sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.7868/S2658697526020062sergeogr-3155Research ArticleПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМNATURAL PROCESSES AND DYNAMICS OF GEOSYSTEMSИнтенсивность бассейновой и русловой эрозии в лесостепных ландшафтах бассейна ЕнисеяThe Intensity of Basin and Riverbed Erosion in the Forest-Steppe Landscapes of the Yenisei River BasinГолубевИ. А.GolubevI. A.

Красноярск

Krasnoyarsk

igorgol1984@bk.ruИвановВ. А.IvanovV. A.

Москва

Moscow

viktoro.1998@yandex.ruЧаловаА. С.ChalovaA. S.

Москва

Moscow

aleksandra-1984@mail.ruЧаловС. Р.ChalovS. R.

Москва

Moscow

hydroserg@mail.ruФилиал ПАО “Россети Сибирь” — “Красноярскэнерго”РоссияBranch of PJSC “Rosseti Sibir” — “Krasnoyarskenergo”Russian FederationМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation202602082026902348–365Copyright © Голубев И.А., Иванов В.А., Чалова А.С., Чалов С.Р., 20262026Голубев И.А., Иванов В.А., Чалова А.С., Чалов С.Р.Golubev I.A., Ivanov V.A., Chalova A.S., Chalov S.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/3155

Исследования бассейновой и русловой составляющих стока наносов, определение величин привноса продуктов смыва от талых и ливневых вод в русловую сеть водосборов — актуальная тема географических исследований. Выполнена количественная оценка величин стока наносов, интенсивности годовой эрозии, суммарных объемов бассейновой и русловой составляющих и их соотношения рр. Кача, Нижняя Подъёмная, Кан, Большая Уря, Туба и Абакан Красноярского, Канского и Южно-Минусинского островных лесостепных районов бассейна Енисея. Различия в площади пахотных земель, в степени распашки и интенсивности эрозии между лесостепными районами определяют значительную разницу в среднегодовых объемах бассейновой эрозии — от 0.5 до 43.3 Мт/год по бассейнам исследуемых рек. Коэффициент доставки наносов в русла рек варьирует от 0.12 до 5.19%, максимальная величина установлена для Южно-Минусинской лесостепи. Вклад наносов руслового происхождения увеличивается в южном направлении. Интегральная оценка бассейновой и русловой эрозии показывает, что величина суммарного поступления продуктов смыва со всей лесостепной зоны в эрозионно-русловую сеть Енисея составляет 26.62 Мт/год, что сопоставимо со стоком наносов Енисея в нижнем течении и, таким образом, свидетельствует о важнейшей роли эрозионных и русловых процессов лесостепной зоны в формировании стока наносов крупнейшей реки России.

Assessment of the basin and channel components of sediment runoff, determination of the values of the introduction of flushing products from meltwater and stormwater into the riverine catchment area network is an urgent topic of geographical research. In this research for the Krasnoyarsk, Kansk and Yuzhno-Minusinsk island forest-steppe regions of the Yenisei River basin a quantitative assessment of river sediment runoff, annual erosion intensity, total basin and channel erosion volumes, and their ratios for selected representative rivers is performed. Certain differences in the areas of arable land, in the plowing degree and annual erosion intensity between forest-steppe areas determine a significant difference in the average annual volume of basin erosion—from 0.5 to 43.3 Mt/year in the basins of the case-study rivers. The coefficient of sediment delivery to river channels is determined based on data of the average annual values of sediments and soil particles washed from catchments. Its value varies from 0.12–5.19%, with the maximum in the Yuzhno-Minusinsk forest-steppe. The contribution of sediments of channel origin increases in the south direction. An integrated assessment of basin and channel erosion shows that the total inflow of washout products from the entire forest-steppe zone into the Yenisei River erosion network is 26.62 Mt/year, which is comparable to the sediment runoff of the Lower Yenisei and thus indicates the significant role of erosion and channel processes in the forest-steppe zone in sediment runoff of Russia’s largest river.

эрозионно-русловая сетьсток наносовбассейновая и русловая составляющие стока наносовкоэффициент доставки наносовerosion channel networksediment runoffcontribution of basin and channel erosion in sediment runoffsediment delivery coefficientРабота выполнена в рамках государственного задания кафедры Гидрологии суши МГУ “Гидро- логический режим и экологическое состояние водных объектов суши в условиях современного и будущего климата и антропогенного воздействия” и научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов “Эрозионно-русловые системы: гидрологический режим, природно-антропогенные трансформации и прогноз опасных проявлений”. Оценка русловой составляющей выполнена при финансовой поддержке проекта Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 075-15-2024-614).The work was performed within the framework of the state assignment of the Department of Land Hydrology of Moscow State University “Hydrological Regime and Ecological State of Water Bodies under Current and Future Climate Conditions and Human Impacts” and Research Laboratory of soil erosion and channel processes “Erosion-Fluvial Systems: Hydrological Regime, Natural-Anthropogenic Transformations and Forecast of Hazardous Manifestations.” The assessment of the riverbed component was carried out with the financial support of the project of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (project no. 075-15-2024-614).ReferencesАлексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. М.: Изд-во МГУ, 1998. 202 с.Alekseevskii N.I. Formirovanie i dvizhenie rechnykh nanosov [Formation and Movement of River Sediments]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 1998. Allen G.H., Pavelsky T. Global extent of rivers and streams. Science, 2018, vol. 361, no. 6402, pp. 585–588. https://doi.org/10.1126/science.aat063Бадмаева Ю.В. Охрана земель сельскохозяйственного назначения лесостепной зоны Красноярского края: дис. ... канд. с.-х. наук. Барнаул, 2018.Badmaeva Yu.V. Protection of agricultural lands in the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk territory. Cand. Sci. (Agricult.) Dissertation. Barnaul: Altai St. Agrar. Univ., 2018.Баженова О.И. Современная денудация предгорных степных равнин Сибири / науч. ред. В.П. Чичагов. Новосибирск: Изд-во “Гео”, 2018. 259 с.Bazhenova O.I. Sovremennaya denudatsiya predgornykh stepnykh ravnin Sibiri [Modern Denudation of the Foothill Steppe Plains of Siberia]. Novosibirsk: Geo Publ., 2018.Баженова О.И., Любцова Е.М., Рыжов Ю.В., Макаров С.А. Пространственно-временной анализ динамики эрозионных процессов на юге Восточной Сибири. Новосибирск: Наука, 1997. 208 c.Bazhenova O.I., Lyubtsova E.M., Ryzhov Yu.V., Makarov S.A. Prostranstvenno-vremennoi analiz dinamiki erozionnykh protsessov na yuge Vostochnoi Sibiri [Spatial and Temporal Analysis of the Dynamics of Erosion Processes in the South of Eastern Siberia]. Novosibirsk: Nauka Publ., 1997.Безухов Д.А., Голосов В.Н., Панин А.В. Оценка коэффициента доставки наносов малых водосборов в лесостепных и степных районах Восточно-европейской равнины // Изв. РАН. Сер. геогр. 2019. № 4. С. 73–84.Bezukhov D.A., Golosov V.N., Panin A.V. Assessment of the sediment delivery coefficient of small catchments in the forest-steppe and steppe regions of the East European Plain. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2019, no. 4, pp. 73–84. (In Russ.).Бураков Д.А. Эрозия почв: учеб. пособие / Красно- яр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2009. 160 с.Burakov D.A. Eroziya pochv [Soil Erosion]. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk. Gos. Agrar. Univ., 2009.Голубев И.А. Исследование водной эрозии почв в зоне равнинной лесостепи Красноярского Края // Вестн. КрасГАУ. 2009. № 4 (31). С. 149–152.Chalov S.R., Ivanov V.A. Catchment and in-channel sources in three large Eurasian Arctic rivers: Combining monitoring, remote sensing and modelling data to construct Ob’, Yenisey and Lena rivers sediment budget. Catena, 2023, vol. 230, art. 107212. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107212Голубев И.А. Влияние талых вод на эрозионно-аккумулятивные процессы на пашне в центральной лесостепной зоне Красноярского края // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2021. № 1 (165). С. 24–29.Chalov S., Golosov V., Tsyplenkov A., Theuring P., Zakerinejad R., Märker M., Samokhin M. A toolbox for sediment budget research in small catchments. Geogr. Environ. Sustain., 2017, vol. 10, no. 4, pp. 43–68. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2017-10-4-43-68Голубев И.А. Эрозия почв от талых вод на сельскохозяйственных землях Красноярской лесостепи: дис. … канд. геогр. наук. Красноярск, 2022.Chuprova V.V. Pochvy Sibiri [Soils of Siberia]. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk. Gos. Agrar. Univ., 2018.Голубев И.А. Уточнение региональной методики рас- чета потенциального смыва почв от талых вод для северной лесостепи Средней Сибири // Изв. РГО. 2023. Т. 155. № 3–4. С. 17–29. https://doi.org/10.31857/S0869607123030060Dedkov A.P., Mozzherin V.I. Eroziya i stok nanosov na Zemle [Erosion and Sediment Runoff on Earth]. Kazan: Kazan. Univ., 1984.ГОСТ Р 59054-2020. Поверхностные и подземные воды. Классификация водных объектов: национальный стандарт Российской Федерации: дата введения 2020-09-30 / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Изд-е. Официальное. М.: Стандартинформ, 2020. https://docs.cntd.ru/document/566277871Egunova N.A., Zagorodnaya E.A. Assessment of soil fertility and removal of chemical elements by crops cultivated on them in the conditions of the Minusinsk basin. Eurasian Soil Sci., 2014, no. 6, pp. 74–80.Гусаров А.В. Основные закономерности соотношения русловой и бассейновой составляющих эрозии и стока взвешенных наносов в речных бассейнах северной Евразии // Геоморфология. 2015. № 4. С. 3–20.Evseeva N.S. Sovremennyi morfolitogenez yugo-vostoka Zapadno- Sibirskoi ravniny [Modern Morpholithogenesis of the South-East of the West Siberian Plain]. Tomsk: NTL Publ., 2009.Дедков А.П., Мозжерин В.И. Эрозия и сток наносов на Земле. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1984. 264 с.Golubev I.A. Soil water erosion research in the flat foreststeppe zone of the Krasnoyarsk region. Vestn. Kras- GAU, 2009, no. 4, pp. 149–152. (In Russ.).Егунова Н.А., Загородняя Е.А. Оценка плодородия почв и выноса химических элементов возделываемыми на них культурами в условиях Минусинской котловины // Почвоведение. 2014. № 6. С. 74–80.Golubev I.A. Influence of meltwater on erosion-accumulative processes on arable land in the central foreststeppe zone of the Krasnoyarsk Territory. Ispol’zov. Okhran. Prir. Resur. Ross., 2021, no. 1, pp. 24–29. (In Russ.).Евсеева Н.С. Современный морфолитогенез юго-востока Западно-Сибирской равнины. Томск: Изд-во НТЛ, 2009. 484 с.Golubev I.A. Snowmelt soil erosion on agricultural lands of the Krasnoyarsk forest-steppe. Cand. Sci. (Geogr.) Dissertation. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk. Gos. Agrar. Univ., 2022. 247 p.Иванов М.М., Голосов В.Н., Беляев В.Р. Анализ строения рельефа для оценки коэффициента доставки наносов бассейна реки Плавы (Тульская область) // Вестн. Моск. ун-та. Серия 5. География. 2017. № 3. С. 14–23.Golubev I.A. Clarification of the regional methodology for calculating potential soil flushing from meltwater for the northern forest-steppe of Central Siberia. Izv. RGO, 2023, vol. 155, no. 3–4, pp. 17–29. (In Russ.).Караушев А.В. Теория и методы расчетов речных на- носов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 272 с.Golovlyov P., Kornilova E., Krylenko I., Belikov V., Zavadskii A., Fingert E., Borisova N., Morozova E. Numerical modeling and forecast of channel changes on the river Lena near city Yakutsk. Proc. IAHS, 2019, no. 381, pp. 65–71. https://doi.org/10.5194/piahs-381-65-2019Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: ИКЦ “Академкнига”, 2002. 255 с.Gusarov A.V. Basic patterns of correlation of channel and basin components of erosion and sediment runoff in river basins of northern Eurasia. Geomorfol., 2015, no. 4, pp. 3–20. (In Russ.).Орлов А.Д. Эрозия и эрозионноопасные земли Запад- ной Сибири. Новосибирск: Наука, 1983. 208 с. Природные условия Красноярского края. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 250 с.Ivanov M.M., Golosov V.N., Belyaev V.R. Analysis of the relief structure for estimating the sediment delivery coefficient of the Plava River basin (Tula region). Vestn. Mosk. Univ., Ser. 5: Geogr., 2017, no. 3, pp. 14– 23. (In Russ.).Ресурсы поверхностных вод СССР: Гидрологическая изученность. Т. 16. Ангаро-Енисейский район. Вып. 1. Енисей / под ред. Г.С. Карабаева. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 823 с.Karaushev A.V. Teoriya i metody raschetov rechnykh nanosov [Theory and Methods of Calculations of River Sediments]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1977.Система земледелия Красноярского края на ландшафтной основе: руководство. Красноярск, 2015. 222 с.Khalitsky V., Kohanska M. Soils of Siberia — the growing potential of agricultural production of the 22th century. In Otrazhenie bio-, geo-, antroposfernykh vzaimodeistvii v pochvakh i pochvennom pokrove [Reflection of Bio-, Geo-, and Anthropospheric Interactions in Soils and Ground Cover]. Tomsk: Tomsk. Gos. Univ., 2015, pp. 259–273. (In Russ.).Танасиенко А.А. Специфика эрозии почв в Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. 176 с.Khnykina M.A. Runoff and soil erosion in the catchment area of the Kacha River as factors of the ecological situation on small rivers of the city of Krasnoyarsk. Innov. Invest., 2018, no. 10, pp. 265–269. (In Russ.).Топтыгин В.В., Крупкин П.И., Пахтаев Г.П. Природные условия и природное районирование земледельческой части Красноярского края: учеб. пособие / Красноярск. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2002. 144 с.Kozhuhovsky A., Yamskikh G., Komatsu G. The evolution of gullies in steppe and forest-steppe landscapes of the Minusinskaya intermountain depression, Siberia: A case study in the central part of the Krasnoyarsk water reservoir. Phys. Geogr., 2015, vol. 36, no. 4, pp. 305–321.Халицкий В. Почвы Сибири — растущий потенциал сельхозпроизводства XXII века // Отражение био-, гео-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове: сб. матер. V Международ. науч. конф. (Томск, 7–11 сентября 2015 г.). Томск, 2015. С. 259–273.Linke S., Lehner B., et al. Global hydro-environmental subbasin and river reach characteristics at high spatial resolution. Sci. Data, 2019, vol. 6. https://doi.org/10.1038/s41597-019-0300-6Хныкина М.А. Сток и эрозия почв на водосборе реки Кача как факторы экологической обстановки на малых реках города Красноярска // Инновации и инвестиции. 2018. № 10. С. 265–269.Litvin L.F. Geografiya erozii pochv sel’skokhozyaistvennykh zemel’ Rossii [Geography of Soil Erosion of Agricultural Lands of Russia]. Moscow: ICTS Akademkniga Publ., 2002.Чупрова В.В. Почвы Сибири: лабораторный практикум. Красноярск: Красноярск. гос. аграр. ун-т, 2018. 126 с. Allen G.H., Pavelsky T. Global extent of rivers and streams // Science. 2018. Vol. 361. № 6402. P. 585–588. https://doi.org/10.1126/science.aat063Morin P., Porter C., Cloutier M., et al. ArcticDEM; A Publically Available, High Resolution Elevation Model of the Arctic. Geophys. Res. Abstr., 2016, vol. 18, art. EPSC2016-8396.Chalov S., Golosov V., Tsyplenkov A., Theuring P., Zakerinejad R., Märker M., Samokhin M. A toolbox for sediment budget research in small catchments // Geogr. Environ. Sustain. 2017. Vol. 10. № 4. P. 43–68. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2017-10-4-43-68Orlov A.D. Eroziya i erozionnoopasnye zemli Zapadnoi Sibiri [Erosion and Erosion-Prone Lands of Western Siberia]. Novosibirsk: Nauka Publ., 1983.Chalov S.R., Ivanov V.A. Catchment and in-channel sources in three large Eurasian Arctic rivers: Combining monitoring, remote sensing and modelling data to construct Ob’, Yenisey and Lena rivers sediment budget // Catena. 2023. Vol. 230. Art. 107212.Pekel J.F., Cottam A., Gorelick N., Belward A.S. Highresolution mapping of global surface water and its long-term changes. Nature, 2016, vol. 540, no. 7633, pp. 418–422. https://doi.org/10.1038/nature20584Golovlyov P., Kornilova E., Krylenko I., Belikov V., Zavadskii A., Fingert E., Borisova N., Morozova E. Numerical modeling and forecast of channel changes on the river Lena near city Yakutsk // Proc. IAHS. 2019. № 381. P. 65–71. https://doi.org/10.5194/piahs-381-65-2019Prirodnye usloviya Krasnoyarskogo kraya [Natural Conditions of the Krasnoyarsk Territory]. Gromov L.V., Ed. Moscow: Izd-vo Akad. Nauk SSSR, 1961.Kozhuhovsky A., Yamskikh G., Komatsu G. The evolution of gullies in steppe and forest-steppe landscapes of the Minusinskaya intermountain depression, Siberia: a case study in the central part of the Krasnoyarsk water reservoir // Phys. Geogr. 2015. Vol. 36. № 4. P. 305–321.Resursy poverkhnostnykh vod SSSR: Gidrologicheskaya izuchennost’. T. 16. Angaro-Eniseiskii raion [Surface Water Resources of the USSR: A Hydrological Study. Vol. 16. Angaro-Yenisei Region]. Karabaev G.S., Ed. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1973.Linke S., Lehner B., Ouellet Dallaire C. Global hydroenvironmental subbasin and river reach characteristics at high spatial resolution // Sci. Data. 2019. https://doi.org/10.1038/s41597-019-0300-6Sistema zemledeliya Krasnoyarskogo kraya na landshaftnoi osnove: rukovodstvo [The Farming System of the Krasnoyarsk Territory on a Landscape Basis: A Guide]. Brilev S.V., Ed. Krasnoyarsk: Polikor Publ., 2015.Morin P., Porter C., Cloutier M. Arctic DEM; A Publically Available, High Resolution // Elevation Model of the Arctic. 2016. Pekel J.F., Cottam A., Gorelick N., Belward A.S. Highresolution mapping of global surface water and its long-term changes // Nature. 2016. https://doi.org/10.1038/nature20584Surface and groundwater. Classification of water bodies. GOST 59054-2020. Moscow: Standartinform Publ., 2020. Available at: https://docs.cntd.ru/document/566277871 (accessed: 11.01.2026). (In Russ.).Vercruysse K., Grabowski R.C., Rickson R.J. Suspended sediment transport dynamics in rivers: Multi-scale drivers of temporal variation // Earth Sci. Rev. 2017. P. 38–52. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.12.016Tanasienko A.A. Spetsifika erozii pochv v Sibiri [The Specifics of Soil Erosion in Siberia]. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2003.Vigiak O., Borselli L., Newham L.T.H., McInnes J., Roberts A.M. Comparison of conceptual landscape metrics to define hillslope-scale sediment delivery ratio // Geomorphology. 2012. Vol. 138. P. 74–88.Toptygin V.V., Krupkin P.I., Pakhtaev G.P. Prirodnye usloviya i prirodnoe raionirovanie zemledel’cheskoi chasti Krasnoyarskogo kraya [Natural Conditions and Natural Zoning of the Agricultural Part of the Krasnoyarsk Territory]. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk. Gos. Agrar. Univ., 2002.Vercruysse K., Grabowski R.C., Rickson R.J. Suspended sediment transport dynamics in rivers: Multi-scale drivers of temporal variation. Earth Sci. Rev., 2017, vol. 166, pp. 38–52. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.12.016Vercruysse K., Grabowski R.C., Rickson R.J. Suspended sediment transport dynamics in rivers: Multi-scale drivers of temporal variation. Earth Sci. Rev., 2017, vol. 166, pp. 38–52. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.12.016Vigiak O., Borselli L., Newham L.T.H., McInnes J., Roberts A.M. Comparison of conceptual landscape metrics to define hillslope-scale sediment delivery ratio. Geomorphology, 2012, vol. 138, pp. 74–88.Vigiak O., Borselli L., Newham L.T.H., McInnes J., Roberts A.M. Comparison of conceptual landscape metrics to define hillslope-scale sediment delivery ratio. Geomorphology, 2012, vol. 138, pp. 74–88.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.