The impact of shallow streams on the surface horizons of typical chernozem with different erosion degree

The rill erosion affects significantly on the processes of arable soils degradation. Therefore the aim of the work was to continue the development of hydraulic and statistical methods for assessing the transportation of soil material by shallow streams. For this purposes, we conducted the verification of shallow water flows transporting capacity equation. As an object we used typical chernozems with medium depth light clay loamy on loess like clay loams deeply tilled non-eroded, weakly eroded and medium eroded. Samples for the purposes of the study were collected in the Kursk region. The comparison of the experimental and calculated by the equation turbidity values showed a satisfactory correspondence. The average relative error of calculations contained in modulo 18.0%, and the correlation coefficient was 0.89. The model experiment on a large erosion flume, revealed that the weighted average diameter of the aggregates moved by the flow is increased as the flow velocity is also increased. However, the diameter of aggregates deposited in the bed is decreased. This regularity was revealed as with air-dry initial state of the samples and with capillary-moistened initial state. It was found that the water flow with the low speed (0.3915 m/s) first of all washes out the multi-ordered and the densiest humified aggregates (including coprolites), whereas the pieces of less humified aggregates and separate mineral grains are accumulated on the bed. We revealed that this is quite specific for both types of the initial states of the samples. It was noted that the fractions sizes of the aggregates washed out by the flow at both initial states of the samples are congruent; the same is true for aggregates deposited in the channel

ручейковая эрозия, мелководные потоки, транспортирующая способность, микроморфология эродированных черноземов, rill erosion, shallow streams, transport capacity, micromorphology of chernozems

1. Бганцов В.Н., Мосолова А.И., Санжарова С.И., Челобянц С.А. Микроморфологические исследования влияния полимерных препаратов на структурное состояние типичного чернозема // Микроморфология антропогенно измененных почв. М.: Наука, 1988. С. 36-46.

2. Булыгин С.Ю., Бреус Н.М., Семиноженко Т.А. К методике определения степени эродированности почв на склонах // Почвоведение. 1998. № 6. С. 714-718.

3. Быстрицкая Т.Л., Герасимова М.И. О годовом цикле современного черноземного процесса // Почвоведение. 1988. № 6. С. 5-16.

4. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.

5. Гендугов В.М., Глазунов Г.П. О единстве механизмов водной и ветровой эрозии почвы // Почвоведение. 2009. № 5. С. 598-605.

6. Гендугов В.М., Кузнецов М.С., Абдулханова Д.Р., Ларионов Г.А. Модель транспорта наносов склоновыми потоками // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2007. № 1. С. 35-40.

7. Голосов В.Н., Добровольская Н.Г., Иванова Н.Н. Антропогенное влияние на верхние звенья гидросети в земледельческом центре России // Эрозия почв и русловые процессы. 1995. Вып. 10. С. 16-29.

8. Государственный доклад “О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2011 году” [Электронный ресурс]. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. http://www.mnr.gov.ru/upload/iblock/a76/gosdoklad2011.pdf. 356 с.

9. Дебольский В.К., Котков В.М. Особенности динамики дефицитных форм в поступательных потоках // Метеорология и гидрология. 1977. № 10. С. 67-71.

10. Демидов В.В., Осанина О.О. Закономерности процессов переноса и отложения почвенного материала водными потоками малой глубины // Живые и биокосные системы. 2015. № 12. http://www.jbks.ru/archive/issue-12/article-1

11. Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2008 году. Департамент экологической безопасности и природопользования Курской области. Курск: ООО “Мечта”, 2009. 176 с.

12. Железняков Г.В. Гидрологические и гидравлические аспекты проблемы взаимодействия потоков основного русла и поймы // Тр. V Всес. гидрол. съезда. Т. 10. Кн. 2. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 203-209.

13. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 288 с.

14. Караушев А.В. Теория и методы расчета речных наносов. Л.: Гидрометеоизда, 1977. 272 с.

15. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 224 с.

16. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Эрозия и охрана почв. М., 2004. 352 с.

17. Медведев В.В. Состав и строение макро- и микроагрегатов некоторых почв Украины // Почва, плодородие, урожай. Минск, 1968. С. 323-327.

18. Поляков А.Н. Микроморфологическое и морфометрическое исследование южных черноземов европейской части СССР // Биологические науки. 1979. № 3 (183). С. 76-85.

19. Поляков А.Н. Микроморфология черноземов Заволжско-Предуральской лесостепи // Биологические науки. 1981. № 5 (209). С. 90-97.

20. Поляков А.Н., Ярилова Е. А., Кизяков Ю. Е. Микроморфологическое исследование и морфометрия карбонатных черноземов Предкавказья // Почвоведение. 1972. № 11. С. 91-100.

21. Поляков А.Н., Ярилова Е. А., Кизяков Ю. Е. Микроморфология и морфометрия карбонатных черноземов Предкавказья // Тез. докл. IV Всесоюзного делегатского съезда почвоведов. Кн. 3. Алма-Ата, 1970. С. 233-234.

22. Разумихина К.В. Вопросы применимости методов расчета транспорта наносов к речным потокам // Тр. ГГИ. Вып. 132. 1966. С. 18-45.

23. Санжарова С.И., Бганцев В.Н., Скворцова Е.Б. Структурное состояние чернозема типичного разной длительности сельскохозяйственного использования // Микроморфология антропогенно измененных почв. М.: Наука, 1988. С. 64-74.

24. Свиридов В.И., Петренко Н.Н., Свиридова О.В. Оптимизация структуры сельскохозяйственного производства в зонах преобладания основных типов почв Курской области // Модели автоматизированного проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Курск, 2010. С. 266-269.

25. Чекулаев Г.С. О показателях устойчивости русел каналов оросительных систем // Вопросы гидротехники. Вып. 1. Ташкент: АН УзССР, 1955. С. 61-75.

26. Чижикова Н.П., Лебедева (Верба) М.П., Лебедев М.А. Минералогический состав и микростроение почв аккумулятивно-денудационного ландшафта северной части лесостепи и сносимого при эрозии материала // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2010. Вып. 65. С. 36-47.

27. Эрозионные процессы / Под ред. Маккавеева Н.И., Чалова Р.С. М.: Мысль, 1984. 255 с.

28. Free G.R. Erosion Characteristics of Rainfall // Agricultural Engineering. 1960. V. 41. № 7. P. 447- 449.

29. Haimann M., Liedermann M., Lalk P., Habersack H. An integrated suspended sediment transport monitoring and analysis concept // Int. J. Sediment Res. 2014. V. 29. № 2. Р. 135-148.

30. Ghoshal K., Pal D. Grain-size distribution in suspension over a sand-gravel bed in open channel flow // Int. J. Sediment Res. 2014. V. 29. № 2. pp. 184-194.

31. Pal D., Ghoshal K. Mathematical model on grain-size distribution in suspension over sand-gravel bed // J. Hydrology. 2014. V. 511. P. 640-647.

32. Pu J.H., Hussain K., Shao S.-d., Huang Y.-f. Shallow sediment transport flow computation using time-varying sediment adaptation length // Int. J. Sediment Res. 2014. V. 29. № 2. P. 171-183.

33. Tsai C.W., Man C., Oh J. Stochastic particle based models for suspended particle movement in surface flows // Int. J. Sediment Res. 2014. V. 29. № 2. P. 195-207.