Вы находитесь: НАША БОТАНИЧКА — Растительность — Монографии — Петров И.Б. Обь-Иртышская пойма
ОБЬ-ИРТЫШСКАЯ ПОЙМА (типизация и качественная оценка земель)
И. Б. Петров © 1979
|
Петров Игорь Борисович. Обь-Иртышская пойма [Текст] : (Типизация и качеств. оценка
земель) / Отв. ред. Л.Н. Ивановский, Г.В. Бачурин. - Новосибирск : Наука. Сиб.
отд-ние, 1979. - 136 с. : ил.; 21 см.
Ключевые слова: пойма, земли, оценка, классификация, типизация, Обь, Иртыш,
ландшафты, растительность, почвы
Ответственные редакторы: Лев Николаевич Ивановский, Геннадий
Васильевич Бачурин
УДК 551.436.1
В книге изложены общие представления о процессах
поймообразования в их тесной связи с русловым режимом рек, освещены некоторые
направления географических исследований природы речных пойм, рассмотрены
принципы типизации и качественной оценки пойменных массивов и земель для
мелиоративных целей. На примерах Обь-Иртышской поймы (в границах Тюменской области)
показаны принципиальные различия качественных оценок земель при использовании
типологического и территориального подходов. На основании различий природных
условий формирования и хозяйственного использования земель Обь- Иртышской поймы
выделены районы, в которых определены фонды качественно разных земель.
Результаты исследования могут быть полезны работникам
плановых, проектных организаций и географам, интересующимся проблемами изучения
и рационального использования пойм.
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Огромные земельные и кормовые ресурсы Обь-Иртышской поймы
еще недостаточно изучены и слабо освоены. Вовлечение этих богатств в хозяйственный
оборот страны, планомерное их освоение - дело ближайшего будущего.
Один из методов обоснования рационального и эффективного
сельскохозяйственного использования земельных ресурсов - комплексные
географические инвентаризационно-оценочные работы. Именно такая задача стояла
перед автором при исследовании земель Обь-Иртышской поймы. В практике
аналогичных работ, проводимых на поймах, традиционно утвердился типологический
подход учета ресурсного потенциала. В настоящее время сведений, полученных
только таким путем, уже недостаточно для решения задач планомерного освоения
Обь-Иртышской поймы. Необходимы данные о конкретных условиях реализации
ресурсного потенциала, которые можно получить при исследовании территориальных единств.
С этой целью автором предпринята попытка типизировать и оценить пойменные
массивы.
Двоякий подход к изучению пойменных земель определяет и
различные критерии качественных опенок, в силу чего вполне правомерно вначале
давать оценку качества условий реализации потенциала, а затем уже, исходя из
полученных оценок, рассматривать вопрос о целесообразности освоения и мелиорации
конкретных массивов и угодий.
Ввиду традиционно сложившегося типологического подхода
исследования природы пойм, ориентированного в явной или скрытой форме главным
образом на экологию, недостаточно учитываются закономерности руслового
процесса, частью которого является поймообразование, поэтому в данной работе
результаты исследования пойменных земель Оби и Иртыша предваряются разделом о
закономерностях общего хода поймообразования. В этом разделе также определяются
теоретическая и методическая позиции автора в подходах исследования пойм и
пойменных земель.
В разделах, посвященных природным условиям поймообразования,
хозяйственного освоения пойменных земель Оби и Иртыша и их качественной оценке,
анализ и систематизация данных ведутся по природным пойменным районам. По
объему излагаемого материала и детальности исследования разделы в книге
неодинаковы. Больше места в ней отведено пойме Иртыша, и вот по каким причинам.
В различных вариантах проектов межбассейнового
перераспределения стока сибирских рек на первом этапе его осуществления Нижний
Иртыш фигурирует как начало изъятия и транспортирования стока. Такие
мероприятия, безусловно, вызовут различные изменения в окружающей среде и
прежде всего скажутся на природе Пойм. Сведения о современном состоянии природы
пойм и закономерностях их развития, следовательно, нужны как для обоснования
проектов перебросок, так и для прогнозирования возможных изменений окружающей
среды. Кроме того, публикаций, посвященных природе поймы нижнего Иртыша, по
сравнению с материалами о поймах средней и Нижней Оби значительна меньше.
В основу предлагаемой читателям рабаты легли материалы
маршрутных и стационарных исследований пойм Оби и Иртыша в Тюменской области,
проведенных автором в 1972-1975 гг., а также литературные и фондовые данные.
Автор сердечно благодарит за деловые советы и научные консультации
доктора географических наук, профессора Л. Н. Ивановского, кандидатов
географических наук Г. В. Бачурина и Ю. П. Михайлова, непосредственных
участников совместных полевых и камеральных исследований К. Ю. Вакулина, И. С.
Ильину, В. Д. Махно, А. Н. Медведникова, В. М. Парфенова, В. С. Смирнова.
ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДЫ И ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОБЬ-ИРТЫШСКОЙ ПОЙМЫ
Среди природных комплексов территории Тюменской области
видную экологическую и хозяйственную роль играют поймы рек. Особой
уникальностью и феноменальностью отличаются поймы Оби и Иртыша и именно на
земле Тюменщины. Здесь эти две могучие сибирские реки сливаются вместе и
образуют пойму, которую с точки зрения общности многих природно-географических
особенностей, а также удобства изложения уместно именовать Обь-Иртышской.
Уникальность Обь-Иртышской поймы определяется прежде всего
ее огромными размерами (ширина до 60 км) и чрезвычайно продолжительными (свыше
100 сут.) половодьями, нигде на других реках земного шара не встречающимися
наряду с очень сильно развитой заболоченностью Западной Сибири Обь-Иртышскую
пойму за ее уникальные свойства также следует считать западносибирским
феноменом. Большая ширина долин и пойм Оби и Иртыша связана с геологической
деятельностью их прарек и тенденциями современного развития русловых процессов.
Длина Оби в пределах Тюменской области 1776, Иртыша - 906 км, площадь
Обь-Иртышской поймы около 33,5 тыс. кв.км. Реки Обь и Иртыш текут среди рыхлых,
легкоразмываемых пород, постоянно изменяют свои русла и берега, разрушают и
наращивают пойму.
Совокупность природных условий на водосборах и дне речных
долин обусловливает специфичные черты руслового режима, при котором формируются
расчлененные (гривистые) и разобщенные на части (массивы) поймы. Обь-Иртышская
пойма не представляет собой монолитного целого, а состоит из множества
разделенных руслами, протоками и рукавами пойменных массивов с очень неровной
поверхностью. Это первая и очень важная литолого-морфологическая особенность
природы Обь-Иртышской поймы, с которой необходимо считаться при планировании
хозяйственных мероприятий. Ею определяется относительно слабая заболоченность
Обь-Иртышской поймы в сравнении с поймами рек лесной зоны, например, в
Белорусском Полесье или Мещере.
Следующая особенность природы Обь-Иртышской поймы - своеобразные
экологические «ножницы». Они возникают при наложении на крайне суровые
биоклиматические условия Обского Севера длительных периодов половодий. В
результате в отдельные годы резко сокращается вегетационный период растений на
пойме. Кроме колебаний по годам, продолжительность вегетации имеет хорошо
выраженные в растительном покрове подзональные различия.
Третья особенность - исключительная динамичность
(изменчивость и подвижность) природных территориальных комплексов Обь-Иртышской
поймы в сравнении с внепойменными пространствами. Изменения очертаний и площади
пойменных массивов за одно половодье могут достигать десятков метров по ширине,
сотен метров и километров по длине (Трепетцов, 1973; Петров, 1974).
Наибольший хозяйственный интерес и ценность на Обь-Иртышской
пойме представляют ее луга и пастбища в сочетании с древесной, кустарниковой и
болотной растительностью. Общая площадь и продуктивность лугов Обь-Иртышской
поймы оценивается исследователями по-разному (Коноваленко, 1959; Тарасенков,
1964; Русинов, 1975). Средняя урожайность трав в благоприятные годы достигает
не менее 20 ц/га сена, к тому же следует учитывать, что используется только
седьмая часть луговых фондов поймы (Тарасенков, 1964).
В настоящее время обсуждаются варианты проектов переброски
части стока сибирских рек в Казахстан и Среднюю Азию (Герарди, 1972). Изъятие
части стока из Оби И Иртыша неминуемо скажется на дальнейшем ходе развития
природы их пойм. При этом немаловажную роль будет играть то, каким техническим
способом и в каком режиме будет изыматься вода. В связи с проблемой переброски
стока перед географами, работающими на поймах Оби и Иртыша, стоит ряд требующих
своего решения задач. Одна из главных задач, касающаяся вопросов «сотворчества
человека с природой» (Сочава, 1975), состоит в выявлении таких тенденций и закономерностей
развития природных территориальных комплексов, которые с точки зрения охраны
окружающей среды и интересов хозяйственного освоения являются положительными и
должны быть (по Вендрову, 1975) не только использованы, но сохранены и усилены
различными мелиоративными мероприятиями. Для этого необходимо создание
комплексных региональных схем улучшения природной среды (Сакс и др., 1975). По
мнению В. А. Николаева (1976), мелиорация должна проводиться с первых дней
поэтапного осуществления перебросок стока, поэтому необходимо уже сейчас
наметить основные исходные положения мелиоративного районирования.
Выполняя настоящую работу, мы имели в виду в какой-то мере
способствовать решению перечисленных задач. При этом руководствовались
следующими положениями:
1. Дать проектировщикам и инженерам-мелиораторам информацию
о поймах Оби и Иртыша в виде качественных оценок и рекомендаций типов пойменных
массивов.
2. В качестве критериев оценок принять выявленные возможности
использования естественных предпосылок литолого-геоморфологического строения
пойменных массивов для проведения с наименьшими затратами гидромелиоративных
мероприятий.
3. Проводить оценку пойменных земель по экологическим параметрам
- биоклиматическим и режиму поёмности в пределах подзон и пойменных районов.
4. Принять раздельную последовательность оценок земель
Обь-Иртышской поймы, которая отражает различия пространственно-временных
масштабов динамики особенностей природы, с одной стороны, а с другой - отвечает
проведению мелиораций: вначале гидро-, затем культуртехнические и агромелиорации.
КОМПЛЕКСНЫЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЙМ
Пойма - это часть дна речной долины, затапливаемая в
половодье. Своим возникновением и развитием речные поймы обязаны эрозионно-аккумулятивной
работе руслового потока. По своим природным режимам они могут быть отнесены к
земноводным ландшафтам.
В сравнении с водораздельными пространствами поймы-
чрезвычайно динамичные, быстро изменяющиеся образования. На поймах происходит
тесное взаимодействие всех основных компонентов природной среды, результаты и
размеры которого часто не поддаются визуальному наблюдению и измерению. Это
связано с быстротечностью и большим размахом происходящих изменений,
закономерности проявления которых трудно понять, если подходить к изучению
природы пойм только с компонентных, узкоотраслевых позиций. Здесь требуется
комплексный, ландшафтный подход в исследованиях, базирующийся на представлениях
о взаимосвязях компонента и взаимообусловленности явлений и процессов
формирования поименных образований как единого целого, системы. Комплексные
географические исследования пойм включают анализ взаимосвязей и их обобщение по
двум принципам- типологическому и пространственному. В рамках первого
рассматриваются типы процессов и типы местообитаний на поймах, а затем их
пространственные сочетания - типы пойменных массивов и земель.
Рис. 1. Типизация руслового процесса (Кондратьев, Попов,
1973).
1 - ленточно-грядовый; 2 - побочневый тип; 3- меандрирование
ограниченное; 4 - то же, свободное; 5 - то же, незавершенное; 1A - осередковый
тип, или русловая многорукавность; 5А- пойменная многорукавность.
|
ПОЙМООБРАЗОВАНИЕ
Р у с л о в ы й п р о ц е с с. Морфологически отличные
участки русел и пойм рек отражают различия в характере их деформаций и в
совокупности именуются русловым процессом. Следовательно, типизировав
характерные деформации на участке реки, их можно соотнести с типом руслового
процесса. В гидролого-морфологической теории руслового процесса (Кондратьев,
Попов, 1973) его содержание составляет переотложение наносов, полученных из
эрозионной сети постоянным потоком, ведущее к непрерывным изменениям
морфологического строения русла и поймы реки под действием текущей воды. С
изложенных позиций речные поймы могут рассматриваться двояко: как формы рельефа
и как формы движения твердого стока. Таким образом, поймы и поймообразование
должны рассматриваться в неразрывной связи с руслами и русловыми процессами. В
отделе русловых процессов Государственного гидрологического института
разработана гидроморфологическая типизация русловых процессов (Кондратьев,
Попов, 1973), схематически изображенная на рис. 1. Для каждого типа руслового
процесса характерны определенный комплекс пойменных и русловых морфологических
элементов и своя схема деформаций. На Оби и Иртыше наиболее распространены
свободное и незавершенное меандрирование, пойменная многорукавностъ, а также их
сочетания.
И. В. Попов (1968) изучал связи типов речных пойм,
выделенных Р. А. Еленевским (1936), с типами руслового процесса. В. В.
Ромашиным (1968), и. В. Поповым (1969) и В. И. Антроповским (1970) проводились
исследования с целью установления связей между типами руслового процесса и
основными факторами руслообразования. Для установления типа руслового процесса
и местных закономерностей его проявления нами изучались факторы
руслообразования на нижнем Иртыше (Петров, 1974) и средней Оби (Петров,
Бачурин, 1976). Здесь уместно сказать о существующих представлениях о
взаимосвязях процессов поймообразования и развития русла, т. е. общих
закономерностях руслового процесса.
Контролирующая роль тектоники в развитии флювиальной
скульптуры вообще (Герасимов, Мещеряков, 1967) и западносибирской в частности
(Герасимова и др., 1967) общепризнана. Роль тектонического фактора проявляется
опосредованно в осредненных показателях морфологии русловых форм рельефа при
изменениях активности и направленности работы руслового потока на большой
протяженности участках реки. Известно также положение В. М. Лохтина о взаимном
влиянии потока и русла, которые Н. Е. Кондратьев (1959) рассматривает как
независимые факторы руслового макропроцесса. Нами при исследовании
анализировались следующие условия и факторы руслового процесса: геологические
структуры с присущим им тектоническим режимом; геолого-геоморфологическое
строение и физико-механические свойства грунтов, которые оказывают, с одной
стороны, ограничивающее влияние на развитие руслового процесса, а с другой -
служат источником твердого стока; сезонный и многолетний гидрологический режим. |
Интегральным результатом взаимодействия перечисленных факторов могут служить
уклоны продольных профилей дна долины (поймы), русла и водной поверхности.
Анализ различий в величине уклонов на отдельных участках продольных профилей на
фоне комплекса независимых факторов позволяет устанавливать общие тенденции
развития рельефа пойм в геологическом масштабе времени. На современном уровне
развития науки и техники эти процессы хотя н не могут управляться человеком,
тем не менее при проведении различных хозяйственных мероприятий их необходимо
учитывать, несмотря на, казалось бы, малые по сравнению с современными
русловыми переформированиями скорости проявления, И. В. Поповым (1969), В. В.
Ромашиным (1968) и В. И. Антроповским (1970) установлены связи типов русловых
процессов с величиной уклонов дна долины. При этом следует отметить важный
момент: морфологические типы руслового процесса с соответствующими поймами
имеют наборы четких диагностических показателей, легко читаемых на
среднемасштабных топокартах, где изображены такие крупные реки, как Обь и
Иртыш. Среди надежных диагностических показателей необходимо прежде всего
назвать макроформы - результат деятельности руслового процесса, а именно: излучины
русла различных морфогенетических типов и стадий развития, острова и осередки,
крупные побочни, пойменные массивы с разной геометрией рельефа, вторичную
гидросеть различной конфигурации и густоты, а также размеры и форму дна долины
и расположение на нем перечисленных макроформ.
Э р о з и я и а к к у м у л я ц и я. Деформации макроформ
руслового рельефа осуществляются элементарными составляющими руслового процесса
- процессами размыва (эрозии), переноса (транспортирования) и отложения
(аккумуляции) частиц твердого вещества - горных пород. При прочих равных
условиях интенсивность эрозионно-аккумулятивного процесса тем большая, чем
больше степень кинетичности руслового потока, задаваемая уклонами дна долины.
Последние определяются геологическими структурами высоких порядков и их
тектоническим режимом. В результате в пределах одной крупной геологической
структуры господствует свой тип руслового процесса и связанные с ним формы
руслового рельефа, в том числе и поймы.
По направленности воздействия и месту приложении размывающих
струй потока различают следующие формы размыва: донную (глубинную) и боковую
эрозию, поверхностный размыв. Оторванные потоком с береговых склонов, дна русла
или с поверхности поймы частицы почвогрунтов в зависимости от своих размеров
переносятся струями потоков, имеющими различные скорости течения, на разных
глубинах. По названным показателям различают донные, влекомые и взвешенные
наносы, которые при остановке (выпадении в осадок) образуют соответственные
фации аллювия: русловые, береговых валов и пойменные. В результате
эрозионно-аккумулятивных процессов происходит постоянный обмен наносами между
руслом и поймой, что является одной из характернейших черт в жизни речных пойм.
Л и т о м о р ф о г е н е з. Формирование аллювиальных отложений,
руслового и пойменного рельефа в речных долинах взаимосвязаны и служат
отражением эрозионно-аккумулятивного процесса. Совокупность перечисленных
явлений М. В. Кленова (1951) предложила именовать литоморфогенезом. В речных
долинах с меандрирующими руслами, в том числе Оби и Иртыша, речная излучина -
основная форма рельефа и исходная ячейка при анализе и поиске закономерностей
развития пойм. Н. И. Маккавеевым и Н. В. Хмелевой (1969) экспериментально
доказано, что речные излучины служат местным стимулятором
эрозионно-аккумулятивного процесса. Известно, что развитие излучины, как
правило, начинается со стадии прямолинейного русла с последующим ростом его
кривизны до петлеобразной формы и далее спрямление русла происходит при прорыве
шейки меандра. На излучине господствуют циркуляционные течения, винт закрутки
которых направлен от вогнутого берега к выпуклому, аккумулятивному. Здесь
происходит отложение наносов в виде валов тем большей высоты и контрастных
очертаний, чем больше центробежная сила циркуляционных течений (Петров, 1974,
1977).
Эти причленяющиеся к выпуклому берегу излучин жилы песчаных
наносов служат каркасом сегментно-гривистых пойм. Высота отдельных грив,
заключенных в дуге излучины, изменяется в соответствии с ростом кривизны и
центробежной скорости на излучине по мере прохождения ею стадий развития.
Поэтому при исследовании высоты грив и разделяющих их межваловых понижений,
заключенных в дуги излучин, прослеживается закономерный рост относительной их
высоты, связанный со стадийностью развития излучин. Механизм формирования
отложений береговых валов на излучинах подробно рассматривается в работах Е. В.
Шанцера (1951) и Ю. А. Лаврушина (1966), а его схема показана на рис. 2.
Рис. 2. Основные зоны осадконакопления в пределах прирусловой
отмели (Лаврушин, 1966).
h - меженный уровень воды; Н - уровень половодья; АD - прирусловая отмель; DE - пристержневой аллювий; АВ - зона
небольших колебаний уровней воды на мелководье во время паводков - область
преимущественного воздействия продольных турбулентных токов воды и осаждения
наносов из взвеси. Преимущественно распространена косоволнистая слоистость ряби,
течения, волнения и линзовидно-горизонтальная. Характерно
горизонтально-линзовидное чередование тонких прослоев песков, супесей и
алевритов (субфация верхней части отмели); BC - зона
крупных колебаний уровней воды, область воздействия поперечных циркуляционных
токов. При спаде воды замедление скоростей течения до минимальных значений.
Преимущественно распространена косая слоистость диагонального типа и слоистость
ряби течения. Характерно чередование крупных прослоев песков, супесей и
алевритов (субфация средней части отмели); СD - зона
преимущественного воздействия поперечных циркуляционных токов, область
правильных текстур косой слоистости диагонального типа (субфация нижней части
отмели); Е - осадки субфации заводей или затонов, область накопления
преимущественно взвешенных наносов, в песчаных слойках возможны текстуры
слоистости ряби течения и волнения при преобладании параллельной слоистости
облекающего типа.
В основании прирусловых валов, как правило, лежит русловая
фация аллювия, представленная наиболее грубыми по механическому составу
наносами. По мере причленения и развития новых береговых валов ранее
сформированные отходят в глубь поймы и уже не получают осадков непосредственно
из русла. Рост таких валов в высоту продолжается за счет выпадения пойменных
наилков (пойменная фация аллювия) из половодного потока. Это обычно взвешенные
тонкодисперсные частицы иловато-пылеватого или суглинистого состава. Пойменными
наилками выполняются и различные депрессии на пойме, в том числе и старицы.
Таким образом, происходит моделировка и планация пойменного рельефа.
Кратко охарактеризованная картина формирования и развития
литолого-морфологического комплекса на излучине наиболее универсальная и
повсеместно распространена на Обь-Иртышской пойме, однако эта картина будет
неполной, если не отметить такое широко распространенное явление на
Обь-Иртышской пойме, как обвалование. Суть его в том, что формирование
прируслового вала происходит не на выпуклой, аккумулятивной, стороне излучины,
а на размываемой. В этом случае ложем для вала служит не дно русла, а в
значительной степени уже выровненная пойменными отложениями поверхность.
Формирование таких валов обычно происходит во время бурных половодий при
интенсивном подъеме уровней, когда направление потока спрямляется и он
размывает бровку берегового склона. Продукты размыва и образуют наложенные
валы.
С явлениями отложения осадков повсеместно соседствуют
процессы размыва: формируются прорывы в береговых валах, спрямления русел,
разрушение береговых склонов, промоины на пойме.
Ф а к т о р в р е м е н и и в о з р а с т. Учет
времени формирования и возраста литолого-морфологических комплексов пойм или их
элементов важен как для целей оценки качества пойменных земель, так и в
особенности при прогнозировании хода их дальнейшего развития.
Счет времени образования и развития отдельных
морфологических элементов поймы можно вести путем непосредственных наблюдений
за скоростью современных эрозионно-аккумулятивных процессов и их результатами и
таким способом получать данные об абсолютном времени. Они могут быть получены и
в результате многократных замеров скорости отступления бровки размываемых
береговых склонов (Петров, 1974) либо дешифрированием аэрофотоснимков прежних
лет залетов. В последнем случае подсчитывается среднее время, необходимое для
формирования берегового вала на излучине (Попов, 1969) (рис. 3).
Наряду с абсолютным временем формирования и развития
морфологических элементов пойм широко используется относительное. В таких
случаях речь идет об относительном возрасте литолого-морфологических комплексов
пойм, что обычно связано с представлениями о стадийном развитии речных излучин
(Маккавеев, Хмелева, 1969), о многократном смещении в противоположных
направлениях по дну долины русла (многофазные поймы, по Плюснину, 1950), или о
поясах меандрирования (разновозрастные пояса меандрирования, Шанцер, 1951)
(рис. 4).
|
Рис. 3. Схемы для определения времени образования
морфологических элементов поймы (Попов, 1969).
а - прежние положения речного русла. пунктирные линии-
очертания прежних береговых валов, видных на аэрофотоснимках; б - схема расчета
смещения вогнутого берега излучины при меандрировании (отношение данной глубины
к наибольшей и отношение скорости размыва к наибольшей на участке реки, %); h -
уровень воды; Zo - линия отсчета глубин; Zn- глубины; 1
- размытые участки берега; 2 - песок. |
Рис. 4. Схемы способов учета относительного возраста
литолого-морфологических комплексов пойм.
А - основные стадии последовательного развития излучины (по
Маккавееву, Хмелевой, 1969) и заключенного в ее дуге пойменного массива: 1 -
начальная, 2 - нормально развитая (зрелая), 3 - петлеобразная; Б - формирование
многофазных пойм при миграции русла (по Плюснину, 1950): а - однофазная пойма,
б - двухфазная, о - трехфазная. Ф а ц и и а л л ю в и я: 1 - русловая, 2 -
пойменная, 3 - погребенные горизонты почв, 4 - направления смещения
мигрирующего русла; В - схема расположения на пойме разновозрастных поясов
меандрирования (по Шанцеру, 1951): I - современный, II -
зрелый, III - старый.
|
В качестве индикаторов для определения относительного
возраста литолого-морфологических комплексов служат соотношения параметров
излучин, стратиграфия пойменных отложений, взаимное размещение и положение на
дне долины участков поймы, а также степень сформированности почвенно-
растительного покрова.
О с н о в н ы е з а к о н о м е р н о с т и п о й м о о
б р а з о в а н и я. Изложенные выше краткие сведения о процессе
поймообразования позволяют сделать следующие общие выводы об основных
закономерностях его проявления.
1. Литолого-морфологические типы пойм соответствуют
гидролого-морфологическим типам руслового процесса. В силу этого в особенностях
литолого-морфологического строения. пойм отражается характер как плановых
деформаций и переформирований макроформ руслового рельефа, так и факторов,
определяющих русловый процесс в целом.
2. Поймы как литолого-морфологический комплекс образуются в
результате боковых смещений русла и отложения аллювия, являясь внешним
отражением эрозионно-аккумулятивного процесса. С этих позиций пойма может
рассматриваться двояко: как форма рельефа и как процесс передвижения (транспортирования)
твердого стока. В каждом конкретном случае этот вопрос решается в зависимости
от выбранного отрезка времени, в пределах которого изучается явление. |
Рис. 5. Схема участков (областей) поймы (по Вильямсу, 1946). О б л а с т и п о й м ы: 1 - прирусловая, 2 - центральная,
3 – притеррасная. В о д о т о к и: 4 - тальвег центральной поймы, 5 - притеррасная
речка.
|
ПОЙМЕННЫЕ МЕСТООБИТАНИЯ
В о п р о с ы э к о л о г и и пой м. Обычно об экологии
пойменных местообитаний судят по свойствам почвенно-растительного покрова,
используя почвы и растительность в качестве индикаторов абиотических условий
местообитания. Исследование же свойств собственно экологических факторов и их
количественные характеристики часто отсутствуют. В таких случаях нередко
ограничиваются качественными характеристиками- определениями, выведенными из
свойств растительности, относительной высоты местообитаний и т. д. (например,
долго- или короткопоёмнаяпойма, зона повышенной аллювиальности и другие им
подобные, не расшифровываемые в дальнейшем количественными показателями).
Впрочем, получение таких показателей - дело трудоемкое 11 в методическом
отношении еще слабо разработанное.
Исследования пойм, начиная с ранних работ почвоведов
(Вильямс, 1946) и геоботаников-луговедов (Шенников, 1941), а в настоящее время
и ландшафтоведов (Роднянская, 1973; Хромых, 1975), носят экологический
характер. В.Р. Вильямс провел горизонтальное разделение пойм на части (рис. 5),
вышеназванные исследователи наряду с горизонтальным разделением делают и
вертикальное (рис. 6).
|
Рис. 6. Схемы горизонтального и вертикального разделения
поймы (по Шенникову, 1941).
а - топографические части развитой поймы: 1 - прирусловая, 2
- центральная, 3 - притеррасная; б - топографические части поймы: 1 -
прирусловая, 2 - центральная; в - экологические зоны (комплексы экотопов)
развитой поймы: 1 - приречная, 2 - средняя, 3 - приматериковая: г - высотные
экологические пояса (уровни): Ho-H1 - низкий, Н1-Н2 - средний, Н2-НЗ - высокий.
У р о в н и в о д ы: Ho - меженный, H1 - низкого
половодья, H2 - средневысокого, Н3 - высокого.
|
Горизонтальное разделение ведется по признаку экологической
роли наносов (аллювиальность), вертикальное по признаку продолжительности и
частоты затопления полыми водами (поёмность).
По одному из названных экологических признаков или их
совокупности, а иногда с добавлением каких-либо характеристик компонентов
ландшафта (рельефа, растительности, почв и др.) проводил ась типизация пойм.
Этот принцип типизации пойм отражает функциональный, геомерный подход изучения
природных единств. Для целей учета и оценки природного потенциала каких-либо
ресурсов поймы, например кормовых, такая типизация наиболее рациональна. |
По ё м н о с т ь. Вопрос о вертикальных (высотных)
экологических поясах поёмности в его классическом виде был разработан А. П.
Шенниковым (1941). Рассмотрим его подробнее применительно к поймам Оби и
Иртыша.
Важнейшей составляющей гидрологического режима рек является поёмность
- процесс затопления и опорожнения пойм. Поёмность, как и аллювиальность,-
главная отличительная черта пойменных ландшафтов. Различия в режиме поёмности
создают разнообразие экологических ситуаций на пойме, индикатором которых в
первую очередь служит растительность. Характеристики режима поёмности
используются в качестве критериев при типизации, качественной оценке и
практических рекомендациях по использованию пойменных земель.
В поймах Оби и Иртыша по сравнению с поймами менее мощных и
другого типа питания рек экологическое значение поёмности значительно большее,
чем аллювиальности. Действительно, продолжительность затопления пойм двух
великих сибирских рек в таежной зоне достигает 2-3 месяцев. Столь длительное
затопление прежде всего сказывается на растительном покрове: его видовой состав
беден, преобладают поймоетойкие виды; экологические различия, связанные аллювиальностью,
значительно сглажены, они не контрастны. Анализ литературы, посвященной природе
речных пойм вообще и Оби и Иртыша в частности, показал, что по этому вопросу
имеется много неясностей. Отметим, что в ряде работ высотные пояса или
экологические уровни поёмности выделяются по признаку растительности путем
экологической интерпретации индикационных свойств последней, таким способом
получают качественные характеристики поясов и градуировку вертикальной шкалы поёмности.
Некоторые исследователи качественные характеристики дополняют количественными
элементами гидрологических данных о режиме поёмности. Однако подобные сведения
имеют ряд типичных недостатков, а именно: отсутствуют сведения о методике и
технике вычислений элементов режима поёмности (см., например, Дыдина, 1961;
Роднянская; Самойлова, 1971), не приводятся обоснования градуировки
вертикальной шкалы высоты затопления, либо она выполняется с формальных позиций
через условно принятый интервал (Раменский, 1938), отсутствуют обоснование и
критерии выделения на вертикальной шкале высот затопления нулевой точки, от
которой отсчитывается начало и конец половодья и затопления поймы; расчеты
количественных характеристик элементов поёмности ведутся обычно в створах гидропостов,
однако обоснования экстраполяции таких данных на территории пойм, расположенных
выше и ниже створа, не приводятся.
Указанные недостающие звенья в значительной мере учтены в
методических проработках по исследованию режима поёмности при геоботанических
работах на пойме Л. Н. Алексеенко (1973).
В проведенном нами исследовании режимов поёмности на Иртыше
и Оби была использована методика (Петров, Бачурин, 1976), которая в части,
касающейся техники расчета количественных характеристик элементов режима поёмности,
согласуется с предложенной Л. Н. Алексеенко (1973), но отличается некоторыми
другими приемами и излагается ниже.
Для количественной характеристики режима поёмности
требовалось определить частоту, продолжительность, даты начала и окончания
затопления различных форм рельефа в пределах нескольких высотных ярусов поимы.
Исходными материалами служили натурные данные об абсолютных и относительных
высотах форм и ярусов пойменного рельефа, сведения об уровенном режиме Оби и
Иртыша за последние 30-40 лет, извлеченные из гидрологических ежегодников. В
основе разделения поймы на высотные ярусы лежит представление о том, что на
пике половодья поток производит наибольшую руслоформирующую работу (Маккавеев, 1955).
В среднем многолетнем выводе (по группам лет различной водности) поток
половодья на береговых склонах оставляет уровенные ступени, которые
соответствуют характерным диапазонам руслоформирующих расходов (Петров, 1970).
Высотное положение и количество уровенных ступеней на береговых склонах
позволяет разделить пойму на высотные ярусы. Горизонтальная поверхность каждой
из таких ступеней служит нижней границей вышерасположенного высотного яруса
поймы и, следовательно, маркирует характерный уровень подъема воды в русле и ее
разливы на пойме.
В полевой период нами проводились замеры высот уровенных
ступеней береговых склонов в створах гидропостов и на участках реки между ними.
Данные о высотах ступеней над урезом воды в реке за какой-то конкретный день
путем срезки приводились к нулю графика ближайшего гидропоста. При этом
учитывались изменения падения русла и момент добегания воды, для чего
использовалось построение продольных профилей между соседними гидропостами.
Массовый материал о высотах уровенных ступеней осреднялся в пределах геоморфологических
пойменных районов. Далее для каждой уровенной ступени берегового склона,
соответствующей высотному ярусу поймы, при многократном поперечном
профилировании поверхности склона устанавливались средние значения интервалов
высот, в пределах которых находятся слагающие данный ярус поймы отрицательные
(межваловые понижения, озерные котловины и т. д.) и положительные (валы, гривы)
формы рельефа.
Таким образом, приведенные к нулю графиков гидропостов
амплитуды высот ярусов поймы, валов и межваловых понижений служили основой для
выборки данных об уровенном режиме.
За точку нуля при определении начала и окончания затопления
поймы самого низкого яруса нами принят средний многолетний низший уровень периода
открытого русла, поскольку подъем уровней выше указанного имеет наибольшее
экологическое значение. Последнее определяется тем, что, во-первых, во
временных рамках периода открытого русла находится стадия вегетации и,
во-вторых, содержание понятия «поёмность» относится к диапазону колебаний уровней
половодий.
Выборка проводилась по гидропостам подекадно за каждый год в
период открытого русла для каждой формы рельефа в пределах высотных ярусов.
Подсчитывалось количество дней за декаду, когда та или иная изучаемая форма
рельефа находилась под водой. В результате были получены таблицы ежегодной продолжительности
подекадного затопления различных форм рельефа высотных ярусов поймы в створах
гидропостов.
Таблицы для каждого гидропоста были сгруппированы по годам,
отличающимся по водности, признаку затопления высотных ярусов. Выделились три
группы: мало-, средне- и многоводная. Затем в каждой группе для различных форм
рельефа вычислялись продолжительность (в днях), частота (в процентах) и даты
начала и конца затопления.
Таким образом, выделение высотных экологических поясов
поёмности проводится на основании гидролого-морфологического анализа многолетнего
уровенного режима в морфологии береговых склонов в диапазоне их колебаний.
Подсчет продолжительности затопления форм рельефа в пределах пойменных массивов
на основании данных об уровенном режиме в основном русле опирается на закон
сообщающихся сосудов. При этом запаздыванием повышения или снижения уровней
воды на пойме по сравнению с их ходом в русле можно пренебречь, имея в виду
общую большую продолжительность затопления. По данным И. В. Попова (1973), для
средней Оби запаздывание на пойме при подъеме уровней составляет 1-2 дня, при
спаде уровней оно увеличивается. Однако общий итог продолжительности затопления
поймы будет незначительно отличаться от времени стояния высоких уровней в
русле. Существенные коррективы в длительность затопления может вносить
морфология пойм - в бессточных отрицательных формах рельефа полые остаточные
воды задерживаются надолго.
Экстраполяция данных о продолжительности затопления
различных форм рельефа поймы, полученных для профилей в створах гидропостов,
основана на законах взаимосвязи морфологии пойм и руслового процесса в пределах
пойменных геоморфологических районов.
А л л ю в и а л ь н о с т ь. Экологические различия горизонтальных
зон определяются неравномерностью качественного и количественного распределения
аллювия по поверхности пойм – пойменного наилка. Процесс отложения пойменных наилков
именуется аллювиальностью. Режим аллювиальности служит надежным индикатором при
диагностике экологических зон.
На поймах Оби и Иртыша широко представлены разобщенные
протоками и рукавами пойменные массивы, которые имеют различную величину и
очень разнообразную конфигурацию - от правильной округло-ланцетовидной
(русловые острова и осередки) до причудливо изогнутой в разных направлениях
(массивы, ограниченные меандрирующими внутрипойменными водотоками). Благодаря
островному положению многих пойменных массивов Оби значительные экологические
различия по признаку аллювиальности и ее влияния на почвенно-растительный
покров наблюдаются не только по поперечнику массива-острова, где часто выпадают
некоторые зоны, гораздо больше они (по признаку количества, а главное -
качеству аллювия) не между зонами, которые отсчитываются от русла по
поперечнику массива, а в пределах одной и той же зоны (например, прирусловой) ,
но в разных частях массива-острова относительно его положения к направлению
течения потока в русле (приверх - оголовок острова, средняя часть острова,
ухвостье). Указанные различия зависят от гидродинамических условий седиментации
наилков и определяются асимметричным строением рельефа массивов островов.
Поэтому прирусловая экологическая зона на приверхе резко отличается от таковой
в средней части и на ухвостье острова-массива. Такие части можно рассматривать
как секторы горизонтальных экологических зон, выделяемых по признаку режима
аллювиальности.
|
Т и п ы м е с т о о б и т а н и й. В практике исследования
и типологии пойм на экологических началах наблюдается терминологический
разнобой - общепринятой унифицированной системы названий типов пойменных местообитаний
еще не выработано. Наиболee дробная типология поименных местообитании
разработана Р.А. Еленевским (1936). На рис. 7 помещены те типы пойменных местообитаний
из схемы Р. А. Еленевского, которые распространены на Обь-Иртышской пойме и
использованы в процессе работы.
Рис. 7. Схематические профили пойменных местообитаний
(микроландшафтных участков, по Еленевскому, 1936).
П о й м а: А - молодая, Б - старая. Р я д ы м е с т о о б
и т а н и й: I - нормальные
(несмещенные) , II - метаморфические (смещенные). М е с т о о б и т а н и я. Прирусловье:
а - нормальное, б - наложенное, в - старопойменное; центральная пойма: г -
нормальная, д - затухающая; притеррасье: е - нормальное, ж - верхнепойменная ступень,
з - останцевая пойма. Р е ж и м ы у в л а ж н е н и я: 1 - грунтово-неувлажнено,
2 - почвенно-грунтово-увлажнено, 3 – грунтово-заболочено, 4 - вторичный дренаж
грунтово-заболоченных ранее; аллювиальности: 5 – мощный, молодые почвы и
фитоценозы, 6 - умеренный, зрелые (средневозрастные) почвы и фитоценозы, 7 –
слабый, аллювиально-зональные старые почвы и фитоценозы. О т л о ж е н и я: 8
- притеррасные торфяники. |
Поскольку экологически различные местообитания формируются
по мере развития русловых макроформ, они образуют эколого-динамические ряды. В
зависимости от типа литолого-морфологического комплекса полнота эколого- динамических
рядов местообитании различна. Крайние члены полного ряда развития характеризуются
либо избытком, либо недостатком проявления поёмности и аллювиальности.
В связи со сказанным уместна постановка вопроса о ландшафтной
«норме» на пойме.
В географии широко используется концепция о плакоре и
присущих ему коренных или климаксовых фациях, отражающих в своей структуре и
динамике как бы в чистом виде зонально-климатический фон междуречных
пространств. В этом смысле коренные фации плакоров служат нулевой точкой, от
которой ведутся построения рядов развития фаций какого-либо ландшафта.
Для анализа пойменных ландшафтов и особенно прогноза его
трансформаций при антропогенных нагрузках тоже необходимо определить такие
фации, которые отражают качественную и количественную норму распорядка
взаимосвязи и режимов в жизни поймы. Поскольку поймы - явления азональные
(точнее, черты зональности затушеваны и отходят на второй план), первостепенная
роль в их жизни принадлежит поёмности и аллювиальности.
Известно, что качественные и количественные показатели этих
явлений в пойменном пространстве распределяются крайне неравномерно. Нормой же,
по определению, могут служить некоторые средние показатели: на пойме - условия
поёмности и аллювиальности какого-либо местоположения. Таковы фации центральной
(средней) экологической зоны поймы, и их, пo нашему мнению, следует считать
аналогами представления о коренных плакорных фациях междуречных пространств. На
западносибирских поймах к субклимаксовым растительным сообществам (Городков,
1946) обычно относят те, которые занимают самые высокие, хорошо дренированные
гривы. Здесь в наибольшей степени сказывается влияние зонально-климатического
фона, а проявление поёмности сокращается до минимума. Такие местоположения
возникают в результате интенсивной избыточной аллювиальности, либо ее большой
длительности, либо того и другого вместе. Следовательно, возникновение условий
для формирования сvбклимаксовых сообществ - это отклонение от нормы аллювиальности,
а заболоченных пространств – от нормы поёмности и дренажа в сторону увеличения
гидроморфизма. В том и в другом случае исчезают луга - наиболее ценный природный
и хозяйственный объект западносибирских пойм. Правомерность подобного подхода к
определению ландшафтной нормы на пойме еще требует доказательств, однако
постановку этого вопроса для дальнейших исследований в этом направлении считаем
своевременной. Тем более это оправдано в свете тех задач, которые поставлены
перед географами по прогнозированию изменения при родной среды в связи с
изменением гидрологического режима сибирских рек. Расчеты прогноза изменений
пойменных ландшафтов от неверно принятой нулевой точки могут привести к пагубным
последствиям - утрате поймы как самобытного ландшафта и ценного хозяйственного
объекта.
