Оглавление
Водоотдача.
Изменение запаса влаги в зоне аэрации торфяной залежи болотных массивов определяется величиной водоотдачи, зависящей от положения уровня болотных вод.
В понятие „водоотдача" отдельными авторами часто вкладывается несколько различный смысл [35]. Поэтому необходимо подчеркнуть, что в данной работе под водоотдачей понимается способность полностью насыщенного водой грунта отдавать часть содержащейся в нем воды (свободной и связанной) под действием отрицательного гидростатического давления, вызванного снижением уровня грунтовых вод.
Процесс водоотдачи из болотных массивов происходит под действием ряда факторов и зависит в основном от структуры, пористости и размеров пор торфяного грунта, а также от его коллоидно-химических свойств, определяющих силы связи воды с органическим скелетом мохового очеса и торфа.
В процессе водоотдачи участвуют все слои зоны аэрации торфяной залежи. Однако доля участия каждого из этих слоев в общем объеме отдаваемой влаги различна. Она определяется величиной отрицательного гидростатического давления, действующего в каждом слое, при данном изменении глубины уровня болотных вод и силами связи между твердым скелетом торфа и водой, заключенной в порах. Поэтому водоотдача V(z) торфяной залежи, обусловленная снижением уровня воды от Zn—1 до Zn, слагается из n элементарных объемов воды ΔVр, вытекающих из каждого частного тонкого слоя зоны аэрации торфяной залежи под действием отрицательного гидростатического давления Р, численно равного расстоянию от середины слоя до уровня воды (P = z — H см):
(3.8)где
— водоотдача из зоны аэрации торфяной залежи, являющаяся функцией
величины Р; ΔVд — дополнительный объем воды, отжатый из толщи торфяной
залежи, находящейся ниже уровня болотных вод.При малом значении Р, действующего иа связанную воду, ΔVд не оказывает существенного влияния на общую величину коэффициента водоотдачи.
Водоотдача деятельного слоя торфяной залежи, которому свойственны резкие изменения по глубине пористой структуры материала, является величиной переменной, зависящей от глубины залегания уровня болотных вод. Поэтому ее характеристикой служит кривая связи величины водоотдачи (в мм слоя h) или послойных коэффициентов водоотдачи ξz с уровнем болотных вод z, ξz=f(z). Послойный коэффициент водоотдачи ξz представляет собой отношение толщины слоя воды h, стекающей из зоны аэрации, к величине снижения уровня болотных вод Δz от некоторого начального положения Z1 до конечного Z2:
(3.9)Эти характеристики водоотдачи могут быть получены с достаточной точностью по методу дренирования колонн торфяной залежи или вычислены по изменению запаса влаги в зоне аэрации [35, 36].
Экспериментальное изучение процесса водоотдачи из деятельного слоя верховых болот Западной Сибири показало, что кривые связи послойных коэффициентов водоотдачи с глубиной уровня болотных вод
,
полученные по данным опытов с отдельными колоннами торфяной залежи,
могут характеризовать водоотдачу деятельного слоя толька на
микроучастках, занимаемых отдельными элементами микрорельефа. При этом
для различных элементов микрорельефа (микроучастков) кривые
изменяются в зависимости от высоты поверхности микроучастков
относительно СПБz. При одинаковой высоте последних указанные кривые
практически совпадают.Таким образом, единичные кривые
не могут характеризовать
водоотдачу микроландшафта в целом. Для этого необходимо построить
осредненную кривую
с учетом изменений этой характеристики по площади в зависимости от
высоты разных элементов микрорельефа относительно СПБz. Поэтому
монолиты (колонны) торфяной залежи для построения частных кривых отбирались из деятельного
слоя залежи на микроучастках с разным по высоте микрорельефом.Микроучастки, на которых должны были отбираться монолиты, определялись с помощью интегральной кривой W(x) распределения высот микрорельефа [35, 36]. По этой же кривой определялись высота выбранных микроучастков относительно СПБz и площадь, которую они занимают, в процентах от площади микроландшафта (Fм).
Как показал анализ хода уровней болотных вод, в период весеннего половодья они поднимаются выше поверхности понижений микрорельефа, в результате чего межкочечные понижения оказываются залитыми водой. Поэтому осредненные значения послойных коэффициентов водоотдачи в горизонте развития микрорельефа вычислялись с учетом доли площади его вертикального сечения, занятой моховым очесом (Fт), и доли площади, составляющей межкочечные понижения (Fсв). Последние получали по интегральной кривой W(x) распределения высот микрорельефа [35]. В соответствии с этим расчет послойных значений коэффициента водоотдачи для деятельного слоя микроландшафта с учетом его микрорельефа ξz производился по формуле
(3.10)где ξz — послойные значения коэффициентов водоотдачи на глубине z от СПБz, снимаемые со всех n частных кривых
;
Fм — часть площади микроландшафта, выраженная в процентах от всей его
площади, характеризуемая данной частной кривой водоотдачи. Значения Fм,
Fт, Fсв устанавливались по интегральной кривой W(x) распределения высот
микрорельефа в данном микроландшафте.Произведенная в работе [35] оценка погрешности расчета средних послойных коэффициентов водоотдачи по экспериментальным частным кривым
позволила сделать вывод что
для построения осредненной кривой с относительной вероятной
погрешностью Рβ=0,9
= 10% необходимо
отбирать из деятельного слоя микроландшафтов (некомплексного строения)
от шести до восьми монолитов торфяной залежи в зависимости от мощности
горизонта развития микрорельефа. В комплексных же микроландшафтах для
построения осредненной кривой
с такой же точностью потребуется несколько большее число монолитов,
которое устанавливается на основе анализа изменчивости характеристик
водоотдачи деятельного слоя в составляющих комплексов: грядах и
мочажинах. При этом гряды и мочажины рассматриваются отдельно и для них
определяются необходимые количества монолитов.Подробное экспериментальное исследование водоотдачи деятельного слоя грядово-мочажинного и грядово-мочажинно-озеркового комплексов, выполненное одновременно с изучением горизонта развития микрорельефа и состава растительности в этих микроландшафтах, показало, что деятельный слой гряд по строению горизонта развития микрорельефа и характеру изменчивости кривых водоотдачи
аналогичен деятельному слою однородных (некомплексных) микроландшафтов,
обладающих теми же растительными ассоциациями. Поэтому на грядах
необходимо отбирать такое же количество монолитов, как и в однородном
микро-Ландшафте с тем же типом растительных сообществ и идентичным
распределением высот микрорельефа W(x).Эти же исследования показали, что многие крупные мочажины грядово-мочажинных комплексных микроландшафтов в зоне олиготрофных болот Западной Сибири имеют сложное строение. В составе мочажины имеются разные участки, отличающиеся между собой микрорельефом, высотой над уровнем болотных вод и видовым составом растительности. Например, широко распространенные здесь сфагново-осоково-шейхцериевые мочажины имеют слегка повышенные окрайки с кочковатым микрорельефом, сложенные сфагново-осоковым очесом, и низкие более обводненные, иногда с открытой водной поверхностью, центральные части, сложенные очень рыхлым сфагново-шейхцериевым или сфагновым очесом. Они различаются и по средним кривым водоотдачи
(кривые з, u на рис. 3.19). 
Вместе с тем из опытных данных, приведенных на этом рисунке, видно, что послойные значения полученные по монолитам, отобранным из залежи однотипных участков мочажин, варьируют очень слабо. Это обстоятельство указывает на высокую устойчивость связей внутри этих участков и позволяет ограничиться минимальным количеством монолитов (порядка 1—2) при экспериментальном исследовании водоотдачи того или иного участка в составе мочажин. Средние кривыеξм=f(z) для мочажин в целом рассчитываются по частным кривым
для однотипных участков с
учетом фактического соотношения их площадей.Для определения доли площади микроландшафта, занятой мочажинами и их различными участками, используются интегральные кривые распределения высот микрорельефа w(х) и W(x)г. Последняя кривая строится на основании дифференциальной кривой распределения высот микрорельефа на грядах
. При вычислении параметров этой кривой значения nх принимаются только для гряд, а значение N берется общим для гряд и мочажин.
Обе кривые приводятся обычно на одном графике (рис. 3.19). По этим кривым определяются относительно СПБz гряд интервалы высот, в которых находится поверхность однородных участков микроландшафта.
СПБz гряд — условная поверхность, проходящая на высоте средних отметок гряд, вычисляемых по ординатам профиля микрорельефа х (l) на его отрезках, сответствующих грядам.
На рис. 3.19 в интервале высот от z=xмакс до z=x0 находится поверхность гряд, а в интервале высот от z = x1 до z = xмин поверхность переходов от гряд к мочажинам и окраек мочажин, а от z=x1 до z=xмин — поверхность центральных частей мочажин. (Здесь x0 — ордината самой низкой точки поверхности гряд на профиле вертикального сечения горизонта развития микрорельефа х(l); X1 — ордината наивысшей точки поверхности центральных частей мочажин на профиле х(l).) Тогда процент площади микроландшафта, занятой грядами, будет равен W(x1), окрайками мочажин — W(x1) — и мочажинами непосредственно — 100 — W(x1).
================================
Материал в разработке.
далее техническая информация:
txt89 img89
предыдущее | следующее
