Раздел 1. Формы и элементы рельефа

Формы рельефа – это любые неровности земной поверхности. Они состоят из элементов: 1) поверхностей рельефа и 2) линий рельефа, которыми эти поверхности ограничены. Поверхности рельефа могут быть наклонными (их называют склонами) и субгоризонтальными.

Сочетание склонов и горизонтальных поверхностей различного происхождения создает сложную картину современного рельефа и определяет перераспределение агроклиматических ресурсов и формирование микроклимата в ландшафтах.

В процессе анализа рельефа выделяют два комплекса рельефа:

- комплекс форм рельефа линейного расчленения (долинно-балочная сеть);

- комплекс форм водораздельной (междуречной) равнины.

К формам рельефа линейного расчленения (долинному комплексу) относятся речные долины, овраги, балки, лощины, ложбины. Все они состоят из склонов, обычно эрозионного происхождения, и плоских поверхностей днищ этих отрицательных форм рельефа. В речных долинах кроме поймы - плоского дна речной долины, заливаемого в половодье, могут быть и другие плоские поверхности – надпойменные террасы. На плоской поверхности поймы встречаются положительные (береговые валы), и отрицательные (старичные понижения и озера) формы рельефа (рис 1). Ширина речных долин малых и средних рек может изменяться от нескольких десятков метров до нескольких километров, глубина на равнинах до нескольких десятков метров. Овраги, балки, ложбины и другие формы линейного расчленения имеют ширину от первых метров до первых сотен метров, глубину – от первых метров до нескольких десятков метров. У некоторых из них практически отсутствует плоское дно (или оно не выражено в масштабе карты), и они состоят из двух сходящихся в нижней части склонов.

На водораздельной равнине встречаются положительные (холмы, гряды, увалы, бугры и другие) (рис. 1) и отрицательные (западины, котловины и другие) формы рельефа (рис. 2). Здесь широко распространены и плоские горизонтальные поверхности. Абсолютно горизонтальные поверхности рельефа встречаются в природе сравнительно редко, поэтому речь идет о «практически горизонтальных» или субгоризонтальных поверхностях, с наклоном менее 1⁰. В этом случае составляющая ускорения силы тяжести, стремящаяся сместить частицы вниз по склону, еще очень мала.

Рис. 1. Изображение форм и элементов рельефа на карте

К склонам относят поверхности с углами наклона более 1⁰. На их долю приходится свыше 80% поверхности суши. Изучения генезиса склонов и происходящих на них процессов имеет не только научный интерес, но и огромное практическое значение.

Морфологическая характеристика склонов включает несколько параметров: крутизну, длину и форму.

Рис. 2. Формы рельефа распространенные на водораздельных поверхностях

Балка - вытянутая впадина, отделенная от присетевого склона хорошо выраженной бровкой (глубина 6...20 м, ширина 60...200 м, крутизна склонов 10... 15° (35° и более), площадь водосбора от 250 до нескольких тысяч гектаров). Хорошо выражено русло вре­менного водотока на дне. Заметны террасы или их бровки.

Барханы - песчаные навеянные ветром холмы полулун­ной формы.

Водоразделы более высоких порядков - ограничивают водосборы лощин, ложбин.

Водоразделы первого порядка - ограничивают водосборы сухо­дольных систем.

Водораздельное пространство или водораздел (на равнине) - ме­ждуречье, не имеющее стока в какую-либо речную систему, или со стоком, осуществляемым слабоврезанными верховьями рек (про­странства, примыкающие к водораздельным линиям).

Водороины- размывы почвы глубиной 0,2...0,6 м, которые за­глаживаются при пахоте.

Водосбор- территории, ограниченной водораздельной линией.

Впадины - обширные по площади участки поверхности, пони­женные относительно окружающей территории.

Вымоина - начальная стадия размыва дна материнской формы.

Гидрографическая сеть) - сеть понижений, по которым осу­ществляется сток поверхностных вод.

Гора- возвышенность более 200 м относительной высоты, резко выступающая на местности.

Гофрированные склоны - комплекс ложбин и ложбинообразных понижений, расположенных на склонах различной крутизны (ха­рактеризуются высокой эрозионной опасностью).

Гряды, валы - узкие, длинные возвышения, чаще всего ориентированные в одном направлении, параллельные друг другу.

Депрессионные равнины - вогнутые ровные участки, окружен­ные боле высокими поверхностями (днища котловин, приморские и приозерные береговые равнины, подгорные шлейфы и др.).

Долина реки - наиболее древнее звено гидрографической сети, с постоянным водотоком и связанными с ним формами рельефа.

Долины - сильно вытянутые в длину сравнительно узкие углуб­ления в рельефе, открытые и обладающие общим наклоном ложа.

Донная промоина - размыв при слиянии соседних вымоин.

Донный овраг - размыв во все днище материнской формы.

Дюны (крупные) - песчаные холмы, навеянные ветром, распола­гающиеся параллельно берегу реки ли моря.

Карстовые воронки - округлые микропонижения до нескольких десятков метров (часто труднопроходимые для техники).

Конусы выноса – располагаются в нижней части элементов гидрографической сети с постоянным или временным водотоком (засаживают кустарником).

Котловины - замкнутые или почти замкнутые пониженные уча­стки земной поверхности.

Ложбина - верхнее звено гидрографической сети, примы­кающее к наиболее высоким частям водосборов (глубина 0,5-2 м, склоны не круче 3-8°, площадь водосбора до десятков га).

Ложбинообразное понижение - отличаются замкнутостью (целе­сообразно проводить выравнивание ложбинообразных понижений?).

Ложбины - микропонижения, характеризующиеся стоком, общей протяжённостью от метров до десятков метров и более и глубиной от 0,5 до 1 метра..

Лощина - отличается более резкими очертаниями, глубиной и крутизной склонов (8... 15°).

Макроложбины - углубления с выраженным дном, глубиной бо­лее 1,5 м и крутизной склонов 3...8° (труднопроходимы для сельско­хозяйственных агрегатов в поперечном направлении).

Микроложбины - слабовыраженные углубления, крутизна скло­нов до 3° (проходимы в любом направлении и распахиваются).

Нанорельеф - разновидность микрорельефа, с колебаниями от­носительных высот до 0,3 м (оказывает влияние на неравномерное созревание культур и снижение качества продукции).

Овраг - размыв, выработавший свой собственный продольный профиль, не совпадающий с профилем склона (глубина до 30 м, ширина до 50 м, длина до 0,5 (2...5)км).

Плато - равнинные поверхности, ограниченные более или менее глубокими выемками гидрографической сети.

Промоины - размывы глубиной 0,5...3 м, шириной 5...8 м. Они непроходимы для обычной сельскохозяйственной техники.

Промоины, водороины – углубления эрозионной природы протяжённостью десятки метров при ширине и глубине <1 м. (проводят противоэрозионные мероприятия).

Размывы- современные эрозионные формы рельефа: донные (по тальвегу),вершинные (выходят на водораздел по продолжению тальвега), склоновые (впадают в материнскую форму под углом).

Суффозионные блюдца - замкнутые бессточные понижения ок­руглой формы, диаметром до 100 м и глубиной до 1 м.

Террасы - ровные поверхности, граничащие с более высокими элементами рельефа и ограниченные понижением (речной долиной, балкой, озерной впадиной и т.д.).

Увал - вытянутое в одном направлении мысообразное возвыше­ние до 200 м, большей частью присоединенные к более крупной форме рельефа или образующее общий водораздельный узел.

Холм - возвышенность округлых очертаний, до 200 м относи­тельной высоты, с округлым основанием и склонами на стороны.

Элементы водосбора: водоразделы, склоны и гидрографическая сеть.

Крутизна склонов. Для решения различных практических задач существует несколько классификаций склонов по этому параметру.

При геолого-геоморфологических работах, например, склоны по крутизне делят на крутые (более 35⁰), средней крутизны (35-15⁰), отлогие (15-5⁰) и очень отлогие (5-2⁰).

В почвоведении (земледелии) различают пологие(1,0-3,0⁰), покатые (3,1-5,0⁰), сильно покатые (5,1-8,0⁰) и крутые (>8⁰) склоны.

Крутизну склонов на топографической карте можно измерить по специальной шкале заложений или с достаточной точностью определить по расстоянию между горизонталями (т.е. по заложению горизонталей). На отечественных топографических картах любого масштаба при стандартной высоте сечения (она равна 0,02 величина масштаба карты), при крутизне склона 1⁰ заложение горизонталей составляет примерно 11 мм, а при 10⁰ –около 1 мм.

Приближенно можно считать, что в этом интервале заложение горизонталей обратно пропорционально крутизне склона – во сколько раз заложение меньше 1 см, во столько раз крутизна склона больше 1⁰.

От крутизны склона зависят многие свойства почвы (рис. 3). Конечно, при этом оказывают влияние и другие особенности почвы, например, их химический состав.

Рис. 3. Зависимость содержания гумуса, азота, алевритовых и глинистых

частиц от крутизны склона (для выпуклых и прямых склонов)

Для кислых почв рН уменьшается на более наклонных поверхностях, а для известковых почв зависимость противоположная (рис.2.4).

Рис. 4. Зависимость величины рН от крутизны склона для кислых (А) и

известковых почв (Б)

С увеличением крутизны смыв почвы увеличивается. Степень его возрастания (рис. 5) зависит от разнообразного сочетания многих факторов (количества и интенсивности осадков, характера и состояния почвенного и растительного покрова, агротехники возделываемых культур и др.). Показатель степени (а) в формуле может принимать значения 1,5; 2 и более.

Длина склона также оказывает большое влияние на проявление эрозии (рис. 5). Различаютдлинные склоны (>500 м), средней длины (500-50 м) и короткие (<50м). Чем длиннее склон, тем больше объем поверхностного стока, скорость течения и толщина слоя воды. Влияние длины склона на смыв почвы зависит от многих факторов, и оно проявляется по разному – показатель степени (b) может сильно колебаться, принимая значения 0,5; 0,8; 1,5 и более.

А Б

Рис.5. Зависимость эрозии от крутизны (А) и длины (Б) склона.

Е – эрозия на единицу площади склона;

J - крутизна склона;

L - длина склона

Смыв почвы при нарастании длины склона резко усиливается при интенсивных осадках. Но если осадки выпадают малым слоем и если почвы обладают высокой водопроницаемостью, то поверхностный сток и эрозия могут и не увеличиваться. Длина склонов, следовательно, обуславливает и степень увлажнения склоновых земель.

Форма склона, его продольный и поперечный профиль, также влияют на интенсивность эрозии почвы. Профили склона как в продольном, так и поперечном направлениях бывают прямые, выпуклые и вогнутые (рис. 6). Характер воздействия продольных и поперечных профилей на сток и смыв различается.

На продольно-прямых склонах (рис. 6.3) процессы эрозии усиливаются к их основаниям. Разрушительная сила воды нарастает постепенно. Значительный смыв проявляется приблизительно от середины склона. На продольно-выпуклыхсклонах (рис. 6.1) эрозия больше проявляется в нижней части, где наибольшая крутизна. На продольно-вогнутых склонах (рис. 6.2) эрозия сильнее выражена в верхней, более крутой части. Книзу она уменьшается, и даже происходит аккумуляция смытой почвы. В литературе приводятся следующие относительные коэффициенты эрозионной опасности продольных профилей:

- прямой - 1;

- выпуклый - от 1,25 до 1,5;

- вогнутый - от 0,5 до 0,75.

Поперечные профили склонов определяют типы водосборов: пря- мые, собирающие и рассеивающие сток воды (рис. 6.4, 6.5). Их относительная эрозионная опасность приближенно принята следующей: поперечно-прямой профиль склона — 1, поперечно-выпуклый (рассеивающий водосбор) — 0,8, поперечно-вогнутый (собирающий водосбор) — 1,2.

Поперечные профили склонов оказывают большое влияние на противоэрозионную организацию территории.

Рис. 6. Склоны разной формы в продольном и поперечном профиле:

1- продольно-выпуклый; 2-продольно-вогнутый; 3- продольно прямой;

4-поперечно-вогнутый (собирающий); 5-поперечно-выпуклый (рассеивающий)

Экспозиция склона, т.е. их ориентировка относительно стран света, влияет на микроклимат, растительность, содержание влаги в почве.

На склонах северных и западных экспозиций мощность снежного покрова, запас воды в снеге перед снеготаянием, слой стока, коэффициент стока и накопление воды в почве после снеготаяния характеризуются более высокими значениями, чем на склонах южных и восточных экспозиций. Практически такая же тенденция наблюдается и в отношении урожайности сельскохозяйственных культур. А отношение испаряемости со склонов (крутизной 5⁰) к испаряемости на ровном месте, относительные показатели интенсивности весеннего смыва почв, наличие площадей смытых и размытых земель на южных экспозициях больше, чем на северных. Различия между склонами восточных и западных экспозиций выражены слабее.

На склонах южных экспозиций эрозия нередко бывает больше и от выпадения сильных дождей. Это обусловливается сравнительно худшими физико-химическими свойствами почв и меньшей почвозащитной ролью растительности.

Ориентация склонов и их крутизна оказывают существенное влияние на температуру почвы. Весной, летом и осенью южные склоны днем теплее, а северные заметно холоднее открытого ровного места, причем микрокли­матические различия возрастают с увеличением крутизны скло­нов (табл. 1).

Наибольшие различия наблюдают­ся весной и осенью, а летом они меньше. Это обусловлено распределением прямой солнечной радиации и радиационного баланса на склонах различной ориентации и крутизны.

Западные склоны получают от Солнца такое же количество тепла, как и восточные. Однако при прочих равных условиях за­падные склоны несколько теплее, так как на восточных склонах часть тепла затрачивается утром на испарение росы с поверхнос­ти почвы и растений, тогда как на западных склонах, освещае­мых Солнцем после полудня, росы уже нет.

Таблица 1

Дневная температура (°С) деятельной поверхности в Московской

области на ровном месте, северном и южном склонах разной крутизны

Месяц	Северный склон	Ровное место	Южный склон
50	100	150	200	200	150	100	50
апрель	8,3	7,3	6,0	5,5	9,4	12,9	12,2	11,2	10,1
июнь	23,4	22,8	22,3	22,3	23,6	24,6	24,4	24,0	24,0
сентябрь	15,0	14,6	13,4	12,2	16,8	20,8	19,6	18,4	17,5

Наличие растительного покрова на поверхности почвы ока­зывает заметное влияние на ее тепловой режим. Растительный покров затеняет земную поверхность, в результате чего почва в дневные часы под действием солнечной радиации нагревается меньше. В ночные часы растительный покров уменьшает охлаж­дение поверхности почвы, задерживая тепло, отдаваемое из­лучением. В целом почва под растительным покровом летом хо­лоднее, чем оголенная. Кроме того, при наличии растительного покрова отмечают увеличение затрат поступающего тепла на ис­парение воды, а следовательно, уменьшение влажности почвы и, как следствие этого, уменьшение теплоемкости и теплопро­водности почвы.

Определить экспозицию склона по топографической карте сравнительно легко. На стандартных топографических картах ее верхняя рамка обращена на север, соответственно нижняя сторона – на юг, левая – на запад, правая – на восток (рис. 7А). Соответственно, склоны, имеющие наклон в сторону верхней границы рамки, будут иметь северную экспозицию, влево - западную и т.д. При этом склоном, например, северной экспозиции считаются не только склоны, ориентированные строго на север, но имеющие наклон в пределах сектора ограниченного азимутами СЗ 315⁰ – СВ 45⁰. Аналогично обстоит дело со склонами южной, западной и восточной экспозиции (рис. 7Б).

А Б

Рис. 7. Ориентировка стандартного листа топографической карты (А)

и азимуты, ограничивающие склоны различной экспозиции (Б)

Для определения экспозиции необходимо провести линии (стрелку) от бровки до подошвы склона, направленную вниз по наклону склона. Эту линию следует проводить перпендикулярно основному направлению горизонталей, а также бровке и подошве склона (рис. 8). Можно также провести на склоне только линии, ограничивающие склоны определенной ориентировки, а соответствующие секторы закрасить разными цветами (рис. 9). При этом можно объединить склоны северной и восточной экспозиции в одну группу, а южной и западной в другую (рис. 10).

Рис. 8. Проведение линий от бровки до подошвы склона для

определения экспозиции склонов.

Рис. 9. Склоны холма различной экспозиции:

1 – северной; 2- восточной; 3 – южной; 4 – западной

Рис. 10. Склоны холма различной экспозиции:

1 - северной и восточной; 2- южной и западной