serpЭрозия почв и русловые процессыSoil erosion and river channel processes3034-4638Limited Liability Company “Expert laboratory ”Hydroinformational systems”10.71367/3034-4638-2025-2-3-9-18serp-41Research ArticleСтатьиК ВОПРОСУ О РАСЧЕТЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДОСТАВКИ НАНОСОВON THE CALCULATION OF THE SEDIMENT DELIVERY RATIOСидорчукА. Ю.SidorchukA. Yu.

Сидорчук Алексей Юрьевич, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник

Sidorchuk Alexey Yuryevich, Doctor of Sciences, PhD, Principal Scientist

fluvial05@gmail.comМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультетРоссияLomonosov Moscow State University, Faculty of GeographyRussian Federation20250411202503818Copyright © Сидорчук А.Ю., 20252025Сидорчук А.Ю.Sidorchuk A.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.sediment.ru/jour/article/view/41

Предложена методика расчета коэффициента доставки наносов при эрозии на малом водосборе на основе физически обоснованной модели эрозии связных почв и грунтов, транспорта и аккумуляции наносов. Учтена зависимость интенсивности эрозии от количества транспортируемых в данном месте частиц наносов. Если необходимо рассчитывать абсолютные величины эрозии и аккумуляции, то предлагаемая модель хорошо калибруется по данным измерений, что позволяет ее использовать для водосборов, для которых есть данные измерений хотя бы для одного эпизода стока. Если достаточно знать только коэффициент доставки наносов, то эта величина рассчитывается на основе относительных величин эрозии и аккумуляции и практически не зависит от абсолютной скорости эрозии. Главным фактором является неразмывающая скорость потока, значение которой достаточно определенно назначается на основе известных формул. Это позволяет рассчитывать коэффициент доставки наносов на основе сравнительно небольшого количества входных характеристик рельефа, стока воды и устойчивости почвогрунтов к размыву потоком воды. Отсутствие необходимости точной калибровки делает предлагаемую модель удобной для практического применения, а также для исследования зависимости коэффициента доставки от влияющих на него факторов.

A method for calculating the sediment delivery ratio during erosion in a small catchment area is proposed. A physically based model of soil erosion, transport and accumulation of sediments is used. The dependence of the erosion intensity on the amount of sediment particles transported in a given place is taken into account. If it is necessary to calculate the absolute values of erosion and accumulation, then the proposed model is well calibrated using measurement data, which allows it to be used for catchments for which there are measurement data for at least one runoff episode. If it is sufficient to know only the sediment delivery ratio, then this value is calculated by the relative values of erosion and accumulation and is practically independent of the absolute erosion rate. The main factor is the non-eroding flow velocity, the value of which is quite definitely assigned by formulas and does not require calibration. This allows calculating the sediment delivery coefficient based on a relatively small number of input characteristics of the relief, water runoff and soil and vegetation cover. The absence of the need for precise calibration makes the proposed model convenient for practical application, as well as for studying the dependencies of the sediment delivery ratio on the factors influencing it.

эрозия почваккумуляция наносовтранспорт наносовфизически обоснованная модельsoil erosionsediment accumulationsediment transportphysically based modelИсследование выполнено по планам НИР (ГЗ) научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (№ 121051200166-4). Автор глубоко признателен Л.Ф. Литвину и В.Н. Голосову за предоставленные материалы измерений на Сатинском полигоне, а также двум рецензентам, замечания которых позволили улучшить текст статьи.The study was conducted under the state assignment of the Research laboratory of soil erosion and fluvial processes, Faculty of Geography, Lomonosov Moscow State University (project no. 121051200166-4). The author is deeply grateful to L.F. Litvin and V.N. Golosov for providing the measurement data at the Satinsky test site and also to two reviewers whose comments helped improve the text of the article.ReferencesАжигиров А.А., Голосов В.Н., Добровольская Н.Г., Белоцерковский М.Ю., Жаркова Ю.Г., Калинина В.Р., Кирюхина З.П., Краснов С.Ф., Ларионов Г.А., Литвин Л.Ф., Петров В.Н., Самодурова Л.С., Веретенникова М.В., Зорина Е.Ф., Любимов Б.П., Никольская И.И. Исследование стока воды и наносов на склоновых водосборах в бассейне р. Протвы. М.: ВИНИТИ. 6389-В87. 1987. 175 с.Azhigirov A.A., Golosov V.N., Dobrovolskaya N.G., Belotserkovsky M.Yu., Zharkova Yu.G., Kalinina V.R., Kiryukhina Z.P., Krasnov S.F., Larionov G.A., Litvin L.F., Petrov V.N., Samodurova L.S., Veretennikova M.V., Zorina E.F., Lyubimov B.P., Nikolskaya I.I. Study of water and sediment runoff on the slopes of the catchments in the Protva River basin. Moscow: VINITI. 6389-B87. 1987. 175 p. (In Russ.)Безухов Д.А., Голосов В.Н., Панин А.В. Оценка коэффициента доставки наносов малых водосборов в лесостепных и степных районах Восточно-Европейской равнины // Известия РАН. Серия географическая, 2019, № 4, с. 73–84.Bezukhov D.A., Golosov V.N., Panin A.V. Assessment of the sediment delivery ratio of small catchments in forest-steppe and steppe regions of the East European Plain. IZVESTIYA RAS. GEOGRAPHICAL SERIES, 2019, No. 4, pp. 73–84. (In Russ.)Бутаков Г.П., Ермолаев О.П., Мозжерин В.И., Ковальчук И.П., Литвин Л.Ф., Сидорчук А.Ю., Чернов А.В. Формы проявления эрозионно-аккумулятивных процессов на малых речных водосборах // Эрозионные и русловые процессы. Луцк: 1991. С. 19–42.Borselli, L., Cassi, P., Torri, D. Prolegomena to sediment and flow connectivity in the landscape: A GIS and field numerical assessment. Catena 75, 2008. 268–277.Великанов М.А. Русловой процесс. М.: Физматиздат. 1958. 395 с.Butakov G.P., Ermolaev O.P., Mozzherin V.I., Kovalchuk I.P., Litvin L.F., Sidorchuk A.Yu., Chernov A.V. Forms of manifestation of erosion-accumulative processes in small river catchments // E`rozionny`e i ruslovy`e processy`. Lutsk: 1991. P. 19–42. (In Russ.)Дементьев М.А. Транспорт одиночного твердого тела неоднородным потоком жидкости. Изв. ВНИИГ, 1955, № 54, с. 3–26.De Roo A.P.J., Wesseling C.G., Ritserma C.J. LISEM: A single event physically-based hydrologic and soil erosion model for drainage basins. I: Theory, input and output // Hydrological Processes. 1996. No. 10. P. 1107–1117.Иванов М.М. Эрозионно-аккумулятивные процессы как фактор трансформации поля радиоактивного загрязнения бассейна р. Плавы. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. М.: МГУ, 2017. 24 с.Dementyev M.A. Transport of a single solid body by a non-uniform fluid flow. Izvestiya VNIIG, 1955, No. 54, p. 3–26. (In Russ.)Ларионов Г.А., Краснов С.Ф. Гидрофизическая модель эрозии и возможности ее реализации // Экологические проблемы эрозии почв и русловых процессов. М.: Изд-во МГУ. 1992. С. 5–15.Hairsine P.B., Rose C.W. Modelling water erosion due to overland flow using physical principles 1. Sheet fow // Water resources research. 1992. Vol. 28 (1). P. 237–244.Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноз водной эрозии. М.: Колос. 1970. 239 с.Ivanov M.M. Erosion-accumulative processes as a factor in the transformation of the radioactive contamination field of the Plava River basin. Abstract of Cand. Geogr. Sci. (Moscow State University, 2017). 24 p. (In Russ.)Сидорчук А.Ю. Эрозионно-аккумулятивные процессы на Русской равнине и проблемы заиления малых рек // Тр. Академии водохозяйственных наук. Водохозяйственные проблемы русловедения. 1995. Вып. 1. С. 74–83.Larionov G.A., Krasnov S.F. Hydrophysical model of erosion and the possibilities of its implementation // E`kologicheskie problemy` e`rozii pochv i ruslovy`x processov. Moscow: Moscow State University Publishing House. 1992. P. 5–15. (In Russ.)Сидорчук А.Ю. Динамическая модель овражной эрозии // Геоморфология. 1998. № 4. С. 28–38.Mirtskhulava Ts.E. Engineering methods for calculating and forecasting water erosion. Moscow: Kolos. 1970. 239 p. (In Russ.)Сухановский Ю.П., Пискунов А.Н. Модель с программным обеспечением для прогнозирования дождевой эрозии почв для пахотных земель. Курск: ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2007. 20 с.Nachtergaele, J.; Poesen, J.; Sidorchuk, A.; Torri, D. Prediction of concentrated flow width in ephemeral gully channels. Hydrological Processes. 2002, 16, 1935–1953.Шамов Г.И. Речные наносы. Л.: Гидрометеоиздат. 1959. 389 с.Nearing M.A., Foster G.R., Lane L.J., Finkner S.C. A Process-Based Soil Erosion Model for USDA-Water Erosion Prediction Project Technology // Transactions of the American Society of Agricultural Engineers. Vol. 32. No. 5. P. 1587–1593. 1989.Borselli, L., Cassi, P., Torri, D. Prolegomena to sediment and flow connectivity in the landscape: A GIS and field numerical assessment. Catena 75, 2008, 268–277.Shamov G.I. River sediments. L.: Gidrometeoizdat. 1959. 389 p. (In Russ.)De Roo A.P.J., Wesseling C.G., Ritserma C.J. LISEM: A single event physically-based hydrologic and soil erosion model for drainage basins. I: Theory, input and output // Hydrological Processes. 1996. Vol. 10 (8). P. 1107–1117.Sidorchuk A.Yu. Dynamic model of gully erosion // Geomorfologiya. 1998. No. 4. P. 28–38. (In Russ.)Hairsine P.B., Rose C.W. Modelling water erosion due to overland flow using physical principles 1. Sheet fow // Water resources research. 1992. Vol. 28 (1). P. 237–244.Sidorchuk A.Yu. Erosion-accumulative processes on the Russian Plain and problems of siltation of small rivers // Trudy` Akademii vodoxozyajstvenny`x nauk. Vodoxozyajstvenny`e problemy` ruslovedeniya. 1995. Issue 1. P. 74–83. (In Russ.)Nachtergaele, J., Poesen, J., Sidorchuk, A., Torri, D. Prediction of concentrated flow width in ephemeral gully channels. Hydrological Processes. 2002, 16, 1935–1953.USDA, 1972. Sediment sources, yields, and delivery ratios. National Engineering Handbook, Section 3. Sedimentation. 14 p.Nearing M.A., Foster G.R., Lane L.J., Finkner S. C. A Process-Based Soil Erosion Model for USDA-Water Erosion Prediction Project Technology Transactions of the American Society of Agricultural Engineers. Vol. 32. No. 5. pp. 1587–1593. 1989.Velikanov M.A. Channel process. Moscow: Fizmatizdat. 1958. 395 p. (In Russ.)USDA, 1972. Sediment sources, yields, and delivery ratios. National Engineering Handbook, Section 3 Sedimentation. 14 p.Vigiak, O., Borselli, L., Newham, L.T.H., McInnes, J., Roberts, A.M. Comparison of conceptual landscape metrics to define hillslope-scale sediment delivery ratio. Geomorphology. 2012. 138, 74–88. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.08.026Sukhanovsky Yu.P., Piskunov A.N. Model with software for forecasting rain erosion of soils for arable lands. Kursk: VNIIZiZPE RAAS, 2007. 20 p. (In Russ.)Sukhanovsky Yu.P., Piskunov A.N. Model with software for forecasting rain erosion of soils for arable lands. Kursk: VNIIZiZPE RAAS, 2007. 20 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.