Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

THE COMPARATIVE ANALYSIS OF THE RIVER NETWORK CHANGE IN THE BASINS OF VORSKLA AND TIKHAYA SOSNA RIVERS FOR HISTORICAL TIME: BELGOROD OBLAST

Belevantsev V.G. 1
1 Federal state Autonomous educational institution of higher professional education «Belgorod state national research University» (NRU «BelSU»)
In the basin of the river Vorskla at the end of XIX century, the reduction of the river network was 27 %, and by the end of XX century - 46% relative to the end of XVIII century. In the Tihaya Sosna river basin these values amounted to 52% and 57% respectively. The maximum indicators of degradation of the river network in the Tihaya Sosna basin for the period from the 1780-s by the 1880-s were observed. In the basin of the river Vorskla, the degradation of the river network in the periods under review had a uniform character. Mainly, degradation was focused to rivers of 3-5 hydrographic levels as a result of deforestation in the upper parts of their basins.
anthropogenic impacts to the environment.
degradation of rivers
river network
river basin
Belgorod oblast

Введение. На современном этапе развития общества в значительной мере происходит усиление преобразования окружающей среды.

Прогрессирование процесса антропогенной трансформации природной среды в числе одной из первоочередных задач ставит необходимость определения количественных и качественных показателей природных компонентов в начальные и последующие этапы хозяйственного освоения территорий.

Одним из регионов, подвергшихся активному хозяйственному освоению и значительному антропогенному преобразованию природной среды, является юг Среднерусской возвышенности. Состояние природной среды и ее антропогенная трансформация на юге Среднерусской возвышенности исследовались многими учеными [1, 4, 6, 9 и др.]. Однако работ, в которых освещаются вопросы деградации речной сети Белгородской области, значительно меньше [17, 5]. Несмотря на известную степень изученности данной проблемы, раскрытие многих вопросов требует уточнения и углубленного анализа, в частности, с помощью разновременных картографических материалов, отражающих состояние природных геосистем на разных этапах освоения изучаемой территории.

Письменные источники, используемые для реконструкции состояния природной среды и ее антропогенных изменений за последние 200 лет, недостаточны и разрознены. Поэтому, на наш взгляд, наиболее полную информацию об изменении во времени различных компонентов геосистем можно получить путем исследования карт периодов Генерального (конец XVIII в.) и Специального межеваний (середина – конец XIX в.), а также других картографических источников Российской империи в контексте их сравнительного анализа с современными картами.

Целью исследования является реконструкция речной сети Белгородской области и историко-картографический анализ ее изменений на примере бассейнов двух рек – Ворсклы и Тихой Сосны.

Материалы и методы исследования. В данном исследовании применяется в основном историко-картографический метод, практическое значение и продуктивность использования которого освещается рядом авторов [2, 3, 7 и др.].

Ключевыми материалами исследования являются карты разных периодов:

  • Генерального межевания, представляющие собой нетопографические цветные карты конца XVIII в., с масштабами 1:42000 1:84000 [8],
  • конца XIX начала XX вв. – военно-топографические карты Российской Империи в масштабе 1:126000 [11,12, 13, 14,15,16],
  • современного периода (конец XX в.) – топографическая карта Белгородской области в масштабе 1:200000 [10].

При помощи геоинформационных систем автором работы была произведена обработка карт, включающая их оцифровку, выделение на картах изучаемых компонентов, расчёты количественных показателей компонентов. В результате были определены характеристики речной сети в бассейнах Ворсклы и Тихой Сосны в пределах Белгородской области по состоянию на конец XVIII, конец XIX и конец XX вв. (рис. 1).

Рис. 1. Речная сеть бассейнов: а) Ворсклы и б) Тихой Сосны Белгородской области в 1780-е, 1880-е и 1980-е гг.

Природно-географическая характеристика территории исследования. Белгородская область является административно-территориальной единицей на юге Европейской части России и занимает более трети территории Среднерусского Белогорья, крупного природно-территориального комплекса. В свою очередь Среднерусское Белогорье подразделяется на такие природно-ландшафтные регионы, как Донское Белогорье, Лесостепь Калачской возвышенности, Поосколье, Посеймье и Степное Подонье. Каждый из них состоит из более мелких геосистем – физико-географических районов. На территории Белгородской области располагаются Ворсклинский, Калитвенский, Осколо-Донецкий и Придонской меловой физико-географические районы [9].

Исходя из характеристик рельефа и речной сети, следует отметить, что поверхность области имеет сильное расчленение долинно-балочной сетью с обилием выходов меловых отложений. Густая долинно-балочная сеть сформировала формы рельефа в межбалочных и междолинных участках в виде узких возвышенностей с крутыми выпуклыми склонами. Междуречья на большей части исследуемой территории сложены породами кайнозоя, верхняя часть которых представлена четвертичными лёссовидными суглинками разной мощности. Долины рек в большинстве случаев характеризуются узостью, относительно большой глубиной, активным овражно-балочным расчленением и чётко выраженными поймами. Речные долины имеют ассиметричные склоны, обусловленные действием силы Кориолиса (например, долина р. Ворскла) и влиянием фактора солнечной радиации (например, долина р. Тихая Сосна). Имея относительно густую речную сеть, реки региона не отличаются полноводностью, что объясняется климатом, равнинным характером территории и близостью к водораздельной оси между бассейнами Дона и Днепра.

Антропогенное изменение показателей речной сети. Визуальный анализ состояния речной сети в разные исторические периоды позволяет наблюдать существенные отличия в скорости деградации рек Белгородской области в разных ее частях, примером чему служит исследование бассейнов двух рек примерно одинаковой площади и протяженности – Ворсклы и Тихой Сосны (рис. 1).

В границах Белгородской области площади изучаемых бассейнов рек составили: Ворсклы – 2768 км2, Тихой Сосны – 3211 км2. На начальный период исследования (конец XVIII в.) речная сеть бассейна Ворсклы по протяженности превосходила бассейн Тихой Сосны на 25 %.

В бассейне Ворсклы на конец XVIII в. протяженность и густота рек составляла 1004 км и 0,36 км / км2 соответственно. К концу XIX в. данные показатели составляли 748 км и 0,27 км / км2., а к концу XX в. – 534 км и 0,19 км / км2 соответственно. Если сокращение протяженности рек и их густоты в бассейне Ворсклы за период с конца XVIII в. по конец XIX в. составило 25%, то к концу XX в. показатели деградации речной сети составили 47% от уровня конца XVIII в.

В бассейне Тихой Сосны протяженность и густота рек в конце XVIII в. составляла 737 км и 0,23 км / км2 соответственно. К концу XIX в. данные показатели были равны 357 км и 0,11 км / км2., а к концу XX в. – 316 км и 0,1 км / км2 соответственно. Если с конца XVIII в. по конец XIX в. сокращение длины и густоты речной сети уже составило 52%, то к концу XX в. показатели деградации речной сети увеличились до 57% от уровня конца XVIII в., т.е. деградация рек в рассматриваемом бассейне в XIX-XX вв. привела к сокращению длины и густоты речной сети более чем в 2 раза по сравнению с показателями конца XVIII столетия (табл. 1).

Таблица 1

Некоторые показатели изменения речной сети в бассейнах Ворсклы и Тихой Сосны (Белгородская область) за 200 лет.

Исторический период

Бассейн р. Ворскла

Бассейн р. Тихая Сосна

Длина речной сети в км

Густота речной сети в км на км2

Длина речной сети в км

Густота речной сети в км на км2

1780-е годы 1004 0,36 737 0,23
1880-е годы 748 0,27 357 0,11
1980-е годы 534 0,19 316 0,1

В бассейне Ворсклы в 1780-х гг. суммарная длина рек 1-2 порядков составляла 474 км, а 3-5 порядков – 530 км, к концу XIX в. реки 1-2 порядков имели длину 440 км, 3-4 порядков – 308 км. К настоящему времени длина рек 1-2 порядка сократилась до 359 км, а рек 3-5 порядков – до 175 км. С конца XVIII в. по конец XIX в. произошло сокращение протяженности рек 1-2 порядка на 17%, 3-5 порядков – на 42%. За 200 летний период сокращение речной сети по рекам 1-2 порядка составило 24%, а по рекам 3-5 порядка более чем на 67 %.

В бассейне Тихой Сосны в 1780-х гг. реки 1-2 порядков составляли 378 км, а 3-5 порядков – 530 км, к концу XIX в. эти значения составили 1-2 порядков – 253 км, 3-4 порядков – 104 км. К настоящему времени эти цифры соответствуют по рекам 1-2 порядка — 234 км и 82 км по рекам 3-5 порядков соответственно. С конца XVIII в. по конец XIX в. произошло сокращение протяженности рек 1-2 порядка на 33%, 3-5 порядков – на 71%, а за 200 лет сокращение речной сети по рекам 1-2 порядка составило 38%, а по рекам 3-5 порядка более чем на 77 %.

Сравнительный бассейновый анализ степени деградации речной сети (рис. 1, табл. 2) выявил, что наиболее значительное сокращение длины водотоков произошло в бассейне Тихой Сосны. Наибольшему сокращению подверглись реки 3-го и более высоких порядков, причем особенно сильно этот процесс проявился в верхнем и среднем течении рек. Здесь полностью исчезли реки 5-го порядка уже к концу XIX в., часть из которых в настоящее время является временными водотоками, функционирующими лишь в наиболее влажные сезоны года (рис. 1, 2).

а)
б)

в)

Рис. 2. Длина рек разных порядков в бассейнах изученных рек: а) в 1780-х гг., б) в 1880-х гг., в) в 1980-х гг.

Как видно из расчетов, в результате антропогенной деградации в значительной степени пострадали малые реки уже к концу 1880-х годов, бассейны которых без преувеличения можно назвать зонами экологического бедствия. Скорее всего, столь существенная деградация водоформирующих (3-5 порядков) рек связана со сведением к середине XIX в. значительной части байрачных лесов в их истоковых участках [3]. Негативные изменения с крупными реками изучаемых речных бассейнов оказались незначительными. В частности, р. Ворскла сократилась по длине на 1 км. Расчетные данные длин рек разных порядков за три исторических периода приводятся в таб. 2.

При одинаковой степени освоения территории на востоке, по сравнению с западом, области показатели деградации речной сети несколько выше. Если бассейн Тихой Сосны, по сравнению с бассейном Ворсклы, в конце XVIII в. уступает по протяженности рек лишь на 25%, то уже к концу XIX в. сокращение значений протяженности речной сети пропорционально составляет 41%, и эти тенденции сохраняются к настоящему времени с соответствующими показателями в 47% и 57%.

Следовательно, за исследуемые периоды конца XIX и XX веков, деградация речной сети в общей её протяженности мощнее в бассейне Тихой Сосны.

Таблица 2

Речной бассейн

Характеристики

1780-е годы

1880-е годы

1980-е годы

Порядковый номер рек

Порядковый номер рек

Порядковый номер рек

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Ворсклы   

Число рек

 1

37

92

65

19

1

29

33

23

5

1

22

30

14

5

Длина в км

116

358

334

166

30

116

324

210

85

13

115

244

125

40

10

Тихой Сосны  

Число рек

1

17

45

27

5

1

10

10

4

0

1

10

15

1

0

Длина в км

104

274

260

86

13

104

149

97

7

0

99

135

78

4

0

Изменение характеристик речной сети бассейнов рек Ворсклы и Тихой Сосны с 1780 по 1980 гг.

Бассейн Тихой Сосны расположен на стыке лесостепной и степной природных зон, в то время как бассейн Ворсклы располагается полностью в лесостепной зоне, ближе к лесной зоне. Следовательно, причины более значительной деградации речной сети бассейна Тихой сосны, возможно, связаны с меньшим количеством осадков и площади лесов, более мощными процессами выветривания и, как следствием, слабой устойчивостью природной среды к процессам интенсивного землепользования.

Выводы. Проведённый историко-картографический анализ позволил установить, что в период с конца XVIII в. по конец XX в. в бассейне Тихой Сосны произошло снижение длины и густоты рек более чем в два раза (57%), в то время как в бассейне Ворсклы это снижение составило 46%.

Причины более значительной деградации речной сети бассейна Тихой Сосны связаны со слабой устойчивостью природной среды к процессам интенсивного землепользования на протяжении последних столетий в восточных, более засушливых, частях Белгородской области.

Максимальные показатели деградации речной сети в бассейне Тихой Сосны прослеживается за период с 1780-х по 1880-е гг. В бассейне Ворсклы процесс деградации речной сети в рассматриваемые периоды имел более равномерный характер.

В обоих рассматриваемых бассейнах наибольшей деградации были подвержены реки 3-5 порядков как результат сведения к середине XIX в. значительной части байрачных лесов в их истоковых участках.

Работа выполнена при поддержке внутривузовского гранта по программе «Инициатива» НИУ «БелГУ», ВКГИ-031-2013

Рецензенты:

Чендев Ю.Г., д.г.н., профессор, заведующий кафедрой природопользования и земельного кадастра факультета горного дела и природопользования Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ»), г. Белгород.

Корнилов А.Г., д.г.н., профессор, заведующий кафедрой географии и геоэкологии факультета горного дела и природопользования Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ»), г. Белгород.