В природно-климатической зоне дифференциация геоэкологической обстановки обусловлена проявлением азональных абиотических факторов. Основы экологической оценки территории (экотопологии) в основном по геоморфологическим критериям заложены в начале прошлого века Г.Н. Высоцким и Л.Г. Раменским.
В пределах таежной зоны Русской равнины распространено несколько морфогенетических комплексов форм рельефа. Морфоструктурные позиции мезоформ рельефа предопределили особенности их гипсометрии, морфологии, строения чехла четвертичных отложений, экзодинамики и связанных с этим региональных различий природных условий. Отрицательным морфоструктурам соответствуют низины (лимногляциальные и флювиогляциальные), нейтральным – равнины (гляциальные), положительным морфоструктурам – возвышенности (конечноморенные). Сквозным морфогенетическим комплексом является – флювиальный, каркас территории – сеть современных речных долин. Участки распространения флювиального рельефа являются наиболее освоенными и испытывают наибольшее техногенное воздействие. В настоящее время флювиальные процессы являются ведущим фактором развития рельефа и связанных с ним природных процессов и миграции вещества.
Каждому морфогенетическому комплексу соответствует своя геоэкологическая специфика, проявляющаяся в инженерно-геоморфологических условиях территории, микроклимате, гидроэкологии, геохимии.
На возвышенностях распространен комплекс конечно-моренных образований с большой изменчивостью свойств и условий залегания грунтов, режима грунтовых вод. Плоский рельеф низин приводит к заболачиванию, здесь распространены слабые грунты, проявляющие структурную неустойчивость. Исключительная неоднородность деформационных свойств аллювия нижних террас в г. Великий Устюг послужила причиной развития неравномерных осадок зданий.
Макрорельеф территории, предопределивший геоэкологическую обстановку, повлиял на особенности освоения и расселения. В пределах равнин наиболее обжиты речные долины, в древности – единственные пути сообщения. Здесь достаточно воды, расположены высокоурожайные заливные луга, склоны долин и придолинные участки обладают почвами с хорошим естественным дренажем, в отдельные исторические периоды малые реки являлись эффективными источниками гидроэнергии.
Практически все города находятся на берегах сравнительно крупных рек или озер. Ошибки в выборе местоположения города в дальнейшем сказываются на его геоэкологическом благополучии: часть Великого Устюга, построенная на пойме, периодически подвергается наводнениям; Грязовец, находящийся на обширном водоразделе, снабжается водой по 23 км трубопроводу; Вологда, тяготеющая к заболоченной Присухонской низине, постоянно испытывала дефицит качественной воды.
На протяжении геологически длительного отрезка времени формировались геоморфологические системы, внешним выражением которых являются особые формы рельефа – водосборные бассейны (флювиальные морфосистемы). Относясь к классу сложных открытых систем, они обладают структурной иерархией, внутренними динамичными взаимосвязями, обеспечивающими их устойчивость, целостность. Водосборные бассейны упорядочивают абиотическую основу экосистем. Неуправляемый вывод морфосистем из устойчивого состояния ухудшает состояние экосистем, провоцирует возникновение негативных процессов абиогенной природы.
Водосборные бассейны имеют четкие пространственные границы, которые можно замкнуть в любом створе водотока. Верхней поверхностью бассейна является дневной рельеф, нижней – граница зоны активного водообмена подземных вод. Водосборные бассейны обладают геометрическими (морфометрическими) параметрами. Основной из них – площадь бассейна, с которой взаимосвязаны другие морфометрические характеристики. Для отражения размеров и структуры морфосистем используются понятия «порядок речной долины и ее водосборного бассейна». Коэффициент корреляции между площадью водосборного бассейна и порядком составляет 0,97, поэтому порядок можно рассматривать в качестве интегральной морфометрической характеристики бассейна (табл. 1).
Таблица 1
Морфометрические параметры водосборных бассейнов и дренирующих их русел
рек Вологодской области
|
Порядок (аддитивный)
|
Площадь, км2
|
Длина реки от истока, км
|
Падение главной долины, м/км
|
Средняя глубина меженного русла, м
|
Средняя ширина меженного русла, м
|
|
1
|
7
|
5
|
8,69
|
0,15
|
3
|
|
3
|
30
|
10
|
3,33
|
0,20
|
7
|
|
12
|
125
|
25
|
1,44
|
0,45
|
18
|
|
48
|
555
|
60
|
0,88
|
0,70
|
42
|
|
192
|
2500
|
140
|
0,49
|
1,25
|
90
|
|
768
|
11250
|
250
|
0,26
|
2,40
|
185
|
Разделяя территорию на отдельные «ячейки», водосборные бассейны, объединяясь, интегрируют геосток. Современная динамика абиотической части экосистем связана со стоком воды, стоком наносов и растворенных веществ. Вместе со стоком происходит распространение по гидрографической сети загрязняющих веществ. Осуществление стока сопровождается проявлением эрозионно-аккумулятивных процессов, которые могут быть возбудителями других неблагоприятных геологических процессов. Таким образом, порядок водосборного бассейна можно рассматривать и в качестве интегральной характеристики его геоэкологического потенциала.
В условиях Вологодской области средний сток практически не зависит от размеров водосборного бассейна. Максимальный сток уменьшается по мере нарастания порядка водосбора, наиболее интенсивно редукция максимального стока происходит в бассейнах от 40 до 200 порядков. Минимальный сток возрастает по мере увеличения порядка водосбора в несколько раз и достигает зональных величин у водосборов примерно 200 порядка, при дальнейшем нарастании размеров водосборов увеличения минимального стока, как правило, не происходит. Минимальный сток обеспечивается в основном за счет дренирования подземных водоносных горизонтов. Основная часть нарастания глубины эрозионного вреза приходится на участок от истоков до долин примерно 200 порядка, где врез достигает практически всех водоносных горизонтов зоны активного водообмена.
На основании полученных материалов с использованием формулы Е.А. Замарина оценена транспортирующая способность (потенциальная возможность переноса взвешенных веществ) речных потоков разных порядков (табл. 2).
Таблица 2.
Транспортирующая способность речных потоков
|
Порядок реки (бассейна)
|
Расход наносов, кг/с
|
Сток наносов, т/год
|
Модуль стока наносов, т/год км2
|
|
1
|
0,14
|
4581
|
645
|
|
3
|
0,43
|
13538
|
452
|
|
12
|
1,75
|
55225
|
442
|
|
48
|
7,75
|
244688
|
441
|
|
192
|
34,92
|
1102199
|
441
|
|
768
|
156.5
|
4399123
|
439
|