Файл: Трофимов, А. М. Основы аналитической теории развития склонов (на примере осыпных и делювиальных).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 132

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

пукло-вогнутом склоне (правый коренной склон до­ лины р. Свияги).

Обозначения: 1— зона приемущественного плоскост­ ного смыва, 2 — зона преимущественного мелкоручейкового смыва, 3 — зона начала эрозионного вреза.

растительность выгорает. Слой почвы, не скрепленный растительностью, постепенно смывается, и на поверхность выходит элювий коренных пород, лишь кое-где покрытый угнетенного вида резко разреженным растительным покровом.

Внешний вид такой только что образованной верхней части склона свидетельствует о преобладающей роли плоскостного смыва, ибо обнаженная поверхность еще не­

большая и стекающая

вода не успевает

сформироваться

в сколь-нибудь

определенное, хотя бы неглубокое русло.

Ниже по склону

идет

задернованная часть

и вода расте­

кается, не совершая здесь значительного смыва. На поверх­ ности обнаженной части склона трудно найти даже мелкие борозды (гр. 50, зона 1).

Плоскостной смыв, расширяя (вначале хоть и незначи­ тельно) область обнаженной части склона, создает пред­ посылку для возможности концентрации стекающей воды в мелкие промоины. Возникает уже вторая зона (гр. 50, зона 2)

преобладания мелкоручейкового

смыва (в

отличие от пер­

вой — преобладания плоскостного

смыва).

Блуждание мелких

ручейков и созданных ими промоин срезает поверхностный слой элювия на глубину врезания самих ручейков и мелких времен­ ных борозд. Область обнажения элювия с этого момента начинает разрастаться уже более интенсивно. Инструменталь­ ное изучение делювиальных процессов на склонах позволили Г. С. Ананьеву и Е. Д. Сыроечковской (1971) показать, что объем снесенного материала с падением задернованности резко увеличивается при достижении рубежа 102 0 %.

160


На

определенном расстоянии

от бровки стекающая вода

образует

уже

постоянные

эрозионные борозды,

глубиной от

20 с м

до 1 м

и

более. Так

возникает

третья

зона (гр. 50,

зона

3) — зона

преобладания

линейной

эрозии.

Временные

потоки

выносят

обломочный и

мелкозернистый

материал

и формирует делювиальные

отложения.

Переработка склона

показана

схематично на

графике

49 Б

(пунктирная

линия).

Эммет (Emmett, 1970) на основе экспериментов на дожде­ вальной установке, приходит к выводам, что верхний выпук­ лый сегмент склона формируется ламинарным потоком; сред­ ний, прямолинейный, формируется потоком, режим которого меняется во времени, и нижний, вогнутый сегмент, создается турбулентным потоком.

Таким образом, на склоне возникают три зоны (гр. 50). Выделение их конечно условное; границы расплывчаты. Ширина каждой из зон изменчива, различна и отражает сте­ пень или стадию развития склона. Общий характер развития происходит таким образом, что вторая зона разрастается за счет первой, вытесняя ее, а третья зона аналогичным обра­ зом разрастается за счет второй. На территории изучаемого участка были найдены склоны, имеющие сразу все зоны, имеющие только две зоны и, наконец, имеющие только одну зону. Последняя стадия наступает в том случае, когда эро­ зионная борозда врезается в бровку и как бы срезает последнюю. На данной стадии развития склон, в результате

срезания его выпуклой части, приобретает форму, довольно близко приближающуюся к прямолинейной.

В силу определенных уклонов, характера слагающих склон коренных пород и законов стенания, максимальный врез эро­

зионных борозд отмечается где-то

в нижней

трети

склона

и затем

перемещается

вверх

по

склону

центральным

и вышележащим частям).

В этом случае наблюдается

законо­

мерное

явление: чем

глубже

врезается на данном

участке

эрозионная борозда,

тем

интенсивнее размывается (а стало

быть и

разрушается)

и

водораздельчик

между соседними

ложбинами. При увеличении глубины промоины возрастает относительная высота водораздельчика, становятся круче его склоны, расширяется борозда (величина а). На изучаемых

склонах среднее значение глубины (А) промоин 1.389 м (при

среднем квадратичном

отклонении

ол = 0,4), а

среднее зна­

чение

ширины между соседними водораздельчиками (а)

6,01 м

(при

оа = 2,86). Кроме

того, отлично прослеживается

кор­

реляционная зависимость a(h).

Коэффициент

корреляции

г = 0,787 ± 0,095.

 

 

 

 

Из сказанного можно сделать два вывода:

1.Чем глубже эрозионная борозда, тем интенсивнее снос

сводораздельчика и тем скорее он снижается. Поскольку

Д - З Ій .- П

161


максимальный врез отмечается в средней

части склона, то

и наибольшее снижение водораздельчиков отмечается в тем

же точках. Таким образом, прямолинейный

склон начинает

испытывать тенденцию перехода к вогнутому.

 

2.

При уменьшении уклонов до 15—18° эрозионные борозды

уже не углубляются. В результате разрушения

водораздель­

чиков

между соседними ложбинами, материал

будет посте­

пенно заполнять эрозионные ложбинки, частично выносясь временными водотоками, частично отлагаясь на их днище. Соотношение между величинами /г и а уже нарушится. Величина а остается постоянной, а величина k — все больше уменьшается. Уменьшение h связано с двумя процессами: понижения водораздельчиков и частичного отложения на днище материала. В связи с указанными процессами, неров­ ности на поверхности склона начинают постепенно затяги­ ваться; поверхность задерновывается. В связи с тем, что весь ход современных процессов переработки склонов (по

крайней

мере на территории

Среднего

Поволжья)

ведет

к формированию вогнутых

склонов, можно

сделать

вывод

о их наибольшей устойчивости (гр.

49

В). Исследования

Майера и Крамера

(Meyer,

Kramer, 1969)

подтверждают это

положение.

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 4 . З А В И С И М О С Т Ь С Р Е Д Н Е Г О У К Л О Н А Д Е Л Ю В И А Л Ь Н О Г О

 

С К Л О Н А О Т Е Г О Э К С П О З И Ц И И

 

 

 

Этот

вопрос изучался на

делювиальных

склонах долины

р. Камы (в месте устьевой

части Вятки). Результаты

иссле­

дований

показаны

на графике 51. Здесь

по

оси у

отложены

значения

уклонов;

по оси х

отложены

азимуты.

На

одном

графике для сопоставления между собой одновременно нане­

сены точки

зависимости

уклона

от

азимута для

склонов

С-СВ и Ю-ЮЗ ориентировок. Поэтому

для склонов

Ю-ЮЗ

ориентировки

(на графике

точки)

ось

х — азимуты

90—180°

и 180—270°; для склонов С-СВ экспозиции (на графике крестики) — 0—90° и 270—360°.

Поле точек для склонов южной экспозиции четко отли­ чается от поля точек для склонов северной. Перемеживание

точек отмечается

только

в

областях

азимутов

70—90°;

90° —110°; 250 —270°

и 270—290°. Каждое

из

полей

характе­

ризуется довольно

высоким

коэффициентом

корреляции: для

склонов

южной экспозиции

г =

— 0,833 + 0,105, а для склонов

северной

экспозиции г ==0,694 ± 0,13.

Расчеты

позволили

найти уравнения зависимости уклона (а) от ориентировки склонов (Л|) для склонов северной и южной экспозиции:

162


50

??0

260

?Ъо

240

230

220

?00

«90

і«0

сл

tOO

»” )

120

150

«40

1*>0

»60

«70

«вО

График 51. Зависимость среднего уклона делю­ виального склона от его экспозиции (для скло­ нов северной и южной экспозиции)

11*

163

164

I

График 51 а. Зависимость мощности делювиальных отложений (М) от длины скло­ на (1) и его уклона (а).

— д л я

СКЛОНОВ ЮЖНОЙ ЭКСПОЗИЦИИ

 

 

а = 45° - 0,209 А 3,

(2.2.4-1)

— для

склонов северной экспозиции

 

 

а = 5 0 ° - 0,18 А,

(2.2.4—2)

Склоны,

обращенные на юг характеризуются

средним укло­

ном в 35°, склоны обращенные на север — уклоном в 25,4°.

Глава 3. ДЕЛЮ ВИ АЛЬН Ы Е Ш ЛЕЙФ Ы .

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЛЮ ВИАЛЬНЫ Х О ТЛО Ж ЕН И Й

§ 1. М О Р Ф О М Е Т Р И Ч Е С К А Я Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А

Д Е Л Ю В И А Л Ь Н Ы Х Ш Л Е Й Ф О В

Процесс перехода от выпукло-вогнутых к вогнутым скло­

нам ведет к образованию у основания

крутой части

склона

и в тыловой части

поверхности шлейфа современных отло­

жений делювиально-пролювиального

генезиса (гр. 49 В). Эти

отложения, оформленные чаще всего

в виде пролювиальных

конусов

выноса, окаймляют почти целиком

склоны

южной

и юго-западной экспозиции.

Е.

В.

Шанцера

(1966),

Как

показывают

исследования

шлейфы характеризуются тремя зонами осадконакопления (врезка А, графика 42). В привершинной зоне скапливается наиболее грубый материал, характеризующейся наиболее выраженной слоистостью. Для средней зоны характерны отложения с периодической или ритмичной слоистостью. Наконец, в периферийной части отлагаются тонкозернистые осадки суглинистого характера. В соответствии с особенно­ стями формирования, профиль делювиальных шлейфов имеет

вогнутый

характер.

от 1 до

10—20

метров;

Конуса

выноса имеют длину

реже — больше. В исключительных

случаях

до 30

метров.

Они довольно сильно вытянуты. Отношение длины к ширине чаще всего составляет 2—3, иногда 5 единиц. Поверхность задернована, однако интенсивность задернованности не пре­ вышает 50—60%.

Длина делювиального шлейфа зависит от многих факто­ ров, основным из которых является стадия развития склона.

Общее представление о длине шлейфа можно получить исходя из определения длины пробега обломочного материала по поверхности делювиального склона. Экспериментальные данные А. М. Калинина (1971) показывают, что длина пробега обломка (L) находится в прямой зависимости от мощности

165


слоя снесенного материала (Л) и уклона (а). Для малых укло­ нов (менее 3°) зависимость имеет вид

L =

14,5 sin а-А,

(2.3.1 —1)

а при больших уклонах

 

 

L =

(9 sin а + 0,5) Л.

(2.3.1—2)

Однако равномерный смыв делювиального склона, как

правило, не происходит, поэтому делювиальные

шлейфы

чаще всего состоят из множества слившихся воедино и пере­ крывающихся отдельных конусов. В связи с этим, уравнение

(2.3.1—1) и (2.3.1—2)

носят чисто теоретический

характер.

На поверхности встречаются отдельные россыпи крупно-

и мелкообломочного

материала — свидетели

отложений

недавних и различной

интенсивности временных

водотоков.

Мощность делювиально-пролювиальных отложений не пре­ вышает двух — пяти метров. Наиболее характерное значение мощности 0,5—2 метра.

В строении конусов

принимают

участие

тонко-,

мелко-

и крупнообломочный

материал

пылевато-суглинистый и щеб­

невый, снесенный со

склона

дождевыми и

талыми водами.

Отмечается

некоторая

слоистость

сезонного

характера.

Однако эта

„микрослоистость* нарушается более мелкими

прослоями

крупнообломочного

материала — результатом

эпизодических

выносов

материала

обильными

дождями.

Расстояние,

на которое

выносятся обломки, зависит

как от

их крупности,

так и от скорости стекания временных потоков,

их водности.

В связи с этим,

вероятность

встречи

крупно­

обломочного

материала должна

быть одинаковой

в

любой

точке делювиальных шлейфов. Однако процесс отложения обломочного материала различной величины в соответствую­

щей точке — процесс статистический,

определяющейся укло­

ном, длиной склона, сложением последнего и т. д.

Поэтому

в каждой характерной точке конуса

(у основания,

в центре,

у вершины) можно найти какую-то преобладающую величину

обломка. Замеры большой оси обломков

позволили опреде­

лить

медианный

диаметр

их (Md) в трех характерных точках.

Оказалось, что у вершины конуса

Md =

1,82 (пределы диа­

метров, Ilm диаметров

6—101

мм),

в

центральной части

Md =

1,56 (lim г/ = 6—100

мм)

и

у

основания

Md = 1,15

(Um d = 6—105 мм).

 

 

 

 

 

 

 

Из приведенных примеров видно, что величина Md умень­

шается вниз по

конусу.

Это положение связано с общей

закономерностью

транспортировки

обломочного

материала

временными потоками,

когда по мере потери скорости потока

вначале крупные,

а затем

все более мелкие обломки оседают

на дне этого потока (у осыпных, гравитационных склонов —

166