Опыт классификации отложений на эрозионных берегах реки Оки по их гранулометрическому составу

Представлены результаты обзора литологического разнообразия грунтов в днище долины реки Оки на ее рязанском участке. В ходе полустационарных исследований рельефообразующих процессов произведен отбор 231 пробы отложений на пойменных русловых склонах с выраженным эрозионным рельефом. Дополнив отбор геологического материала фиксацией топографии с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), удалось разместить на продуктах геоинформационного моделирования границы осадочных фаций, вскрывающихся на эрозионных откосах геоморфологических полустационаров. Гранулометрический анализ гидравлическим и ситовым методами и анализ распределения в геологических телах крупного кластического материала стали основой для оценки механического состава рельефа окских берегов. Соотношение песка, алеврита и глины с помощью кластеризации и машинного обучения показало, что все разнообразие мелкообломочных грунтов может быть сведено к 4–5 гомогенным группам. Четыре предложенных гранулотипа пойменных разрезов с характерным залеганием ледниковых и аллювиальных фаций могут стать геолого-геоморфологическим компонентом прикладного моделирования при уточнении общих региональных оценок скорости горизонтальных русловых деформаций.

1. Романовский С.И. Физическая седиментология. Л.: Недра, 1988. 240 с.

2. Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А., Голодковская Е.А., Васильчук Ю.К., Зиангиров Р.С. Грунтоведение. М.: Изд-во МГУ, 2005. 1024 с.

3. Фролов В.Т. Литология. Книга 2. М.: Изд-во МГУ, 1992. 430 с.

4. Miall A. Fluvial Depositional Systems. Ser.: Springer Geology. Cham: Springer, 2014. ix, 316 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-00666-6.

5. ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация. М.: Стандартинформ, 2020. 41 с.

6. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Инженерная геология и охрана окружающей среды. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 2013. 348 с.

7. Фаустов С.С., Карпухин С.С., Судакова Н.Г. Влияние условий седиментации морен на ориентировку векторов остаточной намагниченности // Вестн. Московского университета. Серия 5. География. 2010. № 1. С. 35–43.

8. Эрозионно-русловые системы / под ред. Р.С. Чалова, В.Н. Голосова, А.Ю. Сидорчука. М.: ИНФРА-М, 2017. 702 с.

9. Woodward J., Foster I. Erosion and suspended sediment transfer in river catchments: Environmental controls, processes and problems // Geography. 1997. V. 82, No 44. P. 353–376. https://doi.org/10.1080/20436564.1997.12452621.

10. Кривцов В.А. Рельеф Рязанской области (региональный геоморфологический анализ). Рязань: Изд-во РГПУ, 1998. 195 с.

11. Кривцов В.А., Воробьев А.Ю., Комаров М.М. Река Ока и некоторые особенности развития рельефа южной части Мещерской низменности в четвертичное время // Вестник Ряз. гос. ун-та. 2016. №2/51. С. 181–197.

12. Симонов Ю.Г. Геоморфология. Методология фундаментальных исследований. СПб.: Питер, 2005. 427 с.

13. Барышников Н.Б. Проблемы морфологии, гидрологии и гидравлики пойм. СПб.: РГГМУ, 2012. 426 с.

14. Зайдельман Ф.Р., Беличенко М.В., Бибин А.С. Деградация и восстановление почв поймы р. Москва за последние 50 лет // Почвоведение. 2013. № 11. С. 1377–1386. https://doi.org/10.7868/S0032180X13110105.

15. Das V.K., Roy S., Barman K., Chaudhuri S., Debnath K. Study of clay–sand network structures and its effect on river bank erosion: An experimental approach // Environ. Earth Sci. 2019. V. 78, No 20. Art. 591. https://doi.org/10.1007/s12665-019-8613-5.

16. Александровский А.Л., Гласко М.П. Взаимодействие аллювиальных и почвообразовательных процессов на разных этапах формирования пойм равнинных рек в голоцене (на примере рек центральной части Восточно-Европейской равнины) // Геоморфология. 2014. № 4. С. 3–17. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2014-4-3-16.

17. Баровский Н.А. Гидролого-морфодинамический анализ свободно меандрирующих русел на разных стадиях развития // Геоморфология. 2005. № 4. С. 54–63. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2005-4-54-63.

18. Беркович К.М. Русла рек и деятельность человека. М.: Принтков, 2020. 146 с.

19. Муромцев Н.А., Мажайский Ю.А., Семенов Н.А., Лыткин И.И., Шуравилин А.В., Томин Ю.А. Почвы долин рек Оки и Угры и их продуктивность. Рязань: РГАТУ им. проф. П.А. Костычева, 2011. 203 с.

20. Шанцер Е.В. Аллювий равнинных рек умеренного пояса и его значение для познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит // Труды Института геолог. наук. Геологическая серия (№ 55). 1951. Вып. 135. 271 с.

21. Лазаренко А.А. Литология аллювия равнинных рек гумидной зоны (на примере Днепра, Десны, Оки) // Труды Геол. инст. АН СССР. 1964. Вып. 120. 237 с.

22. Лучников А.И., Ляхин Ю.С., Лепихин А.П. Опыт применения беспилотных летательных аппаратов для оценки состояния берегов поверхностных водных объектов // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2018. № 1. С. 37–46. https://doi.org/10.35567/1999-4508-2018-1-3.

23. Рекомендации по оценке и прогнозу размыва берегов равнинных рек и водохранилищ для строительства ПНИИИС Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1987. 200 с.

24. Солнцев Н.А. Учение о ландшафте: избранные труды. М.: Изд-во МГУ, 2001. 383 с.

25. Barman K., Roy S., Das V.K., Debnath K. Effect of clay fraction on turbulence characteristics of flow near an eroded bank // J. Hydrol. 2019. V. 571. P. 87–102. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.01.061.

26. Lagasse P.F., Zewenbergen L.W., Spitz W.J., Thorne C.R. Methodology for Predicting Channel Migration. Washington, DC: Transp. Res. Board, 2004. 214 p.

27. Karmaker T., Dutta S. Erodibility of fine soil from the composite river bank of Brahmaputra in India // Hydrol. Processes. 2011. V. 25, No 1. P. 104–111. https://doi.org/10.1002/hyp.7826.

28. Воробьев А.Ю., Кривцов В.А., Кадыров А.С. Современная динамика накопления и состав аллювия прирусловой поймы реки Оки // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2021. Т. 163, кн. 4. С. 603–625. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2021.4.603-625.

29. Кривцов В.А., Воробьев А.Ю., Водорезов А.В., Зазовская Э.П. Особенности формирования поймы реки Оки в ее среднем течении (на примере Спасского расширения) // Геоморфология. 2020. № 3. С. 56–71. https://doi.org/10.31857/S0435428120030050.

30. Беляков А.А., Беркович К.М. Река Ока: проблемы и перспективы реконструкции // Эрозионные и русловые процессы. Вып. 4. М: Изд-во МГУ, 2005. С. 251–273.

31. Luppi L., Rinaldi M., Teruggi L.B., Darby S.E., Nardi L. Monitoring and numerical modelling of riverbank erosion processes: A case study along the Cecina River (central Italy) // Earth Surf. Processes. Landforms 2009. V. 34, No 4. P. 530–546. https://doi.org/10.1002/esp.1754.

32. Shu A., Li F., Liu H., Duan G., Zhou X. Characteristics of particle size distributions for the collapsed riverbank along the desert reach of the upper Yellow River // Int. J. Sediment Res. 2016. V. 31, No 4. P. 291–298. https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2016.03.002.

33. Zong Q., Xia J., Zhou M., Deng S., Zhang Y. Modelling of the retreat process of composite riverbank in the Jingjiang Reach using the improved BSTEM // Hydrol. Process. 2017. V. 31, No 26. P. 4669–4681. https://doi.org/10.1002/hyp.11387.

34. Смирнова Е.А., Лобанов Г.В., Бастраков Г.В. Влияние прочностных характеристик грунтов на интенсивность русловых деформаций в среднем течении р. Десны // Геоморфология. 2009. № 2. С. 75–83. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2009-2-75-83.

35. Remo J.W.F., Heine R.A., Ickes B.S. Particle size distribution of main-channel-bed sediments along the upper Mississippi River, USA // Geomorphology. 2016. V. 264. P. 118–131. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2016.04.012.

36. Еленевский P.A. Окские луга. М.: Новая деревня, 1924. 64 с.

37. Подземная охранная зона исторической территории Рязанского Кремля / под ред. Романовой Е.И., Купцова А.Г. Рязань: Стиль, 1995. 138 с.

38. Матлахова Е.Ю., Украинцев В.Ю. Строение поймы реки Мокши как ключ к позднеплейстоценовой истории развития долины // Геоморфология. 2022. Т. 53, № 5. С. 127–133. https://doi.org/10.31857/S0435428122050108.

39. Hamshaw S.D., Bryce T., Rizzo D.M., O’Neil-Dunne J., Frolik J., Dewoolkar M.M. Quantifying streambank movement and topography using unmanned aircraft system photogrammetry with comparison to terrestrial laser scanning // River Res. Applic. 2017. V. 33, No 8. P. 1354–1367. https://doi.org/10.1002/rra.3183.

40. Глушков Б.В. Геология отложений ледникового комплекса донского ледникового языка // Вестник ВГУ. Серия: Геология. 2011. № 2. С. 40-48.

41. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.

42. ГОСТ 12536-2014. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. М.: Стандартинформ, 2019. 23 с.

43. Вуколов Э.А. Основы статистического анализа. Практикум по статистическим методам и исследованию операций с использованием пакетов STATISTICA и EXCEL. М.: ФОРУМ, 2008. 464 с.

44. Fahad A., Alshatri N., Tari Z., Alamri A., Khalil I., Zomaya A.Y., Foufou S., Bouras A. A survey of clustering algorithms for big data: Taxonomy and empirical analysis // IEEE Trans. Emerg. Top. Comput. 2014. V. 2, No 3. P. 267–279. https://doi.org/10.1109/TETC.2014.2330519.

45. Xia J., Zhang J., Wang Y., Han L., Yan H. WC-KNNG-PC: Watershed clustering based on k-nearest-neighbor graph and Pauta Criterion // Pattern Recognit. 2022. V. 121. Art. 108177. https://doi.org/10.1016/j.patcog.2021.108177.

46. Fox G.A., Heeren D.M., Miller R.B., Mittelstet A.R., Storm D.E. Flow and transport experiments for a streambank seep originating from a preferential flow pathway // J. Hydrol. 2011. V. 403, Nos 3–4. P. 360–366. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2011.04.014.

47. Воробьев А.Ю., Кадыров А.С., Локтеев Д.С., Бургов Е.В., Балобина А.А. Расчет сезонной эрозии на береговых откосах реки Оки с помощью геодезических методов // Известия Русского географического общества. 2023. Т. 155, № 2. С. 25–43. https://doi.org/10.31857/S0869607123020088.

48. Теории и методы физики почв: коллективная монография / под ред. Е.В. Шеина, Л.О. Карпачевского. М: Гриф и К, 2007. 616 с.