Формирование русловых потоков и роль леса
Если в местностях, сложенных легкоразрушаемыми породами, избыточное количество осадков не успевает впитываться и просачиваться в почву, возникает обильный поверхностный сток на крутых склонах. При этом происходит усиленная эрозия, донные наносы перемещаются вниз по русловым потокам и концентрируются в их низовьях, что вызывает обширные наводнения в долинах. Степень опасности и соответственно необходимость регулирования стока определяются повторяемостью этих явлений. Когда они возникают только раз в 20 лет или еще реже, естественные процессы во многих районах Швейцарских Альп оказываются в состоянии предотвратить ускоренное развитие эрозии. Если, однако, повторяемость более частая, то естественной «самозащиты» недостаточно.
Разливы русловых потоков в крутосклонных горных местностях определяются двумя основными факторами: выпадением интенсивных дождей и низкой инфильтраци-онной (впитывающей) способностью почвы. Пока нам еще мало известно, как влияют леса на выпадение интенсивных дождей, и поэтому мы никак не можем повлиять на этот процесс. Следовательно, нам приходится мириться с существующими климатом и распределением осадков. Это замечание всецело относится также к геологическим и геоморфологическим особенностям водосборных бассейнов. А вот условия инфильтрации могут измениться с изменением характера и типа землепользования, возведение же инженерных сооружений может преобразовать рельеф русла. Оба эти мероприятия успешно используются при регулировании русловых потоков.
Влияние лесов на улучшение инфильтрационных свойств почвы, а следовательно, и на ограничение формирования русловых потоков признавалось всегда, но еще в начале нынешнего столетия на международном уровне происходили длительные дебаты по поводу осуществления мероприятий лесокультурного и лесо-восстановительного характера в целях регулирования горных потоков. Больше всего спорили о возможности замены инженерных сооружений лесопосадками. Никакие исследования в то время не могли ответить на этот вопрос. Поэтому можно в полной мере оценить предусмотрительное постановление правительства Швейцарии о финансировании плана совместного проведения обоих мероприятий, Эта принципиальная установка, принятая в 1902 г., сохраняет свое значение и в настоящее время: инженерные работы по регулированию русловых потоков сочетаются с биологическими мероприятиями.
С 1902 г. в двух водосборных бассейнах (Раппенграбен и Шпербельграбен в долине Эмменталь) началось изучение воздействия лесов на водный режим территории. Эти наблюдения без перерыва ведутся до сих пор в течение 70 лет.
Каковы же важнейшие особенности влияния леса на водосборные бассейны горных русловых потоков?
Оказалось, что деревья, наземная растительность и лесная подстилка не дают дождевым каплям расплываться по поверхности почвы. Поры лесной почвы впитывают влагу. Эрозия, следовательно, сводится к минимуму до тех пор, пока почва не достигнет полного насыщения.
Лесной полог препятствует такому насыщению. Он образует очень большие поверхности, перехватывающие и задерживающие атмосферные осадки. После очередного просыхания полога эта способность вновь восстанавливается. Но, конечно, значительная часть влаги задерживается только при обычном дожде; при резком же увеличении количества и интенсивности осадков перехват влаги лесным пологом в большинстве случаев незначителен.
Попавшее в лес большое количество влаги расходуется на суммарное испарение. Летом лесная почва расходует много влаги в периоды между дождями и потому имеет некоторый дефицит водного баланса. При благоприятных физических свойствах почвы значительная часть ливневых осадков может просачиваться в нее, что соответственно уменьшает поверхностный сток и возможность эрозии. Этот процесс, однако, оказывается также ограниченным в случае выпадения исключительно обильных осадков.
В целом мы установили, что в Швейцарских Альпах лес уменьшает пополнение влагой русловых потоков при обычном и даже несколько повышенном выпадении осадков, тогда как при более обильных осадках он не в состоянии предотвратить разлива вод. Поэтому в Швейцарских Альпах одного облесения недостаточно для постоянного регулирования русловых потоков.