Пьявченко H.И., Нестеренко И.М., Чесноков В.А. Мелиорация и природа Севера

Подождите немного. Документ загружается.

ства болота способствуют достаточно быстрому сбросу

излишков воды, а также восстановлению уровней даже

при сравнительно небольшой сумме осадков после за-

сушливых периодов. Они обеспечивают не только устой-

чивость болотных фитоценозов, но и распространение

последних на прилегающие территории.

Поперечный разрез северного болота в районе Костомукши

Какие же изменения гидрологических характеристик

и элементов водного баланса наблюдаются при осуше-

нии болот Севера?

Поверхностный сток. В более южных районах стра-

ны поверхностный сток с осушенных болот даже в пери-

од весеннего половодья не наблюдается. Объясняется

это меньшей глубиной промерзания, частыми оттепе-

лями, хорошей работой осушительной сети и в зимний

период. На Севере поверхностным стоком весной отво-

дится в среднем до 52% воды, или 60 мм. В отдельные

годы слой стока колеблется от 18 до 100 мм, а коэффи-

циент стока от 24 до 71%.

Величину слоя стока (А

ов, мм) в зависимости от

запасов воды в снеге (Р

сн

, мм) и глубины промерзания

(Л

см) определяют по следующим уравнениям:

пов

= 0,367Р

С11

+ 21,2

или

ПОВ

= 0,457Я

СН

+ 0,31А

-3,2.

Расчеты ожидаемых объемов поверхностного стока

нужны при проектировании осушительных систем на бо-

лотах Севера, а также для планирования агротехниче-

ских мероприятий. Иногда практикуется внесение из-

вести и минеральных удобрений по снегу, что при зна-

чительных объемах поверхностного стока приводит как

к непроизводительным потерям до 20—30% их, так

и к загрязнению водоприемников.

Дренажный сток. После осушения болот для сель-

скохозяйственного использования существенно пре-

образуется верхний (1—1,5 м) слой торфяной

залежи.

Часть его сдирается при проведении корчевки.

В процессе интенсивной осадки мощность его в первые

годы уменьшается. При вспашке он перемешивается

с торфом из нижнего слоя и с грунтом, вынутым из ка-

нав и траншей.

Нижний, ранее инертный слой залежи приобретает

свойства деятельного. Несмотря на некоторое ухудше-

ние водно-физических свойств, в нем на глубину осуше-

ния в течение года наблюдается колебание УГВ, изме-

нение влагозапасов, усиление микробиологической дея-

тельности.

Значительно увеличивается внутрипочвенный дре-

нажный сток. Данные по болотам Карелии показывают,

что в первые два года после осушения дренажный сток

превышает в 1,5 раза осадки. В среднем за 1955—

1957 годы на торфянике Новая Вилга при осадках

594 мм дренажный сток составил 652 мм. Это обуслов-

лено сбросом вековых запасов воды из осушаемого слоя,

увеличением притока грунтово-напорных вод.

В последующем сток уменьшается (табл. 10). Это

обусловлено изменением водно-физических свойств (уп-

лотнением, снижением водоотдачи), уменьшением глу-

бины каналов и дрен. В среднем слой дренажного сто-

ка с глубокого торфяника (Корзинская низина) за

1963—1978 годы составил от 50 мм в зоне атмосферного

и до 155 мм в зоне грунтового водного питания. Величи-

ны дренажного стока различной повторяемости необхо-

1974

Новая Зил-я

13- 61 0,36

0,12

0,39 236 43 0,18

0,05 0,15

1129,4

35,3 0,27 0,07

0,19 688

243

0,35

0,077

0,39

Корза,

содеем

1в

184

5,5

0,54

0,18

0,9

177

66,7 0,38 0,08 0,47 87,2 30,6 0.35 0,06 0,12 517 296 0,57

0,094

0,9

Корза.

закрыл, й

184 19,7 0,11 0,04 0,21 177 30,8 0,17 0,04 0,15 87,2 15,1 0,17 0,03 0,1 517 135 0,26

0,043

0,21

коллектор Л»

I I

I I 1 1 | J

1975 Новая Вплга

188

51,9 0,28 0,1

0,22 166

25,4

0,15 0,03 0,06 99,2 17,3

0,17 0,03

0,05 607 182 0,3

0,058

0,22

Корза,

водослив

6 129

65,5

0,51

0,12 0,8 88 11 0,12 0,01 0,06 93,4 43

0,05 0,01

0,03 433 152 0,35

0,048

Корза,

закрытый

129 18,9

0.15 0,04

0,08 88 1,8

0,02

0,002

0,02 93,4 0 0 0 0 433 52 0,12 0,016 0,12

коллектор

№

Пункт

наблюдений

С-

HPIG

W3«JP-

W3KCH-

о «,<

HUG

^ о g

CbG¥-

сюкд

коэффшгыднх

C1I0N

C10KO*

ОСЗТГКН'

HPIG

W31IP-

"BB

W5KGH-|

о o^

HMG

". d

CDGtf-

? S

ciOK a

коэффнггнснх

C1I0N

C10K3

OCSttKH*

HPIG

wg^ip-

S«2

W9KCH-

и o<<

HNG

о О

CbGtf-

? S

C.L0K9

К0ЭффШГН&Н1

CIIOH

сюка'

0C3VKH'

HPIG

WSTJP-

2»H

W9KCH-

7 «.do

:Ьб1Гнп&

>, *.

сю

коэффшпюш

сноп

схокч'

ОСЭТТКП

1976

Новая Вилга 205 53,8 0,26 0,1 0,78 342 77,6 0,23 0,1 0,78 132 70,9 0,54 0,13 0,78 682 261 0,38 0,083 0,78

Корза, водослив 6 147 48,4 0,33 0,09 1,25 322 129 0,4 0,16 1,15 105 81,5 0,78 0,15 0,78 596 299 0,5 0,095 1,25

Корга, закрытый Н7 6 0,04 0,01 0,03 322 99,3 0,31 0,12 0,82 105 70,1 0,67 0,13 0,63 596 198 0,33 0,063 0,82

коллектор № 27

1974-

Новая

Вилга

192 55,6 0,29 0,11 0,46 248 48,7 0,2 0,06 0,33 120 41,2 0,34 0,08 0,34 659 229 0,35

0,073

0,46

1976

Корза.

водослив

6 153 69 0,45 0,13 1 196 68,9 0,35 0,09 0,56 95 38,8 0,41 0,07 0,31 515 249 0,48 0,079 0,98

Корза,

закрытый 153 15 0,1 0,03 0,11 196 44 0,22 0,06 0,33 95 28,4 0,3 0,05 0,24 515 128 0,25 0,041 0,38

коллектор

№ 27

Димы и для гидрологических расчетов, и для разработ-

ки природоохранных мероприятий (табл.11).

Таблица 11

Дренажный сток различной повторяемости на торфяных почвах, мм

В среднем за сезон

Обеспеченность, %

75 90

Гидрологический

год

(XI-X)

зонах

питания:

грунтового

атмосферного

....

Зима

Весна

.......

Лето

Осень

166

211

140

173

108

144

100

135

По величинам максимальных модулей дренажного

стока различной обеспеченности для периодов весенне-

го половодья и летне-осенних паводков обычно прово-

дятся расчеты осушительной сети и определяется вынос

химических веществ с дренажными водами (табл. 12).

Таблица 12

Обеспеченность суточных максимальных модулей

дренажного стока на торфяных почвах, л/с с га

Максимальные модули

Весенние

Средние весенние

Летние

Осенние

3,6

1,5

2,22

1,05

3,2

1,23

2,1

0,9

Обеспеченность, %

2,4

0,82

1,4

0,63

1,85

0,65

0,93

0,52

1,25

0,44

0,32

0,41

1,02

0,38

0,31

0,39

0,49

0,22

0,13

0,2

На тяжелых минеральных почвах озерно-ледниковых

равнин основной объем дренажного стока поступает

в дрены по пахотному слою через дренажную засыпку,

поэтому решающее значение в формировании дренажно-

го стока играет мощность пахотного слоя. Слабоокуль-

туренные почвы имеют малую водоаккумулирующую

емкость, на них обычно выше поверхностный сток, а со-

ответственно возрастает и опасность водной эрозии.

Наблюдения за 1966—1975 годы на Корзинской

и Олонецкой равнинах показали, что при расстояниях

между дренами 8—12 м средний объем дренажного сто-

ка с минеральных почв составил соответственно 67

и 87 мм, с колебаниями в отдельные годы от 20 до

200 мм. На минеральных почвах выше и максимальные

модули стока (табл. 13).

Таблица 13

Модули стока на различных типах почв (Корзинская низина,

1966—1976 гг.), л/с с га

Почвы

Минеральные

глинистые

Торф (до 1 м) . . . .

Торф (до 3 м) . . . .

Рас-

стояния

между

дрена-

ми,

8—20

90-30

20—40

Весна

сред-

ние

0,42

0,35

0,5

макси-

маль-

ные

1,17

0,89

1,П

Лето

сред-

ние

0,34

0,25

0,32

макси-

маль-

ные

2,22

1,85

1,45

Осень

сред-

ние

0,28

0,24

0,27

макс и

маль-

ные

0,73

0,33

0,63

Если для южной мелиоративной зоны Карелии ха-

рактерны более крупные по площади озерно-ледниковые

равнины (до

5—20

тыс. га), то в других зонах для пер-

воочередного сельскохозяйственного освоения осушают-

ся меньшие по площади объекты. В юго-западной ме-

лиоративной зоне (Приладожье) такие объекты распо-

ложены на склонах и в понижениях рельефа моренных

волнистых равнин. Сложены они с поверхности средне-

и тяжелосуглинистыми почвогрунтами, имеют обычно

хорошо выраженные уклоны поверхности (0,02—0,05

и более). Это способствует улучшению условий форми-

рования поверхностного и снижению дренажного стока,

что необходимо учитывать при планировании противо-

эрозионных и природоохранных мероприятий.

При различных уклонах и расстояниях между дрена-

ми средние характеристики дренажного стока (1966—

1973 гг.) составили:

Расстояние между дренами, м 12—14 22—24 30

Уклон поверхности 0,02

0,025

0,05

Средний объем дренажного

стока, мм 58,3 50,8 24,3

Максимальные модули дренаж-

ного стока, л/с с га 1,11 0,43 0,42

Метод построения двойных интегральных кривых

связи объемов дренажного и суммарного стока с осу-

шаемых болот с осадками (слой стока и осадков берет-

ся нарастающим итогом по годам) позволил установить

наличие математических зависимостей между указан-

ными величинами:

2К?д

= Ь9 2я

716

2 Q - S

<?д

+ 2

QHOB

= 1,38 2

/><>.*

где 2Q

, SQnoB, 2Q

—

дренажный, поверхностный

и суммарный стоки (мм), 2Р

—

осадки (мм за период

после осушения).

Эти уравнения позволяют прогнозировать сток и из-

менения его после осушения. Если в первое десятилетие

после осушения болота средний слой дренажного стока

за год равен 84, а суммарного—150 мм, то во второе

десятилетие при норме осадков 580 мм в год они соста-

вят соответственно 64 и 131 мм, то есть будет наблю-

даться снижение среднегодового стока на 20 мм только

за счет уменьшения дренажного стока (Корзинская ни-

зина, 1963—1978 гг.).

Последнее закономерно обусловлено осадкой и уп-

лотнением торфа, уменьшением глубины заложения

дрен, градиентов напора и снижением коэффициентов

фильтрации торфа. Можно говорить о некотором увели-

чении стока в первые два года после осушения за счет

сброса вековых запасов воды из дренируемого слоя,

а также о последующем снижении стока по мере окуль-

туривания торфяника, увеличения транспирации влаги

растениями.

Сказанное следует учитывать при проектировании

и строительстве осушительной сети на болотах. Целе-

1200\

1№\

«а

800\

900

200\

4972

П972

4965

1090 2000 3000 4000

Осадки, мм

5000

Двойные интегральные кривые связи дренажного (/) и суммар-

ного (2) стока с осадками

сообразно осушение болот открытой сетью на первом

этапе, когда происходят наиболее существенные изме-

нения водно-физических и гидрологических свойств

торфяной залежи. В последующем эффективен переход

на деревянный дренаж с переустройством его через

25—30 лет. Возможно повторное использование хорошо

сохранившихся дрен. Раскопки через 17 лет после за-

кладки дренажа на Корзинской низине показали, что

в условиях Севера деревянные дрены практически не

затронуты гниением.

Деревянный дренаж более надежен, менее чувстви-

телен к неравномерной осадке торфа, практически не

подвержен заохриванию обычно сильно ожелезненными

грунтовыми водами. Технология строительства его про-

ще (гончарные дрены укладывают на дощатые проклад-

ки),

качество работ лучше. Оптимальная послестрои-

тельная глубина заложения дрен 1—1,2 м обеспечивает

лучшее регулирование водного режима почв как в сы-

рые,

так и в сухие годы.

Расчетный эксплуатационный срок службы гончарно-

го дренажа — 75 лет. Учитывая ожидаемую осадку

и сработку торфа за этот период (на 60 см) и более су-

щественное снижение дренажного стока, этот дренаж

укладывают на большую глубину (до

1,5—1,7

м). А это

влечет за собой необходимость еще более значительного

углубления открытой проводящей сети каналов. По-

следнее может уже неблагоприятно отразиться на вод-

ном режиме не только осушаемого объекта, но и при-

легающих территорий, приведет к более значительному

снижению уровней грунтовых вод, особенно если глубо-

кие каналы будут врезаны в подстилающие водоносные

горизонты.

Данные по суммарному стоку с осушаемых водо-

сбросов Корзинской низины и слабоосушенных речных

водосбросов (табл. 14) подтверждают вывод

некотором

снижении стока из верхнего осушенного метрового слоя

торфяной залежи по сравнению со стоком из такого же

слоя неосушенного болота. Однако в зоне грунтового

водного питания (глубокий торфяник) суммарный сток

в 1,8 раза выше. Это происходит вследствие сущест-

венного увеличения дренажного стока из метрового слоя

и перехвата грунтового потока открытым коллектором

большей глубины (до 1,5 м). Сопоставление данных по

осушенной Корзинской низине (площадь водосбора —

1310 га) и рекам Шуе и Маньге показывает очень

тесную связь стока с осушаемого болота с речным

стоком.

Однако значительно возрастает грунтовый, подзем-

ный сток, перехватываемый сетью ловчих каналов и от-

крытых коллекторов на осушаемом болоте, снижается

Таблица 14

Суммарный сток с болот и речных водосборов, мм

Год

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

среднем

за

период

Корзинская

весеннее

половодье

осадки

за

XI-IV

345

300

280

205

270

288

277

340

326

358

289

коэффи-

циент

стока

0,56

0,48

0,57

0,5

0,56

0,6

0,66

0,51

0,54

0,63

0,56

осадки

за год

439

627

494

413

478

480

417

666

606

571

519

низина

[

неосушениое

болото

109

168

173

ИЗ

134

251

141

290

154

lilt

ее

203

280

277

166

223

314

241

351

364

407

283

сток

ий тор-

осу-

ный

дренаж,

плюс

поверх.

100

176

127

105

168

106

130

119

Рс

Маньга

252

315

340

183

277

255

257

444

336

349

| 302

?КИ

243

276

330

213

221

246

314

319

272

314

274

поверхностный сток с прилегающего водосбора. В целом

сток с осушаемого массива несколько выше, чем с водо-

сбора реки Шуи, коэффициенты стока составляют 0,56

и 0,5 соответственно. Сток с водосбора реки Маньги,

в котором проведены значительные объемы лесомелио-

ративных работ, несколько выше. Это можно объяснить

снижением суммарного испарения после лесоосушения

при слабом лесопокрытии осушенных площадей. Вме-

сте с тем изменение стока после осушения (в пре-

делах 0,86—1,15 от стока с неосушенных или слабо

осушенных водосборов) говорит лишь о влиянии осу-

шения.

Для оценки влияния осушения на сток существует

критерий, который может быть назван воднобалансовым

коэффициентом стока: