Вследствие сельскохозяйственной трансформации ландшафтов рост темпов водной эрозии почв отмечается как на глобальном, так и на национальных уровнях. В странах СНГ водная эрозия является наиболее распространенным видом деградации сельскохозяйственных земель. Совершенствование подходов к решению проблемы управления эрозионно опасными агроландшафтами предполагает разработку автоматизированных методов оценки водной эрозии заданной пространственной точности с учетом всех факторов землепользования.
В статье приводятся результаты моделирования темпов водной эрозии на региональном уровне – в Брестской области Республики Беларусь и Белгородской области РФ. Приведен сравнительный анализ факторов эродируемости, в том числе на примере результатов моделирования водной эрозии на ключевых участках. При оценке топографических условий учтены глобальные и локальные цифровые модели рельефа, полученные на основе радиолокационных данных, данных лазерного сканирования местности (лидарная съемка), и соответствующее программное обеспечение. На основе расчетов по модели оценены потенциальные потери почвы вследствие ливневой водной эрозии, в том числе для разных генетических типов почв – дерново-подзолистых и черноземов типичных. Полученные результаты позволяют определить очередность принятия различных, в том числе дорогостоящих, мер по борьбе и предотвращению водной эрозии, необходимых для получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур с сохранением обоснованной себестоимости их производства.

Различия в гранулометрическом составе проб источников и мишени искажают результаты оценки долевых вкладов источников поступления взвешенных наносов. Стандартный подход к устранению этого эффекта – введение весового коэффициента, пропорционального удельной площади поверхности частиц. Ранее этот коэффициент применялся ко всем элементам без исключения. Однако введение такой коррекции обосновано лишь для элементов, концентрации которых определяются сорбцией на поверхности частиц, она неприменима к элементам, входящим в кристаллические решетки минералов.
В настоящей работе предложен алгоритм гранулометрической коррекции концентраций химических элементов, в котором решение о применении поправки принимается для каждого элемента на основе двух критериев: 1) наличия значимой положительной средневзвешенной корреляции концентрации элемента с коэффициентом, пропорциональным удельной площади поверхности, и 2) геохимической принадлежности элемента (сорбционно-активный или матрично-связанный). Алгоритм апробирован на данных бассейна р. Сетунь (г. Москва) за 2019–2023 гг.: три группы источников (верхний горизонт почвы, дорожная пыль, береговые уступы) и взвешенные наносы в устье реки в качестве мишени. Кроме того, показано, что весовые коэффициенты, рассчитанные с использованием геометрического и арифметического среднего диаметра частиц, практически идентичны (r = 0.99). Для реализации расчетов подготовлены функции на языке R, опубликованные в открытом доступе на GitHub.

В работе показывается, что не любые сочетания показателей крутизны и асимметричности речных донных гряд обеспечивают их морфологическую устойчивость. На основе сравнения «треугольной» аппроксимации, описывающей профиль гряды треугольником, и аппроксимации профиля гряды «синусоидальной» моделью, построенной путем «склейки» двух ветвей модифицированной синусоиды, проанализировано влияние выбора метода аппроксимации на области допустимых соотношений параметров крутизны и асимметричности гряды. Установлено, что требование непрерывности первой производной (гладкости профиля) в точках подвалий и гребня, реализуемое в «синусоидальной» модели, накладывает более жесткие ограничения на геометрию гряды. Показано, что максимальный локальный уклон тылового откоса синусоидального профиля существенно превышает средний уклон соответствующей треугольной модели. Исходя из условия, что угол наклона поверхности гряды не должен превышать угла естественного откоса материала, из которого сложена гряда, автор получил аналитические зависимости для определения критической крутизны и критической асимметрии для «треугольных» и «синусоидальных» гряд. Построены совмещенные номограммы областей устойчивости, позволяющие идентифицировать зоны физически невозможных комбинаций параметров для различных типов донных отложений. Результаты работы могут быть использованы для верификации данных батиметрических съемок и уточнения расчетов гидравлического сопротивления русла.

Предложена математическая модель продольного профиля речных донных гряд, основанная на аппроксимации напорного склона и тылового откоса гряды двумя ветвями синусоиды с одинаковой амплитудой, но различными периодами и фазовыми сдвигами. В отличие от треугольной аппроксимации, модель обеспечивает гладкость (C¹-непрерывность) профиля во всех характерных точках – в подвальях и на гребне, что устраняет проблему сингулярности при гидродинамических расчетах. Получены аналитические выражения для описания профиля как в виде кусочно-заданной функции, так и в виде единой функции, определенной на всей оси абсцисс, что удобно для использования в теоретических моделях и численных расчетах. Показано, что площади под ветвями синусоид в точности равны площадям соответствующих треугольников, образованных хордами, что позволяет использовать простые оценки для объемных характеристик гряд. Для длин дуг, выражающихся через эллиптические интегралы, выполнены численные расчеты в широком диапазоне параметров крутизны и асимметрии. Установлено, что относительное превышение длины «синусоидального» профиля над «треугольным» составляет 2–4%, что может быть значимым при расчетах гидравлического сопротивления и транспорта наносов. Построены семейства параметрических графиков, описывающих основные геометрические характеристики «синусоидальной» гряды. Полученные результаты могут быть использованы при моделировании рельефа речного дна, оценке сопротивления русла и расчетах расхода донных наносов.

В статье впервые на основе литературных данных, картографических материалов, анализа космических снимков и натурных изысканий дана комплексная характеристика руслового режима Пура и его притоков с одновременным их картографическим представлением. На карте бассейна Пура показаны морфодинамические типы русла, состав руслообразующих наносов, размывы берегов как отражение горизонтальных русловых деформаций, наличие перекатов, ширина и затопляемость поймы, развитие пойменной многорукавности и иные параметры на фоне геолого-геоморфологических и гидрологических природных условий. Бассейн Пура характеризуется высокой водоносностью, широкопойменными руслами и песчаным составом руслообразующих наносов, обусловливающим высокий сток влекомых наносов и формирование песчаных отмелей. Особенности формирования и деформации русел, включая процессы спрямления, разветвления, образование побочней и осерёдков, рассмотрены по основным рекам бассейна: Пуру, Пякупуру, Айваседапуру и их притокам. В работе впервые дана комплексная морфологическая и динамическая характеристика русла Пура, включая дельтовую область, с учетом влияния вечной мерзлоты и специфики устьевых процессов. Полученные результаты имеют практическое значение при освоении северных территорий, планировании водохозяйственных мероприятий и развитии судоходства, особенно в контексте освоения Арктической зоны России.

Вопросы пространственного распространения и глубины залегания многолетнемерзлых пород на устьевых барах арктических рек РФ изучены достаточно фрагментарно, что объясняется труднодоступностью и сложными гидрологическими условиями для выполнения натурных исследований. К числу малоизученных относится баровый участок р. Яны в устье судоходной протоки Главное Русло. Последние успешные исследования мерзлотных условий на баре Яны относятся к началу 70-х гг. ХХ в., когда были выполнены буровые работы (со льда), позволившие охарактеризовать структуру и температурный режим донных отложений на отдельных участках, включая баровые бороздины, в которых концентрируется речной сток. В 2024 г. был проведен комплекс геофизических исследований, включавший в себя сейсмоакустическое профилирование верхней толщи донных грунтов, направленный на оценку мерзлотных условий в пределах судоходной баровой бороздины Заманиха. Одновременно выполнялась заверка результатов профилирования методом мелкомасштабного бурения. В настоящей статье приводятся результаты обобщения архивных материалов и интерпретации данных полевых исследований 2024 г., позволившие актуализировать и уточнить современный фон, определяющий мерзлотные условия на исследованном баровом участке в дельте Яны. С применением ГИС-технологий выполнена визуализация и количественная оценка пространственного и глубинного распространения многолетнемерзлых и сезонно промерзающих грунтов вдоль трассы судового хода.