Кіріспе
Өзенге жақын, су тасқынына ұшырайтын жер – су тасқыны алабы немесе жайылма. Су тасқыны алаптары өзен арнасының жағалауынан басталып, айналасындағы аңғардың ең төменгі бөлігіне дейін созылады және су ағыны артатын кезде су басқанға ұшырайды. Мұндағы топырақтар көбінесе су тасқыны кезінде шөгінділерден жиналған саз, құм, қиыршық тас және т.б. құрамдастардан тұрады. Су тасқынының үнемі болуына байланысты, су тасқыны алаптарының топырағы өте құнарлы болады, себебі сумен бірге қоректік заттар жеткізіледі. Бұл шаруашылықты дамытуға мүмкіндік береді; Миссисипи және Нил өзендерінің бассейндері сияқты маңызды ауыл шаруашылығы аймақтары су тасқынынан белсенді түрде пайдаланады. Ауыл шаруашылығы және қалалық аймақтар байырғы топырақ пен тұщы судың көптігін пайдалану үшін су тасқыны алаптарының жанында немесе олардың үстінде дамыған. Дегенмен, су шашу қаупі су тасқынын бақылауға бағытталған күш-жігерді күшейтуде.
A floodplain or flood plain or bottomlands is an area of land adjacent to a river. Floodplains stretch from the banks of a river channel to the base of the enclosing valley, and experience flooding during periods of high discharge. The soils usually consist of clays, silts, sands, and gravels deposited during floods. Because of regular flooding, floodplains frequently have high soil fertility since nutrients are deposited with the flood waters. This can encourage farming; some important agricultural regions, such as the Mississippi river basin and the Nile river basin, heavily exploit floodplains. Agricultural regions, as well as urban areas, have developed near or on floodplains to take advantage of the rich soil and freshwater. However, the risk of inundation has led to increasing efforts to control flooding.
Құрылу
Су тасқынынан пайда болатын алқаптардың көпшілігі өзеннің ішкі жағында шөгінділердің жиналуы және арнадан асып жатқан судың әсерінен қалыптасады. Өзен иреліп аққан жерде, ағын су өзен жағалауының сыртқы бөлігін эрозиялайды, ал шөгінділер бір мезгілде өзеннің ішкі жағындағы нүктелі бағанаға жиналады. Бұл жақтық аккреция деп аталады, себебі шөгінділер нүктелі бағананы өзен арнасына қарай жақтық бағытта кеңейтеді. Өзен ирелігінің сыртқы жағындағы эрозия, әдетте, ішкі жағындағы шөгінділермен тепе-теңдікке келтіріледі, сондықтан арна ені айтарлықтай өзгермей, иреліп ағыс бағытында жылжиды. Нүктелі бағана өзен жағалауының деңгейіне жақын биіктікке дейін қаланады. Шөгінділердің айқын эрозиясы тек өзен биікке кесілгенде ғана болады. Жалпы эффект – өзен иреліп аққанда, нүктелі бағаналардан тұратын тегіс су тасқыны алқабын құру. Арнаның жылжу жылдамдығы әртүрлі, ең баяу өлшенетін жылдамдықтан бастап, Үндістанның Коси өзені үшін жылына дейін жетеді. Арнадан асып жатқан су, өзен арнасы көтере алатын су мөлшерінен артық болғанда пайда болады. Арна жағалауынан ағып жатқан су арнаға жақын жердегі ең жуан және ірі шөгінділердің жұқа қабатын қалдырады. Бұл тік аккреция деп аталады, себебі шөгінділер жоғары қарай жиналады. Бұзылмаған өзен жүйелерінде арнадан асып жатқан су жиі болады, климатқа немесе жер бедеріне қарамастан, әдетте бір-екі жылда бір рет кездеседі. 1993 жылы Мез және Рейн өзендерінің үш күндік су тасқыны кезіндегі су тасқыны алқабындағы орташа шөгінділердің жылдамдығы 0,57 және 1,0 кг/м² аралығында болды. Бөгеттерде (4 кг/м² немесе одан да көп) және төмен жатқан жерлерде (1,6 кг/м²) жоғары көрсеткіштер анықталды. Арнадан асып жатқан судан жиналған шөгінділер табиғи бөгеттерде, жарықтарда, ылғалды жерлерде және су тасқыны алабының терең емес көлдерінде шоғырланады. Табиғи бөгеттер – өзен жағалауларында арнадан асып жатқан судан жылдам жиналған шөгінділерден қалыптасқан тізбектер. Көптеген құмдар бөгеттерде жиналады, ал саз және глинт шөгінділері өзеннен алыс орналасқан су тасқыны саздығы ретінде жиналады. Бөгеттер әдетте жақын маңдағы батпақтармен салыстырғанда жақсы дренажға ие, ал құрғақ емес климаттағы бөгеттер көбінесе өсімдіктермен қапталған. Жарықтар негізгі өзен арнасынан судың бұзылуынан пайда болады. Өзен жағалауы құлап, су тасқыны арнаны ойып алады. Жарықтардан жиналған шөгінділер көптеген салалы арналары бар дельта тәрізді шөгінділер ретінде таралады. Жарықтардың пайда болуы өзен төсегі шөгінділермен толығатын (агрегацияланатын) өзен бөлімдерінде жиі кездеседі. Қайталап су басу нәтижесінде аллювиалды жота қалыптасады, оның табиғи бөгеттері мен тасталған ирелістер су тасқынынан жоғары тұруы мүмкін. Аллювиалды жотаның үстінде арна белдеуі орналасқан, ол арналардың көшіп-қонуы мен ирелістердің кесілуінің нәтижесінде қалыптасады. Өте ұзақ интервалдарда өзен арна белдеуін толығымен тастап, су тасқыны алқабындағы басқа жерде жаңа арна белдеуін құра бастауы мүмкін. Бұл процесс авульсия деп аталады және 10–1000 жыл аралығында жүзеге асады. Тарихи апаттарға әкелген авульсияларға 1855 жылғы Сары өзен су тасқыны және 2008 жылғы Коси өзені су тасқыны жатады. Су тасқыны алқаптары кез келген түрі мен мөлшері бар өзендердің маңында қалыптаса алады. Тіпті салыстырмалы түрде түзу өзендер де су тасқыны алқаптарын құруға қабілетті. Жапсырмалы өзендердегі ортаңғы арналар нүктелі бағаналарға ұқсас процестер арқылы ағыстан төмен қарай жылжиды және су тасқыны алқабын қалыптастыруы мүмкін. Су тасқыны алқабындағы шөгінділердің мөлшері өзеннің шөгінді жүктемесінен әлдеқайда көп. Осылайша, су тасқыны алқаптары шөгінділерді олардың пайда болған жерінен түпкілікті жиналу ортасына тасымалдау кезінде маңызды сақтау орны болып табылады. Өзеннің төмен қарай кесу жылдамдығы арнадан асып жатқан судың сиректеуіне жеткенде, өзен су тасқыны алқабын тастап кеткені айтылады, ал тасталған су тасқыны алқабының бөліктері өзендік террасалар ретінде сақталуы мүмкін.
Экология
Су тасқыны алқаптары әртүрлі және өнімді экожүйелерді қолдайды. Олар кеңістікте және уақытта айтарлықтай өзгермелілікпен сипатталады, бұл өз кезегінде экожүйелердегі ең бай түрлердің қалыптасуына әкеледі. Экологиялық тұрғыдан алғанда, су тасқыны алқаптарының ең ерекше ерекшелігі – жыл сайынғы су тасқынымен байланысты су тасқыны. Сондықтан су тасқыны алқаптарының экожүйесі – өзен аңғарының тұрақты су басқан және құрғатын бөлігі ретінде анықталады. Су тасқыны қоректік заттарға бай детритті материалдарды әкеледі және су басқанда құрғақ топырақтан қоректік заттарды босатады. Су тасқынымен батқан жер бетіндегі өсімдіктердің ыдырауы қоректік заттардың қорын арттырады. Өзеннің су бастанған жағалауы (өзен жағалауына жақын аймақ) көптеген су жануарлары үшін қолайлы ортаны қамтамасыз етеді, сондықтан балықтардың шағылысу маусымы көбінесе су тасқынының басталуымен сәйкес келеді. Балық су деңгейі төмендегеннен кейін тез өсуі керек. Су ағысы азайғанда, жағалауда микроорганизмдер гүлдәп өседі, ал өзен жағалаулары құрғап, жағалауды тұрақтандыру үшін жер бетіндегі өсімдіктер өседі. Ағаштар тез өседі және тамыр жүйесінің зақымдануына төзімді. Мүмкіндіктерді пайдаланушылар (мысалы, құстар) су тасқынынан келетін мол азық-түлікке тартылады. Биозоналар топырақ ылғалдылығы мен оттегі градиентін көрсетеді, бұл өз кезегінде су тасқыны жиілігінің градиентіне сәйкес келеді. Еуропаның ежелгі су тасқыны ормандарында емен (60%), шаған (20%) және ырыс (13%) басым болған, бірақ адамның әрекеті салдарынан құрамы күлге (49%) қарай өзгерді, ал жапырақ (14%) өсті, ал емен (25%) азайды. 1800 жылдары су тасқыны ормандары Еуропаның 1%-ын құрады. Адамның әрекетінен осы жердің көп бөлігі жойылған, бірақ су тасқыны ормандары басқа ормандарға қарағанда аз зардап шекті. Бұл оларды биологиялық әртүрлілік үшін маңызды паналау орындарына айналдырады. (өлім-жітіммен өлшенеді) өзен су тасқыны болды, әсіресе Қытайдағы Сары өзенде – ең қасіретті су тасқындарының тізімін қараңыз. Олардың ішіндегі ең ауыр және ең ауыр табиғи апат (аштық пен эпидемияны ескермегенде) 1931 жылғы Қытайдағы су тасқыны болды, миллиондаған адамның қаза болғаны есептеледі. Бұған дейін 1887 жылғы Сары өзендегі су тасқыны болған, онда шамамен бір миллион адам қаза тапқан, бұл тарихтағы ең ауыр табиғи апаттың екіншісі. Су тасқынының аумағының су басқан деңгейі, қайтару периодымен анықталатын су тасқынының шамасына байланысты. АҚШ-та Федералдық төтенше жағдайларды басқару агенттігі (FEMA) Ұлттық су тасқынынан сақтандыру бағдарламасын (NFIP) басқарады. NFIP су тасқыны қаупі бар аймақта орналасқан мүліктерге Су тасқынынан сақтандыру картасы (FIRM) бойынша сақтандыру ұсынады, онда қоғам үшін су тасқынының түрлі қауіптері көрсетілген. FIRM әдетте 100 жылдық су тасқыны аймағының шекарасына назар аударады, ол NFIP-де Арнайы су тасқыны қаупі бар аймақ деп те аталады. Су жолының егжей-тегжейлі зерттеулері жүргізілген жағдайда, 100 жылдық су тасқыны алабы су тасқынын, су тасқынының маңызды бөлігін, оның ішінде өзен арнасын және су тасқынының ағысын бөгеп немесе суды сақтауды шектейтін кез келген аумақтарды қамтиды. Тағы бір жиі кездесетін термин – Арнайы су тасқыны қаупі бар аймақ, бұл 100 жылдық су тасқынынан су басуға ұшырайтын кез келген аймақ. Мәселе – су айдынының осы нүктеден жоғары кез келген өзгеруі су айдынының суды өңдеу қабілетіне әсер етуі мүмкін, сондықтан мерзімді су тасқынының деңгейіне әсер етуі мүмкін. Мысалы, үлкен сауда орталығы мен тұрақ 5 жылдық, 100 жылдық және басқа да су тасқындарының деңгейін көтере алады, бірақ карталар сирек жаңартылады және кейінірек даму кезінде ескіреді. Су тасқыны қаупі бар мүлік мемлекеттік субсидиялы сақтандыруға ие болу үшін жергілікті қоғамдық билік су тасқыны жолын қорғайтын және Арнайы су тасқыны қаупі бар аймақтарда салынған жаңа тұрғын үйлерді кем дегенде 100 жылдық су тасқыны деңгейіне дейін көтеруді талап ететін қаулы қабылдауы керек. Коммерциялық құрылыстар осы деңгейге дейін немесе одан жоғары көтерілуі немесе су тасқынына төзімді болуы мүмкін. Кейбір аудандарда егжей-тегжейлі зерттеу мәліметтері болмаған жағдайда, құрылыстарды қоршаған деңгейден кем дегенде екі футқа көтеру талап етілуі мүмкін. Сонымен қатар, көптеген мемлекеттік және жергілікті билік су тасқынынан қоршалған алқаптарды салуға қатысты ережелерді қабылдады, олар NFIP талаптарынан әлдеқайда қатаң. АҚШ үкіметі су тасқынының әсерін азайту үшін су тасқыны қаупін азайту бойынша шараларды да қолдайды. Калифорнияның Қауіпсіздікке қарсы күресу бағдарламасы – жобаларды қаржыландырудың бір көзі. Ағылшын, Индиана сияқты толық қалалар су тасқыны алқабынан шығару үшін толығымен көшірілген. Басқа, кішкентай масштабтағы шараларға су тасқынына ұшырайтын ғимараттарды сатып алып, бұзу немесе су тасқынына төзімді ету кіреді. Кейбір су тасқыны алқаптарында, мысалы, Малидегі Ішкі Нигер дельтасында, жыл сайынғы су тасқыны оқиғалары жергілікті экология мен ауыл шаруашылығының шаруашылығының табиғи бөлігі болып табылады, осы арқылы су тасқынынан кейін егін өндіруге мүмкіндік береді. Алайда, Бангладеште, Ганг дельтасында орналасқан, су тасқыны алқабының құнарлы аллювийлік топырағының артықшылықтары жиі болатын циклон мен жылдық муссондық жаңбырлар салдарынан туындайтын су тасқындарымен күрт төмендеді. Бұл қалыпты емес ауа-райы құбылыстары тығыз қоныстанған аймақта ауыр экономикалық бұзылыстар мен адам өліміне әкеледі.
Су тасқынынан құрғаған жерлердегі оттегі
Су тасқыны алқаптарының топырағының құрамы ерекше және микротопографияға байланысты кең ауқымда өзгереді. Су тасқыны ормандары жоғары топографиялық әртүрлілікке ие, бұл жергілікті гидрологиялық жағдайлардың өзгеруін тудырады. Топырақ профилінің жоғарғы 30 см-дегі топырақтың ылғалдылығы да микротопографияға байланысты кеңінен өзгереді, бұл оттегінің қолжетімділігіне әсер етеді. Су тасқыны алқабының топырағы су тасқыны арасында ұзақ уақыт бойы желдетіледі, бірақ су тасқыны кезінде, егер су ұзақ тұрып қалса, қаныққан топырақ оттегісіз қалуы мүмкін. Өзеннен алыс, биік жатқан жерлерде топырақта көбірек оттегі болады. Су тасқыны ормандары әдетте топырақ микроорганизмдерінің аэробты және анаэробты белсенділігінің кезектесу кезеңдерін бастан өткізеді, бұл жіңішке тамырлардың дамуына және кебуіне әсер етеді.
Су тасқынынан құрғаған алқаптардағы топырақтағы фосфор айналымы
Су тасқынынан арылатын алқаптар фосфорды сақтап қалу қабілеті жоғары, бұл өзендерге қоректік заттардың кетіп қалмауын қамтамасыз етеді. Фосфорлы қоректік заттардың артық болуы – тұщы су жүйелеріндегі маңызды мәселе. Тұщы су жүйелеріндегі фосфордың көп бөлігі қалалық сарқынды суларды тазарту станцияларынан және ауыл шаруашылығынан ағып келетін сулардан түседі. Ағынның жалғасуы фосфор айналымының су тасқыны алқабының шөгінділері арқылы немесе сыртқы факторлар арқылы жүзеге асыруын анықтайды. Тұщы су ағындарындағы су қысқа мерзімде өсімдіктер мен балдырларда сіңіріліп, ал ұзақ мерзімде шөгінділерде жиналады. Адамның су тасқыны алқаптарына енгізген өзгерістері де фосфор айналымына әсер етеді. Фосфор бөлшектері мен ерігіш реактивті фосфор (SRP) су арналарында балдырлардың өрбуіне және уытты заттардың пайда болуына себеп болуы мүмкін, әсіресе азот пен фосфор арақатынасы өзен ағысынан жоғары өзгерген жағдайда. Фосфор жүктемесі негізінен бөлшекті фосфор түрінде болатын аймақтарда, мысалы Миссисипи өзенінде, фосфорды ағыннан жоғары алып тастаудың ең тиімді тәсілдері – шөгінді, топырақ жинақтау және көму болып табылады. Егер фосфордың басты түрі SRP болса, онда су тасқыны ормандарындағы биологиялық сіңіру арқылы қоректік заттарды алу тиімдірек. Фосфордың кез келген түрінде су тасқыны ормандары фосфорды сіңіруге көмектеседі, ал су тасқыны мен өзендер арасындағы байланыстың адам әрекетінен үзілуі фосфордың артық жүктемесін күшейтеді.
Су тасқынынан құрғаған алқаптардағы қоршаған ортаны ластайтын заттар
Су тасқыны далаларындағы топырақтар экологиялық ластаушы заттарға, әсіресе тұрақты органикалық ластаушы заттардың (ТОЛЗ) жиналуына бейім. Су тасқыны далаларындағы микрорельеф пен топырақтың құрамының жоғары айырмашылығы салдарынан топырақтағы ластаушы заттардың таралуын дұрыс түсіну қиын.