Эрозия

Эрозия в каньоне Антилоп, юго-запад США

Ветровая эрозия почв, о. Гавайи

Эро́зия (от лат. erosio «разъедание») — разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их отложением.

Эрозия почвы — разрушение (разъедание) почвы.

Часто, особенно в зарубежной литературе, под эрозией понимают любую разрушительную деятельность экзогенных сил, таких, как морской прибой, ледники, гравитация; в таком случае эрозия выступает синонимом денудации. Для них, однако, существуют и специальные термины: абразия (волновая эрозия), экзарация (ледниковая эрозия), гравитационные процессы, солифлюкция и т. д. Такой же термин (дефляция) используется параллельно с понятием ветровая эрозия, но последнее гораздо более распространено.

По скорости развития эрозию делят на нормальную и ускоренную. Нормальная имеет место всегда при наличии сколько-либо выраженного стока, протекает медленнее почвообразования и не приводит к заметным изменениям уровня и формы земной поверхности. Ускоренная идет быстрее почвообразования, приводит к деградации почв и сопровождается заметным изменением рельефа.

По причинам выделяют естественную и антропогенную эрозию. Следует отметить, что антропогенная эрозия не всегда является ускоренной и наоборот.

Ветровая эрозия

Пыль, поднятая ветром с распаханного поля. Штат Айова, США, 1890 год.

Грибовидные останцы в Белой пустыне, Египет

Ветровая эрозия проявляется в разрушающем действии ветра на горные породы. Она является одной из ведущих геологических агентов в изменении рельефа пустынных и полупустынных территорий, оказывает большое влияние на земли сельскохозяйственного назначения. Ветровая эрозия также является одной из основных причин деградации почв, опустынивания, запыления воздуха и ущерба сельскохозяйственным угодьям. Ветровая эрозия включает в себя дефляцию и ветровую корразию.

Дефляция представляет собой выдувание и развевание рыхлых пород — песков, лесов, вспаханных почв, возникновение пыльных бурь. Она подразделяется на два типа: площадную и соровую. Площадная дефляция охватывает значительные территории, приводя к выдуванию поверхностного слоя рыхлых пород и постепенному понижению земной поверхности. При соровой дефляции разрушительная геологическая деятельность ветра концентрируется на некоторых участках, преимущественно приуроченным к сухим логам и пухлым солончакам. В последнем случае формируются специфические дефляционные формы рельефа — дефляционные впадины («котловины выдувания», гольвеги), то есть отрицательные формы, вытянутые по направлению господствующих ветров, последние образуются в областях развития лёссов и лёссовидных отложений.

Значительная доля геологической работы при ветровой эрозии происходит во время пыльных (песчаных) бурь. Они возникают практически повсеместно, но наиболее характерны для территорий с аридным и семиаридным климатом при слабом развитии растительности или её отсутствии. Начало пыльной бури связано с определёнными скоростями ветра, однако из-за того, что летящие частицы вызывают цепную реакцию отрыва новых частиц, окончание её происходит при скоростях существенно меньших. Наиболее сильные бури имели место в США в 1930-е годы («Пыльный котёл») и в СССР в 1960-е годы, после освоения целины. Чаще всего пыльные бури связаны с иррациональной хозяйственной деятельностью человека, а именно — массированной распашкой земель без проведения почвозащитных мероприятий, что приводит к активной эрозии почв.

Ветровая корразия возникает при воздействии переносимых ветром песчаных и пылеватых частиц на обнажения твёрдых горных пород. В результате ветровой шлифовки скал, камней, строений и механизмов формируются ниши выдувания, грибовидные образования и другие специфичные формы в выступах твёрдых или скальных пород.

Водная эрозия

Промоины на пшеничном поле, США

Водная эрозия происходит под воздействием вре́менных потоков атмосферных вод (ливневые дожди, талые воды и т. д.).

Капельная эрозия

Разрушение почвы ударами капель дождя. Структурные элементы (комочки) почвы разрушаются под действием кинетической энергии капель дождя (энергии, связанной с увеличением скорости капель по мере их приближения к земле) и разбрасываются в стороны. На склонах перемещение вниз происходит на большее расстояние. Падая, частички почвы попадают на плёнку воды, что способствует их дальнейшему перемещению. Этот вид водной эрозии приобретает особое значение во влажных тропиках и субтропиках.

Плоскостная эрозия

Под плоскостной (поверхностной) эрозией понимают равномерный смыв материала со склонов, приводящий к их выполаживанию. С некоторой долей абстракции представляют, что этот процесс осуществляется сплошным движущимся слоем воды, однако в действительности его производит сеть мелких вре́менных водных потоков.

Поверхностная эрозия приводит к образованию смытых и намытых почв, а в более крупных масштабах — делювиальных отложений.

Линейная эрозия

В отличие от поверхностной, линейная эрозия происходит на небольших участках поверхности и приводит к расчленению земной поверхности и образованию различных эрозионных форм (промоин, оврагов, балок, долин). Сюда же относят и речную эрозию, производимую постоянными потоками воды.

Смытый материал отлагается обычно в виде конусов выноса и формирует пролювиальные отложения.

Виды линейной эрозии

Пример совмещённых боковой и глубинной эрозий. Берег Сухоны

• Глубинная (донная) — разрушение (разъедание) дна русла водотока. Донная эрозия направлена от устья вверх по течению и происходит до достижения дном уровня базиса эрозии.
• Боковая — разрушение берегов.

В каждом постоянном и вре́менном водотоке (реке, овраге) всегда можно обнаружить обе формы эрозии, но на первых этапах развития преобладает глубинная, а в последующие этапы — боковая.

Механизм водной эрозии

Овраг в урочище, прилегающем к балке Каменный лог в Белгородской области. Результат весенних паводковых вод

Химическое воздействие поверхностных вод, к которым относятся и воды рек, минимально. Основной причиной эрозии является механическое воздействие на горные породы воды и переносимых ею обломков — ранее разрушенных пород. При наличии в воде обломков эрозия резко усиливается. Чем больше скорость течения, тем более крупные обломки переносятся и тем интенсивнее идут эрозионные процессы.

Оценить устойчивость почвы или грунта к действию водного потока можно по критическим скоростям:

• неразмывающая скорость — максимальная скорость потока, при которой не происходит отрыва и перемещения частиц;
• размывающая скорость — минимальная скорость потока, при которой начинается непрекращающийся отрыв частиц.

Для почв и полидисперсных грунтов понятие неразмывающей скорости не имеет физического смысла, поскольку даже при самых низких скоростях происходит вынос наиболее мелких частиц. При турбулентном потоке отрыв частиц происходит при максимальных пульсационных скоростях, поэтому увеличение амплитуды колебания скорости потока вызывает уменьшение критических скоростей для данного грунта.

Эрозия техногенного происхождения

Решающим фактором стабилизации грунтов и защиты почв от всех видов эрозии является растительный покров. Деревья и кустарники, травостой с развитой корневой системой эффективно снижают скорость приповерхностных воздушных потоков при ветре, обеспечивают поглощение энергии падающих капель при дожде и диссипацию (рассеивание) водных потоков на поверхности.

Поэтому при воздействиях техногенного характера, связанных с обнажением почв, например грунтовых работах при строительстве, разработке карьеров, устройстве шламохранилищ и т. д., возникает опасность резкого роста объёма почвопотерь с эрозией. Например, при устройстве пахотного поля на тяжелосуглинистой (более 40 % физической глины) опесчаненной почве при крутизне склона 10° скорость эрозии возрастает в 50-250 раз по сравнению с травяным покровом, а по сравнению с участком, заросшим лесом, — в 7000-35000 раз. При отсутствии противоэрозионных мероприятий почвопотери могут составлять 1-10 см в год. Формы водной эрозии (капельная, поверхностная и линейная) различаются по влиянию почвопотери. На тестовом склоне (песчаная почва, уклон 11°) почвопотери распределились в пропорции 1:20:950. При увеличении процента илистых частиц склонность к эрозии возрастает.

Эрозия почв является значимым фактором риска при реализации инфраструктурных, строительных и сельскохозяйственных проектов, поэтому после проведения грунтовых работ рекомендуется немедленно применять травосеяние («залужение») для восстановления повреждённой поверхности и укрепления склонов. Для обеспечения достаточной защиты почвогрунта в период между травосеянием и получением устойчивого растительного покрова вместе с посевом часто наносится защитное покрытие: вручную — биоматы, механически — гидромульчирование/гидропосев.

Распространение эрозии

Процессы эрозии распространены на Земле повсеместно. Ветровая эрозия преобладает в условиях аридного климата, водная эрозия — в условиях гумидного климата.

Борьба с эрозией почв

Для предотвращения эрозии почв обеспечивается правильное для данной географической зоны и местности соотношение угодий (пашни, леса, луга), тщательность обработки почвы, а также её удобрение и смену культур, смену пара и посева, чтобы плодородие почвы возрастало, чтобы культурный горизонт почвы увеличивался и обогащался, а не уменьшался и не выщелачивался, не смывался и не выдувался.

См. также

• Выветривание
• Коррозия (геология)
• Корразия
• Суффозия

Литература

• Эрозия // Геологический словарь : [в 3 т.] / гл. ред. О. В. Петров. — 3-е изд., перераб. и доп. — СПб. : ВСЕГЕИ, 2012. — Т. 3. Р — Я. — ISBN 978-5-93761-182-6.

• Эрозия почв / Мещеряков П. В. // Шервуд — Яя. — М. : Большая российская энциклопедия, 2017. — С. 441—442. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 35). — ISBN 978-5-85270-373-6.
• Мирцхулава Ц. Е., Основы физики и механики эрозии русел. Л.: Изд-во Гидрометеоиздат, 1988.
• Поленов Б. К.,. Размывание // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Кузнецов М. С., Глазунов Г. П. — Эрозия и охрана почв: Учебник. — М.:Из-во МГУ, 1996
• Soil erosion and conservation / R.P.C. Morgan. — 3rd ed, National Soil Resources Institute,Cranfield University, 2005
• Predicting Soil Erosion by Water: A Guide to Conservation Planning With RUSLE / K.G.Renard, G.R.Foster — USDA Agriclture Handbook #703, 1997
• ОДМ 218.3.031-2013 «Методические рекомендации по охране окружающей среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог»

Ссылки

• Эрозия на Азбуке Земли: Как образуются естественные арки?
• Водная эрозия почвы
• Кремневая основа эрозии