Струйная установка, разработанная на географическом факультете МГУ, помогла понять процесс размыва в начальной стадии формирования оврагов

Схема установки для исследования разрушения почв и грунтов струей воды

Результаты лабораторных экспериментов с размывом модельных образцов почвы показали, что интенсивность смыва меняется в широком диапазоне углов атаки потока (0,5–90 градусов). На начальном этапе интенсивность размыва достигает максимальных значений при угле атаки потока около 40 градусов. Такие данные получили сотрудники лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Ученые разработали струйную установку и провели серию экспериментов. Задача состояла в том, чтобы изучить механизм и интенсивность размыва грунта в начальной стадии формирования вершин оврагов.  

Развитие оврагов разрушает почвы, дороги, гражданские и промышленные сооружения, линии связи, ускоряет перенос загрязняющих веществ в реки и водоемы. Проведя серию экспериментов, географы МГУ оценили, как угол атаки струи (угол наклона падающей струи воды) влияет на интенсивность размыва грунта.  

— Наша струйная установка позволяет изменять угол атаки струи от 0.5 до 90 градусов при скоростях истечения до 6 м/с. Мы установили, что интенсивность размыва грунта растет при увеличении угла атаки струи в диапазоне от нуля до 40 градусов. При более высоких значениях — в диапазоне углов от 50 до 90 градусов — интенсивность последовательно снижается. Наиболее низкие абсолютные значения интенсивности размыва наблюдаются при угле атаки 90 градусов, — рассказал к.б.н., научный сотрудник лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ Андрей Горобец.  

Такие особенности изменения интенсивности размыва грунта ученые объясняют двумя причинами — гидратационной и гидромеханической. Первая связана с ослаблением и разрушением межагрегатных связей водой, проникающей в грунт. В свою очередь, гидромеханические особенности связаны с сочетанием направления сил гидродинамического напора и сил, удерживающих частицу (агрегат) на месте.  

Анализ сил, воздействующих на отдельную частицу грунта падающей струей, показал максимум этого воздействия при угле атаки 41 градус. Сток в руслах оврагов происходит эпизодически и полученные результаты следует относить к начальному периоду размыва — периоду до образования так называемой воронки размыва.  

Подробнее об эксперименте сотрудников лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ читайте в статье «Экспериментальная оценка механизма размыва в начальной стадии формирования оврага». Статья опубликована в журнале «Геоморфология и палеогеография», 2023;54(2):97-104.