Экологические последствия антропогенного воздействия на гидросферу суши

Образование оврагов начинается с формирования на склоне эрозионных ложбин. В зависимости  от глубины различают эрозионные борозды (до 0,5 м), рытвины (1—2 м) и промоины (3— 5 м). Все перечисленные формы  рельефа задерживают атмосферные  осадки, которые размывают склон. Рост оврага происходит вниз по склону до тех пор, пока его устье не достигнет  базиса эрозии, и вверх — пока его истоки не дойдут до водораздела.

Крупнейшие  овраги достигают длины нескольких километров и нескольких десятков метров в глубину и ширину. Их форма  зависит от состава горных пород, в которые они врезаются. Наиболее крутые и глубокие овраги образуются на склонах речных долин, дренирующих  известняковые массивы и песчано-глинистые  четвертичные отложения. Особенно много  оврагов среди лёссовых толщ. Стенки оврагов могут быть обвальными, осыпными или оползневыми. В начале склоны и днища оврагов лишены растительности. Со временем склоны покрываются плащом делювиальных отложений, сглаживаются, зарастают и превращаются в балки.

Скорость  роста оврагов довольно велика. В  бассейне р. Нижний Дон овраги ежегодно увеличиваются на 1—1,5 м, в предгорьях Северного Кавказа скорость роста  оврагов достигает 3 м в год.

Наиболее  широко овражная эрозия распространена в южной части лесной, лесостепной  и степной зонах в пределах Среднерусской, Волыно-Подольской, Приволжской, Верхнекамской и Приазовской  возвышенностей, где плотность оврагов  составляет от 25 до 100 на 100 км2. Развитию оврагов способствуют широкое распространение  покровных отложений (супеси и суглинки) и характер рельефа (сильная расчлененность, большая площадь водосбора и  крутизна склонов).

Формирование  овражно-балочной сети на равнинах приводит к возникновению увалов, сокращению пахотных земель, заиливанию пойм и  русел рек, а в устьях оврагов накапливаются конуса выноса. Кроме того, овраги способствуют понижению уровня подземных вод.

Образованию оврагов способствуют вырубка лесной растительности на склонах, распашка склонов, выпас скота, проведение дорог по пологим склонам речных долин  и балок. Увеличение размеров оврагов  приводит к уничтожению почвенного слоя, сокращению площади пахотных земель, затрудняет сельскохозяйственные работы, разрушает дороги и постройки.

Разработаны мероприятия по предотвращению эрозии почв и ослаблению силы руслового  потока. На склонах оврагов и в  их верховьях проводят лесопосадки, на дне оврагов создают препятствия  в виде бетонных, каменных, песчаных и деревянных плотин, а дно оврагов  укрепляют водобойными сооружениями.

Изменение русел рек и речная эрозия

Русла рек только на первый взгляд кажутся  постоянными. Конфигурация речных долин  вследствие сложных гидродинамических  и геологических процессов меняется. Это происходит вследствие турбулентного  движения воды в речных потоках, соотношения  глубинной и боковой эрозии, переноса взвешенного обломочного материала  и его аккумуляции, зависит от степени выработанности продольного  и поперечного профиля русла, расположения базиса эрозии.

В смещении русел рек важная роль принадлежит  силам Кориолиса, отклоняющим движущиеся водяные потоки в Северном полушарии  вправо, а в Южном — влево. Наибольшие смещения наблюдаются у крупных  равнинных рек, текущих в меридиональном направлении. Смещению русл способствует меандрирование. В вершине каждой излучины русло постоянно смещается  в сторону вогнутого берега, размываемого в результате боковой эрозии. На перемещение русл оказывают влияние  геологическое строение берегов  и состав горных пород, современные  тектонические движения, направление  ветров, объем воды и т. д.

Смещение  русл происходит и в результате дробления (фуркация) русла на отдельные рукава. Это очень характерно для горных рек, когда они выходят в предгорья, и для дельт крупных рек.

Смещение  русл и интенсивная боковая эрозия приводят к разрушению береговых  построек, уничтожению сельскохозяйственных угодий, расположенных на высоких  поймах и террасах, загрязнению речных вод органическими гумусовыми кислотами.

Для предохранения берегов от развиваемой  боковой эрозии их укрепляют, проводят лесопосадки. Для снижения отрицательного влияния меандрирования русла выпрямляют, иногда бетонируют и даже заключают  речной поток в специальные трубы. Однако такие инженерные сооружения приводят и к отрицательным последствиям, особенно во время паводков, когда  прибывающая масса воды не успевает пройти через специально созданные  каналы. Кроме того, выпрямление  русл нередко нарушает режим подземных  вод и способствует гибели речных экосистем.

Наводнения. Вызываются наводнения интенсивными ливневыми дождями или быстрым таянием снежного покрова. Они опасны для регионов с низкими абсолютными отметками, расположенными в низовьях крупных рек, в пределах дельт. Наряду с речными нередко возникают наводнения в результате морских приливов или во время нагонов воды сильными ветрами в устье рек. Например, часто нагонные наводнения происходят в устье Невы, в устьях рек Брахмапутры и Ганга. В 1988 г. во время катастрофического паводка в Индии было затоплено 82 тыс. км2, были разрушены 7,2 млн. жилищ, погибли 2379 человек, 172 млн. голов домашнего скота. Наводнения приводят к тяжелым последствиям — резкому возрастанию смертности от эпидемических болезней и голода.

Ущерб причиняется прежде всего самой  водой, которая затопляет земли, хозяйственные сооружения, здания, дороги, посевы. Высокая скорость большой  массы воды сносит мосты, разрушает  береговые сооружения, а влекомые ею обломки представляют прямую угрозу жизни людей. Речные наносы (тонкий ил, песок и гравий), которые откладываются после отступления воды, также приносят большой ущерб, особенно сельскохозяйственным землям. В сельскохозяйственных районах наводнения сопровождаются эрозией земельных угодий, уничтожением посевов и насаждений, гибелью домашнего скота, разрушением ирригационных систем, дорог и построек. В городах вода наносит ущерб зданиям, улицам, транспорту, инженерным сооружениям и подземным коммуникациям.

Согласно  статистическим данным, наибольшее число  жертв от наводнений в мире с 1947 по 1967 г. (за исключением СССР) приходится на Азию — 154000 погибших, затем следует  Европа — 10 500 погибших. В Южной Америке, Африке и Карибском регионе число  жертв составило 2000—3000 человек, а  в Северной Америке погибло 700 человек.

Лимноабразия

Наблюдается на берегах озер и водохранилищ. Она вызывается волновыми движениями, которые обрушиваются на берега и  размывают их. На крупных озерах высота волн во время сильного ветра  может достигать 5-метровой высоты. Особенно интенсивно размываются берега во время заполнения водохранилищ. В Цимлянском водохранилище на р. Дон берега были срезаны волнами  за 5 лет в среднем на 50 м, а на отдельных участках — на 120 м.

Заболачивание

Процесс заболачивания развивается в  условиях влажного климата, когда количество атмосферных осадков превышает  их испарение, в местах, где существует равнинный рельеф и близко к поверхности  расположены подземные воды. Заболоченные земли преобладают в тундре, в  зоне лесов (на европейской части  они составляют 40%, а в лесостепной  зоне — 10%). Заболочены большие пространства Мещерской, Молого-Шекснинской, Полесской, Причерноморской, Прикаспийской и  других низменностей. Аналогичная картина  наблюдается в Сибири. Здесь заболочена огромная территория Западносибирской низменности. В Восточной Сибири заболочены поймы и приустьевые части в долинах крупных рек.

Процессы  заболачивания существенно меняют природную обстановку, среду и  условия жизнедеятельности человека. В процессе заболачивания происходит полная смена растительности. Избыточное увлажнение ухудшает воздухообмен почвы  и отрицательно отражается на древесной, кустарниковой и травянистой  растительности. Заболочивание наносит  ущерб лесному хозяйству, ухудшает водный режим почв и препятствует получению высоких урожаев.

Материальный  ущерб от заболачивания вызван необходимостью дополнительных расходов на проведение ирригационных работ и защиту построенных сооружений от агрессивного воздействия подземных вод.

Ледники

Движущиеся  под влиянием силы тяжести ледники  производят огромную геологическую  работу. Экзарацию, или разрушительные действия, ледники оказывают на подледное  ложе и боковые стенки ледниковой долины. Эти воздействия проявляются  в областях современного оледенения, особенно в горных районах. Наряду с  разрушительным действием ледники  производят и созидательную работу. Вынося обломочный материал разного  размера, ледники его постепенно откладывают, создавая донные, боковые  и конечные морены.

Вытекая из зоны аккумуляции, ледники приобретают  различные формы в зависимости  от поверхности, по которой они текут: горные, альпийские или долинные ледники; сливающиеся ледники или ледники  предгорий; покровные, или материковые  ледники (они называются иногда ледниковыми  щитами или покровами). Под действием  ледников образуются карры, ледниковые цирки и ледниковые долины—троги. Карры представляют собой креслообразные углубления с крутыми, порой отвесными  стенками и вогнутым дном. При разрастании  карры преобразуются в ледниковые цирки — крупные впадины циркообразной  формы, обрамленные с трех сторон высокими скалистыми хребтами. Четвертая  сторона открыта вниз, по которой  осуществляется сток льда. Троги имеют  широкое полого-выгнутое дно и  крутые склоны, вытачиваемые льдом. Профиль трогов изменчив. Наряду с пологими участками имеются крутые ступени — ригели.

Лавины

Лавины  — массы снега, падающие или соскальзывающие  с крутых склонов гор. Падение  лавин сопровождается образованием воздушной предлавинной волны, которая  производит большие разрушения. Скорость лавин достигает 100 км/ ч. Лавины перемещают большое количество снега. Самые  крупные лавины сносят до 1 млн. м3 снега.

Среди лавин выделяют: снежные оползни  — осовы; лотковые лавины, движущиеся по эрозионным бороздам; прыгающие  лавины, перемещающиеся скачками по уступам, или свободно падающие.

Сход  лавин происходит в результате перегрузки склона снежной массой в результате обильных снегопадов или нарушения  сцепления между снежными слоями. Такие лавины называются сухими. Мокрые лавины возникают в результате появления  между подошвой снежного покрова  и поверхностью склона водной смазки, образованной во время оттепелей  или дождей. При формировании в  нижней части снежной толщи горизонта  разрыхлений, вызываемых возникновением кристаллов глубинной изморози, также  возникают лавины. Кристаллы появляются в результате разности температур между  нижними и верхними горизонтами  снежного покрова на склонах. Возникающий  при более высоких температурах в нижних слоях снежного покрова  водяной пар мигрирует в более  высокие и холодные горизонты, что  приводит к испарению снега в  теплом слое и превращению его  в горизонт скольжения.

Огромная  разрушительная сила снежных лавин, нередко достигающая силы удара 100 т. на 1 м2, усиливается воздушной  волной, перемещающейся впереди фронта движущейся лавины.

Возникновению лавиноопасных склонов способствуют вырубка лесов и выемка грунтов.

На  территории России к числу лавиноопасных  относятся горы Северного Кавказа, Кольского полуострова, Полярного, Приполярного и Северного Урала, Горного Алтая, Саян, Южной и Восточной  Сибири, Камчатки.

Сход  лавин, приводящий к гибели людей  или к серьезным экологическим  последствиям, происходит в мире в  среднем не реже двух раз в год. Особенно опасно внезапное пробуждение  лавинных участков, где следы действия лавин в прошлом исчезли. Неосмотрительно  возведенные в зоне выброса лавин  сооружения нередко оказываются  под действием катастрофических сбросов снега. Опасны также те лавины, которые отклоняются от своих  традиционных путей схода. Причиной подобных ситуаций являются экстремально длительные и обильные снегопады  или разовое выпадение за сутки  снежного покрова толщиной 50 см в  холодных районах и 100 см — в теплых. В районах с морским климатом, в частности в Скандинавии, на Камчатке и Сахалине, лавинные бедствия связаны с приходом глубоких и  продолжительных циклонов.

Наиболее  крупные по объему лавины зарегистрированы в Гималаях и Андах, на Кавказе  и в западной части Тянь-Шаня.

Сели

Сели  — катастрофические временные бурные русловые грязекаменные потоки. Они  характеризуются высоким содержанием  твердого материала (не менее 100—150 кг на 1 м3) и резким подъемом уровня воды, внезапным возникновением и быстрым  перемещением. Сели обладают высокими эрозирующими свойствами и огромной ударно-разрушительной силой, связанной  с большой насыщенностью твердой  фазой, значительной крутизной русла  и лавинным характером движения.

Образованию селей способствует наличие на склонах  мощных не закрепленных растительностью  осыпей. Во время сильных ливней или бурного таяния снега эти  осыпи быстро насыщаются водой и  начинают двигаться по эрозионным ложбинам, наполняя их грязево-жидкой массой. Сели в отличие от паводковых вод двигаются  прерывисто, валами вследствие периодического образования каменных и грязекаменных заторов в местах сужения русла или на его поворотах. Накопившись перед одним затором, поток постепенно набирает силу и, прорвав его, устремляется к следующему со скоростью более 15 км/ч. Вынося огромные массы каменного материала, селевые потоки на своем пути разрушают здания и засыпают сельскохозяйственные угодья. В 1921 г. селевой поток частично разрушил г. Алма-Ату, а в 1946 г. — г. Ереван. Атакам селевых потоков периодически подвергаются города Душанбе, Бешкек, Тбилиси. В России сели развиты на Кольском полуострове, на Урале, на севере Сибири, в Саянах, Прибайкалье, на Камчатке, в предгорных и горных районах Средней Азии, Северного Кавказа и Закавказья.

Экологические последствия селевых потоков  зависят от их мощности. Катастрофические последствия имеют сели объемом  более 1 млн. м3. Они представляют значительную угрозу населению и часто приводят к человеческим жертвам. Одним из самых трагичных по своим последствиям был селевой поток, сошедший в  июле 1938 г. в г. Кобе (Япония). Спустившись  к подножию гор, где располагался город, сель вызвал гибель 460 человек  и разрушил 100 000 домов. В 1970 г. в Перу под грязекаменной массой селя был  погребен г. Юнгай с 20 000 жителей.

Хотя  катастрофические сели происходят не часто, избежать огромного ущерба от их воздействия не удается. Сели представляют опасность для всех объектов гражданского и промышленного назначения, которые  оказываются в зоне их прохождения. Огромный вред селевые потоки наносят  транспортным магистралям. Селевой  материал заваливает дорожное полотно, забивает туннели, сносит мосты, опоры  и трубы. Сели заносят ирригационные  сооружения, разрушают горные электростанции, линии связи, продуктопроводы и  наносят большой ущерб сельскому  хозяйству.