины рек Биджи, Ербы и Теси расположены в пределах двух морфоструктур — Батеневском горсте и блоке устойчивого опускания ЮжноМинусинской и Сыдо-Ербинской котловин.

2. Современным ландшафтно-климатическим условиям в долинах рек характерно: возрастание континентальности температурного режима и уменьшение атмосферных осадков сверху вниз по течениюмалое среднегодовое количество осадков (до 300−400 мм) — смена лесных фитоценозов в верхних течениях на степные в средних и сухостепные в нижних течениях.

3. Реки Биджа, Ерба и Тесь являются малыми степными реками, гидрологический режим которых определяется климатическими условиями. Период интенсивного таяния снега в долине совпадает с максимальным уровнем воды в реках весной. Продолжительный период с отрицательными температурами совпадает с зимней меженью. Маловодность потоков соответствует малому среднегодовому количеству осадков.

4. С учетом особенностей морфологического строения и характера отложений в долинах малых рек выделяются три геоморфологических района. Низкогорный — характеризуется U-образными долинами с асимметричными склонами, фрагментарным террасовым комплексом и основными типами генетических отложений в виде аллювия (русловой и пойменной фациями), делювия, коллювия и почвами. Котловинный имеет ящикообразные долины с симметричными склонами, хорошо выраженным террасовым комплексом и характерными типами отложений — аллювием (русловой и пойменной фациями), делювием, автоморфными почвами. Приустьевой определяется ящикообразными долинами с асимметричными склонами, сокращенным террасовым комплексом и отложениями,.

U U U U 1 представленными аллювием (русловой, пойменной, старичнои фациями), делювием, погребенными почвами, автоморфными почвами и автохтонными торфяниками.

5. Для пространственно-типологической структуры природопользования в бассейнах малых рек характерно преобладание фонового природопользования, которое представлено сельскохозяйственным, водным и лесным. Локальная форма природопользования состоит из селитебного, промышленного и транспортного.

6. На основании современной структуры природопользования в бассейнах малых рек выделяются три участка. Первый — в верхних течениях, с лесным, сельскохозяйственным, селитебным, промышленным и водным природопользованием. Второй — в среднем течении, с измененной структурой, в которой представлены сельскохозяйственное, водное, селитебное, промышленное и транспортное природопользования. Третий — в нижних течениях, характеризуется сокращенной структурой сельскохозяйственным природопользованием.

7. В пределах бассейна реки Биджи отмечаются наименьшие значения показателей потенциальной эколого-геоморфологической опасности и эколого-геоморфологического риска, свидетельствующие о наиболее благоприятной эколого-геоморфологической ситуации. Неблагоприятная ситуация по этим показателям характерна для бассейна реки Ербы.

8. В пределах долин малых рек Биджи, Ербы и Теси проявляется тесная взаимосвязь между природными объектами и хозяйственной деятельностью человека, на основе которой выделяются три природно-хозяйственных района.

1) Низкогорный — в пределах складчато-глыбовой структуры, с U-образными долинами, предгорным климатом, лесостепными ландшафтами и широкой структурой природопользования.

2) Котловинный — в пределах блоков устойчивого опускания, с ящикообразными долинами с симметричными склонами, континентальным климатом, степными ландшафтами и упрощенной структурой природопользования.

3) Приустьевой — в пределах тектонического нарушения блока устойчивого опускания, с ящикообразными долинами с асимметричными склонами, засушливыми степными ландшафтами и сокращенной структурой природопользования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В формировании долин малых рек Минусинской межгорной впадины важнейшее место отводится геолого-геоморфологическим и гидролого-климатическим факторам рельефообразования.

Для морфологического облика речных долин характерно преобладание двух форм — U-образной и ящикообразной, с террасированными склонами. В террасовом комплексе выделяются фрагменты 8-ми, 5-ти, 3-х .метровых террас и хорошо выраженные 2-х и 1- метровые уровни поймы. Полный спектр террасового комплекса выражен в пределах средних течений, приуроченных к котловинной структуре.

В долинах представлены позднеплейстоценовые и голоценовые отложения, в формировании которых принимали участие склоновые и русловые процессы, а также подпрудные водоемы последнего оледенения. В пойменных отложениях отражается неоднократная смена гидролого-климатических условий седиментации в голоцене, о чем свидетельствуют выделенные горизонты погребенных почв.

Долинный рельеф является одним из компонентов природно-антропогенных ландшафтов и, следовательно, существенным условием жизнедеятельности человека. Геолого-геоморфологические и гидролого-климатические особенности в бассейнах малых рек Биджи, Ербы и Теси определяют пространственно-типологическую структуру природопользования, в которой ведущие позиции занимает фоновое природопользование, обусловленное обширными равнинными пространствами котловинной морфоструктуры.

Хозяйственная деятельность в целом оказывает неблагоприятное влияние на формирование и развитие рельефа долин. Наиболее сильное экологически опасное воздействие на рельеф испытывают участки средних течений бассейнов малых рек. Именно господство равнинного рельефа, сосредоточение больших мощностей рыхлых отложений, континентальный климат и маловодность рек обусловили высокую интенсивность природопользования в средних течениях.

Достаточно четко проявляется приуроченность видов природопользования к определенным геоморфологическим уровням долинного рельефа. На склонах распространено лесное хозяйство и животноводство, на террасовых уровнях — преимущественно полеводство, селитебное, промышленное и транспортное природопользование.

Для регулирования изменяющейся обстановки в пределах долин малых рек Биджи, Ербы и Теси следует предусмотреть следующие рекомендации: -создание системы наблюдений и контроля за состоянием воздушной, водной, почвенной среды;

— составление географического прогноза возможных изменений качественного и количественного состояния водных ресурсов, выявление критических параметров хозяйственной нагрузки на реку и ее бассейн- -разработка вопросов территориального размещения производства с учетом водо-ресурсного потенциала среды и создание очистных сооружений на предприятиях (Асфальтобетонный завод, АО «Саянская пушнина», Боградская фабрика производства фосфоритной муки);

— изменение структуры землепользования в пределах прибрежных зон, прекращение выпаса скота, залужение пашен и перевод их в категорию сенокосов;

— повышение продуктивности степных сенокосов и пастбищ за счет улучшения водного режима (орошение, снегозадержание, дождевание) — -необходима рациональная система эксплуатации: на сенокосах — соблюдение оптимальных сроков сенокошения, установление чередования сроков скашивания по годам, чередование пастбищного и сенокосного использованияна пастбищах — необходимо введение загонной системы пастьбы с учетом всех особенностей травостоя, запаса кормов, хозяйственного состояния пастбищ и ритма развития травостояв лесных районах выпас скота должен быть особенно осторожным;

— строгое соблюдение норм и правил применения агрохимических препаратов, а так^же рассмотрение границ возможного их применениязапрет на применение пестицидов;

— очистка русел с вывозом мусора в отведенные местапересмотр размещения отведенных мест для мусора;

— рациональное использование вод рек в рекреационных целях;

— создание системы контроля за выполнением природоохранных мероприятий промышленными и сельскохозяйственными предприятиями.