CC BY
38
DOI: 10.25702/KSC.2307-5228-2018-10-1-118-132
УДК 556.56
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ БОЛОТ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА И. Л. Калюжный
Государственный гидрологический институт, Санкт-Петербург
Аннотация
Динамика уровня болотных вод на болотах Кольского п-ова имеет общую закономерность: подъем уровней весной, в период таяния снега, летнее снижение после достигнутого максимума, обусловленного стоком болотных вод и испарением, осенний подъем под влиянием выпадения осадков и последующее падение уровня в начале промерзания болота. Осенний подъем уровня превышает весенний максимум. Синхронность в колебаниях ежедневных уровней определяется сочетанием ряда факторов: положением уровня воды относительно поверхности микроландшафта, условиями фильтрационного стока и наличием мерзлого слоя на болоте. Соответственные связи уровней воды имеют в теплый период года коэффициент корреляции не ниже 0,84. Приведены среднемноголетние характерные уровни вод на болотах Кольского п-ова.
Ключевые слова:
уровни болотных вод, гидрологический режим болот, Кольский п-ов.
HYDROLOGICAL REGIME OF WATERLANDS OVER THE KOLA PENINSULA
Igor L. Kalyuzhny
State Hydrological Institute, Saint Petersburg
Abstract
Dynamics of swamp water level within waterlands of the Kola Peninsula is characterized by the common feature: raising of water level in spring due to snow melting, lowering of the water level in summer after its maximum caused by swamp water runoff and evaporation, fall water level rising under the effect of precipitation and a new water level lowering in the beginning of the swamp freezing. In should be noted that autumn maximum is more than that in spring. Relationships between daily water levels for the warm period within swamp microlandscapes are characterized by correlations of 0,84 and more. Differences between long-term mean annual values of water level for all microlandscapes of the Pulozero swamp don't exceed 1 sm (-36...-37 sm), long-term mean maximal values differ negligible as well (-31.-32 sm), long-term mean minimal values vary within diapason of 4 sm (-40.-44 sm). According to daily observations, annual range of water levels amounts to 104-116 sm for hummock-ridge complex and about 90 sm for sphagnum-subshrub and subshrub-lichen ones. Existence of permanent frost mounds within a swamp determines earlier occurrence of characteristic swamp water levels for flat-mound microlanscapes if compare to hummock-ridge complex. For the latter characteristic swamp water levels occur with delay of 1 -2 decades.
Keywords:
swamp water level, hydrological regime of waterlands, the Kola Peninsula.
Введение
На современном этапе развития России освоение болотных массивов Кольского п-ова в целях экономики невозможно без знания их гидрологического режима, главной компонентой которого является уровенный режим болот. Положение уровня болотных вод относительно поверхности болота определяет степень его обводненности и представляет большой практический интерес при его освоении. Располагая данными об уровнях болотных вод, можно осуществлять расчеты элементов водного баланса и водообмена болот, проводить мероприятия по прокладке линейных сооружений, по регулированию водного режима заболоченных и переувлажненных территорий.
Первые обобщенные сведения об уровнях воды на болотах были приведены А. Д. Дубахом еще в 1936 г. [1], впоследствии — К. Е. Ивановым по европейской территории СССР [2], но в этих источниках отсутствуют данные об уровнях болотных вод на территории Кольского п-ова. Крайне ограниченные сведения о режиме болотных вод приведены в справочном пособии «Ресурсы поверхностных вод» [3]. Цель настоящей работы — дать объективную оценку гидрологического режима болот Кольского п-ова на основе многолетних наблюдений в системе Росгидромета.
Краткое описание объектов исследования
Основа для реализации поставленной цели — материалы комплексных гидрометеорологических наблюдений болотных станций и постов Мурманского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Различие в климатических факторах на территории Кольского п-ова обусловливает и различие в морфологических характеристиках болот и их уровенного режима. Организация гидрологических наблюдений на болотах Кольского п-ова учитывает это положение. Пункты наблюдений располагаются в следующих болотных провинциях:
• в Карело-Финской провинции северной тайги и аапа-болот, болото Алакурттинское, болотный пост Алакуртти;
• в Финско-Кольской провинции северной тайги и лапландских аапа на мезоолиготрофных Пулозерском и Канозерском болотах, болотная станция Пулозерская и пост Канозеро;
• в Кольской провинции тундры, лесотундры и крупнобугристых болот на болоте Краснощельское (болотный пост Краснощелье) и болоте Ловозерское, пост Ловозеро.
Описания болот, на которых производятся гидрометеорологические наблюдения, приведены в работах [4, 5]. Ниже приведено описание Ловозерского болотного массива, описания которого нет в этих работах.
Ловозерский болотный массив расположен вдоль северо-западного побережья озера Ловозеро, на междуречье р. Вирма и ручья, впадающего в Ловозеро. Болото олиготрофного типа, водно-минеральное питание осуществляется атмосферными осадками и лишь его окрайки, возможно, подпитываются грунтовыми водами и поверхностным притоком со стороны суходолов.
На болотном массиве значительное распространение получили микроландшафты, поверхность которых формировалась под влиянием криогенных явлений, — плоско- и крупнобугристый топяные комплексы.
Поверхность плоскобугристого топяного комплекса значительно расчленена и представлена мерзлыми буграми, занимающими 60-70 % комплекса, и топями. Поверхность бугров плоская, склоны крутые, местами со следами разрушения. Высота бугров над поверхностью понижений составляет в среднем 0,7-1,2 м, отдельных — до 2,0 м. Бугры разделены ложбинами-топями и транзитными топями извилистой формы.
Крупнобугристо-топяной комплекс расположен на переувлажненных окрайках болота. Мезорельеф представлен мерзлыми буграми куполообразной формы, с крутыми обрывистыми склонам со следами обвалов. Высота бугров 2-4 м, иногда до 5 м, между буграми располагаются
сильно обводненные топи. В грядово-мочажинном комплексе поверхность гряд мелкокочковатая, мочажины расположены ниже на 20-30 см от поверхности гряд. Растительность на грядах сфагново-кустарничковая, на мочажинах — сфагново-пушицево-осоковая. Глубина торфяной залежи изменяется от 0,4 до 2,6 м и более, смешанного типа. Подстилающий болото минеральный грунт представлен супесью и песками.
Методика производства наблюдений за гидрологическим режимом болот
Наблюдения за гидрологическим режимом болот на территории Кольского п-ова производились на специализированной болотной станции Пулозеро и группе ранее упомянутых болотных постов.
Основой изучения гидрологического режима болот являются наблюдения за уровнем болотных вод по специальным водомерным скважинам. Пункты наблюдения располагаются во всех господствующих болотных микроландшафтах. Измерения производились ежедневно в течение года, во все годы наблюдений, на всех болотах по единой методике, изложенной в Наставлении [6]. Пункты наблюдений за весь период действия станций и постов не изменяли своего местоположения на конкретных болотах.
Приход на болото атмосферных осадков измеряется осадкомерами О-1, установленными как на болоте, так и на суходоле. Запас воды в снежном покрове определяется методом снегомерных съемок в микроландшафтах по методике [6]. Наблюдения за уровнем воды на болотах осуществлялись по специальным утепленным водомерным скважинам с поплавковыми измерителями уровня [6].
На Пулозерском болоте водомерные наблюдения производились по четырем водомерным створам, на которых располагались 18 пунктов наблюдений (водомерных скважин). В грядово-мочажинном комплексе они располагаются как на грядах, так и на мочажинах с учетом различия их флористического состава.
На Алакурттинском болоте наблюдения выполнялись по двум створам, состоящим из 5 скважин, на Краснощельском — по 2 скважинам, на Канозерском — по 3 скважинам.
На Ловозерском болоте скважина 1 располагается на бугре, скважина 2 — в полузамкнутой топи, 3 — в транзитной топи и 4 — на гряде грядово-мочажинного комплекса.
Гидрологический режим болот
В пределах одного и того же болота изменения уровня в разных его микроландшафтах могут иметь определенные различия, но всегда наблюдается общая тенденция изменения в течение года, обусловленная приходом и расходом тепла и влаги на болоте. На комплексном графике (рис. 1) приведены изменения уровней болотных вод в грядово-мочажинном комплексе (7) и кустарничково-лишайниковом микроландшафте (2) Пулозерского болота под влиянием гидрометеорологических факторов, обусловливающих эти изменения.
Изменение уровня болотных вод имеет общую временную закономерность: подъем уровней весной, в период таяния снега и мерзлого слоя; некоторое летнее снижение после достигнутого максимума, обусловленного стоком болотных вод и испарением; вновь осенний подъем под влиянием атмосферных осадков; последующее падение уровня в начале промерзания болота.
Началу промерзания болота (конец октября — начало ноября) соответствует и начало зимнего падения уровня болотных вод. Зимнее падение в среднем, согласно рис. 1, достигает 35-62 см от поверхности болота, при этом уровень болотных вод может располагаться или в мерзлой зоне, или ниже ее нижней границы. На мезоолиготрофном болоте, в отличие от олиготрофного болота, не наблюдается зимнего подъема уровня, обусловленного вытеснением воды растущими кристаллами льда [7]. Отсутствие подобного явления на мезоолиготрофном болоте можно объяснить хорошей гидравлической связью болотных и грунтовых вод на болотах
этого типа. Вытесняемая льдом из порового пространства влага разгружается стоком первого водоносного горизонта.
Постепенное снижение уровня в зимний период и наступление зимнего минимума (2-я и 3-я декады апреля) на мезоолиготрофных болотах является следствием отсутствия питания болота атмосферными осадками, миграции влаги к фронту промерзания и ее оттока в грунтовые водоносные горизонты.
В апреле сохраняется зимний режим со средней температурой воздуха -3... -4 °С. Во второй половине весеннего периода переход среднесуточной температуры через 0 °С наблюдается во второй половине апреля, через +5 °С — в 3-й декаде мая. С этого момента начинается процесс таяния снежного покрова (конец мая) и оттаивание мерзлого слоя. Первоначально подъем уровня происходит в микроландшафтах осоково-травяных формаций. Подъем уровня в грядово-мочажинном комплексе начинается только после схода снежного покрова. До этого времени торфяная залежь на грядах комплекса только впитывает талые воды, не вызывая их подъема.
Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь
Рис. 1. Ежедневные изменения уровня болотных вод (Z) в грядово-мочажинном комплексе (1), кустарничково-лишайниковом микроландшафте (2) Пулозерского болота и факторов, обусловливающих его гидрологический режим: испарения (Е) с болота (3), глубины промерзания и оттаивания (Н) деятельного слоя (4), запаса воды (S) в снеге (5), атмосферных осадков (Х) (6) и глубина оттаивания верхней части мерзлого слоя (7), по данным наблюдений в 1970 г.
Fig. 1. Daily changes in water level of Pulozerskoye bog (Z): 1 — ridge-hollows complex; 2 — subshrub-lichen micro landscape; and factors, which form the bog's hydrological regime: 3 — evaporation from the bog (Е), 4 — freeze and thaw depths of the active layer (Н); 5 — snow water content (S); 6 — precipitation (Х); 7 — thaw depth in the
upper frozen layer. Based on observation data, 1970
Весенний подъем уровня происходит во всех микроландшафтах (рис. 2), но не синхронно, с запаздыванием на месяц в грядово-мочажинном комплексе. На графике хорошо видно, что максимум запасов воды в снеге (130 мм) и минимальный зимний уровень (-650 мм) практически
совпадают.
При оттаивании аккумуляция талых вод происходила в слое от поверхности болота до границы оттаивания, образуя при этом временный водоносный слой. Он гидравлически не
связан с уровнем воды, расположенной ниже нижней границы промерзшего слоя. По мере оттаивания мерзлого слоя аккумулированная влага постепенно просачивается и вызывает подъем уровня. Весенний максимум уровней болотных вод во всех типах болот и их микроландшафтов, за исключение проточных топей, совпадает с периодом наибольшей интенсивности весеннего снеготаяния.
Подъем уровня продолжается до конца июля. В теплый период года гидрологический режим болота формируется под влиянием двух факторов: атмосферных осадков и испарения с поверхности болота. Действие их прямо противоположное. Выпадение осадков вызывает подъем уровней болотных вод, процесс испарения — их снижение.
Испарение в вегетационный период на различных микроландшафтах Пулозерского болота, в среднем варьруется от 160 до 240 мм за сезон. Столь значительные различия обусловлены обилием лишайников, которые снижают интенсивность испарения в микроландшафтах, где они произрастают.
Месяцы года
Рис. 2. Среднемесячные уровни воды в микроландшафтах мезоолиготрофного болота Пулозерское
по данным наблюдений за 1960-1980 гг.
Условные обозначения микроландшафтов: 1 — сфагново-кустарничковый кочковатый; 2 — кустарничково-лишайниковый; 3-6 — грядово-мочажинные комплексы (3 — гряды сфагново-кустарничковые, мочажины сфагново-пушицево-осоковые; 4 — гряды сфагново-кустарничковые, мочажины сфагново-осоковые, 5 — гряды кустарничково-лишайниковые, мочажины осоково-пушицевые, 6 — гряды сфагново-кустарничковые,
мочажины сфагново-пушицевые) Fig. 2. Monthly water level in micro landscapes at oligotrophic Pulozerskoye bog, based on observation data,
1960-1980.
Micro landscapes legend: 1 — sphagnum-subshrub hummocky; 2 — subshrub-lichen; 3-6 — hummock-ridge complexes (3 — sphagnum-subshrub ridges, sphagnum-cotton grass hollows; 4 —sphagnum-subshrub ridges, sphagnum-sedge hollows, 5 — subshrub-lichen ridges, sedge-cotton grass hollows, 6 — subshrub-lichen ridges,
sphagnum-cotton grass hollows)
В летний период выпадает почти 50 % от годового количества осадков, равного в среднем 466 мм, при наибольшем за год в 732 мм (1989 г.) и наименьшем — 333 мм (1969 г.). На рис. 1 хорошо видно, что выпадение осадков в июне-июле (около 40 мм) при суммарном испарении до 90 мм обусловило появление летнего минимального уровня воды. В дальнейшем под влиянием уменьшения испарения и в связи возросшими осадками сентября формируется осенний максимальный уровень болотных вод.
Анализ динамики среднемесячных уровней воды в микроландшафтах (рис. 2), т. е. осредненных за период наблюдений на болоте, показывает, что начиная с марта и до конца сентября происходит непрерывный подъем уровня воды. Испарение незначительно замедляет интенсивность подъема уровня от выпадающих осадков. Как следствие, летнее падение уровня на фоне общего подъема достигает всего 3-8 см, т. е. выражено слабо или вовсе не выражено. В кустарничково-лишайниковом микроландшафте летний минимум не проявляется.
Осенний максимум среднемесячных уровней болотных вод наступает в конце сентября — I или II декадах октября, когда приход влаги на болото обусловлен только жидкими осадками, а испарение незначительно или полностью отсутствует.
В последней декаде октября (рис. 1, 2), при начале промерзания болота, в условиях полного прекращения поступления туда жидких осадков, происходит постепенное падение уровня болотных вод до наступления зимнего минимума.
В зимний период на болотных массивах часто наблюдаются оттепели. На Пулозерском их средняя продолжительность в ноябре составляет 8-10 дней, в декабре — 4, в январе и феврале — 1-2, в марте — до 6-7 суток. Образовавшиеся при этом талые воды, а также воды, вызванные фазовыми переходами при повышении температуры мерзлого слоя, достигают зеркала болотных вод и обусловливают кратковременный подъем уровня. Однако не всегда повышение уровня болотных вод может наблюдаться в период зимних оттепелей.
Сроки наступления наиболее характерных положений уровней воды на болотах России существенно различаются. Средние даты вероятного наступления характерных периодов гидрологического режима в северной части зоны европейской территории России и на болотах Кольского п-ова приведены в табл. 1. Хорошо видно более позднее наступление весеннего максимума и зимнего минимума, а также раннее наступление осеннего максимума на болотах полуострова. Наступление летнего минимума практически совпадает.
Таблица 1 Table 1
Сроки наступления характерных положений (максимумов) уровня воды на северных болотах европейской территории России Dates of the maximum water levels of northern bogs in European Russia
Максимум, месяц и декада
Зона, район Maximum, month, decade
Zone, area весенний летний осенний зимний
spring summer autumn winter
Северная часть зоны Aпрель (III) —
олиготрофных болот май (II-III) ABrycT (I, II) Октябрь (II, III) Март (II, III)
Northern part of the April (III) — August (I, II) October (II, III) March (II, III)
oligotrophic bogs zone May (II-III)
Мезоолиготрофные Июнь (II, III) — Сентябрь (III) — Aпрель (III) —
болота Кольского п-ова июль (I) ABrycT (I, II) октябрь (I) май (I)
Meso-oligotrophic bogs June (II, III) — August (I, II) September (III) — April (III) —
of the Kola Peninsula July(I) October (I) May (I)
Характер изменения уровня болотных вод в различных микроландшафтах конкретного болота одинаков и предопределяется годовым циклом прихода и расхода влаги на болоте, и, это как следствие, обусловливает синхронность в изменениях уровня воды на конкретном болоте и тесную связь между характеристиками уровенного режима отдельных микроландшафтов.
Синхронность в колебаниях ежедневных уровней воды на болотном массиве определяется сочетанием ряда основных факторов: положением уровня воды относительно поверхности микроландшафта, условиями фильтрационного стока и наличием мерзлого слоя на болоте. Ежедневные уровни болотных вод при наличии мерзлого слоя и его отсутствия на Пулозерском болоте (по наблюдениям в 1990 г.) в кустарничково-лишайниковом и сфагново-кустарничковом микроландшафтах показаны на рис. 3.
Рис. 3. Ежедневные уровни болотных вод при наличии (1) и отсутствии (2) мерзлого слоя в кустарничково-лишайниковом и сфагново-кустарничковом микроландшафтах на Пулозерском болоте Fig. 3. Daily water levels of Pulozerskoye bog if there is (1) or no (2) a frozen layer in subshrub-lichen and sphagnum-
subshrub micro landscapes
Из анализа следует, что при наличии мерзлого слоя с декабря по май включительно связь оказывается весьма слабой, но в июне теснота связи, при практически полном отсутствии мерзлого слоя, значительно возрастает, коэффициент корреляции R становится равным 0,961. Взаимосвязь описывается уравнением вида:
Z,
сфаг. куст
= 0,899Z,
куст. лиш
- 4,1 (см).
Эта связь остается достаточно тесной в июле-сентябре (рис. 4). В летний период она определяется уравнением:
Z
сфаг. куст
= 0,823Z
куст. лиш
- 8,3 (см), при R = 0,863.
Краевые микроландшафты болотного массива Пулозерское постоянно получают подпитку грунтовыми водами со стороны окружающих суходолов. Этому способствует уклон зеркала грунтовых вод в сторону болота, который составляет не менее 0,005°.
Уровни на болоте и суходоле при выпадении осадков изменяются синхронно, с некоторым запаздыванием на суходоле при низких уровнях, когда они располагаются в 85-100 см от его поверхности. Наблюдается высокая связь между грунтовыми водами на суходольном участке ^сух), примыкающем к окрайке болота, и ближайшим пунктом наблюдений на болоте ^бол).
Зависимость имеет вид:
Zecn = 0,2115 Zcyx - 10,6 (см). Коэффициент корреляции R = 0,85.
Рис. 4. Ежедневные уровни теплого периода года (июнь — сентябрь) в кустарничково-лишайниковом и сфагново-кустарничковом микроландшафтах на болотном массиве Пулозерское по данным наблюдений 1990 г. Fig. 4. Daily water levels of Pulozerskoye bog during the warm period (June — September) in subshrub-lichen and sphagnum-subshrub micro landscapes, based on observation data, 1990
Синхронность в колебаниях среднемесячных соответствующих уровней вод болотных микроландшафтов проявляется во все времена года, включая и период наличия мерзлого слоя на болоте. Показатели зависимости для Пулозерского и Алакурттинского, Канозерского и Краснощельского болотных массивов приведены в табл. 2.
Таблица 2 Table 2
Зависимости среднемесячных соответствующих уровней (см) на болотах Кольского п-ова Corresponding monthly water levels (sm) of bogs on the Kola Peninsula
Микроландшафт Micro landscape Уравнение связи Coupling equation Коэффициент корреляции Correlation coefficient
Пулозерский болотный массив Pulozerskoye bog
Кустарничково- лишайниковый Subshrub-lichen ZKyc. лиш 2,167^сфаг. кус + 41 Zsubshr.-lichen 2,167Zsphag.-subshr. + 41 0,924
Грядово-мочажинный, гряды сфагново-кустарничковые, мочажины: Hummock-ridge, sphagnum-subshrub ridges, hollows:
Окончание таблицы 2 Table 2 (Continued)
сфагново-пушицевые- -^сфаг.-пуш.-осок 1,21-^фаг.-куст + 30 0,861
осоковые Zsphag.-cott.-sedge 1,21Zsphag.-subshr. + 30
sphagnum-cotton grass-sedge
сфагново-осоковые ^сфаг.-осок 1,23-^фаг.-куст + 8,3 0,884
sphagnum-sedge Zsphag.-sedge 1,23Zsphag.-subshr. + 8,3
сфагново-пушицевые ^сфаг.-пуш 1,62-^фаг.-куст + 31 0,969
sphagnum-cotton grass Zsphag.-cott. = 1,62Zsphag.-subshr. + 31
сфагново-пушицевые с ^сфаг.-пуш.-коч 1,86-^фаг.-куст + 34 0,985
кочками Zsphag.-cott.-hum 1,86Zsphag.-subshr. + 34
sphagnum-cotton grass with
hummocks
сфагново-осоковые ^сфаг.-осок 0,97^моч. сфаг.-пуш.-осок 23 0,973
sphagnum-sedge Zsphag.-sedge 0,97Zholl. sphag.-cott.-sedge 23
Алакурттинский болотный массив
Alakurttinskoye bog
Сфагново-кустарничково- -^фаг.-куст. пуш 0,85-^фаг.-куст. лиш 62 0,952
пушицевый Zsphag.-subshr. cott. 0,85Zsphag.-subshr.-lichen 62
Sphagnum-subshrub-cotton
grass
Сфагново-осоковый с -^фаг.-осок 0,54 .^фаг.-куст. лиш + 21 0,918
редкими грядами Zsphag.-sedge 0,54 Zsphag.-subshr.-lichen + 21
Sphagnum-sedge with rare
ridges
Канозерский болотный массив
Kanozero bog
Сфагново-кустарничковый -^фаг.-куст. обл 0,37-^грав.-мох 8,1 0,842
облесенный Z sphag.-subshr. wood. 0,37Zgrass-moss 8,1
Sphagnum-subshrub wooded
Краснощельский болотный массив
Krasnoshchelye bog
Грядово-мочажинный ^ряд.-моч. ком 0,825-^сок.-пуш 7,9 0,961
комплекс Zridg.-holl. coml. 0,825Zsedge-cott. 7,9
Ridge-hollow complex
Полученные уравнения позволяют по данным наблюдений на одном из болот Кольского п-ова определить значения соответствующих уровней (ежедневных для теплого периода года или среднемесячных) на других болотных массивах.
В табл. 3 и 4 приведены средние многолетние характеристики уровней болотных вод ряда болот Кольского п-ова: среднемесячные уровни, а также средние максимальные и минимальные их значения. Анализ таблиц показывает высокую синхронность во всех фазах гидрологического режима средних многолетних значений: как в пределах конкретно болота между уровнями его микроландшафтов, так и между этими болотами в пределах региона. Разность между среднемесячными уровнями, определенными от поверхности повышений (обозначены знаком п в табл. 3) ряда микроландшафтов Пулозерского болота, располагается в пределах от 6 до 10-15 см. Несколько большая разница наблюдается в средних максимальных уровнях.
Средние годовые уровни месячных значений всех основных микроландшафтов на этом болоте не выходят за пределы 1 см (-36... -37 см), среднегодовые максимальные уровни полностью совпадают (-31.-32 см), среднегодовые минимальные уровни отличаются в пределах 4 см (-40.-44 см).
Несколько большие различия в этих характерных уровнях для грядово-мочажинного комплекса с разным флористическим составом мочажин. Здесь положение уровней определялось от поверхности пониженных элементов микрорельефа. При учете разности между повышенными и пониженными элементами микрорельефа (грядами и мочажинами), равной около 30 см, характерные уровни близки к уровням отсчитываемых от поверхности повышений.
Среднегодовая амплитуда уровней как разность между среднегодовым наивысшими и наинизшими уровнями на Пулозерском болоте изменяется в пределах от 7 до 13 см. Наибольшие среднемесячные амплитуды наблюдаются в кустарничково-лишайниковом микроландшафте этого болота и не выходят за пределы 22 см. В грядово-мочажинном комплексе среднемесячные уровни, в зависимости от флористического состава мочажин, изменяются от 7 до 11 см с тенденцией их уменьшения на мочажинах с преобладанием осок. Наибольшие в году, по данным ежедневных наблюдений, амплитуды уровней болотных вод в грядово -мочажинном комплексе достигают 104-116 см, в сфагново-кустарничковом и кустарничково-лишайниковом — около 90 см.
Таблица 3 Table 3
Среднемноголетние уровни воды в различных микроландшафтах на болотном массиве Пулозерское (см от поверхности повышенных (п) или пониженных (и) элементов микрорельефа
болотного микроландшафта) по наблюдениям с 1954 по 1993 гг. Average annual water levels in various landscapes at Pulozerskoye bog (sm from the surface of elevated (п) or lowered (и) elements of microrelief of bog micro landscapes), based on observation data, 1954 to 1993
Средний уровень Average level Месяцы Months Средний годовой Annual average
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Кустарничково-лишайниковый микроландшас Subshrub-lichen micro landscape, п т, п
Месячный Monthly -48 -54 -58 -55 -44 -30 -27 -26 -20 -19 -26 -39 -36
Максимальный Max -42 -50 -56 -44 -34 -24 -19 -18 -15 -15 -15 -20 -31
Минимальный Min -50 -58 -61 -60 -56 -45 -39 -33 -26 -24 -33 -44 -44
Сфагново-кустарничковый микроландшафт (с кочковатым микрорельеф Sphagnum-subshrub micro landscape (with hummocky microrelief), r )ом), п
Месячный Monthly -42 -45 -46 -42 -33 -31 -33 -34 -29 -29 -33 -36 -36
Максимальный Max -39 -43 -44 -35 27 -27 -26 -27 -24 -25 -28 -35 -32
Минимальный Min -44 -48 -49 -48 -39 -35 -38 -39 -33 -33 -36 -41 -40
Грядово-мочажинный комплекс ти Ridge-hollow complex of aa па «аапа», мочажина сфагново-пушицево-осоковая, п pa type, sphagnum-cotton grass-sedge hollow, п
Месячный Monthly -40 -46 -50 47 -42 -34 -29 -30 -26 -26 -30 -35 -36
Окончание таблицы 3 Table 3 (Continued)
Максимальный Max -37 -42 -46 -41 -33 -24 -23 -23 -21 -22 -26 -31 -31
Минимальный Min -44 -48 -53 -53 -49 -42 -36 -34 -30 -29 -33 -38 -41
Грядово-мочажинный комплекс, мочажина осоково-пушицевая, п Ridge-hollow complex, sedge-cotton grass hollow, п
Месячный Monthly -44 -46 -46 -36 -21 -28 -36 -38 -34 -34 -37 -41 -37
Максимальный Max -40 -42 -42 -23 -12 -23 -28 -31 -29 -30 -32 -36 -31
Минимальный Min -47 -48 -49 -45 -32 -35 -44 -45 -40 -39 -40 -42 -42
Грядово-мочажинный комплекс, гряды кустарничково-лишайниковые, мочажина осоково-пушицевая, и Ridge-hollow complex, subshrub-lichen ridges, sedge-cotton grass hollow, и
Месячный Monthly -7 -10 -12 -9 -3 -2 -3 -3 2 3 0 -4 -4
Максимальный Max -4 -7 -9 -3 4 4 3 4 6 7 3 -2 0
Минимальный Min -10 -14 -15 -15 -10 -8 -9 -8 -2 -1 -4 -6 -8
Грядово-мочажинный комплекс ти Ridge-hollow complex of aa па «аапа», мочажина сфагново-пушицево-осоковая, и pa type, sphagnum-cotton grass-sedge hollow, и
Месячный Monthly 2 0 -2 1 10 9 8 8 11 11 9 5 6
Максимальный Max 4 3 1 9 21 13 12 12 14 14 12 8 10
Минимальный Min 0 -3 -5 -4 2 5 4 5 8 8 5 1 2
Грядово-мочажинный комплекс, мочажины осоковые и осоково-пухоносные, и Ridge-hollow complex, sedge and sedge-alpine bulrush hollows, и
Месячный Monthly 7 8 10 17 17 5 2 2 3 3 4 6 7
Максимальный Max 9 10 13 26 30 10 6 5 5 5 7 9 11
Минимальный Min 4 5 6 9 6 1 -1 0 1 1 1 3 3
Средние годовые уровни в микроландшафтах Канозерского болота в сфагново-кустарничковом микроландшафте, облесенном сосной, и мохово-травяном микроландшафте различаются в пределах 3-4 см. Изменение характерных уровней происходит синхронно, их отличие наблюдается в пределах 7-8 см.
Таблица 4 Table 4
Среднемноголетние уровни воды в различных микроландшафтах на болотах Кольского п-ова (см от поверхности повышенных (п) или пониженных (и) элементов микрорельефа
болотного микроландшафта) Average annual water levels in various landscapes at bogs on the Kola Peninsula (sm from the surface of elevated (п) or lowered (и) elements of microrelief of bog micro landscapes)
Средний уровень Average level Месяцы Months Средний годовой Annual average
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Алакурттинское болото Alakurttinskoye bog
Сфагново-кустарничково-пушицевый, облесенный (1967-1993 г. ), п Sphagnum-subshrub- cotton grass, wooded (1967-1993 г. ), п
Месячный Monthly -76 -98 -102 -64 -50 53 -61 -67 -65 -63 -68 -79 -71
Максимальный Max -84 -93 -99 -71 -34 44 -49 -53 -56 -57 -63 -72 -65
Минимальный Min -95 -99 -106 -99 -84 61 -67 -76 -73 -72 -76 -89 -83
Осоково-сфагново-пушицевый с редкими сс Sedge-sphagnum-cotton grass with rar )агново-кустарничковыми грядами, u e sphagnum-subshrub ridges, u
Месячный Monthly -32 -41 -55 -36 -10 10 -12 -12 -10 -11 -13 -23 -22
Максимальный Max -26 -41 -50 -40 -8 -7 -7 -6 -7 -7 -9 -16 -19
Минимальный Min -38 -47 -60 -47 -25 13 -17 -18 -15 -19 -19 -29 -29
Проточная осоково-вахтовая топь с редкими Running sedge-shift swamp with rare sp ;фагново-кустарничковыми кочками, u )hagnum-subshrub hummocks, u
Месячный Monthly -6 -10 -15 -10 2 0 -2 -2 1 2 2 -3 -3
Максимальный Max -6 -13 -18 -9 13 3 3 2 3 3 4 0 -1
Минимальный Min -15 -22 -28 -27 -15 -3 -6 -5 -1 0 -1 -8 -11
сс )агново-осоковый с редкими сфагново-кустарничковыми грядами, п Sphagnum-sedge with rare sphagnum-subshrub ridges, п
Месячный Monthly 3 2 -4 6 26 25 23 22 23 24 21 16 16
Максимальный Max 11 7 1 28 35 30 27 26 26 27 24 21 22
Минимальный Min -1 -4 -10 -8 8 21 19 18 21 22 17 10 9
Окончание таблицы 4 Table 4 (Continued)
Канозерское болото
Kanozero bog
Сфагново-кустарничковый, облесенный сосной (1962 -1987 г), ^
Sphagnum-subshrub, wooded with pine (1962-1987 г.), ^
Месячный -15 -19 -26 -14 1 -2 -6 -7 -2 -1 -2 -7 -8
Monthly
Максимальный -12 -15 -21 -5 10 1 -2 -2 1 2 0 -4 -4
Max
Минимальный -20 -24 -30 -24 -13 -6 -11 -11 -5 -3 -5 -10 -13
Min
Травяно -моховой, ^
Grass -moss, ^
Месячный -12 -15 -17 -16 -10 - -12 -13 -8 -6 -6 -9 -11
Monthly 10
Максимальный -11 -13 -14 -10 -4 -4 -7 -7 -5 -4 -3 -7 -7
Max
Минимальный -15 -18 -21 -23 -17 - -17 17 -12 -8 -8 -11 -15
Min 17
Грядово-мочажинный комплекс, n
Ridge-hollow complex, n
Месячный -35 -37 -41 -42 -26 - -26 -27 -21 -20 -20 -25 -29
Monthly 23
Максимальный -30 -33 -37 -37 -18 - -22 -21 -18 -17 -18 -22 -24
Max 19
Минимальный -40 -42 -45 -48 -38 - -32 -33 -25 -22 -24 -30 -34
Min 28
Болото Краснощелье
Krasnoshchelye bog
Грядово-мочажинный комплекс (1961- 1993), n
Ridge-hollow complex (1961 -1993 ), n
Месячный -40 -58 -73 -63 -8 -3 -8 -12 -8 -6 -10 -23 -26
Monthly
Максимальный -33 -51 -68 -50 12 4 -1 -2 -2 -1 -6 -14 -18
Max
Минимальный -48 -66 -78 -81 -42 -7 -16 -20 -14 -11 -16 -30 -36
Min
Осоково-пушицевый, n
Sedge-cotton grass, n
Месячный -36 -50 -66 -71 -28 - -14 -18 -13 -10 -13 -23 -29
Monthly 10
Максимальный -31 -44 -60 -54 -5 - -6 -8 -7 -4 -9 -18 -21
Max 3
Минимальный -44 -58 -72 -81 -65 - -23 -27 -19 -14 -18 -29 -39
Min 20
Режим уровней болотных вод в микроландшафтах, где наблюдается постоянная мерзлота, несколько отличается от микроландшафтов с сезонным мерзлым слоем. На рис. 5 приведены результаты наблюдений за уровнем болотных вод в плоскобугристо-топяном микроландшафте и грядово-мочажинном комплексе, где наблюдается только сезонная мерзлота.
Рис. 5. Режим уровней болотных вод в плоскобугристо-топяном (скважины 2 и 3) микроландшафте и в грядово-мочажинном комплексе (4) на Ловозерском болоте Fig. 5. Water level regime of Lavozerskoye bog in flat-hummocky-swampy micro landscape (boreholes 2 and 3)
and ridge-hollow complex (4)
Анализ наблюдений показывает, что продолжительные оттепели в марте 1991 г. вызвали кратковременный подъем уровней болотных вод в плоскобугристо-топяном микроландшафте и его дальнейший устойчивый подъем в апреле при снеготаянии. В это же время в грядово-мочажинном комплексе интенсивный подъем произошел только в III декаде мая. Аналогичная ситуация на болоте, но с меньшей продолжительностью и запаздыванием подъема уровня в грядово-мочажинном комплексе наблюдалась и в 1992 г. Объясняется это тем, что талые воды на буграх, с учетом их крутых склонов, не аккумулируются, а стекают в топи, вызывая при этом в них резкий подъем уровней. В грядово-мочажинном комплексе талые воды накапливаются в грядах и мочажинах выше мерзлого слоя, но подъем наблюдается по водомерным скважинам по мере оттаивания мерзлого слоя.
В июле-августе в этом комплексе хорошо видна летняя межень, которая наблюдалась и в 1991, и в 1992 гг. В плоскобугристом микроландшафте на топях она выражена крайне слабо, так как топи постоянно получают определенную подпитку за счет осадков, выпадающих на бугры и стекающих в мочажины. Отметим при этом, что потери влаги на испарение существенно больше в грядово-мочажинном комплексе, поэтому уровни болотных вод в этом комплексе в вегетационный период, понижаются на 18-20 см от поверхности болота.
Осенние осадки вызывают подъем уровня болотных вод во всех микроландшафтах болота. При начале промерзания в грядово-мочажинном комплексе наблюдается медленное, но устойчивое падение уровня на протяжении всей зимы. В топях этот процесс замедляется из-за запаздывания стекания со склонов бугров, далее в них происходит зимнее падение уровней. Меженный уровень болотных вод в 1992 г. на Ловозерском болоте соответствовал значениям 55-60 см.
Выводы
На основании многолетних комплексных наблюдений на сети специализированных станций и постов Росгидромета дана объективная оценка гидрологического режима болот Кольского п-ова.
Установлено, что динамика уровня болотных вод на болотах Кольского п-ова имеет общую закономерность: подъем уровней весной, в период таяния снега и мерзлого слоя; некоторое летнее снижение после достигнутого максимума, обусловленного стоком болотных вод и испарением; вновь осенний подъем под влиянием атмосферных осадков; последующее падение уровня в начале промерзания болота. Причем осенний подъем уровня превышает весенний максимум. Снижение уровня в зимний период на мезоолиготрофных болотах является следствием отсутствия питания болота атмосферными осадками, миграции влаги к фронту промерзания и ее оттока в грунтовые водоносные горизонты.
Синхронность в колебаниях ежедневных уровней воды на болотном массиве определяется сочетанием ряда основных факторов: положением уровня воды относительно поверхности микроландшафта, условиями фильтрационного стока и наличием мерзлого слоя на болоте. Наличие мерзлого слоя в микроландшафтах конкретного болота нарушает коррелятивные связи уровней между ними. Установлено, что соответствующие связи уровней в теплый период года имеют коэффициент корреляции не ниже 0,84.
Показано, что среднемноголетние годовые уровни болотных вод на Пулозерском болоте во всех основных микроландшафтах не выходят за пределы 1 см (-36.. .-37 см), среднегодовые максимальные — полностью совпадают (-31.-32 см), среднегодовые минимальные — отличаются в пределах 4 см (40. -44 см). По данным ежедневных наблюдений, годовые амплитуды уровней в грядово-мочажинном комплексе достигают 104-116 см, в сфагново-кустарничковом и кустарничково-лишайниковом — около 90 см.
Наличие постоянных мерзлых бугров на болоте обусловливает более раннее наступление характерных уровней в плоскобугристом микроландшафте по отношению к грядово-мочажинному комплексу. Последнее происходит не синхронно, а со сдвижкой на 1-2 декады.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дубах А. Д. Очерки по гидрологии болот. Л.: Редиздат ЦУЕГМС, 1936. 116 с. 2. Иванов К. Е. Основы гидрологии болот лесной зоны. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 500 с. 3. Ресурсы поверхностных вод СССР. Кольский полуостров. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. Т. 1. 316 с. 4. Калюжный И. Л. Формирование глубин промерзания болот Кольского полуострова // Вестник Кольского научного центра РАН. 2017. № 1 (9). С. 124-138. 5. Калюжный И. Л. Гидрохимический режим и химический состав вод мезоолиготрофных болотных массивов Кольского полуострова // Вестник Кольского научного центра РАН. 2016. № 3 (26). С. 114-125. 6. Наставление гидрологическим станциям и постам // Гидрометеорологические наблюдения на болотах. Л.: Гидрометеоиздат, 1952. Вып 8. 228 с. 7. Калюжный И. Л. Романюк К. Д. Изменение водного режима болот Севера и Северо-Запада России под влиянием климатических факторов // Метеорология и гидрология. 2010. № 7. С. 85-98.
Сведения об авторе
Калюжный Игорь Леонидович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом гидрофизики Государственного гидрологического института, Санкт-Петербург E-mail: [email protected]
Author Affiliation
Igor L. Kalyuzhny — PhD (Engineering), Senior Researcher, Head of Hydrophysical Department of State Hydrological Institute, Saint Petersburg E-mail: [email protected]
Библиографическое описание статьи
Калюжный И. Л. Гидрологический режим болот Кольского полуострова / И. Л. Калюжный // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2018. — № 1 (10). С. 118-132.
Reference
Kalyuzhny Igor L. Hydrological Regime of Waterlands over the Kola Peninsula. Herald of the Kola Science Centre of the RAS, 2018, vol. 1 (10), pp. 118-132 (In Rus).
