Факультет

Студентам

Посетителям

Воды тундролесья и их главные зональные особенности

В природе трудно найти более противоречивое взаимоотношение между двумя ее компонентами, чем между многолетнемерзлыми грунтами и водой в ее жидкой фазе.

Мерзлота — собиратель и хранитель воды (Толстихин, 1941). Охлаждая поверхностные и грунтовые воды, она понижает их испаряемость. Ее водоупорный слой препятствует просачиванию, и массы воды скапливаются на поверхности. Вода переполняет все отрицательные формы рельефа, концентрируется на поверхности обширных низменных равнин, занимает части широких речных террас, платообразных участков гор и плоскогорий. В результате всю полосу тундролесья, как и тундр, можно назвать зоной озер и болот. Общая площадь озер здесь составляет от 8 до 60% площади всего региона. Еще шире распространены заболоченные пространства — от 20 до 70%. Однако болота, подстилаемые водоупором мерзлых грунтов, здесь не глубокие и не топкие, как в тайге.

Пользуясь малейшим уклоном поверхности рельефа или верхнего мерзлого слоя, подстилающего деятельный слой, вода стремится к долинам рек, обусловливая их многоводье в теплый период. При этом четко проявляется связь уровня рек с атмосферными осадками. Режим стока тундролесья в этом отношении сближается с горным и характеризуется быстрым подъемом уровней рек после каждого дождя. Особенно быстрый сток происходит весной при еще не оттаявшем деятельном слое.

Озера тундролесья, за крайне редким исключением, проточные, с относительно быстрым водообменом, что исключает их минерализацию, если воды озер не соединены с подземными минеральными источниками. Как правило, минерализация поверхностных вод не превышает 50 мг/л и относится к гидрокарбонатному типу (Алекин, 1950). Промывной режим почв обеспечивает очень мягкие воды — до 1,5 мг-экв.

Интенсивный сток наряду с обводненностью — одна из характернейших специфических черт тундролесья. Юг западной части интересующего нас отрезка ландшафтного типа почти полностью относится к полосе повышенного (гребень) стока СССР. Типичные показатели модуля стока — 10—12. л/сек∙км2. В силу долготной зональности водоносность рек и модуль стока закономерно понижаются от влажного запада к более континентальному востоку. Однако в горных регионах благодаря увеличению атмосферных осадков и уменьшению испарения модуль стока повышается.

В холодный период года мерзлота грунтов препятствует и стоку и обводненности. Если в южных зонах СССР зимой реки переходят на преимущественное грунтовое питание, то здесь в большинстве случаев оно прекращается. Все тундролесье относится к полосе, где высокие показатели весенне-летнего стока резко контрастируют с ничтожными зимними показателями. Вообще же на сток здесь расходуется 70—80% атмосферных осадков. Подавляющее большинство малых и даже средней величины рек вообще перемерзает и прекращает сток иногда больше чем на полгода. Поскольку холодный период составляет почти 2/3 года, а на севере восточной половины тундролесья и того больше, создается парадоксальная ситуация: при общем избытке природной воды наблюдается острый ее недостаток не только для технического, но местами и для бытового водоснабжения.

Конечно, столь значительной обводненности, озерности, густоты речной сети при сезонной контрастности в режиме стока нет ни в одной ландшафтной зоне южнее тундролесья. Только таежная Центрально-Якутская низменность приближается к этим показателям, однако отстает в интенсивности стока, имеет значительно большую минерализацию поверхностных вод и большее испарение.

Одной из важнейших зональных особенностей интересующей нас территории выступают близкие показатели испарения с почвы и водной поверхности. Во всех более южных типах ландшафта испарение с водной поверхности резко превышает испарение с почв.

Многочисленные и мощные реки пересекают территорию. За исключением нескольких незначительных речек, впадающих в Охотское море, все они относятся к бассейну Северного Ледовитого океана. По длине, водным ресурсам и величине годового стока они стоят первыми в списке отечественных рек. Наиболее крупные реки входят сюда своими низовьями. Тундролесье богато судоходными артериями. Однако положение в высоких широтах и тем более при северном течении рек сводит к минимуму навигационные возможности. Навигация практически нигде не начинается раньше июля. Этому мешает длительный ледяной покров, частые заторы льда, приносимого с юга от ранее вскрывающегося верхнего или среднего течения. Заканчивается навигация не позже сентября.

Наиболее крупные реки несут значительное количество тепла в северные низовья и поэтому замерзают на 20—25 дней позже своих притоков. Только западнее р. Печора ледостав обычно относится на ноябрь, а подавляющее большинство других становится уже в октябре. Замерзание идет с севера на юг. Толщина льда на восточных реках достигает 2 м. Зимой в горных и плоскогорных районах, где заметную долю составляет грунтовое питание, на реках обычны наледи.

Вскрытие рек идет с юга на север. Обычно оно сопровождается заторами с большим подъемом уровня, приводящим иногда к затоплению надпойменных террас.

Особенно сложны распределение и режим подземных вод, которые в условиях многолетней мерзлоты грунтов бывают надмерзлотными, межмерзлотными и подмерзлотными. Надмерзлотные воды чаще всего совпадают с деятельным слоем. Они получают питание за счет дождей, таяния ледяных включений, а также снега в каменных россыпях и частично при конденсации водяных паров воздуха. Практически эти воды не истощаются в течение всего теплого сезона. Надмерзлотные воды играют важнейшую роль в формировании микро- и мезорельефа и миграции минерального и органического вещества в деятельном слое и ускоряют оттаивание поверхностного слоя. В северных подзонах в связи с маломощностью деятельный слой насыщается водой во время дождей и вся поверхность, даже на склонах средней крутизны, напоминает болото. Температура этих вод обычно низкая — в пределах 0—10°, редко выше. Воды насыщены кислородом, содержат гумусовые кислоты и органические вещества и поэтому всегда имеют буроватый цвет. К надмерзлотным водам относятся также воды несквозных подрусловых таликов под реками, озерами, конусами выноса. Они питаются за счет атмосферных осадков и за счет фильтрующихся из водотоков талых снеговых и ледяных включений. Зимой они сильно истощаются и повышают минерализацию, а иногда и меняют химический состав в соответствии с химическим составом вмещающих их грунтов.

Межмерзлотные воды не промерзают и мало меняют свою минерализацию, которая зависит от состава горных пород таликов. Они бывают пластовыми — в горизонтально слоистых талых горных породах, жильными — в трещинах тектонических разломов, карстовыми и норовыми. К ним относятся также «щели» и «колодцы» сквозных таликов под водоемами или крупные замкнутые талики под руслами рек. Иногда они сохраняют способность к движению под руслами промерзающих сверху рек. Межмерзлотные воды имеют значительную ценность для водоснабжения. Однако они могут принести и значительные убытки, если подземные выработки, сделанные без учета распространения таких вод, будут затоплены. Чаще всего межмерзлотные воды бывают напорными. Они всегда холодные — с температурой в доли градуса. Исключение составляют термальные источники и воды, которые имеют связь с подмерзлотными глубинными водами, а также воды в зонах тектонических разломов.

Подмерзлотные воды могут быть контактирующими и неконтактирующими с водоупорной мерзлой кровлей, а по условиям залегания, так же как и межмерзлотные, — поровыми, пластовыми, трещинными, трещинно-жильными, карстовыми. Поровые подмерзлотные воды обычно связаны с аллювиальными отложениями, мощность которых превышает мерзлую толщу. Они встречаются в европейском и западносибирском секторах тундролесий. Их режим по существу не отличается от режима грунтовых вод и зависит от атмосферных осадков и режима рек. Пластовые воды залегают в пластах осадочных пород, чаще всего в мульдах платформ и в межгорных впадинах. Они образуют артезианские бассейны. Питание их затруднено, так как далеко не все межмерзлотные воды имеют с ними связь. Даже в случае выхода водоносного горизонта на поверхность он обычно закупорен мерзлым слоем. В случае контакта подмерзлотных вод с соленосными, гипсоносными слоями, как это имеет место в Средней Сибири, они становятся минерализованными и непригодными для употребления. Вообще же пластовые воды весьма перспективны для эксплуатации и наименее загрязнены. При эксплуатации скважины нуждаются в отеплении или периодическом прогревании, чтобы предотвратить их промерзание.

В горно-складчатых районах, в интрузивных, эффузивных и метаморфизованных массивах подмерзлотные воды концентрируются в трещинах. Чаще всего они имеют связь с подрусловыми водами сквозных таликов, имеют напор и служат существенным источником водоснабжения населенных пунктов зимой. К ним близки трещинножильные подмерзлотные воды в зонах разломов. Их питание осуществляется за счет надмерзлотных и межмерзлотных вод и водообильнее, чем трещинные подмерзлотные воды.

В районах распространения растворимых горных пород (соли, гипс, известняк) встречаются карстовые воды. Питаются они по трещинам разломов, через сквозные талики речных долин, реже по карстовым воронкам. Карстовые воды обычно либо жесткие, либо солоноватые. Карстовые процессы в условиях мерзлых грунтов вопреки прежним представлениям развиты довольно широко.

При оттаивании надмерзлотных вод нередко появляются нисходящие источники на склонах, у конусов выноса, у подножий террас. Источники обычно маломощны, но они производят существенную работу по выносу минерального вещества из почвогрунтов.

Восходящие источники питаются подземными водами и довольно широко распространены в карстующихся районах в связи с тектонической трещиноватостью, возникают при сужении живого сечения подрусловых потоков, при перегибах коренного ложа русла, особенно при впадении малых рек в крупные. В двух последних случаях источники открываются в речное русло, пополняя водоток, и образуют либо полыньи, либо наледи. Восходящие источники от подмерзлотных вод, выходя у подножий склонов или конусов выноса, как правило, образуют зимой наледи. Наледи предохраняют такие источники от промерзания и концентрируют значительные водные массы до лета. Нередко источники меняют место выхода, прекращаются и появляются снова не только в течение года, но иногда и через несколько лет. Это связано либо с потерей сообщения с областью питания, либо с временным промерзанием в особо холодные годы. Режим подмерзлотных и межмерзлотных вод весьма непостоянен, сложен и зависит от большого количества различных факторов.

Большое количество воды концентрируется зимой в наледях при поверхностной разгрузке подземных вод, отжатии из промерзающего деятельного слоя, при сужении живого сечения подрусловых потоков. Как правило, наледи возникают ежегодно на одних и тех же местах в руслах рек, у конусов выноса, у подножий склонов, а иногда на определенных высотах горных склонов, как, например, в Верхояно-Колымских горах. В зависимости от масс излившейся воды, колебаний температур воздуха, холодной зимы или лета наледи не всегда успевают растаять за лето и иногда сохраняются в течение нескольких и даже многих лет. Размеры их достигают десятков километров, а по ширине — от нескольких метров до нескольких километров. В горных районах наледи — явление обычное, а на равнинах они образуются реже. К наледям близки по генезису гидролакколиты, представляющие собой разновидность подземных наледей. Появляются они у конусов выноса. Их возникновение сопровождается часто значительными взрывами покрывающего грунта. За лето они обычно успевают растаять.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: