16.4. Меліоративно-гідрогеологічне районування масивів осушення. Зональність і гідрогеологічний процес процес при осушенні

Широкий розмах меліоративних робіт, пов'язаних з осушенням заболочених земель у нашій країні, гостро поставив одну з проблем — необхідність розробки схеми меліоративно-гідрогеологічного районування масивів осушення.

Таке районування потрібне для висвітлення особливостей роз­витку процесу болотоутворення в конкретних фізико-географіч­них і геолого-гідрогеологічних умовах, для вибору найкращої методики вивчення окремих об'єктів та визначення основних напрямів меліоративних робіт.

Наявність значної кількості факторів, які зумовлюють надмірне зволоження земель, а також широкого арсеналу засобів меліорацій визначає необхідність використання для районування багатосту­пінчастої таксономічної схеми.

За схемою, розробленою у 1967 р. Д. М. Кацом та Б. С. Масловим, територію надмірно зволожених земель поділяють на про­вінції, зони, області, підобласті, райони, підрайони й ділянки.

Провінції виділяють відповідно до ландшафтно-кліматичного районування площі, яка характеризується надмірним, нормаль­ним (оптимальним) і недостатнім зволоженням.

Гідрогеологічні зони виділяють на підставі різного ступеня природного дренування земель і глибини залягання ґрунтових вод, що визначається особливостями рельєфу, геоморфологічними умовами й літологічним складом відкладів. За рівнем природного дренування визначають такі зони: інтенсивно дренована (А), дре­нована (Б), слабодренована (В), безстічна (Г).

Інтенсивно дреновані зони охоплюють глибоко розчленовані ділянки вододільних рівнин і гривасто-моренних під­вищень, високі тераси річок, передгірні рівнини та ін. В гідро­геологічному відношенні вони являють собою області живлення ґрунтових вод, міжморенних водоносних горизонтів, а місцями й глибоких горизонтів. Грунтові води в літній період залягають на глибині понад 1,5—3,0 м, у весняний період і восени їх глибина залягання становить не більш як 1,0 м. Підземний стік перебіль­шує приплив ґрунтових вод. Тип водного живлення — атмосфер­ний і делювіальний. Землі не заболочені. Ділянки з надмірним зволоженням трапляються тільки в глибоких зниженнях рельєфу.

Зони дренованих земель поширені на нижніх частинах схилів тих самих геоморфологічних елементів, що й у попередніх зонах, на високих заплавах і т. д., які характери­зуються мінеральними грунтами та глибиною залягання ґрунто­вих вод, яка перевищує 1,5 м в літній період, 0,5 м — в період вес­няних польових робіт, а також при наявності глин і суглинків з уклоном поверхні більш як 0,02—0,04. Грунтові води циркулю­ють у добре проникних відкладах, стік ґрунтових вод перевищує їх приплив.

Слабодренована зона характеризується тим, що глибина рівня ґрунтових вод у літній період становить близько 1 м, інколи більше 1,5 ж; у весняний період грунтові води можуть підніматися до поверхні землі. До цієї провінції належать також площі з більш глибоким заляганням рівнів ґрунтових вод, але складені грунтами важкого механічного складу при уклонах по­верхні, менших як 0,01—0,02.

Грунтові води у цій зоні можуть мати підвищену мінераліза­цію (до 1,5—3,0 г/л і більше). Води переважно гідрокарбонатні але у зниженнях можуть бути сульфатні і сульфатно-хлоридні.

Приплив ґрунтових вод перебільшує їх відтік на 40—200 мм/рік. У надмірному зволоженні земель беруть участь грунтові й напірні води. До цієї зони належать річкові й озерні тераси, приморські низини тощо.

Безстічна зона характеризується тим, що глибина залягання ґрунтових вод становить не більш як 1,0 м. Приплив ґрунтових і напірних вод перевищує відтік на 70—400 мм/рік. До цієї зони належать мілководдя водосховищ, землі з глибоким заляганням ґрунтових вод, але з уклоном поверхні меншим 0,002, а також більша частина приморських низин, нижніх алювіальних терас тощо.

Гідрогеологічні області виділяють залежно від характеру під­земних вод — єдині комплекси ґрунтових і напірних вод (об­ласть 1) або ґрунтових вод (область 2).

Області поділяють на підобласті залежно від співвідношення п'єзометричних рівнів і рівнів ґрунтових вод; підобласть Г — п'єзо­метричні рівні (АЯ) завжди вищі від рівнів ґрунтових вод (АЯ), тобто АЯ > АЯ.

Області та підобласті виділяють тільки для зон В і Г. Гідро­геологічні райони визначають за особливостями геологічного роз­різу на глибину до 3 м. Оконтурюють райони з однорідним і неод­норідним літологічним складом покривних відкладів. Крім того, район характеризується потужністю і типом відкладів — глинис­тих, торфових, піщаних тощо.

Залежно від мінералізації ґрунтових вод виділяють підрайони, сухий залишок вод яких менший як 1.

У межах підрайонів можна виділяти ділянки залежно від фільтраційних властивостей верхньої одно-, двометрової товщі відкладів. При цьому виділяють три категорії ділянок, для яких коеіцієнт фільтрації Кф.< 0,5 м/добу, Кф. = 0,5—2,0 м/добу та > 2,0 м/добу.

Інша схема меліоративно-гідрогеологічного районування ( автори Солдак А. Г., Павловець І. М. 1968 р.) базується на інших відправних критеріях. За цією схемою районування повинно бути таким, щоб на його основі можна було обгрунтувати схему регулювання водного режиму осушуваної території, вибрати методи прогнозу змін меліоратив­ного стану.

Для того щоб віднести досліджувану територію до тієї або іншої меліоративно-гідрогеологічної області, треба врахувати гео­морфологічні умови району розвитку боліт, геологічну будову забо­лоченої і суміжних територій, гідрогеологію району і специфіку режиму підземного і поверхневого водного живлення боліт.

Відповідно до цих ознак можна прийняти таку схему меліора­тивно-гідрогеологічного районування масивів осушення:

1. меліоративно-гідрогеологічна область — території розвитку боліт на межирічних просторах;

2. меліоративно-гідрогеологічна область — території розвитку боліт у річкових долинах.

У межах І області можна виділити такі меліоративно-гідро­геологічні райони:

1—1 — вододільно-опуклого розвитку боліт;

1—2 — вододільно-схилового розвитку боліт;

І—3 — вододільно-від'ємного, або улоговинного, розвитку боліт.

До другої меліоративно-гідрогеологічної області входять такі райони розвитку боліт:

II—1 — на заплавах;

II—2 — на терасах та на підніжжях крутих схилів; І)—3 — у стариках.

Аналогічному районуванню підлягають заболочені та підтоплювані землі, що розвиваються як у межах першої, так і другої меліоративно-гідрогеологічних областей.

Болота й заболочені землі першої меліоративно-гідрогеологіч­ної області розташовуються на межирічних плато. Утворення таких боліт є наслідком опуклої форми дзеркала ґрунтових вод, що зумовлюється значною величиною інфільтрації атмосферних опадів і сповільненим відтоком води в розташовані поблизу при­родні дрени.

Неглибоке залягання дзеркала ґрунтових вод від поверхні на вододільних плато залежить від глибини залягання першого шару водонепроникних порід і від співвідношення величин інфіль­трації опадів, водопровідності водоносного пласта і ширини межирічного простору.

В областях з вологим кліматом,, де випаровування порівняно невелике, а широкі площі вододілів складені маловодопроникними суглинками, дрібно- й середньозернистими пісками, створюються сприятливі умови для заболочування. У північній частині території України площі розвитку боліт на вододільних про­сторах досягають значних розмірів. Тут розвинуті торфовища, головним чином, сфагнові. Такі болота пов'язані із особливостями післяльодовикового ландшафту.

У живленні боліт першої меліоративно-гідрогеологічної області переважаюча роль належить атмосферним опадам, але при певних умовах вони можуть додатково живитися ґрунтовими водами.

Прикладом цього може бути район Полісся, де на широких пло­щах межиріч, складених піщаними відкладами, розвинуті болота, що живляться атмосферними і ґрунтовими водами.

Болота північних областей України віддають воду, головним чином, на випарову­вання. В посушливі періоди року внаслідок зниження рівня води в болотах знижується і рівень ґрунтових вод у смузі, прилеглій до боліт, а це, в свою чергу, супроводжується припливом ґрунто­вих вод з більш віддалених територій.

Район 1—1 (вододільно-опуклий розвиток боліт) характе­ризується розташуванням боліт і заболочених земель на найвищих точках місцевості вододілів річок. Поверхневі й підземні води збі­гають з них у різних напрямах — у різні річкові басейни. Незмін­ною умовою утворення боліт району є неглибоке коритоподібне залягання водопроникних порід і перевага атмосферних опадів над випаровуванням.

Район 1—2 (вододільно-схиловий розвиток боліт) характе­ризується розташуванням боліт на пологих схилах межиріч. Часто такі болотні масиви займають вододіли між двома притоками головної річки і відносно цієї річки є вододільно-схиловими.

На таких болотних масивах води можуть збігати залежно від рельєфу і розташування масиву або в напрямі загального уклону в один водоприймач, або в напрямі схилу до головної річки та в напрямах обох піриток, відносно яких масив займає вододільне положення.

Болота й заболочені землі живляться тут як вологою атмосфер­них опадів, так і підземними водами внаслідок виклинювання водоносного горизонту на значній частині схилу.

Район І—3 (вододільно-від'ємний, або улоговинний, розви­ток боліт) охоплює території боліт, розташованих намежирічних вододільних просторах, що характеризуються наявністю стоку вод до болотного масиву із схилів улоговин, прилеглих до болота.

Такі райони можуть бути в повністю замкнутих та безстічних улоговинах, у зниженнях проточного характеру, а також в улого­винах, з яких вода стікає по одному або кількох рівчаках — водо­приймачах при відсутності впадаючих рівчаків. У живленні боліт у різній мірі беруть участь підземні води, атмосферні опади й по-игрхневі води окремих рівчаків, що впадають у болота. У неглибоких западинах, де немає виклинювання водоносних пластів, болотні (пасиви мають атмосферне і поверхневе живлення, але роль остан­нього в загальному балансі вологи, що надходить до масиву, зро-пає порівняно до того, як це відбувається в районі болотного масиву вододільно-схилового розвитку.

У глибоких улоговинах водоносні горизонти, що на схилах виходять на поверхню, можуть віддавати багато води, і в цьому разі доля грунтового живлення може становити значну величину в загальному живленні болот­ного масиву. У зонах нестійкого і недостатнього зволожен­ня ґрунтове живлення є основ­ним джерелом живлення болот­них масивів. Саме тому болота в цих зонах розвиваються тіль­ки в глибоких западинах.

Проте і при наявності грун­тового та поверхневого живлен­ня болотних масивів улоговин­ного розвитку далеко не завжди весь район перебуває у сфері впливу ґрунтових вод, що ви­клинюються з водоносних плас­тів на схилах. При випуклій формі поверхні самого болот­ного масиву фільтрація води спрямована від опуклих частин . Грунтові й поверхневі води, що стікають із суходолів в улоговину, від­водяться далі разом з водами, що стікають з болотного масиву, вздовж його меж, створюючи там драговини і рівчаки. Останні скидають воду у рівчаки-водоприймачі. Схема стоку вод для опу­клих болотних масивів улоговинного залягання зображена на рис. 62 а. Таким чином, весь болотний масив, крім його меж, у цьому разі має атмосферне живлення, незважаючи на розташу­вання в улоговині.

Грунтові й поверхневі води можуть відігравати значну роль у водному балансі масиву, якщо поверхня його увігнута-або гори­зонтальна. Схема руху води у цьому разі зображена на рис. 62б.

Болота й заболочені землі другої меліоративно-гідрогеологічної області спостерігаються на знижених елементах рельєфу річкових долин. Для боліт цієї області характерна вологолюбна рослин­ність — осока тощо. Іноді на таких болотах розвивається бурий мох — гіпнум. Живляться болота області річкових долин в основ­ному за рахунок ґрунтових вод і поверхневих вод під час розливу річок.

Заболочені грунти, як правило, залягають на піщаних, рідше на піщано суглинистих і суглинистих четвертинних алювіальних відкладах.

Особливий вид заболочування земельних ділянок ґрунтовими водами в цій області зустрічається в смузі прилягання високих алювіальних терас до корінних схилів річкових долин. Ці ділянки іноді бувають складені відносно щільними делювіальними суглин­ками, що зумовлюють місцевий напір ґрунтових вод. Крім того, в галечниках конусів виносу, що відкриваються в долину річки, часто відбувається вбирання великої кількості річкових вод, які формують потужні потоки ґрунтових вод. У смузі поступової зміни галечників дрібнообломковим піщаним матеріалом потік ґрунтових вод внаслідок зменшення природних швидкостей течії частково виклинюється, що викликає заболочування грунтового шару.

Район II—1 (болота на заплавах) часто зовсім покриває широкі заплави річок і характеризується тим, що води з таких масивів стікають по всьому фронту дренування їх рікою.

Ці масиви мають або горизонтальну поверхню (порівняно рід­кий випадок), або трохи хвилясту, слабопохилу вбік русла річки. Часто тут болота межують із заболоченими землями, причому болота лежать на нижчих відмітках поверхні заплави, а заболо­чені землі — на підвищеннях.

Характерним прикладом таких районів можуть бути заплавні болотні масиви Полісся, а також болотні масиви багатьох річок Західного Сибіру, наприклад, річки Об у середній і нижній течії, її приток.

Живлення боліт відбувається, в основному, паводками річок, а в період межені — ґрунтовими водами.

Район II—2 (розвиток боліт на терасах і в підніжжям кру­тих схилів — притерасні болота) відрізняється від попереднього тим/що внаслідок вищого залягання відносно рівня води в річці болота не підлягають періодичним затопленням річковими водами в період повені й паводків. На широких і плоских терасам такі болотні масиви мають площинне залягання. У ряді інших випадків болота залягають на схилах терас, у западинах та притерасних зниженнях, на підніжжях крутих схилів, так званих «подах:».

Ці болота поширені на ділянках річкових долин, розташованих у зоні впливу штучних водойм. Тут, на високих терасах, заболо­чення є результатом процесу підйому рівня ґрунтових вод внаслі­док їх підпору водами водойм.

Живлення боліт цього району в місцях посушливого клімату відбувається виключно за рахунок неглибоко залягаючих грунто­них вод, а в місцях з вологим кліматом значну роль відіграють

і атмосферні опади.

Район II—3 (розвиток боліт у стариках) займає, як правило, невеликі площі на заплавних терасах і в стариках річок. За харак­тером водного живлення вони подібні до боліт району II—1, але відрізняються більшою потужністю покладу торфу: за часом утво­рення вони давніші порівняно до перших. Під торфовими покладами залягають алювіальні піщано-суглинисті, часто мулуваті відклади.

Утворення боліт у стариках — це наслідок заростання цих водойм.

Останньому сприяє періодичність виникаючих тут слабких течій та інтенсивне відкладання в таких водоймах наносів з вели­кою кількістю мінеральних речовин. Старики поступово мілкі-шають внаслідок відкладання органічних осадків (сапропелів) та нагромадження мінерального матеріалу, який зноситься до нього періодичними паводковими водами.

Райони розвитку боліт у стариках мають найскладніші умови водного живлення. Болотні масиви живляться тут одночасно кіль­кома джерелами: постійне живлення ґрунтовими водами з водонос­них пластів, що виходять по берегах річкових долин і на схилах терас; поверхнево-стічне живлення водами, які стікають по по­верхні з прилеглих схилів, і водами від атмосферних опадів, що випадають на поверхню болота. Крім того, ці болотні масиви част­ково або повністю заливаються під час розливів річок, живлячись таким чином за рахунок річкових вод.