ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.09.2020
Просмотров: 301
Скачиваний: 4
В качестве простейшего болотного образования может быть принята часть болотного массива, однородная по характеру растительного покрова, микрорельефу поверхности и физическим свойствам верхних горизонтов торфяной залежи. Такую элементарную часть болотного массива называют болотным микроландшафтом.
Сочетание болотных микроландшафтов образует простой болотный массив, или болотный мезоландшафт, возникший из одного первичного очага заболачивания и отграниченный от других болотных массивов незаболоченными землями.
Сочетание нескольких болотных мезоландшафтов, сложившееся в результате развития и слияния простых болотных массивов, представляет собой болотный макроландшафт, или сложный болотный массив.
Площади болотных микроландшафтов колеблются в широких пределах: от нескольких гектаров до десятков и даже сотен квадратных километров. В основу существующих классификаций болотных микроландшафтов положены главным образом ботанические признаки.
При оценке гидрологического режима болот наибольший интерес представляет выделение микроландшафтов не только по типу растительного покрова, но и по рельефу болота и его гидрографической сети.
Такая классификация в настоящее время разработана лишь для верховых болот. Для этих болот в группе комплексно-моховых микроландшафтов различают комплексы:
а) грядово-мочажинные,
б) грядово-озерково-мочажинные,
в) грядово-озерковые,
г) озерково-мочажинные.
Болотная гидрографическая сеть. Совокупность располагающихся на территории болотных массивов ручьев, речек, озер различных размеров и топей называется болотной гидрографической сетью.
Все многообразие элементов гидрографической сети можно разделить на три основные группы: водоемы, водотоки и топи.
1. Болотные водоемы представляют собой болотные озера разных размеров с различной проточностью воды. Болотные озера по площади распространяются иногда на несколько квадратных километров, а глубины в них достигают 10 м и более. Берега часто сложены на глубину нескольких метров из торфяной толщи, а дно — либо минеральными грунтами, подстилающими торфяную залежь, либо илом и торфяными отложениями.
Большая часть крупных озер представляет собой остатки древних озерных водоемов, существовавших еще до образования болотных массивов. Иногда такие озера расположены в центре выпуклости современных болотных массивов. Медленный сток воды лишь путем фильтрации через торфяную залежь приводит к тому, что уровни в таких озерах за счет атмосферного питания от осадков, выпадающих на их площадь, поддерживаются на высоте 5— 8 м над периферией болотных массивов.
В большом количестве на болотах встречаются микроозерки, происхождение которых связано с современным рельефом болотных массивов и фильтрационным движением воды в верхнем слое болот. Микроозерки обычно располагаются в местах, где приток воды со склонов вышерасположенных участков болотных массивов не компенсируется столь же интенсивным стеканием вод.
2. Внутриболотные водотоки, как и водоемы, представляют собой либо заторфовывающиеся и постепенно зарастающие ручьи и речки, существовавшие еще до образования современных болотных массивов и называемые первичными, либо ручьи и речки, возникшие уже на сформировавшемся болотном массиве, называемые вторичными.
3. Топями называются сильно переувлажненные участки болотных массивов, характеризующиеся разжиженной торфяной залежью, постоянным или периодическим высоким стоянием уровней воды и непрочной рыхлой дерниной растительного покрова.
В зависимости от интенсивности водообмена в них топи можно разделить на застойные, характеризующиеся фильтрационным движением воды в верхнем слое болота, и проточные, характеризующиеся движением воды поверх растительного покрова в периоды максимального увлажнения болотных массивов.
Гидрологический режим болот
Гидрологические свойства болот весьма своеобразны. Это своеобразие определяется тем, что в торфяных болотах содержится от 89 до 94% воды по весу и, следовательно, до 6% сухого вещества. Таким образом, торфяные болота являются, несомненно, значительными аккумуляторами влаги. Однако вследствие того что вода в болоте связана сухим веществом торфа, накапливаемые в болоте запасы воды не могут быть использованы как значительный дополнительный источник питания рек. Осушительными канавами и дренами нельзя уменьшить содержание воды в торфяном болоте ниже 85%, и лишь испарение вызывает дальнейшее снижение содержания влаги в торфяном грунте.
При анализе гидрологического режима болот необходимо исследовать вопросы водного питания, испарения, движения воды в торфяном грунте, колебания уровня грунтовых вод, сток с болот и процессы, связанные с замерзанием и оттаиванием болот. Ознакомимся с основными водными свойствами торфяной залежи.
Виды воды, содержащейся в торфе. Содержащаяся в торфяном болоте вода делится на две группы, отличающиеся характером связи ее с залежью торфа:
1) свободная, отделяющаяся от торфа под действием силы тяжести и, следовательно, стекающая по уклону в канавы и реки. Свободная вода на болоте может находиться в виде постоянно существующих озер и речек или в виде временных скоплений на поверхности болота после сильных дождей, снеготаяния или разливов рек. Свободная вода может находиться в верхнем растительном слое болота (очес) и под торфяным слоем или в виде линз внутри торфяной залежи.
2) связанная с торфяной массой, не отделяющаяся от нее под действием силы тяжести и, следовательно, ее нельзя извлечь из торфа с помощью осушительной сети.
Связанная вода делится на следующие виды:
а) капиллярная, находящаяся в узких капиллярных пустотах между волокнами и частицами торфа и передвигающаяся под влиянием капиллярных сил; она может быть удалена из торфяной залежи путем испарения с поверхности торфа и транспирации;
б) коллоидальная, входящая в коллоидную смесь и состоящая из воды и мельчайших частиц торфа; эта вода удаляется при высушивании торфа;
в) осмотическая, находящаяся внутри неразрушенных растительных клеток, которую можно удалить лишь после химического разрушения оболочек этих клеток:
г) гидратная, входящая в вещество торфа как химически составная часть.
Переходную форму между свободной и связанной образует вода, содержащаяся в промежутках между частицами торфа. Эта вода медленно вытекает из торфяной залежи под действием силы тяжести в направлении уклона местности. Верхняя граница воды, содержащейся в указанных мелких промежутках, образует поверхность уровня грунтовой воды на болоте.
Источники водного питания болот. Условия питания различных типов болот неодинаковы.
В водном балансе низинных и переходных болот большое значение имеет поступление грунтовой воды, а также воды поверхностных водотоков в период их разливов. Питанию атмосферными осадками принадлежит меньшая роль.
Наоборот, верховые болота получают питание в основном за счет атмосферных осадков. Приток грунтовой воды в этом случае определяет нижнюю границу устойчивого положения отметки залегания подземных вод.
Соотношение различных видов питания существенно зависит от высотного положения болота по отношению к рельефу местности и от гидрогеологических условий заболоченной местности.
Движение воды в торфяном грунте и на болотных массивах. Движение воды в торфяной залежи осуществляется путем фильтрации по вертикали и в сторону уклона над более трудно проницаемыми прослойками торфа, а также в виде водоносных жил и даже внутризалежных потоков. Кроме того, вода торфяного болота может поступать по кратчайшему вертикальному направлению в подстилающий песчаный горизонт и двигаться по нему к рекам и канавам со значительно меньшим сопротивлением, чем в торфяной залежи. Торфяная залежь болотных массивов весьма неоднородна в смысле условий фильтрации в ней воды. Особенно резко различны условия фильтрации в верхнем, слабоуплотненном слое и в остальной толще торфа.
Самые верхние слои болотного массива, называемые растительным очесом, имеют наиболее крупные поры: в этих слоях осуществляется основное перемещение воды в болотном массиве.
В выпуклых грядово-мочажинных моховых болотных массивах верхний слой имеет толщину от 8 до 20 см и сложен в основном стеблями мхов, кустарничков и пушицы.
Второй, более уплотненный слой имеет толщину 5—25 см. От этого слоя осуществляется постепенный переход к основной бесструктурной массе торфа.
Вся толща от поверхности болота до среднего положения низших уровней грунтовых вод на болоте называется деятельным, или активным, слоем болота: нижерасположенные горизонты образуют инертный слой.
Деятельный, или активный, слой болота характеризуется колебанием в его пределах уровня грунтовых вод, высокой водопроводимостью и переменным содержанием влаги.
Инертный слой отличается постоянным содержанием воды во времени и ничтожно малой проводимостью торфа.
Движение воды по болотному массиву осуществляется в следующих формах:
а) фильтрацией в толще мохового покрова, причем главным образом в верхних его слоях;
б) сплошным потоком по всей площади микроландшафта при ровной поверхности болот;
в) несплошным, расчлененным потоком при крупнокочковатом микрорельефе, когда кочки не соединяются между собой, а отделены друг от друга глубокими понижениями, по которым поверхностный поток обтекает их;
г) в виде болотных ручьев и речек.
Важной особенностью движения воды по болотному массиву является сохранение ламинарного режима как при фильтрации, так и при перемещении воды по поверхности, исключая, конечно, движение в болотных ручьях и речках.
На болотных массивах очертания рельефа достаточно полно отражают форму поверхности грунтовых вод. Поэтому напоры, под действием которых осуществляется движение потока грунтовых вод, фильтрующегося через торфяную залежь, а также поверхностного потока в периоды, когда, уровень стоит выше поверхности болота, могут быть приняты равными разностям отметок поверхности болота.
Колебания уровня грунтовых вод на болотных массивах. Положение уровня грунтовых вод в болоте обусловливается рельефом болота, характером растительности, наличием осушительных канав и дрен, а также климатическими условиями. Первые три фактора, действуя непрерывно или достаточно длительное время и притом в одном и том же направлении, определяют основной фон уровня грунтовых вод, который подвергается сезонным и случайным колебаниям под воздействием климатических факторов. Под влиянием рельефа уровень грунтовых вод на болоте не образует горизонтальной поверхности, а следует за изгибами на возвышенностях, откуда закономерно снижается по склонам. Под влиянием осушительных канав уровень грунтовых вод снижается, причем это снижение зависит от размеров канав и степени канализованности болота.
Сезонные колебания уровня грунтовых вод связаны с общим годовым ходом элементов климата. Весеннее снеготаяние вызывает подъем уровня грунтовых вод — весенний максимум.
Повышение температуры воздуха, а также развитие растительности и связанное с этим увеличение испарения обусловливают постепенное снижение уровня грунтовых вод на болоте, заканчивающееся летним минимумом, устанавливающимся, как правило, вне влияния реки, так как горизонт воды в реке в летний минимум ниже поверхности болота. Независимость летнего минимума от положения уровня воды в реках определяет существенное отличие процесса его формирования от весеннего максимума, зависящего на некоторых болотах от разлива реки.
Понижение температуры с наступлением осени при наличии атмосферных осадков вызывает осенний подъем грунтовых вод. Медленный сток воды с болот в зимнее время при отсутствии пополнения с поверхности вызывает постепенное снижение уровня грунтовых вод в течение зимы, заканчивается зимним минимумом.
Колебание уровней грунтовых вод в различных частях болотных массивов характеризуется большой синхронностью, но годовая амплитуда и положение уровня относительно поверхности болота в разных микроландшафтах одного и того же болотного массива неодинаковы.
Сток с болот. В течение длительного времени целесообразность проведения осушительных мероприятий связывалась с вопросом о влиянии болот на речной сток и климат.
Различные взгляды на основные стороны проблемы о влиянии болот на водный режим рек — следствие отсутствия достаточных материалов наблюдений за процессами формирования стока с болот. Поэтому выводы о роли болот в питании рек часто делались на основе общих логических построений.
Как указывалось выше, большая часть влаги с водораздельных болотных массивов стекает не русловым потоком, а путем фильтрации в деятельном слое. При котловинном залегании выпуклого болотного массива фильтрационные токи будут направлены от зоны наибольшей высоты к границам массива: сюда же будут стекать воды со склонов котловины, окружающих массив. Вода, скапливающаяся в этом случае на границах массива с суходолами, образует топи и ручьи, по которым она стекает во внешние водоприемники.
Отекание воды с болотного массива может продолжаться до тех пор, пока не истощится запас свободной (несвязанной) воды в деятельном горизонте болота, т. е. пока уровни грунтовых вод находятся в пределах этого горизонта. Снижение уровня грунтовых вод до границы деятельного горизонта либо ниже нее сопровождается или полным прекращением стока с болота или уменьшением его до весьма малых значений.
Сток с низинных болот формируется за счет грунтовых и поверхностных вод, поступающих на поверхность болота при разливах рек и в меньшей мере за счет атмосферных осадков. Иные условия формирования низинных болотных массивов и стока с них обусловливают, в частности, более высокое и более устойчивое летнее питание рек по сравнению с верховыми болотами. Это происходит вследствие того, что в периоды низкого стояния грунтовых вод на болоте сток осуществляется из подстилающего торфяную залежь минерального грунта. Различные условия стока в межень, естественно, определяют и различное воздействие верховых и низинных болот на внутригодовое распределение стока питаемых ими рек.
Возникновение стока с болот от дождей зависит от слоя осадков за дождь и высоты стояния уровня грунтовых вод. Дожди, выпадающие при уровнях грунтовых вод, лежащих ниже деятельного слоя, вызывают подъемы уровней только в пределах инертного горизонта и, полностью аккумулируясь, не оказывают никакого влияния на сток.