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
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 10—2 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 |
(к |
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 |
2Ю |
?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