Введение
Овраг – это форма рельефа, образованная текущей водой, массовым перемещением грунта или, как правило, их комбинацией, в результате резкой эрозии почвы или другого относительно легко эродируемого материала, обычно на склонах холмов, в речных поймах или на террасах. Овраги напоминают большие канавы или небольшие долины, но имеют глубину и ширину от нескольких до десятков метров, характеризуются четким "бровкой оврага" или "головной стенкой" и развиваются в направлении истока (т.е. вверх по течению) за счет эрозии. Овраги обычно связаны с прерывистым или временным стоком воды, как правило, обусловленным локальными интенсивными или продолжительными осадками или таянием снега. Овраги могут формироваться и углубляться в результате сельскохозяйственной деятельности на склонах (часто с небольшим уклоном), а также быстро развиваться на пастбищах из-за существующих естественных форм эрозии, подверженных удалению растительного покрова и выпасу скота.
the landform
A gully is a landform created by running water, mass movement, or commonly a combination of both eroding sharply into soil or other relatively erodible material, typically on a hillside or in river floodplains or terraces. Gullies resemble large ditches or small valleys, but are metres to tens of metres in depth and width, are characterized by a distinct 'headscarp' or 'headwall' and progress by headward (i. e. upstream) erosion. Gullies are commonly related to intermittent or ephemeral water flow, usually associated with localised intense or protracted rainfall events or snowmelt. Gullies can be formed and accelerated by cultivation practices on hillslopes (often gentle gradients) in farmland, and they can develop rapidly in rangelands from existing natural erosion forms subject to vegetative cover removal and livestock activity.
Этимология
Самое раннее известное употребление термина датируется 1657 годом. Оно происходит от французского слова goulet, уменьшительной формы слова goule, означающего горло. Возможно, термин связан с названием типа ножа, использовавшегося в то время, – ножом для оврагов (gully knife). Водная эрозия более вероятно происходит на крутых склонах из-за эрозионного давления, разбрызгивания, вымывания и переноса материала. Характеристики склона, такие как длина склона и величины, пропорциональные длине склона, влияют на эрозию почвы. Существует положительная корреляция между рельефом и эрозией почвы в юго-восточной Нигерии. Выделяют три типа топографии: горы, куэстовые ландшафты и равнины с низменностями. В то время как высокогорья со стабильной литологией избегают образования оврагов, но при этом допускают интенсивный сток, возвышенности с рыхлыми песчаниками более подвержены эрозии.
Формирование и последствия
Эрозия оврагов может прогрессировать посредством разнообразных и комбинированных процессов. Процессы эрозии включают врезание и размыв берегов потоком воды, массовые перемещения насыщенного или ненасыщенного материала берега или стенки, просачивание грунтовых вод, подмывающее вышележащий материал, обрушение почвенных труб или тоннелей в дисперсных почвах, или их сочетание в различной степени. Склоны холмов более подвержены овражной эрозии при удалении растительного покрова в результате вырубки лесов, перевыпаса скота или другими способами. Овраги на пастбищах могут возникать из-за концентрированного стока воды по колеям, образованным скотом или транспортными средствами. Размытая почва легко уносится текущей водой после отрыва от земли, обычно во время коротких, но интенсивных ливней, таких как грозы. Овраг может удлиняться за счет эрозии вверх по течению в точке излома. Эта эрозия может быть вызвана межпластовым потоком и почвенным трубопроводом (внутренняя эрозия), а также поверхностным стоком. Овражная эрозия может также продвигаться в стороны аналогичными методами, включая массовые перемещения, действующие на стенки оврага (берега), и развитием «ветвей» (тип притока). Овраги снижают продуктивность сельскохозяйственных угодий, врезаясь в землю, и образуют осадок, который может заиливать водоемы ниже по течению, а также ухудшать качество воды в дренажной и озёрно-прибрежной системах. В связи с этим значительные усилия направлены на изучение оврагов в рамках геоморфологии и почвоведения, предотвращение овражной эрозии, а также на восстановление и реабилитацию овражистых ландшафтов. Общие потери почвы в результате образования оврагов и последующего осадконакопления в реках могут быть существенными, особенно в случае неустойчивых почв, склонных к дисперсии. Когда вода направляется на открытую почву, происходит овражная эрозия, удаляющая почву вблизи водостоков. Это может привести к проблемам, таким как разделение земельных участков, потеря пахотных земель, ухудшение удобств и снижение стоимости недвижимости. Кроме того, это может привести к заиливанию, изменению цвета водоснабжения и созданию благоприятной среды для грызунов. Вода, стекающая по открытой, голой почве, создает овраги и гряды, разрушающие горные породы и почву. Когда вода стекает по открытой местности, она размывает или сдвигает грунт, образуя небольшие ручейки. Гравитация вызывает эрозию разломов на склонах, при этом более крутые склоны генерируют больший поток воды. Песчаные почвы чаще подвержены образованию небольших ручейков, которые наиболее распространены в дождливые месяцы. Овраги развиваются, когда небольшой ручеек игнорируется в течение длительного времени, утолщаясь и расширяясь по мере продолжения эрозии почвы. Факторы, влияющие на овражную эрозию, были исследованы в Зарии, штат Кадуна, Нигерия, с использованием данных SRTM, образцов почвы, данных об осадках и спутниковых снимков. Результаты показали, что наибольшее влияние на овражную эрозию оказывают уклон (56%) и количество осадков (26%), тип почвенного покрова (12%) и почва (6%). Исследование пришло к выводу, что на потерю почвы существенно влияет конкретный фактор.
Влияние ущелий
Эффект оврагов в окружающей среде невозможно переоценить. Потеря плодородных сельскохозяйственных земель из-за овражной эрозии – серьезная экологическая проблема, снижающая качество урожая и способная привести к голоду и дефициту продовольствия. Она также вызывает потерю органического вещества в почве, что негативно сказывается на жизнеспособности растений. Эрозия загрязняет экосистему, поскольку смытые с полей вещества попадают в реки, ручьи или на незастроенные территории. В связи с ростом населения и увеличением спроса на землю, эрозия представляет угрозу и для естественных экосистем, вторгаясь на территорию природных лесов. Также разрушаются важные объекты инфраструктуры, такие как жилые дома, опоры линий электропередач и водопроводные сети.
Предотвращение ущелий
Эффективные методы управления земельными ресурсами могут предотвратить образование оврагов. Эти методы включают в себя сохранение растительности вдоль водотоков, использование большего количества воды, выделение водотоков в отдельные классы земель, стабилизацию эрозии, борьбу с вредителями, равномерное распределение стока, поддержание высокого содержания органических веществ в почве и избежание чрезмерной обработки почвы. Эти тактики обеспечивают равномерную инфильтрацию и устойчивое растительное покрытие. Данный обзор призван внести ценный вклад в эффективные методы предотвращения и управления оврагами, объединяя информацию из предыдущих исследований. Остановить образование оврагов можно, изменив способы землепользования, сохраняя воду и почву или применяя конкретные меры в зонах с сосредоточенным стоком. Остатки растений и другие растительные преграды могут предотвращать эрозию, хотя их эффективность ограничена. К внешним факторам, влияющим на предотвращение и контроль оврагов, относятся биофизическая среда, рельеф, климат и геоморфология.
Стабилизация ущелий
Для уменьшения размыва, накопления осадка и зарастания растительностью, стабилизация оврагов предполагает изменение направления потока воды. Воду можно безопасно отвести с естественного уровня к дну оврага, используя различные сооружения, такие как водосбросы, трубчатые конструкции, травяные и каменистые водостоки. На крутых участках дна оврага могут потребоваться инженерные работы. Растительность может восстановиться благодаря осадку, отложенному на более пологих склонах. Поврежденные участки следует ограждать до завершения восстановления.
Рекультивация ущелий в восточной Нигерии
Восточная Нигерия и её экология находятся под серьёзной угрозой из-за овражной эрозии. Исследовательский проект, охвативший 370 семей и девять регионов, подверженных риску, оценил проблемы овражной эрозии в регионе. Результаты показали, что наиболее серьёзной проблемой воспринимается потеря биоразнообразия, в то время как ущерб, нанесённый имуществу, дорогам и тротуарам, был оценен как наименее важный. Это указывает на значительные различия в оценках среди пострадавших, что подчёркивает необходимость долгосрочных решений для восстановления. Исследование рекомендует сократить потерю почвы, повысить осведомлённость населения об экологических проблемах, принять природоохранное законодательство и предоставить местным жителям средства для укрепления их адаптационных возможностей. В Агулу Нанке, на юго-востоке Нигерии, было проведено исследование геоэкологических факторов, вызывающих овражную эрозию. В центре внимания – управление водосборными бассейнами для борьбы с овражной эрозией и геотехнический анализ. В ходе полевых работ данные собирались с использованием ГИС и GPS технологий. Исследование показало, что овражная эрозия распространена повсеместно, при этом наибольшая концентрация наблюдается в районе Нанка/Око. Карта характеристик оврагов демонстрирует различия в их длине и глубине, что подчеркивает необходимость учёта уязвимости оврагов и незамедлительного реагирования на угрозу эрозии.
Искусственные ущелья
Ущелья могут формироваться или увеличиваться под воздействием различных видов человеческой деятельности. Искусственные ущелья образуются при гидравлической добыче, когда струи или потоки воды направляются на мягкие аллювиальные отложения для извлечения золотой или оловянной руды. Следы таких методов добычи хорошо видны в ландшафте старых золотодобывающих районов, например, в Калифорнии и северной Испании. Так, бадленды в Лас-Медуласе были созданы в римский период посредством гидравлической разработки золотоносных аллювиев с использованием воды, поступавшей по многочисленным акведукам, питаемым близлежащими реками. Каждый акведук создавал большие ущелья внизу в результате эрозии мягких отложений. Выносимый материал тщательно промывался более слабыми потоками воды для извлечения самородков и золотой пыли.
Завершение ущелий
Начало образования оврагов является результатом локальной эрозии поверхностным стоком, часто концентрирующейся в районах, где лесной покров был удален для сельскохозяйственных нужд, неравномерного уплотнения поверхностных почв пешеходным и транспортным движением, а также некачественно спроектированных дорожных водопропускных труб и водоотводных канав. Прекращение процессов образования оврагов требует управления водными ресурсами, сохранения почв и, в некоторых случаях, переселения населения. Эрозия оврагов локализована в прибрежных песчаных равнинах, песках Нанка и песчаниках Нсукка бассейна Анамбра-Имо. Наиболее подвержены эрозии рыхлые или слабосцементированные отложения с коротким временем рассеивания. Для разработки устойчивой стратегии прекращения образования оврагов необходимо общественное просвещение и сотрудничество между правительством, донорами, частным сектором и сельским населением.
На Марсе
Ущелья широко распространены в средних и высоких широтах на поверхности Марса и являются одними из самых молодых образований, наблюдаемых на этой планете, вероятно, сформировавшихся за последние несколько сотен тысяч лет. Они представляют собой одно из наиболее веских доказательств существования жидкой воды на Марсе в относительно недавнем геологическом прошлом, возможно, в результате незначительного таяния снежного покрова на поверхности или льда на небольшой глубине в самые теплые дни марсианского года. Также возможно, что некоторые марсианские ущелья образовались в результате выхода на поверхность воды из более глубоких подземных водоносных горизонтов.