Вода в болотных массивах. Активный и пассивный слой. Движение воды в торфе

Болотные воды - воды, связанные с болотными отложениями. Для Б. в. характерно сравнительно высокое содержание железа и органических веществ. Вследствие неполного разложения растительных остатков Б. в. имеют обычно кислую (реже центральную) реакцию и агрессивны по отношению к бетону. Высокая подвижность железа в Б. в. приводит к образованию в болотах железистых минералов вивианита и сидерита при рН = 7,2 - 7,4.Это своеобразное переходное звено между грунтовыми и поверхностными водами. В одних случаях болота питают горизонты грунтовых вод, в других — грунтовые воды вклиниваются в болотные массивы и питают их.

Под водами растительного слоя понимается совокупность воды, содержащейся в верхней части почвы в самых разных состояниях. Эти воды часто подвержены сезонным изменениям вследствие изменения гидрометеорологических условий. Зимой в средних и высоких широтах они замерзают, а летом нагреваются до 50° и более. Воды растительного слоя грунта в большом количестве содержат органические вещества, среди которых значительное место принадлежит микроорганизмам.

Растительный слой — своеобразный фильтр, с помощью которого обеззараживается вода, инфильтрируется с поверхности до горизонта грунтовых вод. Присутствующие в растительном слое бактерии — цитофаги уничтожают холерные, тифозные и другие болезнетворные бактерии.

Воды растительного слоя значительной мере определяют плодородие почв, поэтому они являются объектом изучения почвоведов, агрономов.

Торфяная почва — верхний биологически активный слой (до 35-70 см) торфяника, в котором анаэробные процессы периодически сменяются аэробными, а следовательно, активнее разлагаются растительные остатки. Нижняя граница почвы обычно совпадает с нижней границей корнеобитаемого слоя и максимальным понижением уровня грунтовых вод в летний сезон года.

Движение воды осуществляется в основном путем фильтрации в растительном очесе и в торфяной залежи в направлении градиента напора либо путем свободных потоков по поверхности болота и внутри залежи по водоносным жилам. Болотный массив в отношении водопроницаемости представляет собой крайне неоднородную среду. Верхний его слой, сложенный живым растительным покровом и моховым очесом, обладает очень высокой водопроводимостью по сравнению с водопроводимостью основной массы торфяной залежи, особенно ее нижних горизонтов. Экспериментальными исследованиями установлено, что в слое толщиной 1—1,2 м коэффициент фильтрации уменьшается с глубиной в тысячи и десятки тысяч раз. Особенно резкие изменения коэффициента фильтрации происходят в слое до 40 см от поверхности мохового покрова (рис. 149). Быстрое убывание водопроницаемости с глубиной в этом слое связано с уплотнением и различной степенью разложения растительных остатков, что приводит к уменьшению размера пор. В сильно разложенных торфах (до 55—65%) коэффициент фильтрации падает до миллионных долей сантиметра в секунду. Таким образом, торф с высокой степенью разложения по условиям водопроводимости приближается к глинам. Водопроводимость торфа меняется и от ботанического состава.

Водный баланс болот

Водный баланс болота складывается из приходной части, включающей атмосферные осадки x, приток поверхностных y1 и поздемных (грунтовых) вод w1, и из расходной части, включающей испарение z, поверхностный y2 и подземный w2 отток. За интервал времени Δu в болоте может произойти накопление воды или её сработка (± Δu).

Уравнение водного баланса: x + y1 + w1 = z + y2 + w2 ± Δu.

Для верхового болота челны y1 и w1 (болото питается лишь атмосферными осадкми) равно нулю.

Источниками питания болот служат, таким образом, атмосферные осадки, поверхностный и подземный сток из-за пределов болота. У верховых и низинных болот соотношение этих источников питания различное: верховые болота питаютс в основном атмосферными осадкми, низинные – поверхностными и подземными (грунтовыми) водами.

Главная статья расходования воды в болотах – это испарение с поверхности болота, включая транспирацию растительностью. Вклад испарения в расходования воды с болота достигает 100% для низинных бессточных болот котловинного залегания в аридной зоне и составляет около 50% для болот в северных районах избыточного увлажнения.

Величина испарения с болот зависит от климатических условий, в целом возрастая с уменьшением широты местности, от типа болота (евтотрофные болота испаряют воды больше, чем олиготрофные), от высоты стояния уровня болотных грунтовых вод и содержания воды в болоте (при высоком влагосодержании величины испарения могут приближаться к величинам испаряемости).

Соотношение составляющих водного баланса болота изменяется во времени. Изменений условий питания и расходования влаги в болоте приводит к колебания уровня грунтовых вод, который обычно находится близко от поверхности болота и быстро реагирует на изменения составляющих водного баланса.

37. Ледники, образование, их типы. Распространение

Ледник — масса льда преимущественно атмосферного происхождения, испытывающая вязкопластическое течение под действием силы тяжести и принявшая форму потока, системы потоков, купола (щита) или плавучей плиты. Образуются ледники в результате накопления и последующего преобразования твёрдых атмосферных осадков (снега) при их положительном многолетнем балансе.

Общим условием образования ледников является сочетание низких температур воздуха с большим количеством твёрдых атмосферных осадков, что имеет место в холодных странах высоких широт и в вершинных частях гор. Однако, чем больше суммы осадков, тем выше могут быть температуры воздуха. Так, годовые суммы твёрдых осадков меняются от 30—50 мм в Центральной Антарктиде, до 4500 мм на ледниках Патагонии, а средняя летняя температура от −40 °C в Центральной Антарктиде, до +15 °C у концов самых длинных ледников Средней Азии, Скандинавии, Новой Зеландии, Патагонии.

Морфологическая классификация ледников

Горные ледники (горное оледенение) — наземные ледники, залегающие в горном рельефе, объединённые по морфологическим признакам. Форма ледников зависит от подстилающего рельефа, их движение определяется в основном силой стока.

Ледники вершин — лежат на вершинных поверхностях отдельных гор, хребтов и горных узлов.

-Ледник конических вершин — покрывает со всех сторон отдельно расположенную вершину, со сравнительно ровным нижним краем, если склоны слабо расчленены, и с выводными языками, спускающимися по ложбинам и радиальным впадинам. В последнем случае ледник имеет звездообразный вид.

-Ледник плоской вершины — имеет форму плосковыпуклого купола, покрывающего выровненные наклонные поверхности отдельных вершин и гребней. Заканчивается крутым обрывом и одним-двумя короткими выводными языками, спускающимися по ложбинам на склоне.

-Кальдерный ледник — располагается в кальдере вулкана, иногда с одним или несколькими выводными языками.

Ледники склонов — занимают депрессии на склонах горных хребтов и отдельные участки слабо дифференцированных склонов.

- Присклоновый ледник — небольшой ледник на узкой поверхности структурной террасы или какой-либо пологой площадке у подножья крутого уступа.

- Висячий ледник — небольшой ледник, залегающий в слабо выраженных впадинах на крутых склонах гор и оканчивающийся высоко на склоне основной долины.

- Каровый ледник — сравнительно небольшой ледник, лежащий в чашеобразном углублении склона — каре, созданном или расширенном деятельностью снега и льда.

- Карово-долинный ледник — каровый ледник, язык которого спускается в нижележащую долину, но на расстояние, не превышающее одной-двух третей общей длины ледника.

Ледники долин — располагаются в верхних и средних частях горных долин.

- Долинный ледник — ледник, язык которого расположен в ледниковой долине, а область питания (фирновый бассейн) — в чашеобразном расширении её верховья.

- Сложный долинный ледник — ледник, образующийся из двух или более ледниковых потоков с самостоятельными областями питания. Сливаясь, такие потоки обычно до конца сохраняют самостоятельную структуру и разделяются срединной мореной.

- Дендритовый ледник — сложный долинный ледник, состоящий из ряда притоков разного порядка с самостоятельными областями питания, вливающихся в главный ледник.

- Ширококонечный ледник — ледник, язык которого спускается по горной долине до её выхода в следующую более широкую долину или на предгорную равнину, где распространяется вширь и часто имеет форму «лапы».

- Предгорный ледник — обширный ледник, распластанный вдоль подножья горного хребта, образованный из нескольких долинных ледников с самостоятельными областями питания, слившихся при выходе на равнину.

- Котловинный ледник — ледник, область питания которого находится в обширном цирке, а язык выходит за пределы образовавшейся котловины на расстояние одной-двух третей длины. Отличается от каровых и карово-долинных ледников намного бо́льшими размерами и толщиной до нескольких сотен метров.

Отдельно выделяются:

Перемётные ледники — один или несколько ледников, расположенных на противоположных склонах и имеющих общую область питания на седловине хребта. Они могут быть висячими, долинными и склоновыми.

Возрождённый ледник (регенерированный ледник) — долинный ледник, лишённый фирнового бассейна и питающийся обвалами льда с висячего или более высоко расположенного долинного ледника.

Горнопокровные ледники (горнопокровное или сетчатое оледенение) — переходные от горных к покровным ледникам. Сочетают в себе локальные ледниковые плато и купола с большими долинными и предгорными ледниками в сквозных долинах.

Покровные ледники (покровное оледенение) — класс ледников, куда объединены морфологические типы, форма которых не зависит от рельефа земной поверхности, а обусловлена распределением питания и расхода льда. Движение льда определяется преимущественно силой растекания и происходит, как правило, от центральной части к периферии.

Ледниковый покров (покровный ледник) — система ледниковых щитов, ледниковых куполов, выводных ледников, ледяных потоков и шельфовых ледников, погребающая сушу, шельф, в иногда и глубокие моря на площадях в сотни тысяч — миллионы квадратных километров. Различаются: наземные покровы, которые налегают на каменное ложе, расположенное выше уровня океана, и «морские» покровы, которые состоят из внутренних частей («морских» щитов и ледяных потоков), налегающих на глубоко погруженное каменное ложе, и периферических частей (шельфовых ледников), являющихся плавучими.

Ледниковый щит — выпуклый плоско-куполовидный ледник, характеризующийся значительной (свыше 1000 м) толщиной, большой (свыше 50 тыс. км²) площадью, примерно изометрической плановой формой и радиальным течением льда. Морфология и движение ледникового щита почти не зависит от рельефа ложа.

Ледоём — крупный элемент сетчатых ледниковых систем, который получает развитие в условиях горно-котловинного рельефа; — изометричные или слегка вытянутые в плане массы льда, заполняющие межгорные котловины. Развившиеся ледоёмы пополняются льдом за счёт впадающих в них долинных ледников, а кроме того могут получать снежное питание и на свою собственную поверхность; — межгорные впадины и расширения речных долин, которые полностью заполнялись ледниками горного окружения.

Ледниковый купо л (ледниковая шапка) — выпуклый ледник, сходный с ледниковым щитом, но имеющий толщину и площадь соответственно меньше 1000 м и 50 тыс. км².

Выводной ледник — быстро движущийся поток льда, через который происходит основной расход льда с данного ледосборного бассейна наземного ледникового щита. Залегает в скальной долине, в краевых частях обычно отмеченной выходами скал и нунатаков. Могут выходить за пределы ледниковых щитов и пересекать краевые возвышенности. При впадении в морские бассейны может питать шельфовый ледник или распадаться на айсберги.

Ледяной поток — полосовидный участок ускоренного движения льда «морского» ледникового щита, текущий в ледяных берегах, но обычно следующий долинообразным понижениям ложа. При впадении в морские бассейны может питать шельфовый ледник или распадаться наайсберги.

Шельфовый ледник — плавучий ледник, имеющий форму плиты с почти горизонтальными верхней и нижней поверхностями, значительной толщиной (в сотни метров) и большой горизонтальной протяжённостью. Питается за счёт аккумуляции снега, притока льда с суши, и намерзания льда из морской воды снизу. Обычно имеет свободный край (барьер), от которого откалываютсяайсберги. В краевой части намерзание на нижней поверхности обычно сменяется таянием. Подразделяются на внешние, прикреплённые к выровненному или выпуклому берегу, и внутренние, охваченные берегами с нескольких сторон. Те и другие, могут иметь контакт с поднятиями дна.

Геофизическая классификация ледников

Эта классификация учитывает географическое и климатическое положение ледников, их температурный режим и содержание воды во льду. При этом под тёплым льдом понимается лёд, находящийся при температуре плавления и содержащий в себе некоторое количество жидкой воды, а под холодным льдом — имеющий температуру ниже точки плавления.

Полярные ледники (холодные ледники):

-высокополярные и сильно континентальные,

-ледники, полностью холодные и полностью сухиеледники более низких широт и континентальных областей умеренных широт, полностью холодные зимой и кратковременно слабо влажные на поверхности летом.

Субполярные ледники (переходные ледники):

- сходные с предыдущим подтипом, но у их ложа в центральной части ледников есть тонкий слой тёплого льда,

- высокогорные, ледники в области аккумуляции состоит из холодного и сухого льда, а в области абляции из тёплого и влажного,

-высокоширотные в районах с морским климатом, ледники в области аккумуляции состоят из тёплого льда, а в области абляции из холодного льда,

-слабоконтинентальные, ледники в области аккумуляции состоят из верхнего слоя холодного льда и нижнего тёплого льда, а в области абляции целиком из холодного льда

Умеренные ледник и — в районах с морским климатом, тёплые и влажные во всей толще.

Строение горных ледников

Горные ледники отличаются значительно меньшими размерами и многообразием форм. Они расположены на вершинах гор, занимают долины и понижения на склонах гор. Горные ледники имеются на всех широтах: от экватора до полярных островов, но вот высота снеговой границы в горах зависит от распространения тепла на Земле. Выше всего она в тропических широтах — 5,5-6 км, что связано с сухостью воздуха и малым количеством осадков.

Формы ледника предопределяются рельефом, но наибольшее распространение имеют долинные горные ледники. Самые крупные горные ледники находятся на Аляске и в Гималаях, Гиндукуше, на Памире и Тянь-Шане.

Горные ледники подразделяют на три группы: ледники вершин, ледники склонов и ледники долин (простой долинный ледник состоит из одного потока и сложно-долинный ледник, образующийся из нескольких долинных потоков).

Промежуточное положение между горными и покровными ледниками занимают горнопокровные ледники. Одни из них образуются при слиянии у подножия гор расширенных концовгорных ледников с самостоятельными областями питания, другие — когда ледники переполняют долины, перетекают через перевалы, образуя сплошной покров.

Горные ледники очень разнообразны по размерам и по форме - в зависимости от рельефа гор. Одни ледники покрывают вершины, другие лежат в чашеобразных углублениях на склонах, третьи заполняют горны долины.

На леднике можно выделить две области:

1) верхняя – область питания (аккумуляции): идёт накопление снега, фирна и льда; находится на значительных высотах, где летние температуры низки, а атмосферные осадки обильны и выпадают в виде снега;

2) нижняя – область абляции (расхода): лёд, переместившийся из верхней области, тает. Тающие ледники дают начало ручьям и рекам. У края ледника остаются принесенные им обломки горных пород размером от песчинки до крупного валуна. Эти ледниковые отложения называют мореной.