Научно-исследовательская лаборатория эрозии почв и русловых процессов им. Н. И. Маккавеева была организована по инициативе профессора Н. И. Маккавеева в 1969 г. в соответствии с Постановлением ГКНТ СССР как отклик на Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О неотложных мерах по защите почв от ветровой и водной эрозии». Показано, что основу новой лаборатории составили научные коллективы (группы), созданные Н. И. Маккавеевым с 1953 г. в Московском университете по разным разделам и направлениям в изучении эрозионных и русловых процессов. Наряду с разработкой теории и методологии эрозио- и русловедения, единого учения об эрозионно-аккумулятивном флювиальном процессе и эрозионно-русловых системах, исследования лаборатории всегда были тесно связаны с решением практических задач – защитой почв от эрозии, регулированием русел при освоении водных и других речных ресурсов, предотвращением опасных проявлений эрозионных и русловых процессов, с одной стороны, и подготовкой специалистов и кадров высшей квалификации – с другой. Лаборатория преодолела все трудности, возникшие для развития науки с 90-х гг. XX в., и продолжает успешно функционировать в настоящее время, получая поддержку Российского научного фонда, государственных и других программ, госконтрактов и договоров на решение конкретных научно-производственных задач. Сформулированы основные научные результаты 55-летней деятельности лаборатории.
В условиях меняющегося климата в различных частях умеренного климатического пояса происходят в разной степени значимые изменения склонового смыва с пахотных земель. В статье на основе обзора опубликованных данных и обобщений автора рассматриваются основные тенденции трансформации эрозии почв в крупнейших аграрных регионах мира с акцентом на Европейскую территорию России (ЕТР). Для ЕТР на основе наблюдений за склоновым стоком в период снеготаяния выявлен отчетливый тренд его сокращения, начиная с 1990-х гг. вплоть до полного прекращения на западе лесостепной зоны и смены на тало-ливневой на западе степной зоны. Общее сокращение темпов смыва в пределах южного мегасклона ЕТР выявлено для всех ландшафтных зон, за исключением юга степной зоны, на основе оценок темпов аккумуляции наносов в днищах долин водосборов первого порядка. Показано, что потепление климата способствует росту повторяемости выпадения экстремальных ливневых осадков, особенно значимому в Западной и Центральной Европе. Данный тренд пока в меньшей степени прослеживается в пределах ЕТР. Структурные перестройки землепользования в наибольшей степени в последние десятилетия затронули сельское хозяйство России. Здесь вплоть до начала XXI в. происходило существенное сокращение пахотных земель, которое с начала второго десятилетия XXI в. сменилось восстановлением площадей пашни в лесостепной и степной зонах. В Северной и особенно в Южной Америке за два десятилетия текущего столетия на значительных площадях ранее пахотных земель стала использоваться нулевая обработка почвы, что на порядок сократило темпы смыва почвы. При этом в ряде регионов лесостепной зоны, расположенных в пределах Восточно-Европейской равнины, начиная с 2014 г. резко (до 30 % от общей площади обрабатываемых земель) выросла доля посевов пропашных культур, что повысило вероятность формирования сильного смыва.
Верховья речных систем на Восточно-Европейской равнине между границами поздневалдайского (морская изотопная стадия 2 – МИС 2) и московского (МИС 6) оледенений развивались в течение последних 150 000 лет. В течение этого времени имели место, по меньшей мере, три климатических эпизода, характеризовавшихся очень высоким относительно современного поверхностным стоком, вызывавшим интенсивную глубинную и регрессивную эрозию: в конце МИС 6, во второй половине МИС 2 и в среднем голоцене. Водоразделы, осваиваемые эрозионными системами, имеют мозаичное геологическое строение, от трудно эродируемых морен до легкоразмываемых песчаных отложений. В моренах основное углубление эрозионных форм произошло в доголоценовое время. Даже относительно крупные формы, такие как балки, еще не достигли вогнутых продольных профилей. Общей тенденцией их развития было углубление. Короткие эпизоды врезания, происходившие во время климатических интервалов с повышенным водным стоком, чередовались с длительными периодами стабилизации. В голоцене наиболее крупные эрозионные события, связываемые с эпизодами аномальной интенсивности атмосферных осадков (вероятно, ливневых), приурочены к интервалу времени от 6 до 3 тысяч лет назад. В разные отрезки этого интервала на участках с достаточно высокими уклонами и сложенных песчаными отложениями зарождались единичные овраги. Эти овраги быстро достигли предельных размеров и в настоящее время имеют выработанные вогнутые продольные профили. Все остальные овраги, прорезающие морены и коренные породы, образовались в доголоценовое время, но до сих пор далеки от выработанного состояния и имеют выпуклые, выпукло-вогнутые, ступенчатые формы продольных профилей. Разнообразие водосборных площадей, начальных уклонов склонов и свойств геологического субстрата, обусловливающих его устойчивость к эрозии, привело к большим различиям в эволюции верхних звеньев речных систем в пределах области московского оледенения по сравнению с более однородными ландшафтными условиями внеледниковых областей.
Статья посвящена актуальной проблеме методики корректного расчета расхода донных наносов, которая должна опираться на объективный механизм их движения. В настоящее время существует несколько методических предложений по расчету расхода донных наносов при их грядовой форме движения. Для проверки и сопоставления этих методик были проведены эксперименты в 100-метровом и 8-метровом гидравлических лотках при режимах течения, приближенных к условиям равнинных рек. Результаты этих экспериментов представлены в данной статье. В ходе экспериментов при различных условиях течения были сформированы донные рельефы, на которых были выделены гряды и волны двух других уровней. Формулируется и обосновывается принципиальное различие между грядами – формами движения донных наносов с переносом массы, и волнами, являющимися формой поверхности раздела между двигающимися грядами и расположенными ниже русловыми отложениями. Сопоставление расходов донных наносов, измеренных объемным (эталонным) способом непосредственно в лотке и рассчитанных по параметрам гряд и волн, показывает, что наиболее близким к эталонному является расход донных наносов, рассчитанный по параметрам гряд. При этом суммирование расходов наносов, полученных по параметрам гряд и волн других уровней, приводит к значительному завышению общего расхода наносов в среднем на 66 %. Кроме этого, в статье приводятся результаты сопоставления геометрических параметров гряд и волн, обосновывается вывод о необходимости учета только грядовой формы движения донных наносов при расчете их расхода и вывод о необходимости учета высоты волн при расчете гарантированных глубин при проектировании судоходных прорезей.
В работе представлены численные эксперименты по оценке гидравлических характеристик речного потока и параметров транспорта наносов в нижних бьефах гидроузлов на крупных судоходных реках. Полученные результаты позволили изучить особенности движения наносов при неустановившемся течении воды и разработать определенные рекомендации для установления граничных условий при моделировании русловых переформирований. Основные выводы по материалам численных экспериментов заключаются в следующем: при неустановившемся движении воды в нижнем бьефе гидроузла отмечается активизация транспорта наносов как в летний период наблюдений, так и зимой; наибольшие расхождения между почасовыми и среднесуточными данными наблюдаются в створах, расположенных в непосредственной близости от гидроузла; степень увеличения расхода наносов при неустановившемся движении воды в нижнем бьефе гидроузла зависит от неравномерности регулирования стока воды, удаления расчетного гидроствора от створа плотины и от характера изменения водности в течение навигации; в непосредственной близости от створа гидроузла интенсивность транспорта наносов в зимний период становится существенно меньше, чем летом, по мере удаления от створа ГЭС эта разница сокращается; по длине реки, по мере удаления от створа гидроузла, интенсивность транспорта наносов снижается. Для апробации результатов численного моделирования в работе выполнены эксперименты в гидравлическом лотке. Полученные данные качественно согласуются с результатами численных экспериментов. В ходе проведения экспериментов было установлено, что применяемые формулы расхода наносов показывают завышение расчетных данных по сравнению с результатами измерений.
Основными природными факторами, определяющими специфику морфодинамики дельтовых рукавов Терека, являются огромный сток наносов и очень низкая устойчивость русла. По величине объема стока наносов Терек сопоставим с крупнейшими реками нашей страны – Обью, Енисеем, Леной, при том что по объему стока воды в десятки раз уступает им. На протяжении многих столетий человек старался адаптироваться под непредсказуемый характер руслового и водного режима Терека, который неоднократно менял направление своего основного стока после выхода на Прикаспийскую низменность. В статье приводятся результаты последних исследований морфодинамики русла Каргалинского Прорыва – главного современного рукава Терека в дельте, где в настоящее время концентрируется более 90 % общего стока воды и наносов. Дается оценка изменчивости темпов и направленности русловых деформаций по его длине, характера влияния колебаний уровня Каспийского моря на динамику русла. Также освещены вопросы эффективности гидротехнического регулирования русла Каргалинского Прорыва, направленного на снижение негативного воздействия гидрологических процессов на приречные территории.
В статье обобщены данные о влиянии добычи россыпной платины в бассейне р. Вывенки (Камчатский край), основанные на многолетних исследованиях с 2003 по 2022 гг. и дополненные мониторинговыми наблюдениями в районах добычи россыпного золота в бассейне р. Лангери (о. Сахалин) в 2015–2016 гг., р. Туул (Монголия) в 2011–2015 гг., месторождений апатит-нефелиновых пород р. Юкспоррйок (Хибинский горный массив) в 2017–2018 гг. и меди в бассейне р. Наутанен (Швеция) в 2017–2018 гг., на эрозионно-русловые системы указанных территорий. Рассмотрены особенности изменения эрозионно-аккумулятивных процессов после отработки месторождений при осуществлении рекультивации и без нее. Приводятся примеры изменения составляющих баланса наносов, сделан вывод о важнейшей роли сбросов технологических вод и русловой эрозии в трансформации стока наносов и его химического состава в бассейнах, где ведется горнодобывающая деятельность. Обсуждаются особенности воздействия добычи на эрозионно-русловые системы на разных этапах ведения разработок и после их прекращения.
