Антропогенный рельеф
По сравнению с природными геоморфологическими процессами роль человека долгое время считали малозначащей. Однако сейчас, в век НТР, по мере увеличения народонаселения Земли и особенно по мере роста технического прогресса и усовершенствования средств производства, рельефообразующая деятельность человека существенно возросла и становится вполне соразмерной с работой отдельных природных агентов денудации и акку-
муляции и во многих случаях усиливает природные процессы.
Антропогенный рельеф — совокупность форм рельефа, созданных или значительно измененных хозяйственной деятельностью человека. Можно говорить о собственно антропогенных формах рельефа, т. е. заново созданных человеком, и о формах рельефа, возникающих в результате резкого усиления или изменения природных процессов под вли-
янием хозяйственной, как преобразовательной (созидательной), так и нерациональной (разрушительной) деятельности. Во втором случае возникает антропогенно-обусловленный рельеф.
По происхождению все собственно антропогенныеформы рельефа делятся на две основные группы: техногенный рельеф, созданный в процессе промышленной деятельности человека, и агрогенный, созданный в результате сельскохозяйственной деятельности.
Техногенный рельеф включает разнообразные формы рельефа в районах разработки полезных ископаемых, в местах гидротехнических сооружений, при градостроительных работах, при прокладке железных и шоссейных дорог, при постройке портовых сооружений и т. д.
В местах горных работ ведется добыча полезных ископаемых открытым и закрытым способами. Открытый способ добычи экономичнее, но при этом образуются карьеры (до 200 — 300 м глубиной) и отвалы пустой породы. При шахтном способе добычи угля и других полезных ископаемых неотъемлемой частью ландшафта становятся терриконы — конусообразные насыпи пустой породы и подземные выработки — шахты, штольни, над которыми в результате просадки грунта могут возникнуть и образуются понижения и провалы различной глубины и формы. Опускание поверхности наблюдается и при усиленной откачке нефти или воды. Так, например, вследствие большого забора воды на территории Мехико и его окрестностей началась просадка поверхности в отдельных районах до 3—4 см/год, и город потерял устойчивость. В Татарстане из-за интенсивной откачки нефти наблюдаются просадки грунтов и локальные землетрясения.
В связи с ростом открытых способов добычи полезных ископаемых (угля, руд, торфа, песков и др.) образуется много бросовых земель, которые необходимо рекультивировать. Выделяют техническую рекультивацию — выравнивание поверхности, иногда террасирование, потом биологическую рекультивацию — посадку деревьев, садов. В местах богатых почв, например черноземов, необходимо предварительно (до начала горных работ) убрать и сохранить гумусовый горизонт, чтобы потом после технической рекультивации покрыть им поверхность. В настоящее время восстановленные земли используют для сельскохозяйственного производства — полеводства, овощеводства, садоводства, под леса и парки, выработанные карьеры превращают в пруды для рыборазведения, для водных спортивных мероприятий, для организации рекреационных зон. В странах с ограниченными земельными
ресурсами проблема рекультивации земель решается быстрее и лучше, чем в нашей стране.
Помимо горных работ, существенно изменяется рельеф при инженерно-строительных работах. Так, при строительстве городов предварительно создают поверхность антропогенной планации — убирают речки в трубы, спрямляют русла и бетонируют берега рек, засыпают балки. При строительстве железных и шоссейных дорог предварительно выравнивают трассы: создают насыпи, делают выемки. В горах срезают склоны, прокладывают тоннели.
Активно преображает ландшафты гидротехническое строительство. Водохранилища на крупных реках нередко затапливают огромные площади пойменных и террасовых земель: примером тому служат Каховское водохранилище на Днепре, Рыбинское, Куйбышевское и другие на Волге и т. д. Дноуглубительные и русловыправительные работы на реках сопровождаются образованием новых пляжей и осе-редков на отвалах грунта.
Прокладке оросительных каналов и дренажных траншей сопутствуют отвалы, то же возникает возле искусственных прудов-копаней, при создании водохранилищ на малых реках возводятся земляные плотины.
Большие изменения под влиянием хозяйственной деятельности человека наблюдаются на побережьях. Создание пляжей, молов, защитных дамб и плотин изменяет процессы абразии и аккумуляции наносов у побережий, образуются новые косы, отмели, острова и пр. Поговорка, что «голландцы создали свою страну» близка к истине, ибо около 40% ее территории лежит ниже уровня моря на осушенных маршах-польдерах.
Необходимо отметить также следы военной эрозии: траншеи, рвы, землянки, доты, оборонительные насыпные сооружения и многочисленные воронки от бомб. В 1952 г. взрывом термоядерного устройства был уничтожен остров Элгелаб в Тихом океане. Вместо него образовалась воронка более 1 км диаметром.
К древним антропогенным формам рельефа относятся насыпные холмы, окруженные рвами, на месте поселений людей, курганы — сторожевые и на месте погребений.
Агрогенный рельеф наблюдается там, где под влиянием сельскохозяйственной деятельности происходит рыхление почвогрунтов и выравнивание поверхности на пашнях. На склонах широко применяется террасирование (создание искусственных горизонтальных площадок с насыпным грунтом) и обваловывание, строятся гидротехнические сооружения. На болотах и заболоченных землях проводятся осу-
шительные мероприятия (дренажные траншеи) и впоследствии выравнивание закочкаренной поверхности под пашни и луга.
Создаваемые в процессе хозяйственной деятельности искусственные формы рельефа становятся составной частью окружающего естественного ландшафта и, если они специально не законсервированы, дальше развиваются по общим природным законам.
Антропогенно-обусловленный рельеф иногда называют спровоцированным, так как процессы его образования стимулируются деятельностью человека. Самым грандиозным из этих процессов является плоскостная и линейная эрозия (эрозия почв), свидетельствующая о забвении важнейших агротехнических правил использования земель. Основной ее причиной является распашка склонов, особенно придолинных. Дернина скрепляет почвы на склонах, и после ее снятия ливни и потоки талых вод начинают активно размывать склоны, перенося материал вниз в речные долины. Если при этом не соблюдать противоэро-зионных мероприятий — пахать вдоль склонов (сверху вниз), по зарождающимся рытвинам, впритык к прибровочным частям и т. д., то процесс эрозии почв многократно усиливается. Величина смыва почв составляет в разных регионах в весовом измерении от 2 до 40 т с га в год, т. е. в год смывается от 0,2 до 4 мм верхних слоев почвы. Помимо плоскостной эрозии, резко активизируется образование оврагов, буквально «разъедающих» водоразделы в зонах агрикультурного освоения. Эрозия почв и овражная эрозия приводят, в свою очередь, к заилению русел малых рек, несмотря на то что туда попадает всего около 20% смытого со склонов материала. В результате отложения на дне мощного (до нескольких метров) слоя ила сток по малым рекам сокращается, они превращаются в болота, а затем и вообще исчезают, оставляя после себя заболоченные балки. В настоящее время в той или иной степени заилены более 90% всех малых рек лесостепной и степной зоны России.
Более масштабными являются последствия эрозии почв в местах, освоение которых длится уже несколько тысяч лет. Перевыпас на пастбищах в верховьях бассейнов Тигра и Евфрата в сочетании с интенсивной земледельческой деятельностью в Месопотамии явился главной причиной того, что за 5000 лет (с 3000 г. до н. э.) площадь в 500 км 2 бывшего Персидского залива была засыпана смытыми с водосборов и перенесенными реками наносами, в результате чего превратилась в сушу. Столь же интенсивно, в том числе и вследствие распашки земель в бассейнах рек, растет дельта реки По и др.
Суффозия также может быть многократно усилена действиями человека. Антропогенная суффозия часто встречается в городах с аварийным состоянием подземных водных коммуникаций (водопровода, теплосетей и канализации). В результате утечки из труб вода вымывает из грунта наиболее мелкие частицы; грунт теряет устойчивость, и поверхность проваливается вместе со всеми находящимися на ней предметами.
Подвижные пески в пустынях и местами на аллювиально-зандровых равнинах тоже образуются, как правило, в результате неправильной хозяйственной деятельности человека: у населенных пунктов, у колодцев, вдоль дорог, где чрезмерный выпас скота или неупорядоченное движение транспорта разрушает тонкий почвенно-растительный покров на песках, оголяет их и делает пески доступными для развеивания.
В зоне многолетней мерзлоты на вырубках и близ городов и селений происходит активизация термокарстовых процессов в связи с некоторым изменением микроклимата в сторону потепления.
В зонах подтопления водохранилищ реки начинают аккумулировать наносы, заболачивается пойма; ниже плотин, наоборот, реки врезаются, а их поймы перестают обводняться. Все это вызывает затруднения в использовании ресурсов речных долин — обсыхают водозаборы, прекращается судоходство, снижается урожайность пойменных земель. На возвышенных берегах водохранилищ развитие идет по абразионному типу, на низменных побережьях — по аккумулятивному типу. По склонам водохранилищ активизируются оползни. Дноуглубительные и русловыправительные работы на реках сопровождаются чаще всего улучшением водообмена и качества воды в них, однако интенсивное дноуглубление может привести к врезанию рек.
Хозяйственная деятельность людей сказывается не только на экзогенных процессах, но даже на эндогенных. В настоящее время доказано, что при создании и заполнении водохранилищ, особенно в сейсмичных районах, вокруг них развивается необычная сейсмическая активность, т. е. землетрясения оказываются спровоцированными хозяйственной деятельностью людей. Причем эпицентры землетрясений располагаются в 10—15 км от водохранилищ, а гипоцентры — на глубинах менее 10 км и захватывают локальные площади в радиусе нескольких десятков километров. Примерами могут служить землетрясения: Оровиллское силой в 7 баллов в Северной Калифорнии в 1975 г. близ водохранилища; у плотины Кариба на реке Замбези в 1963 г.; на водохранилище реки Койна в Индостане в
1967 г. силой в 8—9 баллов с эпицентром на расстоянии 3 км, при котором погибло 180 человек. Повышенная сейсмическая активность отмечается в районе Нурекского водохранилища на реке Вахш в Таджикистане и у плотины Токтогульской ГЭС на реке Нарын в Киргизии (Тянь-Шань), при заполнении водохранилища Чиркейской ГЭС на реке Сулак в Дагестане. Причина возбужденной сейсмич-
ности заключается в увеличении нагрузки на земную кору по мере увеличения воды в водохранилищах. Вопрос о возбужденной сейсмичности — актуальная проблема геофизики.
Вообще при хозяйственной деятельности людей необходимы специальные исследования с целью прогнозирования геоморфологических процессов.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Техногенный рельеф
Когда-то воины восточно-африканского племени масаи избегали вонзать копья острием в землю, чтобы не поранить ее. Ныне на теле Земли появилось множество ран. Горными выработками и гидротехническими работами нарушены сотни тысяч квадратных километров земельных массивов. В бывшем СССР насчитывалось 3,5 тысячи карьеров. Глубина некоторых из них превышала 150 м. На 450 м углубился Сарбайский железорудный карьер в Казахстане, на 520 м — Коркинский угольный разрез на Урале. В штате Юта (США) открытая медная выработка Бингем Каньон достигает 789 м (при диаметре 3,7 км). Золоторудная шахта в Южной Африке превышает 3,8 км. На глубину более 12 км проникла в недра Земли Кольская сверхглубокая скважина в России.
Наибольшее изменение рельефа местности связано с открытыми и подземными разработками, складированием на дневной поверхности горных пород и отходов переработки и обогащения полезных ископаемых. Из недр на поверхность земли перемещены миллиарды тонн «пустых» горных пород. Они располагаются рядом с карьерами и шахтами в виде отвалов — искусственных холмов (терриконов) и хвостохранилищ. Общий объем отвалов на Земле за последние полтора века превысил 120 км 3 . К ним ежегодно добавляется 2-3 млрд. м 3 горных пород. Амплитуда техногенного рельефа достигает нескольких сот метров.
Длительное время разрабатываются открытым способом угольные месторождения в Кузбассе. Здесь на площади более 1000 га сформировался техногенный рельеф, подобный «лунному» ландшафту: глубокие выемки чередуются с холмами — отвалами. Объем пород в отвалах составляет более 4 млрд. м 3 . На Украине, где угольные предприятия занимают около 30 тыс. гектаров земель, только в Донбассе 1500 терриконов. В Московской области карьерными разработками нарушено около 70 тыс. гектаров земель.
Поверхность Земли рассекают искусственные оросительные магистральные каналы. Их протяженность только на территории бывшего СССР превышает 300 тыс. км — это 3/4 расстояния между Землей и Луной.
Естественный рельеф изменяется вследствие разрушения берегов в процессе выборки грунта в руслах рек. Так, во время знаменитой калифорнийской «золотой лихорадки» многочисленная армия старателей так «постаралась», что искусственный сток рек Сакраменто и Сан-Хоакин значительно превысил естественный аллювиальный сток. Это привело к уменьшению площади бухты Сан-Франциско.
В городских условиях срезка природных поверхностных грунтов, засыпка оврагов, прудов, старичных озер содействуют нивелированию естественного рельефа.
Техногенные опускания земной поверхности
Отвалы горных пород, золоотвалы угольных тепловых электростанций, оказывая дополнительное давление на поверхность Земли, нарушают естественный геодинамический режим. Извлечение из подземных пластов угля, нефти, газа, воды и т.д. вызывает снижение пластового давления, уплотнение пород. При добыче твердых полезных ископаемых с целью осушения рабочих горизонтов производится откачка шахтных вод. В результате в пластах образовываются подземные пустоты и полости и обрушиваются кровли отработанного пространства. Здесь так же, как при извлечении нефти и газа, оседает земная поверхность, и возникают депрессионные воронки. Особенно быстро развивается этот процесс на территориях, сложенных хорошо проницаемыми песчаными породами, переслаивающимися с глинистыми слабопроницаемыми, но сильно сжимаемыми отложениями.
Оседания земной поверхности вызывают подтопление и заболачивание территорий, деформацию автотрасс, железнодорожного полотна, водопроводных труб и других коммуникаций, изменение уклонов русел рек, деформацию промышленных и гражданских сооружений.
В районе Курской магнитной аномалии (КМА) в результате интенсивной добычи железных руд и откачки подземных вод образовалась депрессионная воронка площадью более 200 км 2 . Отдельные участки старейших бакинских нефтепромыслов за 50 лет опустились на 2,5 м. На нефтепромыслах Лонг-Бич в Калифорнии (США) за 15 лет территория в 30 км 2 опустилась на 2,7 м. Вследствие откачки подземных вод город Мехико за 80 лет осел на 6-7 м. По той же причине на несколько сантиметров в год опускаются некоторые районы Токио, и на 2,5-10 см в год -расположенный на мягкой болотистой почве город Бангкок, столица Таиланда.
В долине р. Сан-Хоакин (Калифорния, США) за 59 лет из недр было изъято примерно 70 млн м 3 подземных вод. Их уровень снизился на 153 м, техногенное опускание земной поверхности достигло 9 м. В Лондоне глубина техногенной депрессионной воронки достигает 100 м, в Киеве — 65 м, в Москве – около 50 м.
Известны случаи серьезных нарушений, когда поверхностные или подземные воды, достигнув заброшенных разработок месторождений каменных солей (NaCl), растворяли оставленные целики солей.
Искусственное выщелачивание, растворение и выплавление химических элементов — основа геотехнологических методов добычи полезных ископаемых. При этом увеличивается пористость пород, образуются крупные полости, создаются условия для обрушения кровли выработанных залежей и просадки дневной поверхности.
Причина нарушения геодинамического равновесия и крупных катастроф — техногенное уплотнение грунтов.
В 1973 г. при возведении домов на искусственном острове в японском порту Наха нагрузка на грунт превысила допустимую более чем вдвое. Образовалась расщелина глубиной 40 м и шириной 100 м, в которую провалились семь домов, включая 20-этажное здание отеля.
То же самое, но медленнее, происходит и на морском дне. В Северном море на норвежском месторождении Экофиск нефтяные платформы погружаются в воду со скоростью около 45 см в год.
В 1878-1881 гг. в районе города Эпиналя (Франция) были возведены плотина Бузей и водохранилище емкостью свыше 7 млн. м 3 . Залегавший под водохранилищем водопроницаемый трещиноватый песчаник не выдержал искусственной нагрузки. В плотине появились трещины, началась течь. 27 апреля 1895 г., когда вода поднялась до максимального уровня, часть плотины длиной 182 метра внезапно опрокинулась.