книги из ГПНТБ / Марков Е.С. Мелиорация пойм нечерноземной зоны

андрированием в плане, сильным заилением, зарастанием и заторфовыванпем русла, большими коэффициентами шеро­ ховатости, неравномерностью поперечных сечений, малыми скоростями и небольшой пропускной способностью русла. Пропускная способность этих рек сильно уменьшается пере­ гораживающими сооружениями (заколами для рыбной лов­ ли, остатками мельничных плотин, мостами, гидростан­ циями и т. д.). Вследствие неудовлетворительной про­ пускной способности русла эти реки не могут своевременно отвести паводковые воды, поэтому паводки растянуты и пой­ мы длительное время затоплены. В летний, вегетационный, период уровни воды в русле стоят высоко, почти вровень с берегами, вызывают подпор и повышение уровня грунтовых вод на пойме. В период летне-осенних дождей из-за слабой пропускной способности русла и высокого стояния грунто­ вых вод летне-осенние паводки выходят из берегов. Такой водный режим рек приводит почти к постоянному затопле­ нию пойм и высокому стоянию грунтовых вод на них, а это создает условия для заболачивания пойм (рис. 3).

Реки второго типа характеризуются хорошо выражен­ ными поперечными сечениями с большой пропускной спо­ собностью, достаточными естественными уклонами и слабо­ развитыми процессами зарастания русла, большими па-

Рис. 3. Уровни воды р. Устром у д. Тимошино: / = 1930 г.; J « 1931 Г.| 3 = 1933 р.

40

ствие постройки на них шлюзов, мостов, гидростанций. Реки первого типа регулируют как водоприемники осу­ шительных систем путем спрямления, углубления и рас­ ширения русла, уменьшения его шероховатости, устране­ ния подпоров от сооружений. Реки второго типа при мелио­ рации пойм не регулируют. Воду из осушительной сети отводят насосными станциями или сбрасывают самотеком в нижний бьеф плотин, шлюзов и других подпорных соору­

жений.

В районах центральной нечерноземной полосы нет рек и заболоченных пойм, на которых не сказалось бы влияние деятельности человека.

Использование рек для судоходства, лесосплава, устрой­ ства мельничных плотин, путевых гатей, запруд и язов, освоение водосборов — все это изменило и постоянно ме­ няет режим рек и их пойм. На многих реках проводились регулировочные работы для предварительного осушения пойм и улучшения их растительного покрова при исполь­ зовании под луга и пастбища.

Поперечные сечения заболоченных рек очень разно­ образны по своей ширине, глубине, устойчивости продоль­ ного профиля. Разнообразие в размерах поперечных сече­ ний реки, прослеживаемое даже на рядом расположенных друг от друга участках реки, объясняется большой неравно­ мерностью движения меженных и паводковых вод, неодина­ ковым составом грунтов, воздействием грунтового потока, выклинивающегося в разных местах и разрушающего отко­ сы русла, подпорами от. сооружений, заилением и зараста­ нием русла, протекающим весьма быстро вследствие оби­ лия питательных веществ,.тепла, света; влаги. Несмотря на разнообразие очертаний и размеров поперечных сечений русла, они имеют корытообразное очертание.

Скорости течения воды заболоченных рек изменяются в широких пределах: от почти нулевых в меженное время до максимальных (2—3 м/с) в паводковый период.

Расходы заболоченных рек минимальны в бытовые пе­ риоды, когда река питается главным образом грунтовыми водами, и максимальны в весенние паводки при поступле­ нии вод от снеготаяния, На многих реках наблюдаются

41

высокие летние, осенние паводки, проходящие с большими уровнями и часто в течение продолжительного времени за­ топляющие поймы.

Водный режим заболоченных пойм отличается от приле­ гающих к ним водоразделов и склонов особой сложностью ir разнообразием. В образовании водного режима могут участвовать выпадающие на поймы атмосферные осадки, паводковые воды, стекающие с водосбора поверхностные, грунтовые, грунтово-напорные и фильтрационные воды рек и водохранилищ.

С водным режимом пойм тесно связаны пищевой, воздуш­ ный, температурный режимы почв, интенсивность и харак­ тер микробиологических процессов. Продолжительное за­ топление, высокие уровни грунтовых вод и избыточная влага в почве задерживают производство сельскохозяйственных работ, время наступления «спелости» почвы. При мелиора­ ции и освоении пойм необходимо знать количество, состав и температуру поступающей на пойму воды для регулиро­ вания продолжительности весеннего паводкового затопле­ ния, недопущения затопления поймы летними п осенними паводковыми водами, понижения уровня грунтовых вод на необходимую глубину в течение заданного времени и создания в почве оптимальной влажности в разные периоды вегетации растений.

На каждой пойме следует выявить все виды вод, уча­ ствующих в формировании водно-воздушного, пищевого, термического режимов пойм, и в соответствии с ними опре­ делить характер гидромелиоративных мероприятий. Но решение этой задачи часто встречает значительные труд­ ности.

На всех заболоченных поймах ведущая роль в формиро­ вании водного режима принадлежит весенним паводкам. Они затопляют поймы, повышают уровень воды в реках, подпитывают и поднимают уровень грунтовых вод и при-

.носят с водосбора основную часть минеральных и органи­ ческих веществ и микроорганизмов.

Делювиальные, воды поступают со склонов, имеющих слабоводопроницаемые грунты, и вызывают опасные для сельскохозяйственного освоения пойм летние и осенние па­ водки. Делювиальные воды откладывают на пойме смы­ ваемые с водосбора почвы, а на некоторых участках фор­ мируют сосредоточенные конусы выноса. Конусы выноса создают естественные плотины, ухудшающие условия дви­ жения вод по пойме. Эти наносы заиливают русла рек,

42

резко снижают их пропускную способность и поднимают грунтовые воды.

В заболачивании пойм могут участвовать грунтовые и грунтово-иапорные воды, имеющие пластовые или сосредо­ точенные выходы в притеррасье или на других участках. Продолжительные и интенсивные атмосферные осадки, вы­ падающие на пойму, способствуют подъему грунтовых вод или застаиваются на поверхности при плохо фильтрующих грунтах; они увеличивают летние и осенние паводки.

Водный режим рек заболоченных пойм нечерноземной полосы изменяется в течение года из-за неравномерного сне­ готаяния, разной интенсивности и продолжительности стока

сводосбора. Весенние паводки проходят в разные сроки с неодинаковыми подъемами уровня и различной продолжи­ тельностью, иногда с несколькими подъемами и спадами уровней в зависимости от интенсивности и продолжитель­ ности снеготаяния, выпадающих дождей в период поло­ водья, ширины поймы и ее рельефа и высоты береговых ва­ лов реки.

Паводковые воды поднимаются выше бытового уровня рек (на Дубне и Клязьме до 450 см, на Яхроме и Сестре до 600 см). Наивысший подъем уровня воды в реке (пик па­ водка) происходит в разное время. Например, на р. Кудьме

с1935 по 1955 г. он наблюдался от 28 марта до 27 апреля. На р. Дубне пойма затапливалась паводковыми водами в

течение 15—55 дней; в верховье пойменного расширения (у с. Константиново) продолжительность затопления была 15—20 дней, а в конце расширения (у д. Сущево) до 55 дней. За заболоченным пойменным расширением у д. Сущево

Летне-осенние паводки наблюдаются на реках, имеющих малооблесенные водосборы со слабо фильтрующими грун­ тами, большими уклонами, и образуются от затяжных дож­ дей или быстрого стекания ливневых вод с водосборов. Подъемы уровней воды в результате этих паводков дости­ гают на pp. Дубне 340 см, Сестре 380 см, Оке 600 см. При облесенных водосборах с хорошо фильтрующими грунтами и широких заболоченных поймах летне-осенние паводки выражены значительно слабее или их не бывает.

Расходы воды в реках заболоченных пойм при незарегулированном стоке распределяются в течение года так же неравномерно, как и уровни.

43

Грунтовые воды поступают на поймы с водосбора в виде грунтовых и грунтово-иапорных потоков или образуются на месте за счет насыщения грунтов фильтрационными, па­ водковыми и атмосферными водами. Режим грунтовых вод заболоченных пойм зависит от их происхождения.

В зимний период уровни грунтовых вод обычно стоят низка. Перед весенними паводками уровень грунтовых вод повышается, так как почва оттаивает и насыщается талыми водами. В паводок пойма покрывается водой и уровень грун­ товых вод достигает поверхности. После паводка и освобож­ дения поймы от поверхностных вод, понижения уровня воды в реке грунтовые воды в пойме понижаются под влиянием оттока, транспирации и испарения, достигая летнего мини­ мума. При интенсивных и затяжных дождях возможны резкие подъемы грунтовых вод.

Влажность почвы п количество воздуха в ней тоже зави­ сят от уровня грунтовых вод: чем он выше, тем больше влаги

именьше воздуха содержит почва. Наименьшие колебания влажности наблюдаются у поверхности грунтовых вод, наи­ большие — в верхнем горизонте почвы. " -

Распределение влажности в почве по глубине и по вре­ мени изменяется в зависимости от глубины осушения, окультурениости и освоения почвы. Значительно отличается характер распределения влажности по почвенному профилю пахотного и Подпахотного горизонтов, а также на участках, занятых многолетними травами и пропашными культурами.

Основные типы заболоченных пойм. Классифицировать заболоченные поймы в соответствии с требованиями гидро­ технических мероприятий очень трудно из-за многообразия природных условий и недостаточной их изученности.

Значительный вклад в вопросы классификации пойм, рек и вообще в вопросы исследования пойм внесли луговоды

игеоботаники. Первые классификации пойм строились по топологическому признаку — разделение пойм на высотные ступени-уровни.

Наиболее обширна классификация пойм Р. А. Еленевского, в основу которой положены геоморфологические признаки пойм. А. Д. Брудастов разделил заболоченные поймы на неразвитые и развитые. По Р. А. Еленевскому, различие в этих поймах связано с развитием аллювиального процесса, а по А. Д. Брудастову— с размерами пойм.

Имеющиеся классификации пойм не могут "полностью удовлетворить гидромелиораторов, призванных регулиро­ вать водный режим пойм, который в этих классификациях

44

почти не отражен или отражен только косвенно. В основе классификации заболоченных пойм должен лежать основной тип водного питания поймы, который обобщает в себе геоло­ гическое строение и гидрогеологические условия, водный режим, почвенный и растительный покров, характер релье­ фа, минерализацию поступающих на пойму вод. При этом необходимо учитывать состояние водоприемника, оказы­ вающего огромное влияние на заболачивание пойм и их происхождение.

Автор предлагает классификацию заболоченных пойм по их природным условиям, основным типам водного пита­ ния, происхождению, необходимым для проведения гидро­ мелиоративных мероприятий.

Заболоченные поймы нечерноземной полосы можно раз­ делить на две основные группы: древнеозерные и пониженноравнинные. Но такого деления для гидромелиорации недо­ статочно, так как при различном водном питании поймы существенно отличаются друг от друга и для них требуются разные гидромелиоративные мероприятия. Поэтому обе группы пойм разделяются по главному типу водного пита­ ния: намывного аллювиального, намывного делювиального, грунтового и грунтово-напорного.

З а б о л о ч е н н ы е д р е в н е о з е р н ы е п о й м ы образовались на месте древних озер. Современные торфя­ ные и аллювиальные образования этих пойм подстилаются ледниковыми и древнеаллювиальными образованиями. Про­ цессы заиления, зарастания, заторфовывания и накопления сапропеля совершаются в них при активном воздействии паводковых, делювиальных, грунтовых и грунтово-напор- ных вод, которые несут с собой минеральные и органиче­ ские вещества с поверхностных и подземных водосборов, а также вследствие биологических процессов, связанных с развитием живых организмов и растительности.

Процессы торфообразования, первоначально происхо­ дившие в отдельных понижениях, западинах и старицах из-за поступления и застаивания в. них поверхностных и грунтовых вод, распространились на большую часть поверх­ ности поймы. Реки этой группы пойм имеют малую про­ пускную способность вследствие зарастания, заиления, за­ торфовывания, недостаточных размеров и неравномерных поперечных сечений русла и создания на них естественных и искусственных подпоров, не удовлетворяют предъявляе­ мым к ним требованиям как водоприемники. Уровни воды в них в вегетационный период и во время производства сель-

45

скохозяйственных работ на пойме расположены близко к поверхности и подпирают грунтовые воды пойм. Весенние паводковые воды и воды летних и осенних паводков недо­ пустимо долго затопляют пойму. К древнеозериым поймам относятся заболоченные поймы pp. Дубны, Яхромы, Сежи, Устрома, Неруссы, Кудьмы, Пехорки, Ирпеия, Трубежа, Ипутн, Иссы и многих других.

За б о л о ч е н н ы е п о н и ж е н н о - р а в н и н-

ны е п о й м ы характеризуются мощной толщей аллю­ виальных отложений, состоящих из русловых, паводковых

истаричных отложений. Реки этой группы пойм имеют обычно хорошо разработанные русла с большой пропускной способностью. Поймы у них широкие с ярко выраженными

прирусловой, центральной и притеррасной поймами. Рельеф определяется характером прохождения паводка и составом аллювиальных отложений. При высоких павод­ ках, проходящих с большими скоростями, и большом отло­ жении ими песчаных наносов рельеф пойм часто гриви­ стый,, а при небольших паводках и отложениях наносов — выравненный.

Торфяные образования занимают относительно неболь­ шую часть площади поймы и распространены главным обра­ зом на месте бывших озер, стариц, западин и в притеррасье, в местах выхода или высокого стояния уровня грунтовых вод. Остальная часть пойм занята аллювиальными отложе­ ниями. Избыточное увлажнение пойм — нередко результат затопления или подтопления их при строительстве судоход­ ных шлюзов, водохранилищ, гидроэлектростанций или следствие продолжительных естественных паводков. Рас­ смотрим особенности каждого типа пойм.

Д р е в н е о з е р н ы е п о й м ы а л л ю в и а л ь н о ­ г о п и т а н и я (тип I). Песчаные, супесчаные, суглини­ стые аллювиальные отложения и торфяные образования разной мощности и площади, распределенные обычно не­ равномерно, подстилаются водонепроницаемыми отложе­ ниями, являющимися водоупором, выходят на склоны доли­ ны. Рельеф пойм плоский, на заторфованных участках безуклонный. Пойменные земли состоят из торфяно-болот- ных и дерново-луговых почв. Преобладают богатые пита­ тельными веществами ольховые болота и пойменные луга. Избыточное увлажнение этих пойм вызывается продолжи­ тельным затоплением паводковыми водами и высоким стоя­ нием грунтовых вод, которые образуются за счет насыщения слагающих пойму грунтов водами паводков и атмосфер-

46

ных осадков. Притока грунтовых вод с водосбора нет, или он очень мал. Создается как бы обширный водоем поверх­ ностных вод в паводок и грунтовых вод после паводка. Рас­ тянутость паводкового затопления и высокое стояние грун­ товых вод на пойме связаны со слабой пропускной способ­ ностью русла и высокими уровнями воды в реке. К этому типу пойм можно отнести, например, пойму р.. Кудьмы, правого притока Волги (рис. 4, а).

Д р е в н е о з е р н ы е п о й м ы г р у н т о в о г о п и т а н и я (тип II) характеризуются торфяными образова­ ниями и песчаными, супесчаными и глинистыми аллюви­ альными отложениями, подстилаемыми коренными фильт­ рующими песчаными, суглинистыми и мелкозернистыми отложениями, залегающими на водоупоре.

Наиболее распространены осоково-кочкарные или гипноосоковые болота.. Весенние паводковые воды застаиваются дольше, чем допустимо для сельскохозяйственного исполь­ зования, их, с водосбора поступают грунтовые воды, распо­ ложенные на пойме близко к поверхности. На этих поймах при обезлесенных со слабо фильтрующими грунтами и зна­ чительными уклонами водосборах резко выражены летние или осенние паводки (рис. 4, б).

Река не удовлетворяет требованиям водоприемника: не обеспечивает своевременного отвода паводковых вод и не­ обходимого понижения грунтовых вод. К этому типу можно отнести поймы pp. Дубны, Цны, Пехорки, Ипути, Шьи, Сежи, Устрома и др.

Д р е в н е о з е р н ы е п о й м ы г р у н т о-в о - н а- п о р н о г о п и т а н и я (тип III) характеризуются на­ личием торфа и минеральных аллювиальных и делювиаль­ ных отложений. Грунтово-напорные воды поступают на пойму по хорошо фильтрующим грунтам, залегающим между водонепроницаемыми грунтами. Иногда напорность дости­ гает нескольких метров, а напорные воды выклиниваются на разных участках по всему поперечнику поймы через вымоины, воронки, окна, имеющиеся в водонепроницаемом грунте, или вызывают капиллярное подпитывание почвенногрунтового покрова" (рис. 4, в).

Торф обычно покрывает значительную часть поверх­ ности пойм, образуясь главным образом на водонепроницае­ мых грунтах. На поймах этого типа наиболее широко рас: пространены осоково-кочкарные, гипно-осоковые и луговые болота, которые после осушения обладают высоким плодо­ родием. Реки характеризуются малой пропускной способ-

47

v.

Рис. 4. Древнеозерные поймы:

а— аллювиального питания (I тип); б — грунтового питания (II тип); о — грун- тово-напорного питания (III тип); г — делювиального питания (IV тип).

ностью, высокими уровнями в бытовой период и продолжи­ тельным стоянием воды в периоды паводков. Русло реки имеет недостаточные размеры для пропусков расчетных расходов, большую шероховатость поверхности, неравно­ мерность поперечных сечений, множество изгибов в плане.

Причинами заболачивания этого типа пойм являются недопустимое по продолжительности затопление их водами весенних, летних и осенних паводков и выклинивание грунтово-напорных вод или капиллярное подпитывание ими

В водном питании пойм может участвовать один или несколь­ ко водоносных горизонтов, связанных' между собою через воронки, окна. К древнеозерным заболоченным поймам грун- тово-напорного питания относятся поймы pp. Неруссы, Яхромы, Учи, Иссы, Сылвы и др.

основном из маловодопроницаемых суглинистых и глини-

48

стых грунтов, поступающих с поверхностными делювиаль­ ными водами с водосборов, сложенных аналогичными грун­ тами. Рельеф пойм сглажен и выровнен наносами (рис. 4, г).

Почвы пойм главным . образом дерново-подзолистые, глинистые и суглинистые, подстилаемые иловатым песком. Торфообразование выражено слабо. Отложения торфа при­ урочены к притеррасыо, старицам и местам выходов грун­ товых вод. Аллювиальные и делювиальные процессы пре­ валируют над торфообразованием. Избыточное увлажнение вызывается продолжительным застаиванием паводковых и делювиальных вод. Глинистые и суглинистые грунты безлесных водосборов и изрезанносТь склонов оврагами обеспечивают быстрый сток снеговых и ливневых вод со склонов на пойму. Маловодопроницаемые грунты, плоский рельеф, большая шероховатость покрытой растительностью поверхности пойм способствуют застаиванию на них па­ водковых и делювиальных вод и вод атмосферных осадков. Вследствие этого на поймах хорошо выражены весенние и летне-осенние паводки. Реки пойм заболочены, заилены и имеют недостаточную пропускную способность, не обеспе­ чивают своевременного отвода воды с поймы. Примером это­ го типа служит верховье пойменного расширения р. Дубны, пойма р. Сестры (последнюю условно можно отнести к древ-

ризуются мощной толщей аллювиальных отложений, под­ стилаемых коренными породами. Аллювиальные отложения образовались в основном за счет отложений русловых и па­ водковых вод. В притеррасье и местах застаивания послепаводковых вод и высокого стояния грунтовых вод (в низи­ нах, озерах, старицах поймы) образуется торф. Характер почв на разных элементах пойм и их плодородие неодина­ ковы, (рис. 5, а).

Затопление пойм бывает постоянное вследствие сооруже­ ния водохранилищ или временное в период весенних, лет­ них и осенних паводков. Продолжительность затопления разных элементов пойм различна: дольше на центральной части, короче на прирусловых валах. Большое влияние на продвижение паводковых вод и отложение наносов на пойме оказывает растительность.

В формировании водного режима временно затопляемых пойм этого типа участвуют, кроме паводковых, грунтовые и делювиальные воды, стекающие со склонов, и выпадающие