ИСТИНА

Аннотация. Предложен набор моделей расчета овражной эрозии для выбора оптимального пути оценки безопасности территории начиная с экспресс-методов определения степени риска появления оврагов и заканчивая расчетом изменения продольных профилей оврагов по динамической модели. Ключевые слова: расчет овражной эрозии, статические и динамические модели Модели овражной эрозии делятся на две основные группы - статические и динамические. Статические модели используются для расчета выработанных продольных профилей оврагов на конечной стадии развития (оценка «снизу») или только определения потенциально возможного места заложения оврага (оценка «сверху»). Статические модели допускают существенное уменьшение количества исходных данных, поэтому более часто используются. Самыми простыми являются методы расчета потенциала овражной эрозии для максимальных расходов воды малой продолжительности и заданной величины критической скорости потока. Это расчет максимальных длин оврагов (Зорина, 1979), где даже начальный рельеф представлен только одной величиной – перепадом высот на водосборе. Это и расчет критической скорости Ucr начала эрозии (Миртцхулава, 1988) и получение на цифровой модели рельефа области для каждой точки с уклоном S и площадью водосбора F потенциального превышения такой скорости и появления оврагов при максимальном слое стока Mmax. Это и экспресс-расчет нормированной разности RU максимального и критического для начала эрозии слоя стока по формуле R_U=1-(6.6U_cr)/(〖M_max^0.2 √(S_cr ) F〗_cr^0.2 ) (1) которая пропорциональна глубине овражного вреза. Более сложные статические модели требуют знания функции плотности вероятности (чаще, продолжительности) величин слоя стока. В таком случае можно получать на цифровой модели рельефа распределения оценки риска овражной эрозии с учетом всего эрозионно-опасного стока (Sidorchuk, 2020). Такая информация также дает возможность применить статическую модель расчета выработанного продольного профиля оврага (Сидорчук, 1998), в которой также учитывается действие всего эрозионно-опасного стока и, кроме того, пространственная неравномерность литологии прорезаемой толщи, шероховатости и формы русла. Наконец, динамическая модель (Sidorchuk, 2015) позволяет провести расчет как изменения морфологии конкретных оврагов во времени и в пространстве, так и овражного потенциала территории. Расчет интенсивности овражной эрозии происходит в «реальном» времени, на всех линиях тока на овражном водосборе при заданной последовательности расчетных расходов воды с учетом изменений литологии прорезаемой толщи, включая верхний слой почво-грунтов с растительностью. Динамическая модель позволяет проследить все стадии развития оврага начиная с эрозионной бороздины на склоне и кончая зрелой формой с выработанным продольным профилем. В динамической модели учитываются гравитационные процессы оползания грунтов со склонов оврагов. Имеется также блок расчета термоэрозии при наличии мерзлых грунтов. Однако для использования динамической модели требуется большое количество исходных данных. Это цифровая модель рельефа (или топографическая карта) для получения начальных профилей склонов, модель литологического сложения прорезаемой оврагами толщи, гидрографы стока воды для всего расчетного периода и эмпирические коэффициенты, входящие в модель. Из последних наиболее сложно получить коэффициенты эродируемости прорезаемых овражной эрозией грунтов. Часто эти коэффициенты можно найти только путем калибровки модели. Для такой калибровки необходимы наблюдения за трансформацией продольных профилей оврагов на данной территории. Предлагаемый набор моделей расчета овражной эрозии позволяет выбрать оптимальный путь оценки экологической и/или промышленной безопасности территории для возможного использования. Целесообразно начинать с простейших экспресс-методов оценки «сверху», которые позволяют выделить территории с разной степенью риска появления оврагов, например, с помощью формулы (1). Потребуется исходная цифровая модель рельефа, величина максимально возможного для данного водосбора слоя стока воды и критическая скорость начала размыва поверхностного слоя грунта (обычно с растительностью). Следующим шагом будет более точный расчет овражного потенциала с использованием всего эрозионно-опасного стока. Здесь лучше всего использовать статическую модель расчета выработанного продольного профиля оврага, в которой учитывается пространственная неравномерность литологии прорезаемой толщи, шероховатости и формы русла. Наконец, для составления проекта освоения территории необходимо применить динамическую модель, что потребует проведения специальных изысканий для калибровки модели.