V. 1. ОСОБЕННОСТИ РАЗГРУЗКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД.

ПОЛЫНЬИ И НАЛЕДИ

Проявления подземных вод криолитозоны в местах их раз­грузки обладают определенной спецификой и подчиняются ряду зональных и региональных закономерностей.

Разгрузка подземных вод на поверхность тесно связана с их режимом. Для различных категорий вод криолитозоны как режим, так и особенности водопроявлений неодинаковы и обусловлены: 1) сезонностью существования ряда водоносных слоев, горизонтов и других водоносных трактов; 2) появле­нием и протаиванием сезонных криогенных водоупоров и, как следствие, переходами безнапорных вод в напорные, и наобо­рот; 3) локализацией мест выхода вод на поверхность конту­рами напорно-фильтрационных и грунтово-фильтрационных таликов. Такого класса талики тяготеют преимущественно к долинной сети и часто контролируются разрывными наруше­ниями; 4) зональным и высотно-поясным уменьшением количе­ства и размеров напорно- и грунтово-фильтрационных таликов, обусловленным повышением суровости мерзлотных условий.

Проявления надмерзлотных вод СТС имеют ярко выра­женный сезонный характер. Источники таких вод появляются летом. Они приурочены чаще всего к подножиям склонов, имеют нисходящий характер, рассредоточенный выход и неболь­шие расходы, увеличивающиеся в периоды дождей и умень­шающиеся при их отсутствии. Осенью с началом сезонного про­мерзания большая часть источников вод СТС исчезает, но неко­торые из них приобретают сосредоточенный, иногда напорный характер. Они функционируют до полного промерзания СТС или истощения вод этого слоя, образуя небольшие наледи. В суровых мерзлотных и климатических условиях время их действия составляет всего несколько дней, а вблизи южной границы мерзлой зоны до несколвких месяцев. Зимой водо-проявления часто носят прерывистый, пульсирующий характер, что связано с изменением напора при промерзании этих вод и водовыводящих трактов и периодическими прорывами вод на поверхность.

Воды сквозных и несквозных грунтово-фильтрационных та­ликов дают летом небольшие нисходящие источники. Осенью и зимой в местах, где сезонное промерзание приводит к появ­лению напора у этих вод, происходят систематические прорывы

6 Н. Н. Ромаиавский 81

их на поверхность. В южных районах криолитозоны такого рода разгрузка нередко имеет форму субаквальных выходов в днищах водоемов, а в северных часто вид восходящих источ­ников, образующих наледи. Для рассматриваемых вод харак­терно: 1) изменение мест их выходов как из года в год, так и в течение зимы, 2) обычно прерывистый во времени харак­тер водопроявлений и 3) небольшие дебиты каждого источника. При этом суммарная разгрузка таких вод может быть весьма значительной.

Воды подмерзлотного стока, разгружающиеся через напор-но-фильтрационные талики (см. IV.2), дают разнообразные во-допроявления. В южной геокриологической зоне значительная часть выходов таких вод имеет субаквальный характер. По ме­ре увеличения суровости мерзлотных и климатических условий к северу, а в горных районах с высотой и по мере прекраще­ния поверхностного стока малых и средних рек зимой субак-вальная разгрузка приобретает резко выраженный сезонный характер: летом эти воды разгружаются в водотоки, а зимой на поверхность земли или наледей.

Зонально, с увеличением суровости мерзлотных условий» т. е. понижением температур, возрастанием сплошности и мощ­ности мерзлых толщ, количество выходов таких вод умень­шается в связи с промерзанием небольших водоносных тали­ков. При этом расход воды через оставшиеся водовыводящие тракты возрастает. Другими словами, происходят локализация водопроявлений и мерзлотное каптирование выходов Подземных вод, подчиняющиеся геокриологической зональности (см. 1.5). Эта закономерность была установлена Н. И. Толсти-хиным, А. И. Ефимовым и Н. А. Вельминой. Ее следствием является увеличение к северу в гидрогеологических складчатых областях количества больших и гигантских наледей и умень­шение числа малых и средних.

В неотектонически подвижных и сейсмически активных об­ластях происходит многолетнее изменение положения напорно-фильтрационных таликов, приуроченных к активным разломам. Такое многолетнее смещение очагов разгрузки ярче проявляет­ся в более суровых мерзлотных условиях. Это связано с тем* что изменение трещиноватости пород в новейших или омоло­женных разломах приводит к появлению новых путей фильтра­ции напорных вод, увеличению размеров талика и рассредото­чению выходов подземных вод. Одновременно с этим происхо­дит многолетнее промерзание сверху и с боков менее трещино­ватых и обводненных частей талика. Этот процесс препятствует формированию рассредоточенных путей движения и выходов вод и локализует их в более трещиноватых и водопроницаемых частях разрывных нарушений. При этом талики и очаги раз­грузки напорных вод в многолетнем плане смещаются вдоль разрывных нарушений, обусловливая миграцию наледей (V.7).

Известны случаи новообразования и исчезновения напор-но-фильтрационных таликов и источников подземных вод в сей­смически активных районах, обусловленные, видимо, сейсмиче­скими толчками. Талики и источники возникают по разломам или в местах их пересечения, где мощности мерзлых толщ относительно сокращены по сравнению с внеразломными участ­ками. Характерными явлениями, сопутствующими разгрузке подземных вод криолитозоны в зимнее время, являются полы­ньи и наледи.

Полыньи представляют собой незамерзшие зимой участки водотоков (рис. 13) и озер. Обычно полыньи приурочены к ме­стам выходов на поверхность подземных вод глубокого стока через разрывные нарушения, карстовые пустоты и т. д., или к участкам, где аллювиальные воды подрусловых таликов пе­реходят в поверхностные в силу сужения живого сечения грун­тового потока чаще всего в местах выходов в русле прочных пород. Возможность существования полыней в суровые зимы с сильными морозами определяется в первую очередь расхода­ми и температурой воды, выходящей на поверхность. Чем боль­ше дебит источников и выше температура воды, тем при более суровых климатических и мерзлотных условиях могут сущест­вовать полыньи. Полыней больше вблизи южной окраины крио­литозоны, где в реках сохраняется зимой поверхностный сток, больше обводненность пород и выше температуры разгружаю­щихся подземных вод. Количество полыней возрастает в райо­нах с многоснежными, менее суровыми зимами.

В зимнее время по полыньям устанавливаются места раз­грузки подземных вод, чаще всего глубокого подмерзлотного стока, в том числе и термальных. Размеры полыней различны. Иногда это незамерзший участок русла шириной 1—2 м и дли­ной 5—10 м. В других случаях их ширина достигает несколь­ких десятков, а протяженность нескольких сотен метров и даже километров. Ниже полыней в днищах долин рек обычно обра­зуются наледи.

Наледи — это ледяные тела обычно плоско-выпуклой формы и различных размеров, формирующиеся зимой в резуль­тате многократного излияния подземных, речных, озерных или морских вод на поверхность земли или льда и послойного их замерзания (рис. 14). Наибольший интерес с гидрогеологиче­ских позиций представляют наледи подземных вод или смешан­ных подземных и поверхностных вод. Эти категории наледей имеют наибольшее распространение. В них концентрируются огромные объемы льда, обязанного своим происхождением вы­ходам на поверхность подземных вод преимущественно в обла­стях распространения мерзлых толщ. Наледи подземных и сме­шанных вод образуются в естественных условиях и под воз­действием деятельности человека. Формирование естественных наледей зависит от гидрогеологической, климатической, мерз-

6* 83

Рис. 13. Полынья в месте выхода источника подземных вод (фото

А. В. Гаврилова)

Рис. 14. Гигантская наледь в Селенняхской тектонической впадине. На первом плане наледная долина р. Кыра

лотной обстановки и подчиняется определенным зональным и региональным закономерностям.

Наледи являют собой несомненно наиболее характерную и своеобразную форму проявления подземных вод криолитозоны. Они указывают на наличие таких вод, особенности их форми­рования, отражают режим этих вод в морозный период года и позволяют в ряде случаев оценить их естественные ресурсы. Наледи влияют на перераспределение поверхностного стока, воздействуют на рельеф и обусловливают образование специ­фических отложений — «наледного аллювия». Наконец, они могут оказывать самое неблагоприятное воздействие на различ­ные инженерные сооружения, т. е. выступают как фактор, су­щественно осложняющий инженерно-геологические условия в северных и восточных районах СССР. Все это определяет необ­ходимость всестороннего их рассмотрения.

Основные представления о законах развития наледей под­земных вод установлены благодаря работам С. А. Подьяконо-ва, А. В. Львова, М. В. Сумгина, В. Г. Петрова, Н. И. Толсти-хина, П. Ф. Швецова, А. И. Калабина, О. Н. Толстихина, Н. Н. Романовского, Б. Л. Соколова, Н. Ф. Савко и др.

Поиск по сайту: