Иловые отложения в бассейне реки Суроям (Нязепетровский район, Южный Урал) (Вода и атом)

Российский национальный водный конкурс

г. Москва

Иловые отложения в бассейне реки Суроям (Нязепетровский район, Южный Урал)

(Вода и атом)

Челябинская область 2021

Научная аннотация

Иловые отложения в бассейне реки Суроям

(Нязепетровский район, Южный Урал)

Автор: Гайсина Алина, Нязепетровский район, Челябинская область

Цель работы: изучить иловые отложения реки Суроям территории Нязепетровского района

Методы исследования:

полевые: стационарные и экспедиционные

гидрологические: определение расходов воды;

сравнительно – описательные;

химические: химический анализ илов;

математические.

Объект исследования: иловые отложения и береговая эрозия реки Суроям территории Нязепетровского района

Предмет исследования: изменение гидрологических и геологических показателей на различных участках бассейна реки за период 2019-2020 г

Результаты исследования: Количество наносов и образования аллювия зависит от гидрологического режима и скорости водных потоков. Мощность иловых отложений не превышает50 см в глубоких частях речного русла

Тип речного русла реки Суроям, вероятнее всего, можно отнести к промежуточному типу между побочным и ограниченным меандрированием

Расход воды, связанный с обилием осадков, напрямую влияет на эрозию берегов реки и изменению рельефа местности

Состояние бассейна реки Суроям можно считать благополучным, что подтверждается полученными данными и полевыми исследованиями бассейна

Практическая значимость:. полученные результаты могут быть использованы в качестве основы для дальнейшего гидрологического исследования бассейна реки и строительства искусственного водоема.

Содержание

I.Введение

Река Суроям - один из главных притоков Уфы. Бассейн Сурояма слабо изучен или не изучен вообще, проведенное исследование имеет актуальность и значимо для дальнейшего гидрологического исследования и анализа экосистемы реки.

Новизна исследования состоит в том, что, исследуя иловые отложения, прослеживая изменения гидрологических характеристик, мы получаем современные данные, позволяющие делать выводы о современном изменении речных долин и формировании рельефа местности.

Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы в качестве основы для дальнейшего гидрологического исследования бассейна реки и создания искусственного водоема.

Цель работы: изучить иловые отложения реки Суроям территории Нязепетровского района

В рамках этой цели ставились следующие задачи:

1. Изучить исходные материалы (фондовые источники, литературу) по тематике исследования;

2. Составить инженерно-геологическую характеристику и оценку илов реки

3.Изучить гидрологические характеристики реки за период 2019-20гг. и сравнить их с исследованиями прошлых лет

4. Дать экологическую оценку состояния реки Суроям на территории Гривенского сельского поселения.

Объект исследования: иловые отложения и береговая эрозия реки Суроям территории Нязепетровского района

Предмет исследования: изменение гидрологических и геологических показателей на различных участках бассейна реки за период 2019-2020 г

II.Основная часть

2.1.Характеристика субъекта исследований. Речная эрозия в бассейне реки Суроям

Суроям - типичная горно-равнинная малая река. Высота 1 истока-456 м., высота 2 истока-448 м. Высота устья-321 м. Падение ее составляет 125 метров: от 2,85 м/км до 33,3 м/км. Водный режим отличается неравномерностью в течение года. Река с весенним и с осенними половодьями. Летом наблюдается межень. Берега Сурояма и всех притоков в основном крутые и обрывистые, Ложе самого Сурояма илисто-глинистое, на перекатах каменистое. Илы образуются главным образом в результате накопления мелкого материала при разрушении берегов. Для определения места и условий строительства пруда необходимо знать структуру и мощность илов. Ил состоит из очень мелких фракций: половина частиц имеет размеры менее 0,01 мм. По составу илы делятся на супесчаные, суглинистые, глинистые, мелко-тонкозернисто- песчаные. Грубообломочные отложения гравия и гальки ——илами не являются. Для илов характерно повышенное содержание органики, которое уменьшается с глубиной (приложение Б). Суроям со своими притоками и рельеф местности определяют особенности территории Гривенского сельского поселения. В обычных условиях формирование отложений определяется характером и интенсивностью процессов размыва почв и горных пород водой. По мнению Маккавеева Н.И [2, стр. 14,18] русло и поток воды являются единой системой. Результатом взаимодействия и становится речная долина. Таким образом русло и поток взаимосвязаны, становясь одной из главных внешних сил Земли. Вода мягкая и податливая, но камень «точит»! Она разрушает и подвергает эрозии горные породы. Чем больше уклон поверхности, по которой течёт река, тем быстрее идёт процесс эрозии. Именно поэтому наша река имеют среднюю глубину и узкую речную долину. По всему течению реки происходит перенос песка, мелких обломков пород, которые оседают, образуя мелководье. Река – великая труженица. На одном из берегов она откладывает песок, а другой берег подмывает, перенося взвешенные частицы: гальку, глину, песок и все это неравномерно оседает, образуя старицы, которые в последствии заболачиваются или зарастают. (приложение Д). На Сурояме стариц не так много. Возможно, это связано с тем, что река не равнинная. Чем больше уклон, тем выше скорость. Косы и отмели в вертикальном срезе выглядят как слоеный пирог. Весной чем больше течение, тем более крупные частицы образуют этот «слоеный пирог» каждый слой связан илом (1-1,5 см). Для Сурояма характерна как донная эрозия, так и береговая. За последние 20 лет русло углубилось на 2 метра (берега стали выше). В некоторых местах река изменила русло, отклонившись от первоначального на 20, а то и 100 метров!

2.2.Инженерно-геологические характеристика и оценка илов реки Суроям и ее притоков. Результаты исследования и их краткий анализ

На открытых публичных слушаниях ученикам МКОУ «Ситцевская СОШ» было предложено изучить бассейн реки Суроям с целью определения места будущего пруда (приложение А,)

Все исследования проходили в два этапа. На первом (2018-19 гг) изучались гидрологические характеристики Сурояма и его притоков. Измерение скоростей течения воды осуществлялось при помощи поверхностных поплавков: были проведены обмеры дна и построены поперечные профили реки в 5 мониторинговых точках, и вычислен действительный расход воды за последние годы (приложение К). Все промеры и наблюдения фиксировались в полевом журнале наблюдений за объектом.

Таблица1.Сравнение расхода воды в реке Суроям

В деревне Ситцева до 2016 года существовал искусственный пожарный водоем. Пруд на реке Сушанка был оставлен без воды в по причине мора рыбы (приложение Д) Чтобы улучшить органолептические свойства воды, разрушили плотину, предполагая дальнейшее осушение и использование иловых масс на пахотных землях. Однако летование было проведено неправильно. Сейчас дно пруда заболачивается, ценность и качество ила уменьшается, что показывают химические исследования (приложение С).

Для строительства водного объекта, необходимы большие финансовые вложения. Пруд строить здесь нецелесообразно по причине возрастающего антропогенного влияния (приложение В, Е). И дело не в том, что пруд будет использоваться для домашней птицы, а в том, что с каждым годом увеличивается сброс отходов от частных домовладений в реку (приложение В, С ).

На втором этапе мы, изучали иловые отложения. По результатам полевых экспедиций 2019-2020 годов и изучения космических снимков (приложение А) можно предположить, что пруд необходимо возводить между Суроямским Бугром и Карманово. Иловые отложения изучались в 4-х мониторинговых точках: №1(отмель) На правом берегу – берёзовый лес. До бывшего Гагаринского пруда 800 м. (приложение Д). Русло реки имеет извилистый характер. Наносы на отмелях представлены мелким галечником и песком. №2.Проба номер два была взята, на берегу бывшего пруда «Гагаринский» Крутой левый берег упирается в бывшее русло реки. Зеркало пруда заросло березовым лесом (25-28 лет). №3.Сушанка. Иловые отложения пруда на Сушанке (дно). Глубина залегания ила 40 см. Цвет серо-синий. Мылкие на ощупь и однородны по структуре. №4. Карманово. Внешний вид и структура напоминают пробу № 1. Для определения массовой доли органических веществ мы использовали гравиметрический метод определения зольности торфяных и оторфованных горизонтов почв ГОСТ 27784-88 [5].Кроме этого провели эксперименты на определение перманганатной окисляемости водных вытяжек илов и по методике Кубеля, а наличие анионов и катионов по методике. Муравьева [4]. Все пробы ила предварительно высушивались, размельчались. Размеры частиц определялись методом рядов.

В бассейне реки Суроям происходит как донная, так и береговая эрозия, которая определяется в первую очередь уклоном русла (и, соответственно, энергией потока). На нашей территории преобладает береговая эрозия. «На изгибе русла возникают циркуляционные течения. В результате увеличивается мощность потока, благодаря этому происходит размывание берегов и формируется меандрирующее русло»- Маккавеев Н.И [3, стр. 78,79]

Как сильно будет происходить береговая эрозия, зависит от наибольших скоростей воды и углов удара о берег. На ровных участках русла наибольшие скорости возникают близ середины водного потока (чем глубже река, тем меньше скорости) На дне много обломочного материала, он перемещается, перекатывается к противоположному берегу, где образуется отмель. Наибольшая сила разрушения берега возникает там, где ближе к берегу походит стрежень (линия высоких скоростей). Именно она определяет направленное движение глубинного и берегового разрушения. Участки слабого и сильного размыва чередуются. Именно поэтому меняется путь реки

За 30 лет Суроям поменял свое русло, отступая то к восточному берегу, то к западному. Наиболее крутых изгибов речной долины –меандр на Сурояме немного. Доказательством этого служит тот факт, что после половодий, спрямляющих русло стариц возникает немного...Дно русла нашей реки и ее притоков выложены песками, галечниками. Освобожденные от ила участки русла выстланы гравийно-галечным материалом и песками, в которых присутствуют частицы ила. Их мощность невелика, так как наносные частицы передвигаются, во время большой воды смещаются и перекатываются вниз по течению (приложение В) Мощность илов в заводях и глубоких впадин достигает не более 30 см. Коренные породы русла Сурояма размываются, сверху укрываясь намывными отложениями

Осадочные породы восточного берега Сурояма представлены различными сланцами, осадочными кремнистыми и карбонатными брекчиями, кварцевыми песчаниками [1,стр 11] В Девоне на территории Нязепетровского района плескалось море и оставило известняки с вкраплениями слюды и железно-марганцевых вкраплений, что подтверждается нашими исследованиями (приложение В, С)

III.Заключение

Изучение иловых отложений включало в себя определение механического состава, содержание органического вещества и некоторых элементов. В результате анализа 4 проб было установлено, что наибольшая массовая доля в донных отложениях приходится на фракции, сложенные частицами диаметром 0,05–0,01 мм и менее 0,001 мм (Б,С, таблица 1,2). Это прежде всего свидетельствует о неоднородности механического состава донных отложений. Береговая эрозия происходит быстрее, в 25-35 лет рельеф местности меняется, не давая возможности уплотниться осадочному материалу Отложения водных потоков залегают поверх руслового ила и у наших рек слабо выражены. Русло Сурояма, где скорость реки превышает 0,45 м/с, выстлано песчано-гравийно-галечным материалом, песками, в которых присутствуют частицы ила. Важной особенностью является то, что под воздействием сезонных половодий, происходит удаление глинистой части, мелкого песка, кварцевых частиц (сопровождающееся истиранием пород [2,6]) с последующим перемещением их с территории всего бассейна Сурояма вниз по течению и попаданием в реку Уфа. Мы проанализировали результаты всех гидрологических наблюдений, влияние эрозии на изменение рельефа местности и пришли к следующим выводам:

1.Количество наносов и образования аллювия зависит от гидрологического режима и скорости водных потоков. Мощность иловых отложений не превышает50 см в глубоких частях речного русла

2.Тип речного русла реки Суроям, вероятнее всего, можно отнести к промежуточному типу между побочным и ограниченным меандрированием

3.Расход воды, связанный с обилием осадков, напрямую влияет на эрозию берегов реки и изменению рельефа местности

4.Состояние бассейна реки Суроям можно считать благополучным, что подтверждается полученными данными и полевыми исследованиями бассейна

. Все исследования проводились для определения места создания искусственного водоема. Сейчас дно пруда реки Сушанка заболачивается, ценность ила уменьшается. Для строительства водного объекта, необходимы большие финансовые вложения. Администрация Гривенского сельского поселения рассчитывала все расходы покрыть за счет использования илов. Но пруд строить здесь нецелесообразно по причине возрастающего антропогенного влияния. Строительство пруда на Сурояме теоретически возможно и практически может быть выполнено без больших затрат. Место будущего пруда было определено после изучения рельефа местности. На рисунке представлен вид сверху и с боку бывшего «Гагаринского пруда . После прорыва плотины илы, находившиеся в текучем состоянии были перенесены вниз по течению. А на илах, которые покрывали плато вырос березовый лес. Крутой восточный и западный берега будут естественной границей водоема (приложение К). Однако строительство пруда на реке невозможно, так как река Суроям - один из главных притоков Уфы ,является водохозяйственным участком Долгобродского гидроузла, речной подбассейн реки — Белая, имеет федеральное значение. Дальнейшее, прежде всего, геохимическое исследование бассейна реки Суроям обусловлено стратегическим ее положением с одной стороны и необходимой потребностью и потребностью Гривенского сельского поселения в искусственном водоеме с другой.

IV.Литература

1.Жилин И. В., Пучков В. Н. Геология и рудоносность Нязепетровской зоны (Средний Урал)/ И. В. Жилин, В.Н. Пучков Уфа: ООО Дизайн Полиграф Сервис, 2009. — 184 с.

2.Маккавеев Р.И., Чалов Р.С. Русловые процессы/ Н.И. Маккавеев, Р.С. Чалов.- Москва: Издательство МГУ, 1986-264 с

3.Маккавеев Н.И. Эррозийно-аккумулятивные процессы и формирование рельефа русла реки/ Н.И. Маккавеев. //Избранные труды.-Москва: Издательство МГУ, 1998,-285 с

4.Муравьев А.Г., Пугал Н.М. , Лавров В.Н Экологический практикум /..А.Г. Муравьев, Н.М. пугал, В.Н Лавров Санкт-Петербург Крисмас+ 2012г.

5.http://docs.cntd.ru/document/1200023481 Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. ГОСТ 27784-88Почв

Приложение А. Карта-схема бассейна реки Суроям

Приложение Б. Таблица 2.Сравнительная характеристика донных отложений

Приложение С.Таблица 3.Результаты качественного анализа на ионы в почвенных вытяжках иловых отложений

Приложение В. Сравнительная характеристика перманганатной окисляемости водяных вытяжек илов и почвы с берега пруда «Гагаринский» 2020 год Таблица 3. и диаграмма

ПДК составляет 20 мг О/л

Приложение Д. Мониторинговые точки

Приложение Е. Гидрологические, органолептические и химические показатели реки Суроям и ее притоков

Приложение К. Вычисление расходов воды графическим методом ( Суроям.Бугор)