Известия Русского географического общества, 2023, T. 155, № 1, стр. 59-72

ВВЕДЕНИЕ

На примере территории о. Ольхон рассмотрены подходы к предотвращению процессов плоскостного и линейного размыва, являющихся следствием естественных и антропогенных факторов. Объектом исследования выбран мыс Бурхан на о. Ольхон в акватории оз. Байкал (рис. 1), где расположен один из крупнейших на острове оврагов техногенного происхождения. Формирование оврага произошло по проложенной в 1976 году по склону траншее под водовод, который так и не был сооружен.

Рис. 1.

Расположение объекта исследования. На врезке: Вид оврага – аэрофотосъемка с использованием БПЛА DJI Phantom 4Pro RTK, август 2021 г. Fig. 1. Location of the research object. Inset: View of the gully – aerial photography using DJI Phantom 4Pro RTK drone, August 2021.

Мыс Бурхан является самым известным и наиболее посещаемым туристами историко-природным памятником природы Байкала. Большая часть изображений, генерируемых в ответ на поисковой запрос “Озеро Байкал” в Яндекс и Google, отображают именно мыс Бурхан. На территории мыса сформировалась овражная сеть, размеры и динамика роста которых угрожают целостности памятника.

Работы по предотвращению развития опасных геоморфологических процессов и восстановлению почвенно-растительного покрова нарушенных участков обычно подразделяются на два этапа – технический и биологический. Основополагающим документом, регламентирующим выполнение восстановительных работ в настоящий период, является Постановление Правительства РФ от 10.07.2018 № 800 “О проведении рекультивации и консервации земель”. Помимо этого, необходимо учитывать требования в области охраны окружающей среды, санитарно-эпидемиологические требования, законодательные нормы, ограничивающие определенные виды деятельности в зонах с особыми условиями использования территории (ЗОУИТ), а также региональные ландшафтно-климатические условия и локальные особенности местоположения земельного участка.

В настоящее время исследуемый земельный участок с оврагом располагается на землях населенных пунктов в составе Прибайкальского национального парка и входит в центральную экологическую зону Байкальской природной территории, установленную в соответствии со ст. 2 Федерального закона от 1 мая 1999 г. №94-ФЗ “Об охране озера Байкал”. Постановлением Правительства РФ от 31.12.2020 года № 2399 утвержден перечень видов деятельности, запрещенных в центральной экологической зоне Байкальской природной территории. Помимо этого, данный земельный участок входит в водоохранную и рыбоохранную зоны оз. Байкал, установленные в соответствии со ст. 3 ФЗ “Об охране озера Байкал” распоряжением Правительства РФ от 5 марта 2015 г. № 368-р “Об установлении границ водоохранной зоны и рыбоохранной зоны оз. Байкал”, а также попадает в прибрежную защитную полосу шириной 200 м от уреза воды в соответствие со ст. 13 Водного кодекса РФ от 3.06.2006 г. № 74-ФЗ, где хозяйственная деятельность также жестко регламентируется. Вид разрешенного использования земель – отдых (рекреация). Включение данного участка в состав национального парка и нахождение в ЗОУИТ разных категорий накладывают строгие ограничения на хозяйственную и иную деятельность, предъявляют высокие требования к сохранению и поддержанию средоформирующих и водоохранных функций ландшафта и, соответственно, обеспечивают нормативными инструментами для принятия мер по снижению антропогенной нагрузки на исследуемый участок.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Материалами для работы послужили полевые и картографические данные, накопленные за разные годы в Институте земной коры СО РАН и Институте географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. На основе маловысотной плановой аэрофотосъемки с использованием беспилотного летательного аппарата DJI Phantom 4Pro RTK в августе 2021 г. построен ортофотоплан (см. рис. 1) и трехмерная модель овражной формы. По этим данным в соответствии с апробированной методикой [14] выполнен бассейновый анализ, получены количественные данные овражной формы и морфометрии склона. Проведено зонирование рассматриваемой территории по степени геоморфологической опасности. Данные исследования включали оценку опасных геоморфологических процессов в совокупности с геолого-геоморфологическим строением территории и учетом рекреационной нагрузки в пределах участка [2]. На основе комплексных рекреационно-географических исследований в период с 2017 по 2021 гг. произведена оценка состояния ландшафтов в районе мыса Бурхан и прилегающего к нему Сарайского пляжа. Степень нарушенности и стадии дигрессии растительного покрова определялись по апробированной методике [5, 9] на основе анализа описаний флористического состава по ярусам и данных о проективном покрытии и высоты каждого вида растения, характере распределения и т.д.

Для оценки состояния почвенного покрова участка исследования была изучена его структура, выделены основные типы почв. Проведена комплексная оценка показателей состава и физико-химических свойств почв с применением стандартных методик [3, 10–11, ГОСТ 12536−2014¹¹; ГОСТ 5180−2015²²].

Дополнительно производилась оценка рекреационной нагрузки по следующим показателям:

1) максимальная единовременная рекреационная нагрузка в пик летнего сезона (чел./га) – суммарный показатель единовременного числа организованных отдыхающих (по числу мест в объектах размещения), самодеятельных туристов, а также экскурсантов по данным муниципальных образований и материалам полевых работ 2017–2018 гг.;

2) площадь ареала рекреационного воздействия вычислялась на основе космических снимков, корректировалась по фотографиям и снимкам с БПЛА.

Исследуемый овраг расположен в пределах береговой геоморфосистемы мыса Бурхан, который разграничивает Хужирский и Сарайский заливы о. Ольхон, на склоне северо-восточной экспозиции с уклоном 11°–13° слева от грунтовой дороги. Мыс представляет собой конусообразную двухвершинную скалу, сложенную мрамором и доломитизированным известняком палеозойского возраста [4]. Высоты поверхностей варьируют от 456 м (урез озера Байкала) до 525 м (высшая безымянная точка с базовой станцией на территории п. Хужир). Углы наклонов поверхностей изменяются от 0° до 30°. Поверхности с максимальной крутизной представлены береговыми склонами северо-западной, северной, северо-восточных экспозиций. Плоские и пологие поверхности соотносятся с пляжевой зоной бухт и плоскими водораздельными поверхностями.

В целом район исследования с учетом рекреационной нагрузки характеризуется высокой геоморфологической опасностью [8, 11]. На исследуемой территории имеются как природные, так и вызванные деятельностью человека предпосылки для активизации эрозионных процессов. Ландшафтная структура на данной территории формируется в условиях дефицита атмосферных осадков (200–300 мм в год), обусловленного барьерным и котловинным эффектами, поэтому формирующиеся здесь степные ландшафты являются азональными [13].

В пределах территории исследования выделяются структурно-денудационный, эрозионно-денудационный и аккумулятивный типы рельефа. Структурно-денудационный рельеф представлен вершинным поясом водоразделов – холмисто-волнистой водораздельной поверхностью, на которой расположен п. Хужир. Эрозионно-денудационный рельеф склонового пояса представлен береговыми и водораздельными склонами, которые интенсивно преобразуются гравитационно-склоновыми процессами, линейной и плоскостной эрозией. Обвально-осыпные склоны обычно соотносятся с береговыми уступами. Склоны с развитием линейной эрозии – это береговые склоны и склоны с дорожной сетью, по колеям которых развиваются промоины [7]. Также обнаружены проявления карстообразования в выходах крупнокристаллических мраморов. Аккумулятивный тип рельефа представлен эоловым песчаным массивом [1], примыкающим к Сарайскому заливу, пляжами, конусами выносов оврагов, суходолов, аккумулятивными телами обвалов, осыпей в нижних частях склонов. При анализе разновременных снимков, начиная с 1985 года и по настоящее время, выявлено длительное стабильное положение эоловых массивов. Принимая во внимание увеличившийся турпоток за последнее десятилетие, можно говорить о минимальном антропогенном воздействии на динамику эоловых процессов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

Как показала оценка рекреационной нагрузки (табл. 1), в пик сезона на мысе Бурхан единовременно может сосредотачиваться до 300 человек. Площадь ареала рекреационного воздействия составила 13 га в пределах закрытой для проезда автотранспорта территории. Анализ спутникового снимка CNES/Airbus от 22 июля 2021 г. с сервиса Google Earth Pro показал, что площадь застроенной территории на текущий период – 2.4 кв. км, протяженность дорожной сети – 49.5 км, коэффициент плотности, действующей дорожно-тропиночной сети составляет 21.8 км/км². К югу от мыса Бурхан расположен поселок Хужир – важный логистический центр для рекреационных потоков в пределах острова.

В условиях интенсивной селитьбы и рекреации при существующих природных особенностях почв (недостаточное увлажнение, легкий гранулометрический состав, каменистость) даже незначительный уклон тропиночной сети способствует формированию системы быстрого сброса ливневых и талых вод, при этом часть внутрипочвенного стока заменяется поверхностным. Для почв характерно глубокое промерзание в зимний период из-за маломощного снежного покрова, а в период весеннего снеготаяния на территории формируется поверхностный сток и смыв почвы. Следствием этого являются эрозионные формы, приуроченные преимущественно к дорожной и тропиночной сети.

На основании анализа геолого-геоморфологического строения территории определен спектр опасных геоморфологических процессов³³.

На следующем этапе выполнено зонирование участка исследования по степени геоморфологической опасности с учетом рекреационной нагрузки. Зонирование проведено по методике [8] с учетом распространения типов рельефа, развития процессов, интенсивности их проявления (рис. 2). Таким образом, выделено две рекреационные геоморфосистемы [2] и одна урбогеоморфосистема в пределах границ населенного пункта.

Рис. 2.

Зонирование территории по геоморфологической опасности с учетом рекреационной нагрузки. Степень геоморфологической опасности: 1 – низкая, 2 – средняя, 3 – высокая; 4 – исследуемый овраг, 5 – дорожная сеть, 6 – горизонтали. Fig. 2. Zoning of the territory according to geomorphological hazard, taking into account the recreational impact. Degree of geomorphological hazard: 1 – low, 2 – medium, 3 – high; 4 – investigated gully, 5 – road network, 6 – contour lines.

1) Урбогеоморфосистема п. Хужир – относительно стабильная зона, в пределах которой риски развития опасных процессов минимизированы проведением инженерно-геологических мероприятий.

2) Рекреационная геоморфосистема Сарайского пляжа, куда входят поверхности бенча и берегового склона, смоделированные эоловыми процессами. Зона относительно устойчивая (пологие склоны, закрепленные растительностью). Спектр процессов, которые отнесены к опасным, здесь сокращен (дефляция, незначительно водная эрозия, заболачивание). Рекреационная нагрузка и антропогенное влияние на рельеф и динамику опасных геоморфологических процессов значительна.

3) Прибрежная рекреационная геоморфосистема, включающая мыс Бурхан – неустойчивая зона с максимальной рекреационной нагрузкой и максимальным риском развития опасных геоморфологических процессов, наиболее привлекательная территория. Аттрактивность ландшафтов обусловлена, в том числе высоким геоморфологическим разнообразием в сочетании с наличием факторов, повышающих риск развития или активизации опасных для человека процессов: крутизна склонов, тип берега, неустойчивые к выветриванию горные породы, спектр уже существующих современных экзогенных процессов (обвально-осыпные, карст, эрозия).

Геосистемы на мысе Бурхан и прилегающей к нему территории представлены в основном мелкодерновинно-злаковыми степями (в местах интенсивного воздействия замещающиеся на длиннокорневищные злаки) с единичными лиственницами (Larix sibirica⁴⁴) на крутых склонах в сочетании с петрофитными низкотравными сообществами на скалах. Оценка состояния геосистем данной территории показала высокую степень их деградированности.

Многолетние исследования показали [5, 9], что под влиянием рекреационных нагрузок растительные сообщества разнотравно-злаковых (преимущественно типчаково- и житняково-ковыльных) степей часто карагановых, к которым относится рекультивируемый участок, проходят следующие стадии дигрессии.

Первая стадия – ненарушенное состояние: флористический состав 30 и более видов, нет инвазивных видов, проективное покрытие растительностью около 40–50%, средняя высота растений в июле 40–60 см. Эдификаторы: Helictotrichon altaicum, Stipa baicalensis, Festuca lenensis, Cymbaria daurica, Eremogone meyeri, Heteropappus altaicus, Scabiosa comosa, Allium ramosum, A. splendens, Carex argunensis, C. korshinskyi, Chamaerhodos altaica, Selaginella sanguinolenta.

Вторая стадия – малонарушенное состояние: характеризуется снижением видового разнообразия, появлением инвазивных видов в сообществе, возрастает роль дерновинных злаков (Agropyron cristatum, Poa spp.) и полыни (Artemisia spp.).

На третьей отмечаются резкие изменения состава флоры ценозов, злаковые эдификаторы сменяются полынью (Artemisia frigida), осокой (Carex duriuscula, C. pediformis) и лапчатками (Potentilla bifurca, P. acaulis, P. tanacetifolia, P. anserina). Может наблюдаться некоторое увеличение видового разнообразия за счет рудеральных и инвазивных видов. Эта стадия индицирует границы устойчивости степных фитоценозов.

На четвертой стадии дигрессии роль эдификаторов переходит к апофитам и инвазивным видам. Снижается видовое разнообразие, проективное покрытие до 30–40% и высота травостоя, встречаются небольшие участки с выбитым почвенно-растительным покровом.

На пятой стадии, на которой находится исследуемая территория, почвенно-растительный покров выбит полностью на больших участках. Растительный покров, сформировавшийся вдоль отвершков и бортов оврага, претерпел значительные изменения в сторону обеднения видового состава и доминирования синантропных (в том числе рудеральных) видов. Из них к инвазивным для ландшафтов о. Ольхон видам можно отнести: Urtica cannabina, Taraxacum spp., Capsella bursa-pastoris, Elytrigia repens. Проективное покрытие травянистой растительности фрагментарное, варьирует от 0 до 10%. С юго-восточной части овраг окружен небольшим участком разреженного разнотравно-злакового лиственничника, в котором наблюдается практически полное усыхание древостоя в связи с распространением в Ольхонском районе непарного шелкопряда.

На исследуемом участке почвенный покров на водоразделах представлен литоземами в сочетании с высококаменистыми фрагментарными петроземами, на склонах развиты преимущественно каштановые почвы. Почвы отличаются щелочной реакцией среды (pH 6.8–7.2), содержанием органических веществ до 0.16%, высокой физико-химической активностью глинистой фракции (емкость катионного обмена глинистой фракции 57.64–104.8 мг/экв). Гранулометрический состав супесчаный с преобладанием (до 40%) фракции мелкого песка. Высокое содержание мелкопылеватых и мелкопесчаных частиц обнаруживается в верхнем горизонте, что свидетельствует о его слабой оструктуренности и распыленности. Недостаток илистых фракций и невысокое содержание гумуса затрудняют формирование крупных и механически прочных структурных отдельностей. Вследствие этого почвы сильнее подвергается эрозионным процессам, которые усиливаются вследствие рекреационной нагрузки.

Другой характерной особенностью грунтов является водонеустойчивость. Время размокания образцов верхней части разреза ограничивается 10 мин, большая часть образцов размокает мгновенно, в пределах 5–14 с. В вершине оврага супеси находятся в сильновлажном состоянии (степень водонасыщения 0.77–0.89), на отметке тальвега насыщены водой (0.80).

Отдельные прослои супеси и прослой песка характеризуются слабой набухаемостью (4.3–8%), максимальное для грунтов оврага сильное набухание (13.4%) отмечается на глубине 1.6 м. Также характерны высокие значения усадки 8.4–17.6%, что снижает устойчивость массива и отражается в проявлении различных деформаций в бортах оврага.

В результате комплексной оценки состава и свойств почв установлены особенности, которые определяют низкую их устойчивость к эрозионному размыву и выносу водным потоком. Это высокая пылеватость, водонеустойчивость (практически мгновенная размокаемость), средняя и высокая степень водонасыщения, высокая усадка и набухание грунтов, низкое содержание органического вещества. Все это создает благоприятную среду для развития различных экзогенных процессов (суффозионно-провальные, коррозионно-просадочные) на бортах оврага.

По результатам дешифрирования ортофотоплана на исследуемом участке выделено семь основных водосборных бассейнов, и в трех из них (самых крупных) развиваются овражные формы, а также определены опасные геоморфологические процессы (рис. 3). Формирование оползней, осыпей и обвалов на участке связано с наличием мощной толщи неоген-четвертичных отложений и выветрелых останцов, представленных амфиболами, кристаллическими известняками и гнейсами. Участки развития эрозионных процессов характерны прежде всего для водосборных бассейнов большей площадью, наличием мощной толщи рыхлых, неустойчивых к водному размыву грунтов. Эрозионные формы в виде оврагов и промоин достаточно активно развиваются на слабонаклонных поверхностях, лишенных растительного покрова. Развитие гравитационных процессов на этих участках не происходит по причине недостаточного энергетического потенциала рельефа. Локальные гравитационные смещения формируются в бортах крупных оврагов, как вторичные, сопутствующие процессы. На этих локальных участках за счет высоты и крутизны борта оврага создается необходимый энергетический потенциал для оползневых смещений. Кроме того, сами грунты, обладающие такими свойствами как просадочность, неоднородность, способствуют формированию просадок, трещин отпора, запрокидованию отдельных блоков по бортам и как результат, расширению оврага и формированию активных отвершков. В береговой полосе распространены абразионно-аккумулятивные процессы, связанные с ветро-волновой деятельностью озера Байкал.

Рис. 3.

Структура водосборных бассейнов и опасные геоморфологические процессы на территории исследования. Условные обозначения: 1 – овраги, 2 – промоины, 3 –аккумулятивные формы (пляжи), 4 – гравитационные процессы (оползни, обвалы, осыпи), 5 – границы водосборных бассейнов; 6 – акватория озера Байкал, 7 – древесная растительность, 8 – травяная растительность, 9 – дорожная сеть. Fig. 3. Structure of watersheds and dangerous geomorphological processes in the study area. Legend:1 – gullies, 2 – scours, 3 – landslide type (landslide, rockfall, scree), 4 – beaches, 5 – сatchments, 6 – Lake Baikal, 7 – forest, 8 – grass, 9 – road network.

Обработка материалов аэрофотосъемки позволила получить количественные параметры самой крупной исследуемой овражной формы (табл. 2). В настоящее время овраг активно развивается. В 2005 году его протяженность была 116 м, в 2010 – 129.1 м. В овражной форме формируются шесть отвершков, из которых четыре приходятся на левый борт оврага. Проходящая вдоль правого борта оврага дорога перехватывает поверхностные водные потоки, препятствуя формированию отвершков. Промоины концентрируются у вершины овражной формы и веерообразно распространяются вверх по площади водосборного бассейна. Они отражают направление поверхностного стока воды.

Анализ продольных профилей склона и тальвега овражной формы показали, что овраг находится в активной стадии развития, устойчивый профиль эрозионной формы не выработан. Концентрация поверхностного стока в сочетании со слабоустойчивыми грунтами формирует высокий потенциал к размыву. Энергетический потенциал для развития эрозионной формы сохраняется, и развитие оврага продолжится.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мыс “Бурхан” – уникальный памятник природы, испытывающий существенную рекреационную нагрузку на элементы рельефа. Вследствие особенностей литолого-геологического строения и морфометрических параметров рельефа, а также техногенного фактора происходит зарождение и активное проявление опасных геоморфологических процессов, среди которых наиболее интенсивно развиваются процессы линейной эрозии.

В результате проведенных научно-исследовательских работ даны рекомендации по предотвращению развития эрозионных процессов в пределах мыса Бурхан и представлен комплекс мероприятий, направленных на восстановление ландшафта, а также на регулирование антропогенной нагрузки. Рекультивации только одного оврага, расположенного на северо-восточном склоне, примыкающем к Сарайскому пляжу, недостаточно, это не обеспечит защиты от дальнейшего развития опасных геоморфологических процессов. Необходимы комплексные работы по территории всего участка, испытывающего рекреационную нагрузку. Частичная реализация противоэрозионных мер в условиях засушливого климата и высокой рекреационной нагрузки приведет лишь к кратковременному эффекту от выполненной инженерной защиты территории.

Научная новизна данной работы заключается в методических и аналитических разработках коллектива и выбранном комплексе мер по рекультивации оврага и снижении влияния факторов активизации эрозионных процессов. Список собранных исходных данных и проведенных исследований может быть полезен читателям с методической точки зрения. Рассмотрены разные подходы к организации работ по рекультивации, и выбраны те, что учитывают охранный статус и особенности территории. Предлагаемые подходы к рекультивации могут быть использованы на другие овражные формы на о. Ольхон и в Приольхонье с учетом особенностей каждой отдельной формы.

Работы по комплексной оценке ландшафтов мыса Бурхан проводились в рамках государственных заданий АААА-А21-121012190056-4, АААА-А21-121012190017-5, АААА-А21-121012190055-7, аналитические работы выполнены на оборудовании ЦКП “Геодинамика и геохронология” ИЗК СО РАН в рамках гранта №075-12-2021-682; рекомендации по рекультивации разработаны по заказу Прибайкальского национального парка.