Многолетняя динамика линейного, площадного и объемного прироста оврагов на территории Удмуртии

Рассматриваются инструментальные методы изучения линейного, площадного и объемного роста оврагов на сельскохозяйственных землях за период с начала 2000-х до 2021 гг. Методы исследования включали плановую геодезическую съемку вершинной части оврагов, включая бровки, тальвег и поперечные профили с применением электронного тахеометра. Объекты исследования включают 6 оврагов различного типа (2 приводораздельных, придолинный, вершинный, донный и пойменный), развивающихся в пределах 6 ключевых участков, где их водосборные площади заняты преимущественно пахотными угодьями. Целью исследований является выявление связи между линейным, площадным и объемным приростом оврагов в зависимости от их морфолого-морфометрических характеристик. Для большинства рассматриваемых оврагов максимальные размывы наблюдались в 2001 г., когда линейные приросты вершин достигали 13.8–21.8 м (среднее арифметическое за весь период наблюдений – 0.68–3.45 м), площадные варьировались в пределах – от 25.1 до 436.7 м², (среднее арифметическое – 11.12–109.02 м²), а объемные, соответственно – от 398 до 3068 м3, (среднее арифметическое – 27.52–889.80 м³), но были и исключения, когда линейные приросты имели максимум в 2011 г., например, приводораздельный овраг № 1 (2.3 м) и вершинный овраг № 4 (3.25 м). По всем типам оврагов рассчитаны основные статистические показатели величин линейного, площадного и объемного приростов за исследуемый период. Установлено, что в большинстве случаев проявляется отчетливая зависимость между рассматриваемыми показателями, что наиболее характерно для пойменного оврага с коротким (2013–2021 гг.) периодом наблюдения. Здесь связь линейного прироста с площадным (r = 0.985) и объемным (r = 0.984) размывами оказалась очень высокой. Достаточно высокой получилась связь линейного прироста с площадным (r = 0.819) и объемным размывами (r = 0.792) у донного одновершинного оврага на участке “Курегово”. Высокая положительная связь линейного прироста с площадным (r = 0.792) и объемным размывами (r = 0.756) отмечена у придолинного оврага на правом склоне долины реки Вятки (“Крымская Слудка”). Умеренная связь линейного прироста с площадным (r = 0.629) и объемным размывами (r = 0.429) оказалась у приводораздельного одновершинного оврага на ключевом участке “Вятское”. Очень слабая положительная связь линейного прироста с площадным (r = 0.348) и объемным размывами (r = 0.326) обнаружилась у приводораздельного оврага, растущего тремя вершинами на участке “Кулюшево”. Не обнаружена связь линейного прироста как с площадным (r = 0.280), так и с объемным размывами (r = 0.289) только у вершинного оврага (“Варзи-Ятчи”), растущего в верховьях днища голоценовой балки тремя вершинами, что объясняется более интенсивным развитием его отвершков в результате появления новых ложбин стока из-за сельскохозяйственной деятельности. Для всех рассматриваемых оврагов выявлена очень высокая связь между площадным и объемным приростом (r = 0.969 ± 0.074). Асинхронность линейного, площадного и объемного приростов исследуемых оврагов не всегда связана с климатическими факторами, что можно объяснить влиянием склоновых процессов, а в некоторых случаях и суффозией. Выявлены плавное изменение по годам площадного и объемного размывов и достаточно резкое колебание величин линейного прироста вершин оврагов, независимо от типа и их морфолого-морфометрических особенностей.

1. Акмаров П.Б., Князева О.П., Рысин И.И. Агроклиматический потенциал эффективности земледелия // Вестник Удмуртского ун-та. Сер. Биология. Науки о Земле. Вып. 2. 2014. С. 89–96.

2. Атлас Удмуртской Республики / Под ред. И.И. Рысина. М.: Феория, 2016. 282 с.

3. Базарова Л.Д. Эрозионные формы рельефа Чикойской впадины // Геология, палеовулканология и рельеф Забайкалья. Улан-Удэ: БФ СО АН СССР, 1986. С. 153–162.

4. Болысов С.И., Тарзаева Н.В. Метеорологический фактор в развитии регрессивной эрозии на юго-западе Подмосковья // Геоморфология. 1996. № 4. С. 97–103.

5. Бутаков Г.П., Зорина Е.Ф., Никольская И.И., Рысин И.И., Серебренникова И.А., Юсупова В.В. Тенденции развития овражной эрозии в Европейской России // Эрозионные и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 2000. Вып. 3. С. 52–62.

6. Веретенникова М.В., Зорина Е.Ф., Ковалев С.Н., Любимов Б.П. Стационарные исследования процессов оврагообразования на Боровском учебно-научном полигоне географического факультета МГУ // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 14. Науч. ред. Р.С. Чалов. М.: Изд-во МГУ, 2003. С. 76–92.

7. Гафуров А.М., Рысин И.И., Голосов В.Н., Григорьев И.И., Шарифуллин А.Г. Оценка современного роста вершин оврагов южного мегасклона Восточно-Европейской равнины с применением набора инструментальных методов // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2018. № 5. С 61–71.

8. Гафуров А.М., Усманов Б.М. Оценка интенсивности и динамики почвенной эрозии методом наземного лазерного сканирования // Эрозионные, русловые и устьевые процессы (исследования молодых ученых университетов). 2016. С. 81–90.

9. География овражной эрозии / Е.Ф. Зорина. М.: Изд-во МГУ, 2006. 324 с.

10. Григорьев И.И. Использование программного комплекса “Credo” для определения объемов и площадей оврагов // Вестник Удмуртского университета. Серия “Биология. Науки о Земле”. 2009. Вып. 2. С. 141–145.

11. Григорьев И.И. Пространственно-временной анализ скоростей роста техногенных оврагов на территории Удмуртии // Эрозия почв, овражная эрозия, русловые процессы: теоретические и прикладные вопросы. М.: Изд-во МГУ, 2011. С. 90–99.

12. Григорьев И.И., Рысин И.И. Исследования техногенных и сельскохозяйственных оврагов в Удмуртии // Вестник Удмуртского университета. Серия “Биология. Науки о Земле”. 2006. Вып. 2. С. 83–91.

13. Григорьев И.И., Рысин И.И. Оценка линейного и площадного прироста оврагов с применением инструментальных методов (на примере Удмуртии) // Геоморфология. 2021. Т. 52. № 3. С. 64–78. https://doiorg/10.31857/S0435428121030044

14. Григорьев И.И., Рысин И.И. Техногенные овраги на территории Удмуртии. Казань: Изд-во Удмурт. ун-та; Изд-во АН РТ, 2017. 190 с.

15. Гусаров А.В., Рысин И.И., Шарифуллин А.Г., Голосов В.Н. Оценка современного тренда эрозионно-аккумулятивных процессов в малом распахиваемом водосборе с использованием цезия-137 в качестве хрономаркера (юг Удмуртской Республики) // Геоморфология. 2019. № 2. С. 37–56. https://doiorg/1031857/S0435-42812019237-56

16. Дедков А.П., Рысин И.И., Чернышева Т.Н. Овражная эрозия на пахотных землях Европы // Геоморфология. 1993. № 2. С. 3–13.

17. Зорина Е.Ф., Никольская И.И., Ковалев С.Н. Методика определения интенсивности роста оврагов // Геоморфология. 1993. № 3. С. 66–75.

18. Коротина Н.М. Скорость роста оврагов в Ульяновском Поволжье // Геоморфология. 1981. № 4. С. 78–83.

19. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.

20. Назаров Н.Н. Овражная эрозия в Прикамье. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1992. 104 с.

21. Овражная эрозия востока Русской равнины / Под ред. А.П. Дедкова. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1990. 144 с.

22. Переведенцев Ю.А., Шумихина А.В., Шанталинский К.М., Гурьянов В.В. Опасные гидрометеорологические явления на территории Приволжского федерального округа // Метеорология и гидрология. 2019. № 12. С. 20–30.

23. Переведенцев Ю.П., Шерстюков Б.Г., Шанталинский К.М., Гурьянов В.В., Аухадеев Т.Р. Климатические изменения в Приволжском федеральном округе в XIX–XXI веках // Метеорология и гидрология. 2020. № 6. С. 36–46.

24. Рыжов Ю.В. Овражная эрозия в межгорных котловинах Юго-Западного Прибайкалья // Геоморфология. 1998. № 3. С. 68–73.

25. Рыжов Ю.В. Формирование оврагов на юге Восточной Сибири. Новосибирск: ГЕО, 2015. 180 с.

26. Рысин И.И. О современном тренде овражной эрозии в Удмуртии // Геоморфология. 1998а. № 3. С. 92–101.

27. Рысин И.И. Овражная эрозия в Удмуртии. Ижевск: Изд-во Удмурт. ун-та, 1998. 274 с.

28. Рысин И.И., Голосов В.Н., Григорьев И.И., Зайцева М.Ю. Влияние изменений климата на динамику темпов роста оврагов Вятско-Камского междуречья // Геоморфология. 2017. № 1. С. 90–103. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2017-1-90-103

29. Рысин И.И., Григорьев И.И., Зайцева М.Ю. Результаты исследований овражной эрозии в Удмуртии за последние два десятилетия // Наука Удмуртии. 2015. № 3. С. 150–164.

30. Рысин И.И., Григорьев И.И., Зайцева М.Ю., Голосов В.Н. Линейный прирост оврагов Вятско-Камского междуречья на рубеже ХХ И ХХI столетий // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2017а. № 1. С. 63–72.

31. Рычагов Г.И. Общая геоморфология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2006. 416 с.

32. Сатдаров А.З. Методы исследования регрессивного роста оврагов: достоинства и недостатки // Уч. записки Казанского ун-та. Сер. Естественные науки. 2016. № 158 (2). С. 277–292.

33. Сельское хозяйство Удмуртской Республики. Ижевск: Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по УР, 2019. 122 с.

34. Тармаев В.А. Интенсивность образования линейной эрозии в бассейне р. Куналейки (Забайкалье) // География и природные ресурсы. 1992. № 1. С. 98–102.

35. Caraballo-Arias N.A. Morphometric and hydraulic geometry assessment of a gully in SW Spain / N.A. Caraballo-Arias, C. Conoscenti, C. Di Stefano, V. Ferro, and A. Gymez-Gutierrez // Geomorphology. 2016. No. 274. P. 143–151. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2016.09.021

36. Chen Y., Jiao J., Wei Y., Zhao H., Yu W., Cao B., Xu H., Yan F., Wu D., and Li H. Accuracy Assessment of the Planar Morphology of Valley Bank Gullies Extracted with High Resolution Remote Sensing Imagery on the Loess Plateau // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2019. No. 16. 369 p. https://doi.org/10.3390/ijerph16030369

37. Frankl A., Stal C., Abraha A., Nyssen J., Rieke-Zapp D., De Wulf A., and Poesen J. Detailed recording of gully morphology in 3D through image-based modeling // Catena. 2015. Vol. 127. P. 92–101. https://doi.org/10.1016/j.catena.2014.12.016

38. Ionita I. Gully development in eastern Romania: a case study from Falciu Hills // Natural Hazards. 2015. No. 79 (1). P. 113–138. https://doi.org/10.1007/s11069-015-1732-8

39. Ionita I. Gully development in the Moldavian Plateau of Romania // Catena. 2006. Vol. 68. P. 133–140. https://doi.org/10.1016/j.catena.2006.04.008

40. Khoboso E.S., Heinz R.B., Timothy D., and Mbulisi S. An assessment of gully erosion along major armoured roads in south-eastern region of South Africa: a remote sensing and GIS approach // Geocarto International. 2016. Vol. 31. Iss. 2. P. 225–239. https://doi.org/10.1080/10106049.2015.1047412

41. Kociuba W., Janicki G., Rodzik J., and Stępniewski K. Comparison of volumetric and remote sensing methods (TLS) for assessing the development of a permanent forested loess gully // Natural Hazards. 2015. No. 79. P. 139–158. https://doi.org/10.1007/s11069-015-1807-6

42. Li W., Fu H., Yu L., Gong P., Feng D., Li C., and Clinton N. Stacked Autoencoder-based deep learning for remotesensing image classification: a case study of African land-cover mapping // International J. Remote Sensing. 2016. No. 23 (37). P. 5632–5646. https://doi.org/10.1080/01431161.2016.1246775

43. Marzolff I., Ries J.B., and Poesen J. Short-term versus mediumterm monitoring for detecting gully-erosion variability in a Mediterranean environment // Earth Surface Processes and Landforms. 2011. No. 12 (36). P. 1604–1623.

44. Ollobarren P., Giménez R., Campo-Bescós M.A., and Casalí J. Soil factors controlling gully erosion: an experimental approach // Submitted Abstracts 7th International Symposium on Gully Erosion 23–27 may 2016. West Lafayette, USA. P. 20.

45. Rafaello B. and Reis E. Controlling factors of the size and location of large gully systems: A regression-based exploration using reconstructed pre-erosion topography // Catena. 2016. Vol. 147. P. 621–631. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.08.014

46. Rishikeshan C.A., Katiyar S.K., and Mahesh V.N.V. Detailed Evaluation of DEM Interpolation Methods in GIS Using DGPS Data // 2014 International Conference on Computational Intelligence and Communication Networks. 2014. P. 666–671. https://doi.org/10.1109/CICN.2014.148

47. Rodzik J., Furtak T., and Zglobicki W. The impact of snowmelt and heavy rainfall runoff on erosion rates in a gully system, Lublin Upland, Poland // Earth Surface Processes and Landforms, 2009. Vol. 34. No. 14. P. 1938–1950. https://doi.org/10.1002/esp.1882

48. Usmanov B., Yermolaev O., and Gafurov A. Estimates of slope erosion intensity utilizing terrestrial laser scanning // Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences. 2015. Vol. 367. P. 59–65. https://doi.org/10.5194/piahs-367-59-2015

49. Vanmaercke M., Poesen J., Van Mele B., Demuzere M., Bruynseels A., Golosov V., Bezerra J.F.R., Bolysov S., Dvinskih A., Frankl A., Fuseina Yu., Guerra A.J.T., Haregeweyn N., Ionita I., Makanzu Imwangana F., Moeyersons J., Moshe I., Nazari Samani A., Niacsu L., Nyssen J., Otsuki Y., Radoane M., Rysin I., Ryzhov Yu., and Yermolaev O. How fast do gully headcuts retreat? // Earth-Science Reviews. 2016. No. 154. P. 336–355. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.01.009

50. Ximeng Xu, Fenli Zheng, Chao Qin, and Hongyan Wu. Active stage gully morphological characteristics in the Loess Hilly-gully Region based on 3D laser scanning technique // Submitted Abstracts 7th International Symposium on Gully Erosion 23–27 may 2016. West Lafayette, USA. P. 24–25.