ЭКОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена проведению эколого-геоморфологического районирования Пензенской области, основанному на выявленных особенностях экзогенного геоморфогенеза (выделение эколого-геоморфологических обстановок), при учете эколого-геоморфологических рисков, создаваемых данными обстановками, геоморфологических условий расселения. Представлены оригинальные карты районирования.

ABSTRACT

The article is devoted to the ecological-geomorphological zoning of the Penza region, based on the identified features of exogenous geomorphogenesis (the selection of ecological-geomorphological settings), taking into account the ecological-geomorphological risks created by these settings, the geomorphological conditions of settlement.

Ключевые слова: эколого-геоморфологическое районирование, эколого-геоморфологические обстановки, эколого-геоморфологический риск, геоморфологическое районирование.

Keywords: ecological-geomorphological zoning, ecological-geomorphological setting, ecological-geomorphological risk, geomorphological zoning.

Введение

Для Пензенской области, в результате влияния множества эндогенных и экзогенных факторов, характерны неоднородные геоморфологические условия. Имеющиеся геоморфологические системы определяют существование в их пределах специфичных территориальных комплексов, что в совокупности создает особые эколого-геоморфологические условия в разных частях области. Вследствие данного факта, для нормального функционирования системы «природа-население-хозяйство», возникает потребность в учете специфики подобных условий. Для этого требуется выделение отдельных территорий – эколого-геоморфологических районов, которые бы могли учитывать все особенные характеристики участков и, как следствие, позволяли осуществлять необходимые мероприятия по поддержанию стабильности подобных систем.

Актуальность данной работы заключается в наличии необходимости осуществления ряда комплексных мероприятий в разных частях Пензенской области по причине наличия множества прогрессирующих проблем, связанных с отсутствием учета ведущей роли рельефа при использовании территории в хозяйственных и иных целях. Проведение эколого-геоморфологического районирования позволит учесть специфику отдельных участков области и разработать соответствующие подходы для наиболее рационального и эффективного решения имеющихся проблем.

Физико-географическая характеристика области

Древние тектонические процессы разделили область на юго-западную, относящуюся к Рязано-Саратовскому прогибу, и восточную, входящую в состав Волго-Уральской антеклизы, части. Данные преобразования обусловили дифференциацию участка на три крупных высотных блока – западный, центральный и восточный. Закрепление образовавшихся структур произошло в ходе неогеновых пликативных процессов, наиболее активно проявившихся в зонах разломов и сбросов. Западные структуры, в силу менее интенсивного роста, оказались слабо выражены в четвертичном рельефе, восточные, напротив, предстали крупными возвышенными участками. Из-за сформировавшейся ступени наступление ледника сопровождалось интенсивными процессами выполаживания неогеновых форм рельефа западнее речной системы Сура-Уза. Результатом вышеописанных процессов стало четкое разделение рельефа по морфологическим и морфометрических характеристикам на две крупные геоморфологические системы: западную полого-холмистую и восточную возвышенную равнины [1].

Данная дифференциация определила различия и в литогенной основе. На востоке грунты под различными подтипами серых лесных почв сложены камышинскими песками и песчаниками палеогенового возраста. Данные грунты отличаются низкой противоэрозионной устойчивостью, легко растворимы и быстро выносятся подземными водами, что приводит к интенсификации эрозионных и карстово-суффозионных процессов.

На западе распространены элювиально-делювиальные и гляциальные суглинки, подверженные склоновым эрозионным процессам. К участкам относительно равнинных моренных отложений тяготеют глинистые почвы тяжелого гранулометрического состава, устойчивые к эрозии. [2].

Асимметрия осадков выражается в их нарастании с юго-запада на северо-восток. Такая специфика распределения влаги во взаимосвязи с рельефом обуславливает развитие густой овражно-балочной сети [3].

Недостаток влаги на западе в совокупности с сильными ветрами приводит к высыханию грунтов, что делает их более подвижными и, как следствие, подверженными дефляции.

Зимой, вследствие наличия на востоке мощных (до 40 см) толщ снега, процессы снеготаяния проходит дольше и отличается обилием талых вод (средние запасы воды в снегу 100-110 мм), активизирующих солифлюкционные процессы и осуществляющих линейную и плоскостную эрозию. Меньшие мощности снежных толщ западных территорий обуславливают большее промерзание почв, что с повышением температур ведет к оттаиванию только верхнего слоя и, как следствие, повышению поверхностного смыва [3].

Немаловажным является влияние экспозиции. Западные и юго-западные склоны прогреваются сильнее, по этой причине эрозионные процессы на этих участках наиболее интенсивны [4].

Влияние растительного покрова нивелируется значительной антропогенной трансформацией.

Геоморфологическое районирование

В целях получения комплексного представления о геоморфологических системах территории, осуществлено геоморфологическое районирование. Для этого были учтены: литологическая структура и возраст форм, морфологические и морфометрические характеристики рельефа, а также современных динамические процессы [5].

При проведении районирования я опирался на карту геоморфологического районирования России 2008 года, предложенную в Национальном атласе России [8]. Использование осуществленного в 1980 году коллективом авторов в главе с С.С. Воскресенским районирования СССР [19], основанного на геотектонических структурах при учете особенностей экзогенного геоморфогенеза, приводит к проблеме, заключающейся в невозможности учета локальных форм. Напротив, районирование 2008 года, несмотря на наличие определенных нарушений взаимосвязей нижних таксонов (провинций) с вышестоящими, предоставляет возможности для дальнейшего укрупненного в масштабе районирования территории.

Территория Пензенской области расположена в пределах Восточно-Европейской геоморфологической страны, занимая части Окско-Донской (А) и Приволжско-Ставропольской провинций, в последней из которых выделяется область Приволжской возвышенности (Б), на которую приходится основная площадь субъекта. В состав Приволжской возвышенности входят два геоморфологических района: олигоценовая (восточная) денудационная и раннеплейстоценовая (западная) денудационная равнины. Для данных районов целесообразно выделение ряда подрайонов (Приложение Б). Подрайоны западной денудационной равнины (Б1): Керенско-Чембарская возвышенность (Б1-а), Мокшанская равнина (Б1-б), Сурско-Мокшанская возвышенность (Б1-в),  Хоперская низменность (Б1-г), Сердобская возвышенность (Б1-д). Подрайон восточной денудационной равнины (Б2): Сурское плато (Б2-а), Сурско-Кададакский подрайон (Б2-б). Участок Окско-Донской провинции представлен на территории области Выша-Цинским районом (А1).

Полученные данные являются основой для проведения эколого-геоморфологического районирования (рис.1).

Рисунок 1. Карта геоморфологического районирования

Геоморфологические условия расселения

Для эколого-геоморфологического районирования территории важное значение имеют особенности размещения населения в пределах рассматриваемой территории. Учет демографического фактора обусловлен существованием тесной взаимосвязи между геоморфологическими условиями и людьми, в данных условиях проживающими. К необходимым демографическим характеристикам отнесены: людность населенных пунктов, их концентрация и плотность населения.

В пределах Пензенской области расположены: город Пенза, выполняющий функции областного центра, и насчитывающий 516450 человек, что составляет 38% от всего населения области, ряд городов, обладающих численностью свыше 10000 человек, к таковым относятся: Сердобск, Каменка, Кузнецк, Никольск, Нижний Ломов, и многочисленные послания с численностью менее 10000 человек. При этом многие из перечисленных населенных пунктов не концентрируют вокруг себя другие крупные поселения, что делает их рассмотрение в качестве опорного каркаса расселения нецелесообразным.

Для наглядного представления о геоморфологических особенностях расселения мной создана соответствующая карта (рис.2), отражающая положение населенных пунктов в контексте рельефа территории.

Рисунок 2. Карта геоморфологических условий расселения

Концентрации поселений, обладающих необходимой для отражения плотности населения людностью, приурочены к основным речным долинам области. Зонам сосредоточения крупных населенных пунктов расположены в долинах рек: Выша, Ломовка, Хопер, Пенза, Труев, Кадада а также к левобережью среднего (в пределах области) течения Суры. Водораздельные поверхности заселены слабо, в особенности территории крупных возвышенностей: Керенско-Чембарской, Сурско-Мокшанской, а также Сурского плато. Исключением являются населенные пункты, расположенные в долине Кевды, так как река протекает в пределах Керенско-Чембарской возвышенности.

Долины рек восточной части области протекают в условиях сильно расчлененного рельефа и отличаются узостью и глубиной, ограничиваясь высокими водораздельными поверхностями с крутыми склонами до 15-20°. С учетом вышеуказанных особенностей расселения, многие населенные пункты располагаются вплотную к участкам водоразделов, а в отдельных случаях занимают их склоны. Одновременно с этим, большая часть поселений расположена близко к обрывистой береговой зоне или непосредственно разделана рекой [3].

Населенные пункты на западе области, за счет более широких речных долин и меньшей вертикальной и горизонтальной расчлененности занимают относительно равнинные участки обширных надпойменных террас с углами наклона склонов менее 10°. В пределах Сурско-Мокшанской возвышенности основная часть поселений располагается в верховьях рек, в результате чего многие населенные пункты расчленены обширной овражно-балочной сетью.

Эколого-геоморфологические обстановки

Для определения значения рельефа в формировании экологических условий территории необходимо выявление эколого-геоморфологических обстановок.

Существует несколько различных трактовок данного термина: представители школы экологической геоморфологии МГУ Ю.Г. Симонов и В.И. Кружалин акцентируют внимание на вхождении рельефа в систему «природа-население-хозяйства» [8], Д.А. Тимофеев и Э.А. Лихачева, относящиеся к школе экологической геоморфологии ИГ РАН, дают определение, основанное на представлении о геоморфологических условиях как о среде жизни человека [9], т.е. придерживаются антропоцентричного подхода.

Принимая во внимание данные подходы, целесообразным видится использование определения Ю.Г. Симонова и В.И. Кружалина, т.к. часть рассматриваемых опасных геоморфологических явлений происходит без влияния на экологию человека, что создает необходимость рассмотрения данных процессов в отрыве от человека.

Таким образом, эколого-геоморфологические обстановки представляют собой относительно устойчивые комбинации форм рельефа территории, определяющие тип воздействия рельефа на элементы системы «природа-хозяйство-население» [8].

Эколого-геоморфологическая обстановка характеризуется определенным набором эколого-геоморфологических ситуаций, каждая из которых является совокупностью взаимосвязанных экологически опасных процессов и явлений, как природного, так и техногенного характера, проявляющихся в конкретных геоморфологических условиях. Наиболее характерные эколого-геоморфологические обстановки представлены на карте эколого-геоморфологических обстановок Пензенской области [6].

Для западных территорий характерны подтопления и суффозионные процессы, несущественно влияющие на сельскохозяйственную деятельность и не затрагивающие основных населенных пунктов, склоновая эрозия развита преимущественно на севере и северо-востоке, снижая бонитет пахотных земель. Восточной части области, напротив, свойственны активные эрозионные процессы, поражающие значительные площади, распространены оползни и обвалы, все это отрицательно сказывается на территориях, занятых растениеводческой деятельностью. На юго-востоке преобладает суффозия, на северо-западе – карст, но данные процессы носят локальный характер.

Для наглядного представления об эколого-геоморфологических обстановках мной составлена соответствующая карта (рис.3).

Рисунок 3. Карта эколого-геоморфологических обстановок

Эколого-геоморфологические риски

Дискуссионным является и понятие эколого-геоморфологического риска, определение которого необходимо для установки силы последствий, вызванных теми или иными геоморфологическими процессами. Но, несмотря на многообразие трактовок [10,11,12,13] и отсутствие каких-либо доминирующих концепций, большинством авторов риск связывается с ущербом от вероятных негативных процессов. Принимая во внимание данную особенность, эколого-геоморфологический риск рассматривается мной как степень ущерба, как последствия проявления тех или иных процессов природного и антропогенного происхождения.

Анализ геоморфологических обстановок западной части области позволяет сделать вывод о высокой степени риска деградации пахотных земель и снижения урожайности сельскохозяйственных культур. В силу экспозиционных особенностей, наиболее велика степень риска для западных склонов данных возвышенностей [7].

Немаловажным является загрязнение рек смываемым грунтом. Повышение концентрации речных наносов делает воды непригодными для потребления, что может в будущем негативно сказаться на здоровье населения.

Для равнинных территорий наблюдается риск снижения бонитета почв вследствие развитого процесса плоскостного смыва, тяготеющего к плоским денудационным поверхностям междуречий.

Значительное эоловое воздействие на незащищенных от ветра крупными положительными формами участках ведет к опасности интенсификации дефляционных процессов и, как следствие, к развитию трансграничного переноса. Роль данных процессов для человека заключается в загрязнении воздуха пылью, содержащей как частички грунта, так и опасные химические вещества, что может повлечь за собой развитие заболеваний глаз и дыхательных путей. Особенно велик риск в летние сезоны засух.

Эксплуатация нефтепроводов обуславливает нагрузку на неустойчивые склоны, деформированные во время прокладки, что ведет к риску развития эрозионных процессов и осыпей. Железнодорожные пути воздействуют на среду аналогичным образом: искусственные насыпи характеризуются слабой устойчивостью, движение транспорта обуславливает периодическую дополнительную нагрузку на рельеф.

Для наглядного представления о степени риска в разных частях рассматриваемой территории мной составлена карта эколого-геоморфологического риска (рис.4).

Рисунок 4. Карат эколого-геоморфологического риска

Эколого-геоморфологическое районирование

В настоящее время, вследствие относительной молодости экологической геоморфологии, проведение эколого-геоморфологического районирования происходит редко, преимущественно локально [17]. Большинство работ посвящено разработке методик районирования [18] или апробации использования при районировании геоинформационных систем [15, 16].

Диссертация А.В. Кирилловой [14], посвященная эколого-геоморфологическому районированию Удмуртии, является одной из немногих работ, где районирование проводится в масштабах субъекта. Данный труд выбран мной в качестве ориентира при проведении собственного эколого-геоморфологического районирования Пензенской области.

На основе выделения характерных для существующих геоморфологических систем эколого-геоморфологических обстановок, при учете эколого-геоморфологических рисков, создаваемых данными обстановками, а также особенностей расселения, мной было проведено эколого-геоморфологическое районирование, отразившее степень благоприятности условий для существования и осуществления хозяйственной деятельности.

Выделены следующие районы и подрайоны: Окско-Донская низменность (1), Керенско-Чембарская возвышенность (2), Мокшанская равнина (3), Сурско-Мокшанская возвышенность и левобережье Суры (4), Сердобская равнина (5), Хоперская низменность (5а) и Сердобская возвышенность (5б), Северная часть Сурского плато (6), Южная часть Сурского плато (7), Сурский район (8).

Составлена таблица (таблица 1) с ключевыми показателями, отражающими геоморфологические особенности территории, наиболее влиятельные природные факторы и взаимосвязи природы и человека. Каждый показатель имеет градацию от 1 до 4 баллов в зависимости от степени своей выраженности. Помимо этого, для каждого показателя вводится значение весового коэффициента в целях выделения ведущих и вторичных факторов, общая сумма весовых коэффициентов равна 1. Для каждого из 9 районов рассчитан общий балл: сумма баллов показателей, значение каждого из которых умножено на весовой коэффициент, деленная на количество показателей.

Таблица 1.

Таблица балльной оценки эколого-геоморфологических показателей

Таблица 2.

Таблица балльной оценки эколого-геоморфологических районов

Результаты расчетов (таблица 2): Окско-Донская низменность - 0,44, Мокшанская равнина - 0,41, Хоперская низменность - 0,40, Сердобская возвышенность - 0,37, южная часть Сурского плато - 0,29, Кереснко-Чембарская возвышенность - 0,28, северная часть Сурского плато - 0,18, Сурско-Мокшанская возвышенность - 0,17, Сурский район - 0,16.

По полученным результатам определены 6 степеней благоприятности данных районов для проживания и осуществления хозяйственной деятельности: от весьма благоприятных до крайне неблагоприятных (рис.6).

Рисунок 5. Карта эколого-геоморфологического районирования

Заключение

В результате проведенного эколого-геоморфологического районирования выделены территории со специфическими наборами характеристик, для каждого района выявлены значения эколого-геоморфологических рисков, а также определена степень их благоприятности для проживания и осуществления хозяйственной деятельности. Полученные результаты, отображенные в виде соответствующих карт, могут быть использованы при проведении мероприятий, направленных на решения следующих проблем: эродированность пахотных земель, загрязнения речных систем, борьба с карстово-суффозионными явлениями, предотвращение или защита от затоплений и т.п.

Список литературы:

1. Иванов, А.И., Чернышов, Н.В., Кузин, Е.Н. Природные условия Пензенской области. Современное состояние. Том 1: Геологическая среда, рельеф, климат, поверхностные воды, почвы, растительный покров: монография. Пенза: ПГАУ, 2019. - 234 с.
2. Геологическая карта дочетвертичных образований. Санкт-Петербургское отделение Института геоэкологии РАН и НИЦ Гидрогеологии Института Наук о Земле Санкт-Петербургского государственного университета. – URL: https://hge.spbu.ru/mapgis/subekt/penza/penza.html
3. Географический атлас Пензенской области. Природа. Население. Хозяйство. Из-во: «ДиК», 2005г. - 34с.
4. Артемова, С.Н., Леонова, Н.А. Формирование ландшафтов северной лесостепи (на примере Пензенской области) // Фундаментальные исследования. Географические науки. – 2014 - №11 – С. 2180-2184.
5. Национальный атлас России / гл. редкол.: А.В. Бородко (пред.), В.В. Свешников (гл. ред.) и др. - Москва: Роскартография, 2004-2008. - 4 т.: цв., карты, текст, табл., граф., профили, разрезы, фот., ил.;
6. Евсеева, Н.С. Экологическая геоморфология: уч.пособ. - Томск: Томский государственный университет, 2013. – 184 с.
7. Букин, С.Н. Анализ состояния земельных ресурсов Пензенской области // Вектор экономики. – 2018. - №2. – С. 16.
8. Кружалин, В.И. Экологическая геоморфология суши. - М.: Научный мир, 2001. - 168 с.
9. Лихачева Э.А., Тимофеев Д.А. (отв. ред.). Рельеф среды жизни человека (экологическая геоморфология). - М.: Медиа-Пресс, 2002. - 640 с.
10. Ежанова, Е.С. Эколого-геоморфологические основы оценки риска и безопасности жизнедеятельности человека // Гидрометеорология и экология, 2010. - №2. - с. 97-103.
11. Дмитриев, В.Г. Оценка экологического риска. Аналитический обзор публикаций // Арктика и север, 2014. - №14. - с. 126-147.
12. Ваганов, П.А. Экологические риски: уч. пособие. - Спб.: изд-во С.- Петерб. ун-та. 2001. – 152 с.
13. Осипов, В.И. Оценка и управление природными рисками (состояние проблемы) // Геоэкология, 2007. – № 3. – с. 201-211.
14. Кириллова, А.В. Эколого-геоморфологическое районирование территории Удмуртии: автореферат дис. канд. геогр. наук: 25.00.25. - Москва, 2017. – с. 158.
15. Эколого-геоморфологическое районирование объектов магистральных трубопроводов по условиям рельефообразующих процессов с применением геоинформационных систем / И.С. Воскресенский, А.А. Сучилин, Л.А. Ушакова и [и др.] // Современные направления развития физической географии: научные и образовательные аспекты в целях устойчивого развития (Минск, 13–15 ноября 2019 г.). - М.: изд-во МГУ им. Ломоносова, 2019. - №3 - с. 51-54.
16. Применение геоинформационного анализа в целях эколого-геоморфологического районирования объектов магистральных трубопроводов / Н.И. Белая, И.С. Воскресенский, Сучилин [и др.] // Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации (Москва, 26-29 ноября 2019 г.). - М.: изд-во МГУ им. Ломоносова, 2019. – с. 182-188.
17. Кузьмин, С.Б. Районирование Байкальского региона по опасным геоморфологическим процессам для стратегического планирования в Российской Федерации и Республике Монголия // Проблемы анализа риска, 2018. - №6. – с. 19-34.
18. Кочеткова, Ю.О. Методика эколого-геоморфологической оценки рельефа на региональном уровне (на примере Рязанской области) // Вестник Брянского гос. ун-та., 2011. – №4 - с. 173-177.
19. Геоморфологическое районирование СССР и прилегающих морей: уч. пособие / С.С. Воскресенский, О.К. Леонтьев, А.И. Спиридонов [и др.]. - М.: Высш. Школа, 1980. – 343 с.