Гидрогеологические и гидрологические условия

Четвертичные отложения Васюганского болота имеют покров­ный характер, их мощность колеблется в пределах 24-48 м. Осо­бенность четвертичных образований описываемого района - это наличие в верхних горизонтах непосредственно под торфяной залежью слоя водоупорных суглинков и глин, мощностью от 9 м и более. По А.Я. Бронзову суглинки и глины в пределах Васю­ганского болота - карбонатные. В процессе разведки (1960-61 гг), когда грунты изучались на глубину 0.1-0.3 м, на отдельных участках также отмечалась карбонатность.

Своеобразные природные условия Васюганского болота (боль­шая увлажненность в сочетании со слабо расчлененным релье­фом и развитием преимущественно слабо проницаемых отложе­ний) приводят к формированию сложных взаимодействий между подземной и поверхностной составляющими стока. Породы вер­хнемелового и нижне-третичного возраста, слагающие этот рай­он, имеют несколько водоносных горизонтов, изолированных друг от друга водонепроницаемыми аргиллитоподобными глинами.

Можно полагать, что основными условиями формирования Васюганского болота, покоящегося на мощной толще слабопро­ницаемых глинистых и суглинистых отложений, являются избы­точное увлажнение и плоский рельеф. Атмосферные осадки скап­ливаются непосредственно в пределах торфяного горизонта, ниже которого залегают напорные воды абросимовской свиты, отделенные отложениями глин кельватской свиты. Поэтому болотные воды имеют низкую минерализацию, а торф - низкую зольность. Кроме того, химический состав болотных вод отличается от состава подземных и поверхностных вод своей резко вос­становительной средой, азотно-метановым и метановым составом свободных и растворенных газов, а обогащенность болотных вод органическими кислотами формирует особый тип кислых органо-минеральных вод.

Направление процесса заболачивания, определяется релье­фом заболачиваемого участка, типом питания, фазой развития торфяника, биоклиматическими условиями. На слабодренированных междуречьях микро-понижения становятся первичными очагами заболачивания, которое впоследствии распространяется на; микро и мезоповышения, образуя болотные массивы. На водо­разделах с болотными массивами, к которым относится Васюганское болото, торфяники в процессе саморазвития становятся все более активными очагами современного заболачивания.

В бассейнах рек с интенсивно развивающимися процессами накопления торфа происходит активное заполнение торфяниками речных долин, их выполаживание и повышение базиса эрозии. Таким образом, болота ослабляют и без того слабую эрози­онную деятельность речной сети, вызывая дальнейшее ухудшение условий дренирования территории. Истоки современных peк Западной Сибири в прошлом были расположены у наивысших отметок водоразделов и обеспечивали дренирование при­легающих участков бассейна. Постепенно истоки рек начали зарастать, заторфовываться, сток почти прекратился, и они пре­вратились в болотные водотоки, а их русла оказались оторванными от минерального грунта и погруженными в торф. Такие за­болоченные истоки современных рек с сохранившимся течени­ем в торфяных руслах и представляют собой болотные реки пер­вичного происхождения.

При прогрессирующем заболачивании территории формируется болотная речная сеть вторичного происхождения. Ее образование определяется развитием самих болот, объединением в большие массивы, которые образуют своеобразный "болотный рельеф поверхности - сочетание повышенных и пониженных участков. В последних участках происходит постепенное образование в торфе новых русел рек и ручьев вторичного происхождения.

Все реки, протекающие по Васюганскому болоту, относятся к двум бассейнам - Оби и Иртыша. От основного вала Обь-Ир­тышского водораздела в северо-восточном и юго-западном на­правлениях отходит густая сеть рек, впадающих в Обь и Иртыш, от которых отходят ветви притоков второго, третьего и т.д. по­рядков. По их водоразделам располагаются торфя­ные отроги Васюганского болота.

Основными притоками Оби, берущими начало с Васюганского болота, являются реки: Васюган, Парабель (с Чузиком и Кенгой), Чая (с Парбигом и Иксой), Бакчар, Чижапка, Нюролька и Шегарка. Почти все притоки этих рек берут начало в водораздельных болотах. Иртыш протекает сравнительно далеко от Васюганско­го болота, но его притоки - реки: Омь, Тара, Шиш, Малый Тартас своими верхними течениями находятся в границах Васюганского болота.

Рассмотрим гидрологические аспекты процесса развития бо­лотных массивов в первичных очагах заболачивания и образова­ние болотных систем.

Как уже отмечалось выше, заболачивание участков суходольных территорий происходит при наличии застойного переувлажнения поверхности почвы, которое обычно наблюдается в пониженных элементах рельефа (бессточные котловины, депрессии и т.п.). В результате малой проточности в центральных частях очагов заболачивания процесс торфонакопления в них идет более интенсивно, чем на периферии и поверхность болота, пepвоначально вогнутая, постепенно выполаживается, а со временем приобретает выпуклую форму. Если в начальной (эвтрофной) фазе развития болотного массива водно-минеральное питание его складывается из поверхностных и грунтовых вод, а также атмосферных осадков, то в завершающей (олиготрофной) фазе развития - почти исключительно атмосферное.

Изменение в рельефе болотного массива, в свою очередь, приводит к изменению условий стока болотных вод, а последнее ведет к изменению гидрологического режима. В результате воз­никают новые условия среды обитания растений, приводящие новым изменениям в составе растительного покрова, которые снова ведут к изменениям интенсивности торфонакопления, ре­льефа и другие. Постоянный ход этих взаимообуславливающих процессов и составляет биофизическую сущность развития болотных массивов.

В отличие от суходолов на болоте существует единый водо­носный горизонт, через который осуществляется сток с болот. Стекание воды с них происходит рассредоточенным по площади болота фильтрационным потоком. Практически вся вода с болот­ного массива стекает фильтрационным путем через верхний от­носительно тонкий (30-70 см) слой, так называемый деятельный горизонт. По расчетам К.Е. Иванова доля стока в верховых болотах через этот горизонт составляет до 99% от общего стока. Это справедливо для простых изолированных болотных масси­вов, т.е. массивов, развивающихся в отдельных первичных оча­гах заболачивания и пока не слившихся с соседними болотами. На таких массивах внутриболотные водотоки отсутствуют.

При слиянии простых болотных массивов образуются болот­ные системы со сложным рельефом поверхности, обуславливающим развитие специфической болотной гидрографической сети, включающей в себя топи, внутриболотные озера, ручьи и речки.

Топи -представляющие собой сильно переувлажненные учас­тки болот, характеризуются высоким стоянием уровней воды и плохой проходимостью. Они приурочены либо к местам скопле­ния болотных вод (плоские участки центральных частей масси­вов бессточные окраины их), либо к местам схождения фильтрационных потоков (ложбины между выпуклостями слившихся массивов, участки выклинивания вод на их склонах).

Внутриболотные водотокив виде ручьев и речек, берущие начало из болот, характерны для болотных систем (рис. 7). Исто­ком таких водотоков являются либо внутриболотные озера, либо топи. В верховьях водотоков русла обычно внутризалежные и обнаруживаются по поверхностному стоку на топях и по цепочке открытых "окон" воды. Ниже русла открытые, извилистые, доли­ны и поймы речек в пределах болот не выражены и прослежива­ются только с выходом их на суходол. Через внутриболотные во­дотоки осуществляется отвод основного количества поверхност­ных вод с болотных систем в дренирующие их реки. Несколько меньшая часть болотных вод приходится на диффузный сток, т.е. на фильтрационный поток непосредственно в прилегающие су­ходолы. Именно диффузный сток создает благоприятные усло­вия для процесса заболачивания прилегающих суходольных тер­риторий и разрастания болотных массивов.

К гидрографической сети болота относятся и внутрибо­лотные озера. Внутриболотные озера в большинстве случаев являются вторичными, т.е. образовавшимися в процессе разви­тия болотных массивов. Они обычно имеют небольшие размеры и малые (1-1.5 м) глубины, дно их торфяное. Берега этих озер торфяные низкие, возвышающиеся на 0.2-0.5 м над урезом воды, иногда представляют собой очень топкие сплавины. Первичные озера, которые встречаются на болотных системах, имеют боль­шие размеры и глубины по сравнению с вторичными озерами. Дно их обычно минеральное, хотя встречается и торфяное за счет торфа разрушающихся торфяных берегов. В отличие от ма­лых озерков средние и относительно крупные внутриболотные озера, как правило, связаны между собой ручьями и протоками. Большое количество озер с соединяющими их протоками образуют на болотных системах сложную по строению озерно-речную сеть.

По всей территории Васюганского болота разбросаны озера различной величины, конфигурации и глубины. Большинство озер вторичного происхождения (грядово-озерковые комплексы). Приведем описание озера Грязное вторичного происхождения. Диаметр озера 400 м, глубина воды в 5 - 10 м от берега достигает 0.5 м и постепенно увеличивается к центру до 1.3 м. Примерно на 15 - 20 м от берега дно озера торфяное, в центре - дно покрыто глиной, на которой слой озерных отложений 2.5-3.0 м (без карбонатов). Общая глубина озера в центре 4.5 м. С северной стороны берега озера окаймляет гряда, возвышающаяся над урезом воды на 0.6-0.8 м, Ширина гряды 2.0-2.5 м, произрастает береза и редко сосна высотой 2-8 м, диаметром 3-12 см. Напочвенный покров состоит из Кассандры, сабельника, подбела, клюквы, осоки и сфагновых мхов. За грядой идет понижение - зыбун, поверхность которого на одном уровне с водой в озере. Берег не зарастает. В преобладающих по количеству мелких озерах вторичного происхождения, разбросанных в грядово-озерковых комплексах, глубина воды колеблется от 0.2 м до 1.0 м.

На севере от озера Грязное в близости от него располагается озеро первичного происхождения - Тергач диаметром 1200 м и глубиной в центре более 4 м. С южной стороны к озеру подходит рям и берег возвышается над урезом воды на 2.0-2.5 м. С восточной и западной сторон берег постепенно понижается. В Древесном покрове при удалении к северному берегу появляется березка, которая затем преобладает и сильно разрежается. Цвет воды светло-коричневый и много рыбы.

Исследователи предположили, что аналогичное происхожде­ние имеют и другие крупные озера Васюганского болота: Белое, Орлово, Пешково, Кротово, Мертвое, Мирное, Ичкалинское, Щу­чье, Кривое, Карасье, Окуневое.

Кратко остановимся на характеристике гидрологического ре­жима Васюганского болота.

Гидрологических наблюдений непосредственно на рассмат­риваемом болотном массиве организациями Гидрометеослужбы не проводилось, хотя на прилегающих к нему заболоченных терри­ториях такие исследования велись. Так в 1959 году на болотах бассейна р. Оми работала Западносибирская экспедиция Госу­дарственного гидрологического института (ГГИ). В программу её работ входил широкий комплекс наблюдений по изучению вод­ного и теплового режима болот, их типологии, морфологии и стра­тиграфии торфяной залежи. Исследования велись в районах пос. Жарково и Патюканово. В 1968 году в районе этих населенных пунктов Западносибирское Управление гидрометеослужбы откры­ло болотные посты Жарково и Патюканово.

В 1960 году аналогичные работы выполнялись на Баксинском болотном массиве, расположенном на водоразделе рек Баксы и Каргата. Болотный стационар располагался вблизи д. Коноваловка. В 1961 году в районе д. Коноваповки выше упомянутым УГМС был открыт болотный пост. На нем велись наблюдения за уровнем болотных вод, промерзанием торфяной залежи, атмос­ферными осадками.

К северо-западу от Васюганского массива в бассейне р. Васюган тем же УГМС в 1966 году были открыты два болотных по­ста: в районе пос. Новый Васюган, второй - в районе пос. Мыльджино (бассейн р. Нюролька). Состав наблюдений: измерения уровней болотных вод, промерзания и оттаивания торфяной за­лежи.

С 1965 по 1968 на Бакчарском болоте в бассейне р. Ключ - с. Полынянка работал гидрологический отряд Томского государ­ственного университета, в программу работ которого входил ком­плекс наблюдений по изучению влияния водного режима болота на водный режим заболоченного водосбора в период весеннего половодья.

Краткая характеристика гидрологического режима Васюганс­кого болота приводится на основании материалов наблюдений упомянутых выше постов, а также данных исследований, полу­ченных Западносибирской экспедицией ГГИ в сопредельных районах.

Следует отметить, что такой подход при характеристике водно-теплового режима неизученных болотных массивов вполне приемлем и научно обоснован. Как показали исследования, каждый болотный микроландшафт (под болотным микроландшафтом понимается участок болота однородный по растительному покрову, микрорельефу поверхности и вводно-физическим свойствам деятельного слоя торфяной залежи) обладает вполне определенной гидрологической характеристикой, включающей в себя среднемноголетний уровень болотных вод, толщину деятельного слоя, связь коэффициентов водоотдачи и фильтрации с уровнем болотных вод, уклон поверхности болота в пределах микроландшафта, среднемноголетнюю проточность. Причем для каждого типа болотного микроландшафта величина перечисленных параметров и указанных связей имеет вполне определенные значения и вид. Наличие одной и той жегидрологической характеристики для однотипных болотных микроландшафтов, расположенных на одном или на нескольких болотных массивах, объясняется тем, что торфообразователем всего деятельного слоя торфяной залежи или большей его части является растительность, по составу близкая к существующей в настоящее время.

Таким образом, используя этот подход можно при наличии данных наблюдений на каком либо массиве составить достаточно четкое общее представление о гидрологическом режиме любого другого такого же по типу не исследованного болота.

Уровенный режим. Одним из главных элементов, характери­зующих гидрологический режим болот, является положение уров­ня болотных вод относительно поверхности болота, которое определяет ход гидрологических и гидрофизических процессов (сток, испарение, водо- и теплообмен, промерзание и оттаивание) на болотах. Поэтому, располагая данными о режиме уров­ней, можно не только иметь оценку степени обводненности болот, но и, пользуясь установленными зависимостями, рассчиты­вать все другие гидрологические характеристики режима и элементов водного баланса на основе метеорологической информации.

Весенний подъем уровней на болоте начинается обычно в кон­це марта - начале апреля, практически с момента начала интен­сивного снеготаяния. Продолжительность подъема уровня в раз­ные годы различна и зависит, в первую очередь, от дружности весны. Максимальный весенний уровень, который обычно явля­ется и максимальным годовым, наблюдается в среднем через 15 дней после начала подъема. В годы с резкими колебаниями ин­тенсивности снеготаяния в ходе весеннего уровня прослежива­ется несколько пиков. Плавность в падении весеннего уровня нередко нарушают обильные осадки, вызывающие новый подъем, который по величине часто превосходит максимум, обусловлен­ный снеготаянием. Величина подъема уровня в период весенне­го половодья в различных болотных микроландшафтах неодина­кова: наибольшая - в мохово-лесных и моховых (облесенных со­сной) микроландшафтах (80 см), наименьшая - в топях и на мо­чажинах грядово-мочажинных комплексов (10-15 см). Последнее объясняется заметным различием в величинах коэффициентов водоотдачи деятельного слоя в этих микроландшафтах, а также относительно высоким стоянием уровня в комплексных микро­ландшафтах в зимний период.

Несмотря на относительно большую величину весеннего подъе­ма уровней в микроландшафтах лесной, мохово-лесной и мохо­вой групп, а также на грядах болотных комплексов уровни редко выходят на поверхность болота, покрывая водой лишь наиболее низкие межкочечные понижения. В мохово-травяных микроланд­шафтах, а также в мочажинных комплексах уровень в весенний период часто находится выше поверхности болота.

Относительно плавный весенний спад уровней, обусловлен­ный стоком и испарением с болот, постепенно переходит в летний спад. Плавность хода уровней в этот период нарушается лишь отдельными подъемами, вызванными выпадающими осадками. В летний период в сильно обводненных микроландшафтах уровень опускается ниже поверхности болота, Минимальные летние уровень ни наблюдаются обычно в августе- сентябре.

В осенний период наблюдается небольшое повышение уровней, обусловленное некоторым увеличением осадков и уменьшением испарения. В дождливые годы осенние подъемы уровня могут быть достаточно значительными, однако они редко достигают весенних максимумов. Обычно с третьей декады октября, в связи с понижением температуры воздуха и прекращением атмосферного питания болот, начинается плавный спад уровня во всех болотных микроландшафтах, который продолжается в течение всего зимнего периода до начала весеннего снеготаяния.

17.4 Режим промерзания болота.

Сведения о режиме нарастания мерзлого слоя на болотах и глубинах их промерзания представляют большой интерес и, в первую очередь, при решения транспортных проблем. В мерзлом состоянии, как известно, не-сущая способность болот в десятки раз выше, чем в талом.

Процесс промерзания торфяной залежи определяется многими факторами, к числу которых следует отнести температуря воздуха, влажность почвы, высоту и плотность снежного покрова, теплофизические свойства торфа. Результирующее влияние этих факторов и определяет глубину промерзания болот в том или ином географическом районе и на различных участках массива. Значительные различия в строении деятельного слоя болотных микроландшафтов, микрорельефа их поверхности обуславливают относительно большие изменения в интенсивности промерзания торфяной залежи по площади, особенно в осенний период. Этим обстоятельством объясняется и большая вариация глубин промерзания в этот период.

Промерзание болот начинается с наступлением отрицатель­ных температур воздуха. Однако стабильный рост толщины про­мерзшего слоя наблюдается с момента устойчивого перехода температуры воздуха через О °С, поэтому при практических рас­четах за начало промерзания болот принимается дата этого пе­рехода.

Начало промерзания Васюганского болота обычно приходит­ся на третью декаду октября. В начальный период, когда высота снежного покрова не превышает 10 см, интенсивность промер­зания повышенных элементов микрорельефа составляет 0.5 -1.0 см/сут. Интенсивность промерзания пониженных элементов микрорельефа значительно меньше. По мере увеличения высо­ты снежного покрова интенсивность нарастания мерзлого слоя постепенно снижается, достигая минимальных значений (0.1 см/ сут) к концу зимы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: