
- •2.2. Зональные особенности болот
- •2.3. Основные типы болотных микроландшафтов
- •8. Чулымский среднезаболочеиный район долинных лесных и облесенных смешанных олиготрофных и евтрофных болотных массивов.
- •1 2 М, изредка 3 м. Торфяная залежь этих болот состоит в основном из
- •3.2. Строение деятельного слоя
- •1 Расчет средних минимальных уровней выполнен по методике, рассмотренной в работе [142], по данным метеорологических наблюдений на станции Сургут за 60-летний период.
- •3.3. Водно-физические свойства деятельного слоя болот
- •3.4.2 Прочность промерзшего слоя торфяной залежи.
- •4.1. Уровенный режим болот области распространения многолетней мерзлоты
- •2. В числителе даны экстремальные значения уровней, в знаменателе — годы, в которые онн наблюдались.
- •4.2. Уровенный режим в зоне выпуклых олиготрофных (сфагновых) болот
- •2. В числителе даны экстремальные значения уровней, в знаменателе — годы, в которые они наблюдались.
- •5.1. Тепловые свойства торфяной залежи
- •5.2. Режим теплообмена в деятельном слое болот
- •5.3. Температурный режим торфяной залежи Западно- Сибирских болот
- •5.3.1. Температурный режим болот северной части равнины.
- •5.4. Промерзание торфяной залежи
- •5.5. Оттаивание торфяной залежи
- •0 4 8 (}Жмкка/!/(смг-месяи)
- •6.2. Испарение с болот
- •7.3.4. (Химический состав вод.
- •2. Знак плюс (-)-) означает наличие данных наблюдений, знак минус (—) — отсутствие наблюдений.
- •8.2. Озера северной части Западно-Сибирской равнины
- •8.3. Озера центральной части Западно-Сибирской равнины
- •8.3.4. Химический состав воды внутриболотных озер. Химический состав озерных вод определяется в основном химическим составом атмосферных осадков и болотных вод, питающих внутриболотные озера.
- •1 При этом сделано допущение, что дренирующая способность крупных внутрибо
- •8.4. Озера южной части Западно-Сибирской равнины
- •9.2. Мелиоративные мероприятия при обустройстве нефтяных и газовых месторождений
- •9.3. Промораживание болот естественным холодом для создания оснований под дороги и другие сооружения
- •1 Для болот Сургутского Полесья поправки несколько меньше и могут быть приняты равными 2/з приведенных в таблице значений.
- •9.4. Возможное преобразование структуры естественного ландшафта под влиянием подтоплений в речных системах
- •9.6. Влияние крупномасштабных осушительных мслио- раций болот на тепловой режим и промерзание грунтов
- •9.7. Устойчивость болотных и болотно-озерных систем при преобразовании и освоении территорий
- •9.8. Опыт пионерного освоения болот на территориях нефтяных и газовых месторождений
- •2. В числителе даны экстремальные значения уровней, в знаменателе — годы, в которые они наблюдались.
- •1. Болотная система междуречья Ваха и Ватинского Егана
- •II. Болотная система междуречья Ичи и Оми
5.4. Промерзание торфяной залежи
Процесс промерзания грунта определяется рядом факторов: ходом температур воздуха, изменением высоты и плотности снежного покрова, тепловыми и водно-физическими свойствами грунта. В зависимости от результирующего влияния этих факторов глубина промерзания болот в районах с различными физико-географическими и климатическими условиями существенно различается. Более того, в связи с большой изменчивостью в пределах территорий болотных систем водно-физических свойств деятельного слоя торфяной залежи промерзание различных участков болот, при одних и тех же климатических условиях, происходит по-разному. На Западно-Сибирской равнине, характеризующейся большим разнообразием физико-географических и климатических условий, можно проследить лишь некоторую тенденцию уменьшения глубины промерзания болот с севера на юг, обусловленную повышением среднегодовой температуры при одновременном весьма большом разнообразии условий и характера промерзания в различных типах болотных систем и болотных микроландшафтов.
Помимо перечисленных выше факторов на интенсивность процесса промерзания определенное влияние оказывают большие теплозапасы торфяной залежи и соответственно подток тепла к границе промерзания из более глубоких слоев грунта. В зоне многолетней мерзлоты, где теплозапасы залежи весьма малы и обусловлены лишь сезонной аккумуляцией тепла в летний период года, где подток тепла отсутствует, промерзание болот идет весьма быстро с наступлением отрицательных температур. В центральной и южной частях Западно-Сибирской равнины подток тепла к нижней границе промерзания из более глубоких слоев в значительной мере замедляет процесс промерзания торфяной залежи и уменьшает максимальную глубину сезонного промерзания.
Наблюдения за промерзанием болот Западно-Сибирской равнины в настоящее время проводятся в северной ее части, в районе Сибирских Увалов (болотный пост Нумто); в центральной части — в Сургутском Полесье (экспедиция ГГИ) и в южной части равнины — в бассейне р. Туры (Тюменская болотная гидрометеорологическая станция). Сведения о периоде наблюдений приведены в табл. 1.1.
Промерзание болот начинается одновременно с наступлением отрицательных температур воздуха. Начальная фаза его достаточно детально рассмотрена в ряде работ (65, 171, 203) по материалам наблюдений на болотах ЕТС и частично Западной Сибири. Поскольку болота Западной Сибири по своему строению очень мало отличаются от европейских болот
184
в соответствующих физико-географических условиях, приведенные в этих работах, описания процесса промерзания полностью можно отнести к сибирским болотам. Следует, однако, отметить, что существующая в системе Гидрометслужбы СССР методика наблюдений за промерзанием болот не позволяет достаточно надежно зафиксировать начальный момент промерзания торфяной залежи. Поэтому при практических расчетах за дату
начала промерзания приходится принимать дату устойчивого перехода температуры воз- 'духа через 0°С, определяемую по рекомендациям, приведенным в разд. 8. При более приближенных расчетах'за дату начала промерзания болот может быть принята дата перехода температуры воздуха через 0°С, публикуемая в справочниках по климату. Однако следует иметь в виду, что в отдельных болотных микроландшафтах, например в проточных топях и топях выклинивания, начало промерзания может наступать значительно позже в связи с повышенной проточностью болотных вод на этих участках. В зоне многолетней мерзлоты болота начинают промерзать в кон-
^ бо~7Щ'Це сентя^Ря— первых числах октября (рис.
5.35).
Рнс. 5.36. Связь глубины Осенью и в начале зимы, когда высота
промерзания торфяной зале- снеЖного покрова, как правило, еще очень жи с суммой отрицательных л
среднесуточных температур мала, промерзание болот в этой зоне проис- воздуха. Болотный массив в ходит с достаточно большой интенсивностью зоне многолетней мерзлоты. (1;0—1,5 см/сутки), и при небольшой толщине оттаявшего за летний период грунта (40— 60 см), уже к концу ноября — началу декабря наблюдается смыкание промерзающего верхнего слоя со слоем многолетней мерзлоты. Время этого слияния неодинаково как по территории, так и по времени — от года к году, что обусловлено различными глубинами сезонного оттаивания и разными метеорологическими условиями конкретных лет. Приближенное определение дат смыкания верхнего мерзлого слоя торфяной залежи с многолетнемерзлыми грунтами, выполненное с помощью графиков связи глубины промерзания с суммой отрицательных температур воздуха (рис. 5.36), показало, что в районе пос. Тазовского наиболее ранний срок приходится на третью декаду ноября, а наиболее поздний — на первую декаду января. На болотах района Сибирских Увалов слияние слоя сезонного промерзания с многолетней мерзлотой происходит значительно позже: наиболее позднее — в третьей декаде января (табл. 5.20).
На юге северной части равнины встречаются участки болот, где многолетняя мерзлота залегает на значительной глубине и поэтому практически не влияет на процесс их промерзания. Увеличение толщины промерзшего слоя торфяной залежи на таких участках происходит в течение всей зимы.
В центральной и южной частях Западно-Сибирской равнины, несмотря на значительные различия в типах болотных микроландшафтов и режиме водного питания, имеется много общего в процессе промерзания, поскольку здесь повсеместно отсутствует многолетняя мерзлота. Значительная протяженность этой территории с севера на юг обусловливает большое различие в датах начала промерзания болот, что хорошо иллю-
186
Таблица ,5.20
Глубины промерзания (см) деятельного (талого) слоя болот в зоне многолетней мерзлоты
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
— |
|
|
|
|
Зима |
X й- |
|
* |
|
>< |
о |
о |
о |
|
10/1 |
20/1 |
31/1 |
10/П |
|
|
сч |
со |
|
сч |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сфагново-кустарничково-лишайниковый микроландшафт
1968-69 г. |
|
7 |
|
|
35 |
|
|
50 |
|
|
|
|
1969-70 |
2 |
4 |
24 |
28 |
31 |
34 |
43 |
46 |
51 |
61 |
73 |
|
1970-71 |
10 |
17 |
19 |
22 |
30 |
36 |
39 |
72 |
|
|
|
|
1971-72 |
|
6 |
14 |
16 |
20 |
27 |
27 |
36 |
39 |
59 |
62 |
75 |
Сфагново-осоково-шейхцериевый микроландшафт
1968-69 |
|
4 |
|
|
35 |
|
|
48 |
|
|
64 |
|
|
1969-70 |
2 |
8 |
14 |
16 |
19 |
21 |
27 |
32 |
37 |
42 |
44 |
49 |
58 |
1970-71 |
10 |
15 |
21 |
22 |
29 |
32 |
38 |
42 |
46 |
46 |
48 |
58 |
73 |
1971-72 |
|
7 |
16 |
19 |
20 |
32 |
34 |
50 |
54 |
63 |
67 |
73 |
85 |
стрируется изолиниями средних дат начала промерзания торфяной залежи (рис. 5.36). На карте видно, что наиболее раннее промерзание болот наблюдается в северо-восточной части территории, наиболее позднее — в юго-западной. Различная обводненность деятельного слоя благодаря неровной, обычно кочковатой поверхности болота (высота кочек и моховых подушек в отдельных микроландшафтах достигает 50—60 см) является причиной большой изменчивости глубин промерзания в различных элементах микрорельефа, особенно в начальный период промерзания [18]. Получить достаточно надежную осредненную по микроландшафту глубину промерзания для указанного периода обычно трудно, так как для этого необходимо иметь большое количество точек измерений. Согласно приведенным в работе [18] данным, коэффициент вариации глубин промерзания в сфагново-кустарничково-пушицевом микроландшафте, при средней глубине 8,2 см, равен 0,36, а среднее квадратическое отклонение составляет 2,9 см. При малой глубине промерзания, наблюдающейся в начале нарастания мерзлого слоя, коэффициенты вариации, очевидно, увеличатся. Более того, при столь значительной изменчивости глубин промерзания по элементам микрорельефа средняя величина ее будет мало отражать действительное состояние промерзания торфяной залежи на болоте, так как на одних микроучастках промерзший слой может быть значительным, а на других — практически может отсутствовать. Поме- ре увеличения глубины промерзания торфяной залежи различия в толщине промерзшего слоя как по площади отдельных микроландшафтов, так и по болотному массиву в целом постепенно сглаживаются, хотя и сохраняются участки (внутриболотные топи) с глубиной промерзания значительно меньшей, чем в других прилегающих к ним микроландшафтах. Последнее связано с отепляющим влиянием сосредоточенных фильтрационных потоков болотных вод, выклинивающихся на поверхность из глубоких слоев залежи. По мере увеличения высоты снежного покрова
187
интенсивность нарастания мерзлого слоя постепенно снижается, что хорошо видно из рис. 5.37, на котором показана связь толщины промерзшего слоя с суммой отрицательных температур воздуха. На этих графиках четко выделяются две линии связи, соответствующие периодам интенсивного и замедленного промерзания болот. Для центральной части равнины переход от первого периода ко второму приходится в среднем на вторую половину ноября (при Е ( —0=300°С), а для южной ее части — на первую половину декабря (при 2 ( — /)=250°С). В работе [203] эти периоды для некоторых районов выделяются по высоте снежного покрова: первый из них назван осенним бесснежным, соответствует высоте снежного покрова до 10 см, второй — зимний,— соответствует высоте снега бо-
Нсм
Рис. 5.37. Связь глубины промерзания с суммой отрицательных температур воздуха. Зима 1971-72 г. / — болотный массив в центральной части равнины, 2 — болотный массив в южной части равнины.
лее 10 см. Однако, согласно С. А. Чечкину [203], этот критерий разделения промерзания болотных массивов на два периода неприемлем для всех типов болот разных географических районов, поскольку на интенсивность их промерзания значительное влияние оказывает также степень увлажненности торфяной залежи перед началом ее промерзания. На основе зависимостей вида Нпр=! (2 —/), построенных по данным наблюдений (рис. 5.37), в качестве первого приближения для центральной части равнины за осенний период промерзания болот можно принять период с суммой отрицательных среднесуточных температур воздуха до 300°С, а за зимний период — с 2 ( —/) более 300° С; для южной ее части — соответственно 250°С и более 250°С.
Интенсивность нарастания мерзлого слоя в мочажинах на болотных массивах зоны выпуклых олиготрофных болот изменяется в осенний период от 0,4 до 1,1 см/сутки (средняя 0,75 см/сутки), в зимний период от 0,1 до 2,3 см/сутки (средняя 0,29 см/сутки). В зоне же плоских евтрофных и мезотрофных (осоково-гипновых и лесных) болот промерзание торфяной залежи происходит с несколько меньшей интенсивностью: в осенний период — от 0,1 до 1,3 см/сутки (средняя 0,35 см/сутки), в зимний период — от 0,1 до 1,0 см/сутки (средняя 0,22 см/сутки). Сравнение этих данных с величинами, приведенными в работе [203] для болот ЕТС, позволяет сделать вывод, что интенсивность промерзания болот, расположенных в центральной части Западно-Сибирской равнины, значитель
188
но выше интенсивности промерзания соответствующих болот ЕТС, особенно в зимний период. Исключение составляют лишь болота Печерско- Онежской провинции олиготрофных грядово-мочажинных комплексов, где средняя интенсивность нарастания мерзлого слоя в осенний период несколько больше.
Анализ упомянутых выше зависимостей показывает (рис. 5.37), что в осенний период на болотах рассматриваемой территории образуется мерзлый слой, толщина которого составляет 40—45% общей глубины промерзания.
Как уже отмечалось выше, к концу зимнего периода максимальная глубина промерзания торфяной залежи в разных болотных микроланд-
Л см
Рис. 5.38. Хронологический график хода промерзания торфяной залежи Н, высоты снежного покрова к и суммы отрицательных температур 2 (~0 в грядово- мочажинном комплексе (на мочажине) за зиму 1971-72 г.
1 —> болотный массив центральной части равнины; 2 — болотный массив южной части
равннны.
шафтах различна, что обусловлено неодинаковыми водно-тепловыми условиями деятельного слоя. Поэтому полную характеристику промерзания какого-либо конкретного болотного массива можно получить лишь при наличии сведений о промерзании торфяной залежи в составляющих его болотных микроландшафтах. Следует иметь в виду, что в однотипных микроландшафтах максимальная глубина промерзания изменяется от года к году в связи с изменением условий промерзания торфяной залежи (температуры воздуха, высоты и плотности снежного покрова, увлажненности залежи перед началом промерзания и т. д.). На рис. 5.38 приведен хронологический график хода промерзания торфяной залежи на болотных массивах центральной и южной частей Западно-Сибирской равнины. Как видно из графика, в промерзании этих массивов в один и тот же год имеются существенные различия. Данные наблюдений за промерзанием болот центральной и южной частей равнины показывают, что в большинстве случаев максимальная глубина промерзания болот, расположенных в южной части, меньше, чем в северной. Однако в отдельные годы эти глубины близки между собой. Это свидетельствует о том,
189
что при более тонком снежном покрове в южных районах достаточно иметь меньшую сумму отрицательных температур, чтобы получить ту же глубину промерзания.
Наблюдения за промерзанием болотных микроландшафтов различных типов указывают на большую изменчивость глубин промерзания по площади микроландшафта. Поэтому даже осредненные из четырех измерений глубины промерзания в отдельных случаях отклоняются от общей тенденции их изменения, чем в значительной степени объясняется разброс точек на графиках связи соответственных глубин промерзания в различаем
Рис. 5.39. Связь соответственных глубин промерзания торфяной залежи в грядово-мочажинном комплексе. Усл. обозначения см.
на рис. 5.38.
ных болотных микроландшафтах (рис. 5.39). Аналогичные связи, построенные и для других микроландшафтов, показали, что коэффициент корреляции в них колеблется от 0,80 до 0,95, а средняя квадратическая ошибка — от 5 до 12 см.
Связи глубин промерзания мочажин в грядово-мочажинном комплексе с глубинами промерзания торфяной залежи в других болотных микроландшафтах выражаются линейной зависимостью:
Н,= аНи + Ь. (5.16)
Для зоны выпуклых олиготрофных (сфагновых) болот Ям — глубина промерзания (см) мочажин в грядово-мочажинных микроландшафтах верховой группы (мочажины сфагново-шейхцериевые, сфагново-осоково- шейхцериевые, сфагново-пушицевые); Н$ — глубина промерзания (см) в /-том микроландшафте.
190
Для зоны плоских евтрофных и мезотрофных (сфагново-гипновых и лесных) болот Нм — глубина промерзания (см) мочажин грядово-моча- жинных комплексов низинной группы (мочажины гипново-осоковые); Н)— глубины промерзания (см) в /-том микроландшафте. Значения а и Ъ приведены в табл. 5.21.
Таблица 5.21
Значение коэффициентов а и Ь в зависимости (5. 16)
Микроландшафты зоны олиготрофных (сфагновых болот) |
а |
з и •о |
Микроландшафты зоны евтрофных и мезотрофных (осоково-гнпновых и лесных) болот |
а |
а о •о |
Сфагново-кустарничково-сосновый |
|
|
Осоковый кочкарник |
|
|
кочки |
0,85 |
4 |
кочки |
1 |
20 |
западины |
0,76 |
0 |
западины |
0,87 |
2 |
Грядово-озерковый |
|
|
Осоково-гипновый |
|
|
повышения на грядах |
0,80 |
4 |
кочки |
1 |
20 |
западины на грядах |
0,58 |
2 |
западины |
0,95 |
1 |
Грядово-мочажииный |
|
|
Грядово-мочажинный |
|
|
гряда |
0,71 |
3 |
гряда |
1,02 |
0 |
|
|
|
Мозаичный гипново-осоковый |
0,95 |
0 |
В табл. 5.22 приведены глубины промерзания торфяной залежи на конец зимнего периода для различных болотных микроландшафтов, полученные в результате обобщения данных наблюдений за промерзанием западно-сибирских болот.
Непосредственный перенос характеристик промерзания, полученных на каком-либо болотном массиве, на другие массивы, даже однотипные, без учета конкретных метеорологических условий невозможен. Поэтому оценка промерзания совершенно неисследованных болот, занимающих в Западной Сибири обширные пространства, должна основываться на расчете глубины промерзания по метеорологическим данным.
Методике расчета промерзания минеральных почво-грунтов на основе решения уравнения теплопроводности посвящен ряд работ советских и зарубежных ученых. В последние годы в практику расчетов внедряются физические методы, основанные на использовании ЭВМ [66]. Однако требующаяся для них исходная информация часто не может быть получена вследствие большой изменчивости структуры деятельного слоя болот и связанных с ней водно-тепловых свойств, по которым нет данных.
Физически наиболее обоснованными для расчета глубины промерзания болот по метеорологическим данным являются формулы, полученные по теоретическим зависимостям А. Ф. Печкуровым и М. А. Каплан [155], а также А. П. Доманицким [171]. В этих формулах помимо основных факторов промерзания — температуры воздуха и высоты снежного покрова — учитываются водно-тепловые свойства промерзающего слоя и теплопроводность снежного покрова. В работе [203] показано, что для практического использования наиболее удачной является формула А. П. Доманицкого [171], имеющая следующий вид:
н = хТ т^г <т - + я°2 +2Я°н тг -Н ТГ' (5Л7)
191
где Я— глубина промерзания торфяной залежи на момент времени т; Я0 — глубина промерзания торфяной залежи в начальный момент времени то; Н — высота снежного покрова на поверхности болота, см; Ям, Яс— соответственно теплопроводность промерзшего слоя и снежного покрова, кал/ (см • с >° С); Т — температура поверхности снега, принимаемая равной температуре воздуха, °С; — содержание воды в единице объема залежи, г/см3; б — скрытая теплота плавления, приближенно равная 80 кал/г.
Таблица 5.22
Глубины промерзания торфяной залежи в различных болотных микроландшафтах
на конец зимнего периода
Микроландшафт |
Элемент микрорельефа |
Глубина промерзания, см |
||
наибольшая |
наименьшая |
средняя |
||
Зона выпуклых Период Сфагно во-кустарничково-сосновый Грядово-мочажннный Грядово-озерковый (гряда) |
олиготрофных (сфа наблюдений 1967—! Повышение Понижение Мочажина Гряда Повышение Понижение |
гновых) боло 972 гг. 70 60 76 66 66 49 |
т. 42 32 36 41 42 23 |
56 48 64 54 53 41 |
Зона плоских евтрофных и м Перио; Осоковый кочкарник Осоково- гип но вый Грядово-мочажинный Мозаичный гипново-осоковый |
гзотрофных (осоков наблюдений 1960- Кочка Понижение Кочка Понижение Гряда Мочажнна Понижение |
о-гипновых и -1972 гг. 91 71 92 82 88 86 76 |
лесных) б 56 30 55 30 28 28 27 |
о лот. 68 46 68 44 44 43 41 |
Зависимость(5.17)была принята при разработке расчетной схемы определения промерзания неисследованных болот Западной Сибири по метеорологическим данным [18]. Однако в связи с трудностью, а подчас и с невозможностью определения изменяющихся во времени параметров, входящих в эту формулу (в частности, величин тепловодности промерзшего слоя и содержания воды в единице объема торфяной залежи), потребовалось найти такой вариант расчета, при котором указанные характеристики могли бы быть приняты с постоянными значениями. Такому условию удовлетворяют участки болот с мало изменяющейся влажностью, к которым относятся сильно обводненные мочажины грядово-мочажинных комплексов. Практически постоянная влажность деятельного слоя моча
192
жин обусловливает малую изменчивость его коэффициента теплопроводности. Поэтому при расчетах глубины промерзания мочажин величины их коэффициента теплопроводности и объемной влажности можно считать постоянными. При расчетах глубины промерзания других элементов микрорельефа поверхности болот (гряд, кочек, западин) этого делать нельзя. Коэффициент теплопроводности промёрзшего слоя мочажин принят равным 46-10~4 кал/(см • с • °С), а объемная влажность — 0,9 г/см3.
Теплопроводность снежного покрова определяется по формуле Янсо- на [171]:
Хс 0,00005 + 0,00 19Й? -- 0,006й4, (5.18)
где й — величина плотности снега, г/см3.
Рис. 5.40. Связь между измеренными и вычисленными глубинами промерзания болот центральной части равнины.
По данным наблюдений метеорологических станций, расположенных вблизи пунктов измерения глубины промерзания болот, по формуле (5.17) были вычислены толщины мерзлого слоя на мочажинах грядово- мочажинного комплекса на конец каждой декады и сравнены с данными измерений (рис. 5.40). Разброс точек на графиках связи измеренных и вычисленных величин оказался большим, что можно объяснить не только погрешностями расчета, но и большой изменчивостью самой измеряемой величины, о чем уже говорилось выше. Коэффициент корреляции связи вычисленных и измеренных глубин промерзания торфяной залежи для болот центральной части равнины оказался равным 0,84±0,021, для южной части — 0,80±0,03. Таким образом, расчет глубины промерзания обводненных мочажин по формуле (5.17) дает среднюю квадратическую ошибку ±9 см. Использование в расчетной практике при наличии эмпи
7 Зак.
193
рических связей между глубинами промерзания в различных болотных микроландшафтах и на разных элементах микрорельефа формулы (5.16) позволяет подойти к оценке промерзания залежи на любом участке болотного массива. Для этого на основе данных метеорологических наблюдений станции Сургут по зависимости (5.17) вычислены глубины промерзания мочажин грядово-мочажинных комплексов за 60-летний период и построены кривые обеспеченности глубин промерзания на первые числа месяцев холодного периода, а также обеспеченности максимальных глубин промерзания. Оказалось, что кривая обеспеченности максимальных глубин промерзания близка к кривой обеспеченности толщин мерзлого слоя на 1 /IV (табл. 5.23). Большое сходство этих двух кривых свидетельствует о том, что в апреле нарастание мерзлого слоя на болотах почти прекращается.
Приведенные кривые позволяют определять глубины промерзания мочажин любой заданной обеспеченности (в пределах восстановленного ряда), а затем с помощью эмпирической зависимости (5.16) и соответствующие глубины промерзания равной обеспеченности в других болотных микроландшафтах. Поскольку метеорологические условия, определяющие глубину промерзания болот, значительно меняются по территории, пользоваться данными, приведенными в табл. 5.23, для характеристики промерзания болот в других районах Западно-Сибирской равнины нельзя. Для каждого конкретного болотного района необходимо получить свои расчетные кривые обеспеченности глубин промерзания, построенные по данным ближайшей метеорологической станции, имеющей длинный ряд наблюдений.
Таблица 5.23
Глубины промерзания (различной обеспечеиности) торфяной залежи болот, см.
Сургутское Полесье
Обеспеченность, %
Дата |
1 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
95 |
66 |
|
1 /XI |
|
27 |
19 |
16 |
12 |
10 |
8 |
7 |
5 |
4 |
2 |
1 |
0,5 |
0 |
1/ХП |
|
35 |
30 |
27 |
24 |
21 |
18 |
14 |
12 |
9 |
8 |
6 |
5 |
2 |
1/1 |
|
42 |
39 |
35 |
32 |
29 |
27 |
23 |
19 |
17 |
15 |
13 |
11 |
9 |
1/П |
|
51 |
46 |
43 |
40 |
35 |
33 |
29 |
26 |
23 |
21 |
19 |
17 |
15 |
1/Ш |
|
58 |
53 |
50 |
45 |
41 |
38 |
36 |
31 |
28 |
26 |
24 |
22 |
21 |
1 /IV |
|
62 |
58 |
55 |
51 |
47 |
43 |
39 |
35 |
33 |
31 |
27 |
25 |
23 |
Конец риода |
зимнего пе- |
64 |
61 |
57 |
53 |
49 |
45 |
42 |
39 |
36 |
33 |
29 |
27 |
26 |
Оценка промерзания торфяной залежи на разных элементах микрорельефа в отдельных микроландшафтах в этом случае проводится также на основе использования эмпирических связей глубин промерзания вида (5.16).
Расчет промерзания болот по рассмотренной схеме с использованием теоретической формулы (5.17) и эмпирической зависимости (5.16) весьма трудоемок, если вычисление толщин мерзлого слоя ведется по суточным интервалам. В таких случаях расчет целесообразно вести с использованием ЭВМ.
194
Для оценки глубины промерзания болот могут быть использованы и менее трудоемкие, но более приближенные способы [203]. К их числу относятся эмпирические связи глубин промерзания торфяной залежи с суммой отрицательных среднесуточных температур воздуха. При этом обычно используется связь типа Н = }(\/г% Статистические параметры
таких связей, построенных для различных болотных микроландшафтов ЕТС [203], показывают, что более тесной является зависимость
Н—[( |/2 I) для осеннего периода (коэффициент корреляции г = 0,77),
когда снежный покров очень мал или совершенно отсутствует и основным метеорологическим фактором, определяющим глубину промерзания, является температура воздуха. Для зимнего периода, когда интенсивность процесса промерзания определяется не только температурой, но и снежным покровом, коэффициент корреляции таких связей, согласно работе [203], в большинстве случаев не превышает 0,70. Относительно невысокие коэффициенты корреляции связей И = [ (), в частности и
для осеннего бесснежного периода, объясняются влиянием переменных водно-тепловых свойств деятельного слоя торфяной залежи и в первую очередь влажности его верхних горизонтов.
Влияние этого фактора на промерзание торфяной залежи почти исключается в условиях мочажин грядово-мочажинного комплекса, имеющих, как отмечалось ранее, мало меняющуюся влажность верхнего слоя. Однако, несмотря на это, разброс точек на графиках связи Н — Ку^—Щ, построенных для мочажин, все же оказался достаточно велик (рис. 5.41 и 5.42), что объясняется в основном влиянием снежного покрова, который не учитывается при построении этих зависимостей. Влияние снежного покрова на глубину промерзания достаточно четко прослеживается на рис. 5.42, из которого видно, что в годы с малой высотой снежного покрова наблюдаются наибольшие глубины промерзания, а в годы с большой
Н см 80
70
50
50
40
30
Рис. 5.41. Связь глубины промерзания торфяной залежн с суммой от- 20 рицательных среднесуточных температур воздуха при различной вы- ю соте снежного покрова. Болотный массив в зоне выпуклых олиготрофных (сфагновых) болот. 0
|
|
|
|
|
ж |
|
|
|
|
|
|
о У °/оо |
с/ о о о |
4> |
|
|
|
|
• |
/ о о/ 1 |
|
• • |
|
|
|
|
о/ / ° у • |
• у /< Ж* |
г |
|
|
|
о с |
у |
• у ' |
у • • • • |
|
|
|
|
° о о о о у о / |
/ 0 ' О О А о ж о Ж ^ • |
*• |
• |
|
|
|
|
°Уо . У о у |
/ |
|
|
|
|
|
// |
|
|
|
1 I |
|
10
20 30
4 0
50 60 \/1Н)
7*
195
высотой снега — наименьшие. Коэффициенты корреляции связей, построенных с учетом высоты снежного покрова, колеблются от 0,8-3 до 0,92. Приведенные эмпирические связи могут быть использованы для приближенной оценки промерзания торфяной залежи на массивах зоны выпуклых олиготрофных (сфагновых) болот (рис. 5.41) и на массивах зоны евтрофных и мезотрофных осоково-гипновых болот (рис. 5.42). При этом для перехода от величины промерзания мочажин грядово-мочажинного комплекса к характеристик?
Рис. 5.42. Связь глубины промерзания торфяной залежи с суммой отрицательных среднесуточных температур воздуха при различной высоте снежного покрова. Болотный массив в зоне плоских евтрофных и мезотрофных (осоково-гипновых и лесных) болот.
промерзания залежи других болотных микроландшафтов используются эмпирические зависимости вида (5.16).