МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК Кафедра географии и устойчивого развития геосистем РЕФЕРАТ По дисциплине «Гидрология» «Болота» Выполнила студентка гр. Б8118-05.03.02ог Е.А. Гайчукова Проверила доцент: __________ Е.Э. Холоден ______________________ (зачтено / не зачтено) Владивосток 2020 Оглавление Болота и их происхождение .................................................................................. 3 Распространение болот на земном шаре .............................................................. 5 Морфология болот ................................................................................................. 6 Влияние болот на речной сток .............................................................................. 8 Водный баланс и уровенный режим болот........................................................ 10 Литература ............................................................................................................ 13 2 Болота их происхождение и типы Болота – природное образование, представляющее собой обильно увлажненный участок земной поверхности, имеющий слой торфа и характеризующийся развитием специфических форм растительности, приспособленных к условиям избытка влаги и недостатка кислорода, процессами торфообразования и торфонакопления. Болота образуются путем заболачивания водоемов и суши (этот процесс преобладает). Заболачивание водоемов – естественный процесс развития водоемов, путем надвигания периферийных зон растительности на глубоководную часть, а также путем нарастания зыбуна, или сплавины, состоящей из живых и отмерших растений. Заболачивание суши – следствие определенного сочетания физикогеографических условий, способствующих замедленному стоку вод при условии насыщения влагой поверхностных слоев почво-грунтов и частичной аккумуляции ее на земной поверхности. В следствии этого в верхних слоях почво-грунтов создается длительное переувлажнение, которое приводит к ухудшению кислородного и минерального питания растений. Недостаток кислорода ухудшает биохимические питание процессы Полуразложившиеся растительности, разложения остатки растений, нарушает отмерших частей накапливаясь и нормальные растений. уплотняясь, превращаются в торф. Появление торфа превращает поверхность суши вначале в заболоченный участок, а затем в болото. Большое значение в процессе развития болот имеет положение уровня грунтовых вод в торфяной залежи и прилегающих суходолах. С ростом торфяной залежи и прилегающих суходолах. С ростом торфяной залежи и повышением уровня грунтовых вод в болоте, занимающем пониженные пространства, уменьшаются уклоны поверхности грунтовых вод, что приводит к замедлению потока грунтовых вод направленного к болоту, и общему повышению их уровня в окружающей болото местности. 3 На некоторой стадии выщелачивания лесных почв древесной растительности начинает не хватать питательных веществ. Появляется не требовательная моховая растительность, постепенно вытесняющая древесную. Нарушается водно-воздушный режим в поверхностных слоях почвы. В результате под пологом леса, особенно при ровном рельефе, близком залегании водоупора и влагоемких почвах, создаются благоприятных для заболачивания условия. Старые поколения деревьев постепенно отмирают, на смену им приходит типичная болотная древесная растительность. Нередко заболачивание начинается в местах, где был вырублен лес, и на лесных пожарищах. Заболачивание связано с торфонакоплением – результатом процесса ежегодного прироста органической массы в растительном покрове и процесса разложения отмерших растений. Наиболее благоприятные условия для болотообразования и накопления торфа создаются в зоне избыточного увлажнения умеренного климата. Таким образом, для развития процессов заболачивания и торфонакопления необходимы благоприятные сочетания водного и теплового болотообразования режима. ведущее Вот место почему среди принадлежит разнообразных климатическим и гидрологическим особенностям территории, создающим благоприятные для заболачивания сочетания тепла и влаги [1]. Выделяют три основных типа болот: Низинные (евтрофные) – как правило, они возникают на месте озер, на реках, расположенных на пониженном уровне. Участки всё время затапливаются водой. В результате поступления грунтовых вод, начинается массовое зарастание поверхности зеленью мхов, а также различными осоками и злаками. Заболоченные территории могут иметь ивы и ольхи. В большинстве случаев торфа на болотах не много, максимальная мощность составляет 1,5 метра. 4 Верховые (олиготрофные) – в большинстве случаев питание таких болот происходит за счет выпадения атмосферных осадков. Они располагаются на поверхностях, имеющих плоскую форму. На заболоченных территориях растет сфагновый мох, пушица, багульник, клюква, вереск, а также сосна, лиственница и береза. Слой торфа в верховых болотах достигает 10 метров, встречаются случаи, когда он значительно превышает данный показатель. Переходные (мезотрофные) – в народе их называют смешанными. Территории находятся в переходной стадии между низинными и верховыми болотами. Во времена, когда низинные участки накопляют растительные остатки, происходит повышение поверхности болота. Любой из видов болот важен для жизнедеятельности человека, так как является источником торфа, увлажнителем воздуха и местом обитания для многих видов животных. На болотах также растут целебные растения, ягоды которых применяются даже в пищевой промышленности. Типы болот по микрорельефу выделяют бугристые, выпуклые и плоские типы болот. Бугристые территории имеют характерные торфяные образования, которые могут быть нескольких сантиметров и даже метров. Выпуклые болота отличаются характерной формой. На участках обильно растут сфагновые мхи. Плоские болота сосредоточены в низинных местах и питаются за счет воды, которая богата минеральными веществами. По макрорельефу болота бывают долинного, пойменного, склонового и водораздельного типов. Распространение болот на земном шаре Болота распространены на Земле повсеместно: в разных климатических зонах и на большинстве континентов. Общая площадь торфяных болот на земном шаре, по данным ГГИ, около 2,7 млн км2, или около 2% площади суши. В них сосредоточено более 11 тыс. км3 воды, или 0,03% пресных вод гидросферы. Общая площадь болот всех типов на Земле, по данным Е.Я. Каца, еще больше – до 3,5 млн км2. Наиболее заболоченные 5 материки – Южная Америка (70% территории) и Евразия (18%). В России общая площадь торфяных болот составляет 0,6 млн км 2, а с учетом заболоченных земель общая площадь всех болот равна 1 млн км2 (37% площади болот мира и 5,9% территории страны). Запасы воды в болотах России, по оценкам РосНИИВХа, составляют около 3 тыс. км3. Наиболее велика заболоченность Западной Сибири. Здесь болота покрывают 0,32 млн км2 и содержат около 1 тыс. км3 воды. Заболоченность северной части Западной Сибири достигает 50%, а в некоторых районах – 70%. Широко распространены болота на северо-западе России, на Урале и в Зауралье, в других регионах необъятной России. Распространение болот подчинено определенной закономерности. Эта закономерность теснейшим образом связана с соотношением элементов водного баланса. Чем больше выпадает осадков, и чем меньше потери их на испарение, тем больше, при прочих равных условиях, заболоченность. Отсюда, следовательно, можно сделать вывод, что распространение болот должно быть подчинено определенной климатической зональности. Этого, однако, недостаточно. Помимо большого количества осадков и малых потерь на испарение, для образования болот необходимы и другие условия. В целом же развитию болот будет благоприятствовать равнинный рельеф, характеризующийся малыми уклонами, слабая дренированность поверхности водотоками, наличие труднопроницаемых грунтов. Наоборот, условия, благоприятные для стока поверхностных вод или их фильтрации в грунт, даже при резком преобладании осадков над испарением не могут вызвать процессов заболачивания и последующего возникновения болот [3]. Морфология болот С морфологической стороны болота характеризуются формой своей поверхности, размерами массивов, уклонами своей поверхности, размерами массивов, уклонами поверхности и глубинами торфяной залежи. Общий характер формы поверхности, различная степень ее расчлененности и уклоны определяют направление и интенсивность фильтрационного потока в 6 болотах. Болота могут иметь плоскую, вогнутую или выпуклую поверхность. Рельеф поверхности болота не остается постоянным и в процессе развития меняется. Характерными элементами микрорельефа поверхности болота являются: гряды и мочажины, кочки и межкочечные понижения, бугры. Гряды – отдельные вытянутые в длину повышенные участки на болоте, чередующиеся с такими же вытянутыми понижениями сильно обводненными мочажинами. Гряды и мочажины представляют единый комплекс в микрорельефе болотных массивов. Характерной особенностью этого комплекса является то, что гряды и мочажины вытянуты перпендикулярно направлению наибольшего уклона поверхности болота и располагаются концентрически относительно точек максимальной высоты массивов. Бугры – наблюдаются на болотах лесотундры. Образование их связано с морозным выпучиванием. Сложены они торфом, под которым находится вечномерзлое «ядро» на суглинистых и глинистых грунтов, подстилающих торфяник. Высота бугров иногда достигает нескольких метров. Образование кочек связано и усадкой растительной дернины, обусловленных составом растений в данной растительной ассоциации и водно-тепловыми условиями их произрастания. Для болотных массивов характерно наличие внутриболотных водных объектов: ручьев, речек, озерков, микроозерков и топей. Совокупность этих водных объектов на болотах представляет собой внутриболотную гидрографическую сеть. Болотные озера могут быть значительными по объему и площади. Площади их часто измеряются несколькими, иногда десятками квадратных километров, а глубины достигают 10 м и более. Поверхность их либо чистая, либо покрыта сплавинами. Озерки и микроозерки встречаются на болотных массивах обычно большими группами: десятки, иногда сотни озерков, Располагаются они на склонах болотных массивов – в местах изменения 7 уклона поверхности болота, де приток воды не компенсируется оттоком при низких горизонтах, а также в понижениях рельефа. Болотные водотоки представляют собой заторфовывающиеся и зарастающие ручьи и речки, либо существовавшие до образования болотного массива, либо возникшие в процессе развития массива и выработавшие собственный рельеф. Последние связаны с переобводненными участками болот и встречаются, в частности, на некоторых типах грядово-мочажинных комплексов. Ручьи и речки часто вытекают из болотных озер и топей. Глубина русла их не превосходит 1,5-2,0 м, в редких случаях она достигает 3,0-3,5 м; ширина русла обычно не более 10 м. Иногда ручьи текут под моховым покровом и лишь местами выходят на дневную поверхность. Топями называют сильно переувлажненные участки болотных массивов, характеризующиеся разжиженной торфяной залежью, непрочной дерниной растительного покрова и высоким уровня воды, периодически или постоянно выступающей на поверхность Топи располагаются на плоских участках в центральных частях, и на окраинах болотных массивов [1]. Влияние болот на речной сток Общими свойствами, характерными для болот и оказывающими влияние на сток с них, являются: повышенная возможность испарения по сравнению с окружающими суходолами, сравнительно малый объем воды, участвующем во внутригодовом влагообороте, по отношению к общему количеству воды в болоте и плохая водоотдача в меженные периоды как следствие различий в водопропускной способности деятельного и инертного слоев торфяной залежи болотного массива. К специфическим особенностям оказывающим влияние на формирование стока с них, относятся прежде всего источники питания, разные для различных типов болот, и содержание внутри болотных массивов свободных объемов воды (озера, мочажины). Как указывалось, на моховых участках верховых болот весной снеговые воды не стекают по поверхности мерзлого слоя болот, а фильтруются до уровня грунтовых вод и 8 аккумулируются в верхнем слое. Стекание их осуществляется путем фильтрации в деятельном слое. Поверхностный сток, по крайней мере в начальные фазы снеготаяния, отсутствует и может появиться подъема зеркала грунтовых вод до уровня поверхности болота и выше него. Это явление не наблюдается на верховых участках болот. Скорость фильтрационного потока в деятельном слое велика, поэтому весенние паводки в ручьях, характеризуются вытекающих крутыми из верховых подъемами уровней болотных массивов, и большими часто максимальными расходами. Модули максимального стока талых вод, по данным К. Е. Иванова, для малых болотных водосборов Новгородской, Ленинградской областей и Эстонской ССР достигают в среднем 90-150 л/(с*км2), а в отдельные годы и более. Величины модулей максимального стока в этих районах на незаболоченных речных водосборах одинаковой площади выше примерно на 30-40% [1]. Горизонтальное стекание воды с болотного массива может продолжаться лишь до тех пор, пока не истощатся запасы свободной воды в деятельном слое, т. е. до тех пор, пока уровни грунтовых вод находятся в пределах этого горизонта. При снижении уровней грунтовых вод до инертного слоя и последующем их падении сток с болотного массива практически прекращается. При хорошо развитой гидрографической сети на болоте вероятность падения стока до нуля меньше. Болотные ручьи, речки, болотные топи оказывают известное влияние на сток с болот, выравнивая его, но оно не очень- велико. Полное прекращение стока с верховых болот возможно как в зимний, так и в летний меженные периоды. Дальнейшие исследования этого вопроса К. А. Клюевой и данные анализа материалов наблюдений на болотно-гидрологических станциях подтвердили, что Минимальные средние месячные модули стока уменьшаются с увеличением заболоченности бассейнов, причем заметное снижение их наблюдается при заболоченности свыше 50% когда болота не содержат большого объема свободной воды. Дождевые осадки, выпадающие при уровнях грунтовых вод, 9 расположенных ниже деятельного слоя, аккумулируются в дают стока. Для возобновления его необходимо, чтобы уровни грунтовых вод достигали этого слоя. Воды, поступающие в низинные болота зон неустойчивого и недостаточного увлажнения, в значительной части испарение (например, с низинных болотных массивов юга Барабинской низменности). Выполняя, по существу, функцию испарителей в этих районах, низинные болота при большом их распространении на водосборе способствуют существенному снижению речного стока. Однако в ряде случаев сток с водосборов, на которых распространены низинные болота, оказывается выше и устойчивее по сравнению с водосборами, лишенными болот. В этих случаях повышенный сток с низинных болот, как и повышенный сток рек, является следствием одной общей причины на – повышенного грунтового питания. Примером может служить сток некоторых рек Полесья. Таким образом, влияние болот на сток рек не однозначно. В зоне достаточного и избыточного увлажнения болота оказывают влияния на норму годового речного стока; они снижают максимальный и минимальный сток. Крупные болотные массивы, в которых значительные площади заняты озерами и озерно-мочажинными комплексами, способствуют регулированию речного стока. Наличие болотных массивов в районах недостаточного увлажнения способствует снижению речного стока по сравнению с незаболоченными водосборами, и тем сильнее, чем в более теплых и засушливых областях располагаются речные бассейны [1]. Водный баланс и уровенный режим болот В расходной части водного баланса болот большая часть приходится на суммарное испарение, менышая – на сток с болот. Для характеристики соотношений элементов верховых болот можно привести данные К. Е. Иванова, относящиеся к болотным водосборам северозапада европейской части СССР. Источником питания их являются осадки. В результате многолетних экспериментальных исследований установлено, что в теплую половину года (май – октябрь) в расходной части водного баланса 10 на долю стока приходится около 20%, на Преобладающая часть испарения приходится на май – июль. В это время расход воды на испарение чаще всего превышает атмосферные осадки, что происходит за счет уменьшения запасов воды в болотном массиве. Сток с болот в летний период (июнь – август) мал и составляет примерно 5% величины испарения. Сток с болот преобладает в зимне-весеннее полугодие, когда он составляет около 75% годовой суммы, причем на время снеготаяния (апрель) приходится большая часть этой величины. Пополнение запасов воды происходит с августа вплоть до замерзания болота. Зимой наблюдается расходование их в результате малоинтенсивного, но длительного стока с болот. Суммарное испарение и режим испарения с различного типа болот и болотных микроландшафтов неодинаковы. Испарение с болотных массивов определяется притоком тепловой энергии к их поверхности, составом и близостью залегания грунтовых вод. Установлено (В. В. Романов и др.), что в условиях избыточного увлажнения лесной зоны с низинных болотных микроландшафтов испарение несколько больше (в среднем на 3-10%), чем с верховых болотных микроландшафтов. Испарение с верховых болотных микроландшафтов в пределах 64–66° с. ш. за вегетационный период колеблется от 300–325 до 375–425 мм. Таким образом, испарение с верховых болот лесной зоны несколько больше, чем с незаболоченных территорий, но различия невелики и находятся в пределах точности современных методов определения и расчетов этой величины. Южнее расход на испарение с болот заметно превышает испарение с незаболоченных пространств. По сравнению с озерами величина испарения с верховых и низинных болот лесной зоны меньше: для верховых микроландшафтов на 35–50%, для низинных на 30–40%. Это соотношение изменяется в течение лета: в первую половину испарение как с верховых, так и с низинных болот значительно больше, чем с озер, а начиная с августа меньше, что объясняется как различием тепловых свойств торфяной массы и воды и различием 11 теплообмена болота и озера, таки повышенной транспирацией растительного покрова болота в первой половине лета. Резкое снижение испарения с болот во вторую половину лета связано с понижением уровня грунтовых вод. Расчет испарения с болот в настоящее время осуществляется по разработанной в ГГИ формуле 𝑍 = 𝛼 × 𝑅б где Z – испарение в мм/мес; Rб – радиационный баланс в кал/см2; α – коэффициент, зависящий от типа болотного микроландшафта и периода вегетации [1]. Формулы расчета водного баланса: V1 = (m • 40)+ (k • 500)– х1(х2); V2 = (14,5x m) + (k x 500)+ d - 200; V` = V1 - V2; где: V1 — потребность организма в воде в мл/24 ч, V2 — расчет необходимого для введения количества воды в мл/24 ч, V` — водный баланс за сутки, m — масса в кг, k — коэффициент температуры, k — (t°C больного — 37); k = 0 при t 37°C больного и ниже; k = 1 при t 38°C больного и выше; k = 2 при t 39°C больного и выше. X1 = 300 (для взрослых) — количество эндогенной воды; Х2 = 150 (для детей) — количество эндогенной воды; d — диурез. Если V` = 0— нулевой водный баланс, V`> 0 — положительный водный баланс, V`< 0 — отрицательный водный баланс. 12 Литература 1) Давыдов Л.К., Дмитриева А.А., Конкина Н.Г. Общая гидрология – М., 1973. – 462 с. 2) Происхождение болот и их распространение на земном шаре [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studopedia.org/10-23936.html 3) Распространение болот [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/1076350/page:5/ 13
