Файл: Давыдов Л.К. Общая гидрология учебник.pdf

а фильтруются до уровня грунтовых вод и аккумулируются в верх­ нем слое. Стекание их осуществляется путем фильтрации в дея­ тельном слое. Поверхностный сток, по крайней мере в начальные фазы снеготаяния, отсутствует и может появиться лишь в случае подъема зеркала грунтовых вод до уровня поверхности болота и выше него. Это явление не наблюдается на верховых участках бо­ лот. Скорость фильтрационного потока в деятельном слое велика, поэтому весенние паводки в ручьях, вытекающих из верховых бо­ лотных массивов, характеризуются крутыми подъемами уровней и часто большими максимальными расходами. Модули максималь­ ного стока талых вод, по данным К. Е. Иванова, для малых болот­ ных водосборов Новгородской, Ленинградской областей и Эстон­ ской ССР достигают в среднем 90—150 л/(с*км2), а в отдельные годы и более. Величины модулей максимального стока в этих райо­ нах на незаболоченных речных водосборах одинаковой площади выше примерно на 30—40%.

Горизонтальное стекание воды с болотного массива может про­ должаться лишь до тех пор, пока не истощатся запасы свободной воды в деятельном слое, т. е. до тех пор, пока уровни грунтовых вод находятся в пределах этого горизонта. При снижении уровней грунтовых вод до инертного слоя и последующем их падении сток с болотного массива практически прекращается. При хорошо раз­ витой гидрографической сети на болоте вероятность падения стока до нуля меньше. Болотные ручьи, речки, болотные топи оказывают известное влияние на сток с болот, выравнивая его, но оно не очень велико. Полное прекращение стока с верховых болот возможно как в зимний, так и в летний меженные периоды. Дальнейшие исследо­ вания этого вопроса К. А. Клюевой и данные анализа материалов наблюдений на болотно-гидрологических станциях подтвердили, что минимальные средние месячные модули стока уменьшаются с уве­ личением заболоченности бассейнов, причем заметное снижение их наблюдается при заболоченности свыше 50% и особенно тогда, когда болота не содержат большого объема свободной воды. Дож­ девые осадки, выпадающие при уровнях грунтовых вод, располо­ женных ниже деятельного слоя, аккумулируются в болоте и не дают стока. Для возобновления его необходимо, чтобы уровни грун­ товых вод достигали этого слоя.

Воды, поступающие в низинные болота зон неустойчивого и не­ достаточного увлажнения, в значительной части расходуются на испарение (например, с низинных болотных массивов юга Барабинской низменности). Выполняя, по существу, функцию испарителей в этих районах, низинные болота при большом их распространении на водосборе способствуют существенному снижению речного стока. Однако в ряде случаев сток с водосборов, на которых распростра­ нены низинные болота, оказывается выше и устойчивее по сравне­ нию с водосборами, лишенными болот. В этих случаях повышенный сток с низинных болот, как и повышенный сток рек, является след­ ствием одной общей причины — повышенного грунтового питания. Примером может служить сток некоторых рек Полесья.

Таким образом, влияние болот на сток рек не однозначно. В зоне достаточного и избыточного увлажнения болота практически не оказывают влияния на норму годового речного стока; они снижают максимальный и минимальный сток. Крупные болотные массивы, в которых значительные площади заняты озерами и озерно-моча- жинными комплексами, способствуют регулированию речного стока. Наличие болотных массивов в районах недостаточного увлажнения способствует снижению речного стока по сравнению с незаболоченными водосборами, и тем сильнее, чем в более теплых и засушли­ вых областях располагаются речные бассейны.

§ 216. Термический режим, замерзание и оттаивание болот

Периодические изменения температуры в болотных массивах, так же как и в минеральных грунтах, соответствуют изменению теп­ лообмена в толще торфяной залежи. Амплитуда колебаний темпе­ ратуры, время наступления максимумов и минимумов ее на болотах и почво-грунтах неодинаковы. Они зависят от различий водно-теп­ ловых свойств этих сред. Теплоемкость и теплопроводность торфя­ ной залежи как трехфазной системы (органическое вещество, вода и воздух) зависят от объемного соотношения ее составляющих и их теплоемкости и теплопроводности. Тепловые свойства торфяной залежи ниже уровня грунтовой воды почти не меняются. В деятель­ ном слое в связи с колебанием уровня грунтовой воды и измене­ нием влажности торфа в этом слое теплоемкость и теплопровод­ ность меняются не только во времени, но и в пространстве при пере­ ходе от одного микроландшафта к другому. На топях и сильно -обводненных участках теплопроводность и теплоемкость больше по сравнению, например, со сфагново-кустарничковыми микроланд­ шафтами, особенно в летний период, но меньше, чем для минераль­ ных почво-грунтов. Обобщенные данные по тепло-физическим свой­ ствам болот, их температуре и замерзанию приведены в работе С. А. Чечкина.

Суточный ход температуры в деятельном слое отчетливо заметен до глубины 15—25 см, годовой — до глубины 3—3,5 м; на глубинах более 35—40 см и более 4—5 м соответственно суточные и годовые колебания температуры затухают.

Амплитуды суточных и годовых колебаний температуры в бо­ лотных массивах зависят от увлажненности и по сравнению с мине­ ральными грунтами меньше. Максимальные амплитуды летних тем­

В пределах болотных массивов интенсивность нарастания мерз­ лого слоя и его толщины неодинакова. В этом проявляется влия­ ние различий в растительном покрове, рельефе, влажности и тем­ пературе деятельного слоя болота, а также высоты и плотности снежного покрова. Так, средняя многолетняя толщина мерзлого слоя к концу зимы на грядах грядово-мочажинного комплекса в болотных массивах северо-запада ЕТС почти в 1,5 раза больше, чем в мочажинах. Общее промерзание на повышениях микрорель­ ефа всегда больше, чем в понижениях. Наибольшая средняя мно­ голетняя толщина мерзлого слоя характерна для крупнобугристых торфяников (60—65 см). В пределах ЕТС толщина мерзлого слоя неосушенных болот увеличивается в 1,5—2 раза в направлении с за­ пада на восток в соответствии с понижением зимней температуры воздуха и увеличением продолжительности холодного периода.

По сравнению с минеральными почво-грунтами толщина мерз­ лого слоя торфяной залежи на 25—40% меньше. Оттаивание дея­ тельного слоя в различных болотных микроландшафтах происходит также неодновременно.

Изучение тепловых свойств болотных массивов, их промерзания и прочности мерзлого слоя болот в последние годы приобретает все большее значение в связи с интенсивным хозяйственным освоением заболоченных территорий и необходимостью прокладки на них зим­ них дорог.

§ 217. Распространение болот, их изучение и значение для народного хозяйства

Общая площадь, занимаемая болотами и заболоченными зем­ лями на земном шаре, по Н. Кацу, оценивается не менее чем в 350 млн. га. Наибольшее количество болот находится в Азии, много их в Европе и Северной Америке. На других континентах бо­ лота имеют более ограниченное распространение.

В СССР, по данным Государственного гидрологического инсти­ тута, общая площадь болот составляет около 210 млн. га (2,1 млн. км2), что соответствует примерно 9,5% всей территории. Из этого количества на европейскую часть СССР приходится около

Наибольшей заболоченностью характеризуются зоны тундры и тайги. В зоне тундры заболоченность местами достигает 50%. Пре­ обладают болота с малой мощностью торфа и заболоченные земли. Характерными для этой зоны, особенно для лесотундры, являются бугристые болота. Заболоченность в зоне тундры уменьшается с за­

СССР. Широкое распространение имеют здесь верховые сфагновые болота. Большой заболоченностью в зоне тайги в европейской

части отличаются средняя и северная Карелия, Вологодская и Ленинградская области, где она достигает 40%.

В азиатской части этой зоны исключительно высокой заболо­ ченностью характеризуется Западно-Сибирская низменность. Здесь сосредоточены наиболее крупные массивы болот, они охватывают территорию в миллион квадратных километров, причем заболочен­ ность местами доходит до 70 %■ Во многих районах не заболочены только узкие пространства вдоль рек. К востоку от Западно-Сибир­ ской низменности заболоченность таежной зоны резко снижается по той же причине, что и в тундровой зоне.

В зоне смешанных лесов болота распространены крайне нерав­ номерно. Наибольшее их количество приурочено к краевым частям четвертичного оледенения. На северо-западе преобладают верховые болота, к югу и юго-востоку растет количество низинных. Наиболь­ шая заболоченность в этом районе свойственна юго-западу, в осо­ бенности Полесью (бассейны рек Припяти, нижнего течения Десны и отчасти Верхнего Днепра). В Полесье преобладают низинныетравяные болота. Высокой заболоченностью в этой зоне отличаются также Мещерская и Приветлужская низины.

Высокой заболоченностью характеризуется и зона широколист­ венных лесов Дальнего Востока. Здесь болота распространены и на междуречьях и в выположенных долинах рек («падях»), особенно

внижнем течении Амура.

Взоне лесостепи болота приурочены большей частью к речным долинам и озерным котловинам. Болота этой зоны почти исключи­ тельно низинного типа.

Южнее, в зонах степей, полупустынь и пустынь, болота редки.

Их можно встретить лишь в поймах и дельтах больших рек.

В горах крупных болотных массивов нет. Они встречаются

ввиде отдельных вкраплений на пологих склонах и высокогорных плоскогорьях, в местах обильного выхода грунтовых вод.

Обилием болот отличаются Рионская и Талышская низменности

всубтропической зоне.

Разносторонние исследования с целью освоения болот произво­ дятся многими научно-исследовательскими институтами, опытными болотными станциями и опорными пунктами.

При изучении болот применяются как стационарные, так и экс­ педиционные исследования. При экспедиционном исследовании ши­ роко используется аэрофотосъемка. Гидрологическое дешифрирова­ ние аэрофотоснимков позволяет составить карту болотного массива и получить представление о нем с большей подробностью, чем по картам, составленным по наземным съемкам. В частности, аэрофо­ тоснимок позволяет выделить на болоте различные микроланд­ шафты и наметить пути стекания вод с него, что весьма важно при изучении стока с болот.

Специальные гидрологические болотные станции изучают вод­ ный и тепловой режим болот. В программу их работы входят наблю­ дения за уровенным режимом грунтовых вод болота, стоком и ис­ парением с болот, температурным режимом, тепловым балансом,

замерзанием и оттаиванием болот. Материал этих исследований по­ зволил сделать некоторые обобщения, разработать метод расчетов гидрологического режима. Необходимость в такого рода обобще­ ниях и расчетах диктуется практикой и все расширяющимся освое­ нием и осушением болот и использованием торфяной залежи.

В соответствии с планами развития народного хозяйства СССР

проводились и проводятся осушение и освоение болот и заболочен­ ных земель на сотнях тысяч гектаров на северо-западе, в централь­ ных районах РСФСР (Мещерская низменность), в Сибири и на Дальнем Востоке, в Белорусской и Украинской ССР, в Прибалтике. Наибольшие площади сплошного осушения приходятся на район Полесской низменности, Директивами XXIV съезда КПСС к 1975 г. предусматривается осушение переувлажненных и заболоченных зе­ мель в зонах избыточного увлажнения на площади 5 млн. гектаров, в том числе в РСФСР на площади 0,8 млн. гектаров и в Белорус­ ской ССР на площади 1,1 млн. гектаров.

Осушение заключается в искусственном снижении уровня грун­ товых вод на болотах, которое приводит к изменению соотношения элементов водного баланса и перераспределению стока. Это дости­ гается созданием искусственного дренажа. В практике мелиоратив­ ных работ осушение болот осуществляется с помощью системы от­ крытых осушительных канав или закрытых дрен («кротовин»). Воды, притекающие на болото извне, перехватываются «нагор­ ными» канавами. В отдельных случаях в субтропиках снизить уро­ вень можно посадкой эвкалиптов, обладающих большой транспирационной способностью, в сочетании с кальматажем.

Осушенные болота представляют огромную ценность для народ­ ного хозяйства. На осушенных низинных болотах развивается высо­ копродуктивное сельское хозяйство: болота засевают кормовыми, зерновыми, овощными культурами и т. п. Наиболее высокие урожаи получают при создании осушительных систем двойного действия: действующих как дренажные устройства в периоды избытка влаги и как увлажняющие (орошающие) в периоды ее недостатка.

Торфяные болота служат источником топлива для промышлен­ ности и электростанций. В настоящее время торф широко использу­ ется в качестве удобрения, подстилки для скота, как строительный материал и сырье для химической переработки (битум, аммиак и др.).