ВОДООБМЕН В БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

Одним из проявлений гидрологической функции считается водоохранная роль болот, которую, во избежание неоднозначности истолкования, следует рассматривать по отношению к конкретным водным объектам или звеньям влагооборота, тем более что она является одним из важных критериев выделения охраняемого фонда торфяных ресурсов.

Водоохранная роль болот может быть как положительной, так и отрицательной.1в последнем случае антропогенное воздействие на болотные экосистемы может иметь благоприятные последствия. При этом решение вопроса о водоохранном значении болот зависит от того, к какому конкретно звену влагооборота это понятие применяется. Например, известно, что болота на водосборной площади несколько снижают объем речного стока в замыкающем створе бассейна (негативная роль болот), но консервируют значительные запасы влаги в торфяных отложениях. Здесь водоохранная роль относится к запасам воды в болотных экосистемах, законсервированным в толще торфяников, а также - к находящимся в обводненных микроландшафтах и внутриболотной гидрографической сети.

Малообводненные микроландшафты сфагновых болот с хорошо выраженной выпуклой поверхностью (“рямы” и др.) проявляют водосберегающую роль в сухие сезоны года, резко снижая испарение при обсыхании сфагновых мхов (Воронков, 1988).

При площади заболачивания Западной Сибири около 1 млн. км2 и запасах торфа 120 млрд, т (при влажности 40 %) запасы воды в торфе достигают ЮОО км3 (Нейштадт, 1977), т.е. в среднем 1000 мм на единице заболоченной площади, что значительно превышает годовой сток рек в этих районах (100-300 мм/год).

Водообмен болотных экосистем с окружающими ландшафтами происходит посредством поверхностного и грунтового стока. Поверхностный сток происходит в гидрографической сети и в деятельном горизонте торфяников (.путем фильтрации). Болотная гидрографическая сеть включает водотоки, озера и топи.

Густота речной сети в лесной зоне Западно-Сибирской равнины обычно составляет 0,2-0,4 км/км2, резко снижаясь на болотах до 0,03-0,05 км/км2 (Малик, 1978), что свидетельствует о сравнительно небольшом значении внутриболотных водотоков в дренировании болотных массивов по сравнению со стоком в деятельном горизонте. Водотоки питают сток более крупных рек болотными водами.

В зоне олиготрофного заболачивания на обширных заозе- ренных пространствах Сургутского Полесья гидрографическая сеть представлена системой озер, соединенных многочисленными протоками. В менее обводненном Конда-Тавдин- ском районе речная сеть на болотных массивах развита слабо, вода стекает из внутриболотных озер через систему проточных топей, расположенных между выпуклыми торфяниками. В Обь-Иртышском районе речная сеть более развита, преобладают грядово-мочажинные микроландшафты, заозерен- ность сравнительно невелика.

Южнее зоны олиготрофных болот рельеф поверхности болотных систем менее контрастный, а гидрографическая сеть менее густая. Водотоки берут начало из внутриболотных озер и топей и протекают среди евтрофных и мезотрофных болот.

В верховьях малые внутриболотные реки текут в торфяных руслах, иногда исчезая внутри торфяной залежи. В нижнем течении к ним примыкают заболоченные леса, а еще ниже - приречные полосы на минеральных грунтах. Соотношение между площадями водораздельных болот (область поверхностного стока) и приречными суходольными полосами (область грунтового стока) определяется дренированностью территории, т.е. средними условиями отвода подземных и поверхностных вод с междуречий в речную сеть. К.Е.Иванов (1975) доказывает, что при одинаковых условиях увлажнения и залегания поверхности водоупора ниже дна русел водотоков ширина приречных дренированных полос зависит от глубины вреза русла по отношению к отметкам поверхности берегов долины, от водопроницаемости слагающих междуречье грун

тов, а также от рельефа междуречья и расстояния между дренирующими его реками.

Часть поверхностных вод стекает с болот путем фильтрации в деятельном горизонте торфяников. В этом горизонте, сложенном живыми растениями и их слаборазложив- шимися остатками, наблюдается наиболее высокая пористость и водопроницаемость, происходят колебания уровней болотных вод, процессы тепло- и влагообмена с атмосферой. Толщина деятельного слоя в микроландшафтах олиготрофных болот Западной Сибири составляет 0,2-0,5 м, а в евтрофных и мезотрофных - 0,2-1,0 м. Коэффициенты фильтрации на уровне средней поверхности болота в отдельных микроландшафтах достигают 0,5 м/сут, а в располагающемся ниже деятельного инертном горизонте (разложившийся торф) снижаются до ЮМ О6 м/сут. Последние из приведенных значений соответствуют суглинистым минеральным грунтам.

Происходящий внутри деятельного горизонта фильтрационный (рассредоточенный, диффузный) сток с водораздельных болотных массивов, особенно имеющих выпуклую поверхность со значительными уклонами, поступает на периферийные участки болот, переувлажняя их и подпитывая верхние горизонты подземных вод. Уровни последних повышаются и происходит подтопление окружающей местности. Чем больше диффузный сток по сравнению с сосредоточенным русловым, тем сильнее питание подземных вод на прилегающей территории. В частности, высказывается предположение, что высокая заболоченность лесостепной Барабинской низменности в Западной Сибири существует вопреки климату и обусловлена влиянием расположенных севернее обширных водораздельных болотных систем (Васюганское болото) (Лисе, Березина, 1981).

Относительно подземного водообмена существуют две противоположные точки зрения.

Согласно более распространенной из них, в пределах площади, занятой верховыми торфяниками, поступление болотных вод в нижележащие водоносные горизонты (над которыми они “подвешены") путем вертикальной фильтрации через инертный горизонт торфа и через закольматированную поверхность раздела с подстилающим минеральным грунтом весьма незначительно (Иванов, Новиков, 1980).

Имеется и противоположная точка зрения, согласно которой в лесо-болотной зоне питание подземных вод осуществляется не только инфильтрацией поверхностных вод на суходолах (имеющей подчиненное значение), но и, главным образом, за счет вертикальной фильтрации из верхнего питающего слоя обводненных торфяников в слоистой водоносной системе с преимущественно низкими коэффициентами фильтрации. Значимость процесса перетекания болотных вод в нижележащие водоносные горизонты через инертный слой торфяников, несмотря на его плохие фильтрационные свойства и слабую водоотдачу, обусловлена огромными размерами водообменных систем (площадь болот и озер).

Большое значение придается также наличию гидрогеологических окон, фациальной изменчивости пород разделяющего слоя и неоднородности торфяной залежи. Питание подземных вод за счет перетекания из вышележащего горизонта болотных вод оценивается модулем 0,35-1,2 л/(с км2) или 40- 70 % от модулей подземного стока в соответствующих районах (при коэффициентах фильтрации нижних горизонтов торфа и слабопроницаемого подстилающего слоя 10~* м/сут).

Рассмотрим влияние болот на сток с речных водосборов. Болотные экосистемы отличаются от суходольных земель в естественном состоянии повышенным в большинстве случаев испарением. Различия наиболее велики в южных засушливых районах (за год они соизмеримы с нормой стока) и постепенно уменьшаются в северном направлении. Снижение нормы годового стока в относительном выражении тем больше, чем больше площадь озер и болот по отношению к площади всего бассейна, и может быть оценено по уравнению водного баланса при наличии данных об испарении с разных типов местности.

Болота всех типов, обладая определенной регулирующей емкостью, как и леса, способствуют уменьшению максимальных модулей половодий и паводков. Наибольшее снижение стока при одинаковой степени заболоченности наблюдается, если на водосборе распространены болотные массивы с озерно-болотными комплексами и сильно обводненными микроландшафтами, а также в районах развития низинных болот (юг равнины).

Степень равномерности распределения стока воды внутри года характеризуется коэффициентом естественной зарегу- лированности и зависит от размера регулирующих емкостей на поверхности и в недрах речного бассейна, в том числе и болот. Так, болота зоны многолетней мерзлоты и верховые болота не имеют значительной регулирующей емкости, где могла бы накапливаться вода в многоводный период года. У последних эта активная емкость практически ограничена объемом деятельного горизонта толщиной в первые десятки сантиметров. Более велика она у сильно обводненных озерноболотных систем, характерных для Сургутского Полесья. Лучшей регулирующей способностью обладают также низинные и переходные болота, накапливающие и пропускающие через торфяную залежь значительные массы воды. Кроме того, само существование низинных болот свидетельствует о том, что наряду с поверхностным они получают достаточно обильное грунтовое питание, и имеются благоприятные условия для формирования подземного притока в реки. Повышение доли зарегулированной подземной составляющей в речном стоке способствует выравниванию колебаний водности внутри года.

В соответствии с вышеизложенным были получены зависимости между коэффициентом естественной зарегулированное™ стока и относительной площадью дренированных типов местности на водосборе, отражающие негативное влияние водораздельных болот на коэффициенты естественной зарегулированное™ стока в лесо-болотной зоне Обь-Иртыш- ского междуречья. Зарегулированность рек Сургутского Полесья минимальна при заболоченности водосборов около 50- 60 %. Она возрастает при изменении заболоченности в сторону как уменьшения, так и увеличения. В последнем случае сказывается регулирующая роль крупных озерно-болотных систем (Никитин, Земцов, 1986).

Таким образом, любые болота на водосборе способствуют снижению речного стока по сравнению с незаболоченными бассейнами в естественном состоянии. Верховые болота с микроландшафтами средней и слабой обводненности характеризуются относительно высоким стоком в половодье и низкой меженью, наиболее неравномерным распределением водности внутри года. Если на водосборе развиты сильно обводненные водораздельные озерно-болотные массивы или, в южных районах, низинные болота, то речной сток более зарегулирован, амплитуда колебаний водности внутри года менее значительна. В итоге следует вывод, что болота в естественном состоянии не играют водоохранной (в количественном отношении) и водорегулирующей роли по отношению к речному стоку.