Лекції 5-6. Фактори водної ерозії

1. Кліматичні фактори

Клімат впливає на інтенсивність ерозії безпосередньо (прямо) і побічно. Безпосередній вплив клімату характеризується значенням таких показників: шар опадів, режим і інтенсивність дощу, енергія крапель, шар снігу й інтенсивність його танення, глибина промерзання ґрунту. Побічно клімат впливає через зміну ерозійної стійкості ґрунту. Наприклад, багаторазовий перехід температури повітря взимку через 0⁰С призводить до розпилення структурних агрегатів, що значно підвищує ерозійну і дефляційну небезпеку. На процес деагрегації істотно впливає коливання вологості ґрунту: висихання-намокання. Відомо, що рівень вологозабезпеченості  певною мірою визначає інтенсивність ерозії ґрунту. А.Аллісон і Д.Палмер (1984) вважають, що в природних умовах найбільше  мілкозему виноситься там, де за рік випадає 25-35 см атмосферних опадів. Такої кількості води достатньо для того, щоб виник значний поверхневий стік, і занадто мало, щоб сформувати задовільний захист рослинного покриву. Для умов України кількість  річних опадів становить 400-500 мм. Найбільша інтенсивність ерозії спостерігається  у перехідній зоні між Степом і Лісостепом.

За даними Г.А.Ларіоновим (1991) питома витрата і об`єм поверхневого стоку - одного із основних агентів водної ерозії - при інших рівних умовах визначаються інтенсивністю і шаром опадів. Максимальна витрата поверхневого стоку забезпечується при максимальній інтенсивності опадів за відрізок часу, який дорівнює часу схилового добігання. Останній залежить від довжини схилу і гідравлічної шорсткості поверхні ґрунту. Відповідно до “Инструкций по определению расчетных гидрологических характеристик при проетировании противоэрозионных мероприятий на Европейской части СССР” (1979) середній час добігання для орних схилів степової зони дорівнює 30 хв.

Традиційно ерозіознавці приділяли й приділяють значну увагу показникам, які кількісно оцінюють ерозійну здатність опадів. Одним із найбільш відомих показників є так званий фактор R з універсального рівняння ерозії США - ерозійний індекс опадів. Він дорівнює добутку загальної кінетичної енергії і максимальної інтенсивності дощу за 30 хв. і визначає сумарний ефект удару крапель дощу та турбулентності потоку при транспортуванні ґрунтових частинок. Проте емпірична суть показника Rне дає можливості для його використання в теоретичних моделях ерозії, які обґрунтовані фізично. Використання емпіричної моделі для опису будь-якого деградаційного процесу, і особливо такого загрозливого і динамічного як ерозія, нині повинно розглядатися як вимушений захід через недостатню вивченість його природи й закономірностей, оскільки дослідника чекає небезпека нескінченного її удосконалення. Тут можна навести  як приклад одне порівняння. Уявимо собі, що не було Ньютона і не існує фізичних законів, що він відкрив. Як би вирішувалася задача щодо визначення часу падіння фізичного тіла, яке має велику вітрилість? Скільки б було необхідно знати емпіричних коефіцієнтів - поправок на вітер, температуру, атмосферний тиск і інше, які можна визначити тільки шляхом проведенняактивних експериментів із конкретним об`єктом? А якщо взяти інший об`єкт (тіло) дослідження? Це нескінчений, а головне малопродуктивний процес. Геній Ньютона позбавив нас від цих труднощів.

В теоретичних моделях ерозії найбільш перспективним є використання прямих фізично обумовлених показників (шар, інтенсивність, енергія тощо), злив рідкої повторюваності. Докладніше  цей тезис буде розкрито у наступних главах. Шар повеневих вод при сніготаненні визначається багатьма показниками, що мають яскраво виражений стохастичний характер: потужність снігу, інтенсивність його танення, глибина промерзання і вологість ґрунту, агрофон тощо. Тому зробити задовільний прогноз шару талого стоку дуже складно, а може й не потрібно. Щоб оцінити ерозійну небезпеку при сніготаненні необхідно знати тільки показники шару талого стоку й інтенсивність сніготанення рідкої повторюваності. Для цього нами розроблені відповідні карти, за якими ці показники легко визначаються.

Ерозія ґрунту під час дощу зумовлюється підсумковим впливом потоку води і дощових крапель, що падають. Краплі дощу руйнують ґрунтові агрегати, різко підвищують турбулентність потоку, що підвищує його розмиваючу і транспортуючу здатність. Крім того, вони навантажують потік ґрунтовими частками, які відриваються при сплесках. Дощові краплі мають велику кінетичну енергію, але більша її частина (близько 2/3) витрачається на ущільнення ґрунту. Удари крапель піднімають у повітря десятки тон ґрунту на одному гектарі, частина якого виноситься потоками води. На схилі при розбризкуванні ґрунту результуюча втрат ґрунту спрямована донизу, що визначається більш довгим стрибком ґрунтової частки донизу, ніж уверх по схилу.

Для практичних цілей можна використовувати такі дані:

Постійна швидкість падіння великої краплі досягається при її падінні з висоти біля 20 м, дрібної – з меншої.

На кінетичну енергію крапель дощу істотно впливає вітер. Вітер може прискорювати падіння крапель у 5 і більше разів. Розмір краплі знаходиться у певній залежності від інтенсивності дощу. В таблиці 6.1. наведені характерні інтенсивності дощів, розміри крапель і швидкості їх падіння.

Таблиця 6.1

Розмір і швидкість дощових крапель залежно від інтенсивності дощу (Мірцхулава, 1970)

2. Топографічні фактори

Рельєф земної поверхні є сукупністю її геометричних форм , які утворилися в результаті складної взаємодії земної кори з водною, повітряною і біологічною оболонками Землі. С.С.Соболєв (1948) писав, що “рельеф является вершителем судеб эрозионного процесса”. Дійсно, завдяки перепаду височин атмосферні опади, що надійшли на земну поверхню, одержують потенційну енергію, яка трансформується в живу силу водних потоків і здійснює роботу відриву й транспортування часток породи чи ґрунту. Тому дослідження ролі рельєфу в розвитку ерозійних процесів було і є в полі зору багатьох вчених. Але ця наукова проблема ще далека від свого розв’язання.

За Г.А.Ларіоновим (1991) при узагальненні емпіричних даних в емпіричних моделях ерозії вплив похилу (І) і довжини схилу (L) на середній змив ґрунту (W) в загальному випадку описується у вигляді рівняння:

W=a_p×Iⁿ×L^p

де:     a_p - вплив інших факторів на змив; n і р - регресійні коефіцієнти.

Ерозійна робота виконується за рахунок живої сили схилових потоків, тому вплив рельєфу на змив ґрунту все ж таки має непрямий характер і може виявлятися через ті гідравлічні характеристики водних потоків, які  безпосередньо залежать від довжини і крутості схилів, їх форми, густоти й структури гідрографічної мережі. Вплив форми профілю схилу на змив ґрунту відзначався багатьма дослідниками. В загальному вигляді цей вплив описується елементарними правилами.

На схилі опуклої форми змив більший, ніж на прямому, а на ввігнутому - менше. Були спроби дати кількісну характеристику цього явища. Наприклад, Б.В.Поляков (1946) рекомендував такі коефіцієнти для обліку впливу форми схилу на змив: 0,5 - для ввігнутого і 1,5 - для опуклого. Але термін "опуклий" і "ввігнутий" схил дає лише загальне уявлення про його форму. Тому усе різноманіття схилів і вплив форми їх профілю на змив ґрунту постійними коефіцієнтами може бути оцінено дуже приблизно. Проте це питання має велике значення при проектуванні протиерозійних заходів.

Підрахунки енергетичного балансу сучасних рельєфоутворюючих процесів свідчать, що головне джерело енергії - променева сонячна енергія, яка переважає енергію ендоземних процесів на три порядки.          У зв`язку з цим заслуговує на увагу погляд О.В.Позднякова і І.Г.Черваньова (1990), які вважають, що вплив на рельєф “з позиції сили”, тобто без урахування внутрішньої структури, характеру зв`язків, місця рельєфу в системі географічної оболонки, співвідношення біологічного і абіогенного витоків будови земної поверхні, не приносить очікуваних результатів. “Штучні рельєфи” вимагають постійної уваги або періодичної перебудови поверхні, створення інженерних споруд й інших заходів, які перетворюють рельєф у штучну забудову, що не може бути системою в первинному розумінні. Самореалізація рельєфу може бути зрозуміла лише в системі самоорганізації географічного ландшафту, а на орних і/або інтенсивно використовуваних землях - ще і з урахуванням зовнішнього антропогенного впливу на ландшафт. Це положення особливо актуальне при створенні протиерозійного захисту агроландшафтів, які за своєю стійкістю й збалансованістю повинні наближатися до природних ландшафтів. Одним із найбільш домінуючих процесів, що формують рельєф земної поверхні, є ерозія ґрунту і підґрунтя, яка у свою чергу залежить від довжини (L) і крутизни схилів.

Вплив окремих елементів рельєфу та їх комплексів на хід ерозійних процесів вивчали видатні вчені сучасності (Соболєв, 1948; Холуп`як, 1961; Федотов, 1975; Скородумов, 1976; Сурмач, 1976; Гаршеньов, 1980; Іванов, 1983; Ларіонов, 1993 та інші). Опрацьована значна кількість емпіричних залежностей, показників та коефіцієнтів, які відображають вплив фактора рельєфу на ерозію ґрунтів. Але більшість положень, які були прийняті при розробці залежностей залишаються суперечливими і потребують подальшого уточнення. Невиправдано велика увага надається  вивченню впливу на ерозію ґрунтів форми схилів та їх експозиції. Мабуть, це непродуктивний, і навіть безвихідний шлях. Так, вплив форми схилу можна врахувати, якщо розбити схил на елементарні ділянки, що дає змогу позбутися всієї низки емпіричних коефіцієнтів. Вплив експозиції фактично автоматично враховується через параметри ерозійної стійкості ґрунтів (тут буде доречно пригадати класичний вираз В.В.Докучаєва, що ґрунт є дзеркалом рельєфу) і кліматичні показники, які визначають ерозійну здатність повеневих вод і злив.

Отже, довжина схилу та ухил земної поверхні досить повно відображають вплив рельєфу на ерозію ґрунтів. Дуже важливо, що ці показники фізично обумовлені і для оцінки ерозійної небезпеки ділянки чи всієї місцевості. Вони використовуються безпосередньо без емпіричних залежностей. Безперечно, рельєф - дуже важливий фактор, який визначає небезпеку і розвиток ерозії, але не варто його і переоцінювати. Особливо небезпечним є створення конструкції протиерозійного захисту сільськогосподарських угідь тільки на підставі параметрів рельєфу (наголосимо, що саме такий підхід має значне поширення в проектах протиерозійного захисту, що розробляються). В кращому випадку, таке впорядкування не дозволить досягти бажаних результатів (припинити ерозію), а частіше - обумовить прискорення ерозійних процесів.Таке коротке резюме щодо впливу фактору рельєфу має бути доповнене деяким поясненнями.

Рельєф землі не тільки визначає особливості формування стоку талих і дощових вод і, відповідно, процесів ерозії і просторовий розподіл еродованих ґрунтів. Він,  своєю чергою, формується під впливом ерозії ґрунтів і підґрунтя.

Стік формується у межах водозбору – території, яка обмежена водороздільною лінією. Елементами водозбору є вододіли, схили і гідрографічна мережа. Вододільним простором або водорозділом (на відміну від вододільної лінії) на рівнині є міжріччя, яке не має стоку у будь-яку річну систему. Тобто це простір, який прилягає до вододільних ліній. Гідрографічною мережею називають мережу понижень, за якими проходить стік поверхневих вод. У плані (надір) ця мережа понижень має вигляд розвиненого дерева. Розрізняють такі елементи суходільної мережі (Козьменко, 1954; Арманд, 1955):

Улоговина – верхній ланцюг гідрографічної мережі, який прилягає до найбільш високих частин водозборів і має невелику глибину (0,5-2 м), похилі схили, що повільно переходять у плакорний простір водозбору. Схили улоговин навіть у самих крутих місцях не бувають більші за 3-8⁰. Водозбір улоговин, як правило, не перевищує декількох десятків гектарів. Улоговини у більшості випадків розорюють.

Лощина (виярок) – елемент гідрографічної мережі, який відрізняється від улоговин більш різким контурами, глибиною й ухилом схилів (8-15⁰), а також геологічною будовою берегів. Потужність підґрунтя і ґрунтів залежить від експозицій: на південних схилах вона менша у порівнянні з північними (протилежними). Річища потоку на дні лощини не буває. Лощини вже не обробляють, їх доцільно засівати травами.

Балка (байрак) - це витягнута западина, яка відокремлена від примережевого схилу добре визначеною бровкою і має зовнішню асиметрію берегів, ґрунтів і підґрунтя. На крутих сонячних схилах ґрунти й підґрунтя мають малу потужність, а можуть бути і відсутні. На тіньових берегах, які є більш похилими, формується потужний шар лесу або лесоподібного суглинку. Глибина балок зазвичай дорівнює 6-20 м, ширина – 60-200 м, ухил берегів – 10-15⁰ (може доходити до 35⁰), площа водозбору – від 250 га до декількох тисяч гектарів. Характерною особливістю балки є, звичайно, добре виразне річище тимчасового водотоку на її дні. На схилі балок спостерігаються тераси. З глибоких балках витікаають підґрунтові води. Широкі днища вкриті трав’янистим покривом. Балки впадають у річні долини. Вважається, що балка – це яр, який зупинився у своєму розвиткові. Більшість балок – продукт так званої стародавньої геологічної ерозії під впливом талих вод льодовиків.

Долина ріки – найбільш стародавній ланцюг гідрографічної мережі, який відрізняється від балки наявністю постійного водотоку і пов’язаних з ним характерних форм рельєфу: заплав, притерасових западин, прирічищних валів.

Формування гідрографічної мережі на рівнинах відбулося у льодовиковий період, коли гігантські потоки води розмивали поверхню, намивали покривні породи, які вкрилися рослинністю і трансформувалися у ґрунти (Козьменко, 1954).

Переважну частину території водозборів займають схилові землі. Схили різняться за формою, довжиною, ухилом і експозицією. Виділяється повздовжній і поперечний профілі схилів. За формами повздовжнього і поперечного профілів схили бувають прямі, опуклі й увігнуті. Зустрічаються схили складної форми: опукло-увігнуті, увігнуто-опуклі і східникові. При опуклій формі поперечного профілю схилу стік на цьому схилі розсіюється; при увігнутій формі – збирається.

Довжина схилу – відстань від водорозділу до бровки елементу гідрографічної мережі. Довжина схилів істотно залежить від ступеня розчленованості території, яку можна характеризувати коефіцієнтом розчленованості К:

K=L/S, де L – довжина долинної і балочної мережі, км; S – площа певної території, км².

За класифікацією М.М. Заславського (1987) схили поділяються на:

надмірно короткі               <50 м

дуже короткі                    100 м

короткі                             до 200 м

середні                             до 500 м

підвищеної довжини       до 1000 м

довгі                                 до 2000 м

дуже довгі                        до 4000 м

надмірно довгі                >4000 м

Ухилом (похилом) місцевості (І) називається величина, що дорівнює співвідношенню висот двох точок на лінії найбільшого ухилу схилу (b) до горизонтальної проекції відстані між ними (Dh):

 tg1⁰=0.0175

Пропонується наступна класифікація схилів за ухилом (Брауде, 1955):

слабоположисті              <1⁰

положисті                        <2⁰

похилі                              2-5⁰

похило-круті                   5-9⁰

круті                               9-20⁰

дуже круті                     20-30

Базис ерозії – горизонтальна поверхня, на рівні якої ерозія припиняється. Для яру, наприклад, базисом ерозії може бути рівень річища балки, заплави чи меженний рівень води ріки. Абсолютним базисом ерозії є рівень світового океану.

3. Грунтові і літологічні фактори

Ґрунт - це той об`єкт, який саме і піддається руйнуванню ерозійними процесами. Тому його властивості і стан в більшості випадків є домінантою серед факторів ерозії. Розбіжності між прогнозуючими (розрахунковими) і фактично визначеними даними ерозійних втрат ґрунту визначаються не стільки недостатнім урахуванням гідромеханічних факторів (які всебічно вивчаються протягом багатьох десятиріч), а скільки тим, що дотепер  недостатньо враховувалися характеристики ґрунту і підґрунтя, які визначають ерозійну стійкість. Тому надзвичайно важливо одержати залежності показників, які визначають її параметри.

Стійкість або, навпаки, піддатливість ґрунту до впливу активних агентів ерозії (дощовим краплинам, водним потокам) - складна комплексна характеристика ґрунту. Це знайшло відображення як в тлумаченні цієї ґрунтової характеристики, так і в методах щодо її визначення. В англомовній літературі усталився термін "змиваємість ґрунту", який вперше запропонований Х.Е.Мідлтоком (Midlton, 1930), що еквівалентно нашому "ерозійність". У поширеній формі у наш час (erodibility) він вперше наводиться у роботі Х.Л.Кука (Cook, 1936). У вітчизняній літературі більш поширений термін "протиерозійна стійкість ґрунту", який вперше запропонований С.С.Соболєвим і С.І.Пономарьовою (1945). Дещо пізніше В.Б.Гуссак (1950) запропонував термін "еродуємість", котрий за смислом протилежний першому.

У ці поняття вкладено дуже різний зміст, починаючи від деяких суто ґрунтових характеристик (гранулометричний склад, агрегатність, вміст органічної речовини, склад ґрунтового поглинального комплексу, співвідношення окислів кремнію до полуторних окислів, співвідношення коефіцієнту дисперсності до гранулометричного показника структурності, водотривкість агрегатів ґрунту, гідрофільність тощо) до інтенсивності змиву чи розмиву ґрунту в певних стандартних умовах.

Показники, що характеризують ерозійну стійкість, можна поділити на чотири види: 1)- критична розмиваюча швидкість; 2)- швидкість розмиву ґрунту чи підґрунтя цівкою води в стандартних умовах; 3)- кількість змитого ґрунту, який відноситься до ерозійного потенціалу опадів чи об`єму (шару) стоку; 4)- відносна характеристика, яка дорівнює співвідношенню перерахованих вище показників до аналогічних показників ґрунту, які прийняті за еталон.

Ерозійна стійкість в Універсальному рівнянні ерозії кількісно характеризується так званим фактором К, який відображує той факт, що за інших рівних умов ерозія різних ґрунтів має різну інтенсивність. Безпосереднє вимірювання фактора К потребує значної витрати праці й коштів, складного обладнання. Тому автори Універсального рівняння ерозії розробили цілу низку рівнянь множеної регресії, які застосовуються для широкого спектру ґрунтів і перетворюються у номограми. З моменту одержання цих номограм західні ерозіознавці (і не тільки західні) і дотепер ведуть інтенсивні дослідження з їх уточнення та вдосконалення. Тобто, в принципі, процес удосконалення емпіричних залежностей (Універсальне рівняння ерозії - яскравий приклад) - нескінченний. Для виконання різних доповнень Універсального рівняння ерозії витрачаються величезні наукові сили. Тільки в США (і тільки на стадії розробки структури рівняння) для цього використані результати спостережень на стокових майданчиках об`ємом більше за 10000 майданчико-років.

У той же час були отримані результати досліджень на експериментально-теоретичному рівні з меншими витратами коштів і часу  порівняно з розробкою емпіричної моделі. В літературних джерелах широко представлені методики кількісного визначення показника еродуємості ґрунту, що опрацьовані вченими колишнього СРСР, які за своєю суттю близькі до методології Універсального рівняння. Як приклад, можна назвати роботи Г.І.Швебса (1974, 1981) і А.Б. Лавровського (1985, 1990), що відзначаються завершеністю й можливістю до практичного застосування на території України.

Ц.Є.Мірцхулава (1970, 1988) і М.С.Кузнєцов (1981) зробили досить повний огляд результатів досліджень багатьох авторів, що присвячені піддатливості (або, навпаки, опірності) ґрунту ерозії шляхом вимірювання деяких фізичних, хімічних і фізико-хімічних його властивостей.

Розпорошені ґрунти швидше піддаються змиву у порівнянні зі структурними. Сталі по відношенню до ерозії ґрунти морфологічно характеризуються слабо виразною диференціацією на генетичні горизонти і поступовим переходом одного горизонту у другий, структурністю (агрегатністю), доброю водопроникністю.

Для хімічного складу таких ґрунтів характерне збагачення їх органічною речовиною і полуторними окислами (). Водопроникність ґрунту є важливою характеристикою водно-фізичних властивостей ґрунтів. Вона може розглядатися як непрямий показник стану води по поверхні ґрунтів, і, відповідно, протиерозійної стійкості і змиву дрібнозему. Має місце тісний позитивний зв`язок між водотривкістю структурних агрегатів, вмістом гумусу і водопроникністю (Качинський, 1970; Назаров, 1981; Блек, 1973).

Аналіз показує, що склад і якість структурних агрегатів (перш за все водотривкість) і зв`язність їх один з одним - домінуючі агрофізичні параметри, що визначають ерозійну стійкість ґрунтів.

Методики визначення ерозійної стійкості можна поділити на:

1) Методики, що засновані на визначенні зміни стійкості ґрунту до розмиву цівкою води. Вперше запропонували цю методику В.В.Охотін і О.А.Смірнова (1931). Найбільш повно її розробив і запропонував до широкого використання Г.В.Бастраков, що досить ретельно викладено в його монографії. Протиерозійну стійкість ґрунту в даній точці він пропонує характеризувати безрозмірним критерієм, який дорівнює співвідношенню ерозійної стійкості, яка, в свою чергу, визначається співвідношенням потужності горизонтальної цівки води до швидкості розмиву циліндричного зразка, до добутку цілої низки коефіцієнтів, які враховують площу водозбору, шорсткість поверхні, ухил, водопроникність, максимально можливий стік в даній місцевості. Методика Г.В. Бастракова дозволяє оцінювати ерозійну стійкість ґрунту в одиницях системи СІ, що, безумовно, є значною перевагою.

2) Методики визначення ерозійної стійкості ґрунтів за допомогою штучного дощування (фізичного моделювання зливової ерозії). Ця методика використовувалась американськими дослідниками при визначенні фактору К Універсального рівняння, багатьма вітчизняними ерозіознавцями. Використовується вона і для визначення параметрів еродуємості моделі WEPP. До цієї групи надходять методики визначення кількісних параметрів ерозії у натурних умовах на стокових майданчиках. До того ж, дані, що одержані на стокових майданчиках, є опорними і повної заміни їм поки що немає (Сурмач, 1976; Швебс, 1981, Эрозия почв, 1984).

3) Умови змиву й розмиву, які наближаються до природних, дозволяють формувати спеціальні прилади - ерозійні лотки, в які розміщується ґрунт. Глибокі дослідження в лотках провели В.Б.Гуссак (1959), Ц.Є.Мірцхуліва (1967,1970) і М.С.Кузнєцов (1981). Останній наводить досить вичерпну історію питання і називає провідних дослідників ерозійної стійкості ґрунту методом розмиву його в лотках. Стійкість ґрунту до змиву характеризується величинами нерозмиваючої і розмиваючої (критичної) швидкостями водного потоку.

Концептуально інтенсивність змиву визначається співвідношенням фактичної швидкості руху води по поверхні схилу до розмиваючої швидкості. Чисельник співвідношення залежить від водопроникності і гідрологічної шорсткості діяльної поверхні. Знаменник визначається водотривкістю структурних агрегатів чи гранулометричних часток і їх зв’язністю.

Таким чином, ґрунт як фактор ерозії достатньо характеризується параметрами агрегатного складу й водопроникності - найважливішими агрофізичними властивостями ґрунтів (Булигін, 1990). Принципово важливо, щоб ці параметри ґрунтів, які визначають ерозійну стійкість, застосовували при математичних моделях ерозії, що використовують для оцінки небезпеки і прогнозу розвитку ерозії, безпосередньо без введення будь-яких непрямих залежностей. Цей основний критерій повинен бути провідним при оцінці працездатності й адекватності цих моделей, тому що властивості ґрунту - домінуючий фактор ерозії, що багатьма дослідниками ігнорується або не усвідомлюється.

4. Вплив властивостей грунтів на формування дощового стоку

Поверхневий стік при випаданні дощу виникає, коли його інтенсивність перевищує водопроникність ґрунту, яка з часом зменшується.

Теоретично ймовірні три варіанти формування стоку:

• стік виникає практично зразу після початку зливи (t_n=0), що трапляється при перебільшенні інтенсивності опадів (r₁) початкової водопроникності ґрунту (К₀);

• стік з’являється на час (t_n), коли водопроникність урівнюється з інтенсивністю опадів (r₂);

• стік взагалі не формується, коли інтенсивність опадів досягає сталого значення водопроникності (К_ст).

Другий сценарій найбільш імовірний. Водопроникність ґрунту поділяється на дві стадії: всмоктування і фільтрація. При заповненні ґрунтових шпарин (перша стадія) відбувається формування суцільного рівномірного потоку по капілярах (друга стадія). Високогумусовані ґрунти, які мають високу водотривкість структурних агрегатів, мають найбільшу водопроникність, яка зменшується при переущільненні. Але слідзазначити одну особливість – майже всі ґрунти України мають меншу водопроникність порівняно з показниками зливи 10%-ної забезпеченості. Тобто, ні один ґрунт не може сам себе захистити від поверхневого стоку.

5. Особливості формування стоку при сніготаненні

Сніготанення залежно від погодних особливостей весни може бути радіаційним і адвективним.

Радіаційне сніготанення відбувається вдень при ясній погоді за рахунок поглинання сонячного випромінювання. Воно починається після сходу і закінчується до заходу сонця. Максимум сніготанення припадає на час, коли спостерігається максимум сонячного сяйва.

Адвективне сніготанення відбувається при хмарній погоді за рахунок притоку теплових повітряних мас. Цей процес різко підсилюється рідкими опадами і може відбуватись продовж цілої доби (тобто і вночі).

На початку сніготанення шорсткість каналів у масі снігу, за якими тече вода, значно висока, тому в потоках превалює ламінарний режим. По мірі зростання інтенсивності сніготанення, рух води стає все більш турбулентним. На режим сніготанення істотно впливає  лісосмуга. Замет перед лісосмугою спочатку працює як дамба. Потім вона може бути прорізана стоком, що призводить до появи високої ймовірності яружної ерозії. Крім того, присмуговий простір набагато пізніше (тиждень і більше) можна буде обробляти. Тому проблема конструкції лісосмуг має не тільки агролісомеліоративний аспект, а й ерозійний. Система лісосмуг має забезпечувати якомога  рівномірніший розподіл снігового покриву.

6. Біогенні фактори

Рослини по різному впливають на процеси ерозії. Дрібні корінці скріплюють ґрунтові агрегати, збільшують їх водотривкість, створюють міцні еластичні зв’язки між ними. Рослинність, крім того, побічно впливає на протиерозійну стійкість ґрунтів, що позначається на зміні гідрологічного й біологічного режимів ґрунту.

Безпосередній вплив рослинності на протиерозійну стійкість досить ретельно вивчив Ц.Е.Мірцхулава (1967). За його даними, люцерна і райграс сприяють збільшенню показника протиерозійної стійкості, розмиваючої швидкості потоку у 1,4-2,0 рази. Протиерозійна ефективність рослин в першу чергу визначається розміром мички кореневих систем. Тому просапні культури майже не сприяють збільшенню розмиваючої швидкості. Зернобобові збільшують її приблизно у 1,2 рази, зернові – у 1,3, бобові без злаків – в 1,7 разів, лучні рослини – в 3 рази. На процеси  ерозії істотно впливаєтакож надземна частина рослин. Листя і стебла рослин, особливо дерев, затримують частку опадів. За даними О.О.Молчанова (1960) крони дерев у хвойних лісах затримують до 53% річних опадів. У літні місяці ліс може зменшити надходження дощових опадів у ґрунт на 20-30%, у тому числі лісова підстилка – на декілька мм.

Головне, що добре розвинутий рослинний покрив зберігає ґрунт від ударів дощових крапель, збільшує водопроникність ґрунту, створює високу гідрологічну шорсткість поверхні, зменшує швидкість схилового потоку. Рослинність є потужним важелем впливу людини на процеси ерозії ґрунтів.

П.Г.Захаров (1971) пропонує розмістити (в напрямку зменшення) рослинність за протиерозійною ефективністю в такій послідовності:

1)  лісові дерево-чагарникові насадження;

2)  трав’яниста природна рослинність і багаторічні сіяні трави;

3)  плодові дерева й чагарники при задернені поверхні ґрунту;

4)  посіви сільськогосподарських однорічних культур:

         а) злаково-бобові;

         б) зернові;

         в) бобові;

         г) просапні.

Для кількісної оцінки протиерозійної ефективності рослинності опрацьована досить значна кількість емпіричних показників. 

7. Антропогенні фактори

Вплив господарської діяльності людини на процеси ерозії важко переоцінити. Дія цього фактору виявляється побічно через інші фактори ерозії ґрунтів. В процесі господарської діяльності людина змінює результуючу суми факторів ерозії ґрунтів, як правило, у бік різкого її прискорення. Тобто, як це було викладене раніше, господарська діяльність є причиною сучасних ерозійних процесів і провідним її фактором.

Фактор протиерозійних заходів - це співвідношення кількості втрат ґрунту при їх запровадженні до втрат в умовах обробітку повздовж схилу або по відношенню до вирівняної поверхні чорного пару. В.Д.Панников (1980) досить повно визначив вимоги до протиерозійних заходів. Гідрологічний (а, отже, і ґрунтозахисний) ефект будь-якого протиерозійного заходу залежить, головним чином, від впливу на інтенсивність і тривалість інфільтрації води в ґрунт при зливових опадах або сніготаненні. За інших рівних умов стік води буде меншим при таких способах обробітку, які створюють більшу шорсткість поверхні і високу її шпаруватість. Ущільнення, вирівнювання поверхні, знищення рослинних решток неминуче збільшує поверхневий стік води і змив ґрунту. Вплив обробітку на властивості ґрунту, які визначають ерозійну стійкість, вивчало багато вчених. Мабуть, в ерозіознавстві цьому питанню присвячена найбільша кількість публікацій. Аналіз цих робіт виявив чітку тенденцію, що однозначно оцінити ефективність певного агротехнічного заходу неможливо. Пригадаємо для прикладу, як зайшла у глухий кут наукова дискусія про великомасштабний полтавський експеримент щодо впровадження безполицевих технологій обробітку під науковим керівництвом професора Національного аграрного університету М.К. Шикули. Опоненти так і залишилися кожен при своїй думці. Дещо відрізняються від такого "безапеляційного" погляду деякі роботи, серед яких слід назвати монографію Г.Канта (1980), який вважає, що полицева оранка є в організації робіт "вушком голки" (самим вузьким місцем). Тобто, обираються будь-які шляхи для того, щоб обійти чи збільшити його. Полицева оранка - одне із самих грубих втручань в природну структуру ґрунту, негативні післядії якого важко передбачити на значний термін. Але Г.Кант вважає, що зректися оранки повністю не можна.

Безсумнівним можна вважати , що оцінка ефективності як окремих заходів, так і технологій в цілому повинна виконуватися імовірнісним методом. Відомо, обробіток грунту перш за все  антропогенно впливає на ландшафт. Доречно пригадати висновок великого американського ерозіознавця К.Гудзона (1974) про те, що масштаби ерозії  більшою мірою залежать від способів обробітку ґрунту, ніж від його властивостей.

На кінець ХХ  ст. визначився цілеспрямований процес розробки теоретичних залежностей інтенсивності ерозійних процесів від параметрів рослинного покриву чи рослинних решток і технологічного впливу на ґрунт. Наприклад, мають місце досить успішні спроби аналітично описати фізику краплі дощу при потраплянні на рослинність і подальший її рух по поверхні ґрунту; процеси руху в ґрунті води від атмосферних опадів.