12. Водний баланс боліт

Дослідження водного балансу боліт необхідні для вирішення багатьох водогосподарських завдань, наприклад встановлення взаємозв'язку водного режиму боліт а водним режимом річкових басейнів, на яких вони розміщені, та інш. Вивчення водного балансу боліт має свою специфіку, яка залежить від кліматичних умов, типу боліт, їх живлення та характеру поверхні (опукла або ввігнута).

Водний баланс боліт — це співвідношення надходження і витрати вологи; його рівняння можна записати в такому вигляді

X - У, - У, + У₃ + У₄ + У₅ - Е + ( ±U + n_i) = 0, (12. 1)

де X — атмосферні опади; У_І — стік водотоків, що витікають з болота; У₂ — горизонтальний стік по діяльному шару болота, який надходить на суходіл розосередженим потоком; У_з — приплив води до болота з боку суходолів, тобто по річках і струмках; У₄ — приплив до болота поверхневих вод зі схилів, що оточують болото, а також підґрунтових вод по водоносних горизонтах, які вклинюються в торфові поклади на межі болота; У₅— вертикальний водообмін між торфовими покладами і підстилаючими їх мінеральними ґрунтами; Е — загальне випаровування; ±U — зміна вологозапасів у діяльному шарі болота; n_i — нев'язка складова балансу, яка виникає внаслідок неврахованих елементів рівняння та похибок визначення всіх його елементів.

Такі складові рівняння водного балансу, як атмосферне та загальне випаровування, стік з болота і приплив води в болотних річках та струмках вимірюються безпосередньо. Зміна болотних вод визначається за даними спостережень за кількістю рівня болотних вод і коефіцієнта віддачі діяльного шару; болотний стік по діяльному шару встановлюється за даними рівні болотних вод та експериментально визначеними гідрологічними характеристиками діяльного шару торф'яних поклад.

Складові У, та У. обчислюються сумарно.

Рівняння (12. 1) може бути використане для розрахунку сезонних, місячних та декадних водних балансів болотного за окремі роки. Залежно від умов живлення болота воно мґ¹'

13. Типи боліт, їх будова, морфологія та гідрографія

Болота прийнято ділити на дві великі групи — заболочені землі (із незначним шаром торфу) і торфові болота. До заболочених земель відносяться такі типи боліт: торфові болота арктичної тундри, очеретяні та осокові болота лісостепу, засолені болота напівпустелі та пустелі (солончаки), заболочені тропічні ліси тощо.

За характером водно-мінерального живлення, формою поверхні і складом рослинності торфові болота поділяються, у свою чергу, на три типи: низинні, перехідні й верхові (рис. 13. 1).

Низинні болота розповсюджені у знижених формах рельєфу, на місцях колишніх озер або в заплавах річок. Поверхня цих боліт ввігнута або плоска, що обумовлює застійний характер водного режиму. Живляться болота за рахунок атмосферних опадів, стоку поверхневих вод з оточуючої території, річкових вод під час водопілля і паводків, ґрунтових вод. Важливою гідрологічною особливістю низинних боліт є надходження в них зі стоком поверхневих і ґрунтових вод мінеральних біогенних речовин, завдяки чому створюються сприятливі умови для розвитку євтрофної рослинності (чорна вільха, береза, гіпсовий зелений мох, осока, очерет, хвощ тощо). Торф низинних боліт багатий на мінеральні солі (його зольність — 6 … 7 %), що дає можливість використовувати його як добриво. В Україні низинні болота знаходяться в Поліссі, в заплавах і дельтах великих річок. Останнім часом низинні болота почали утворюватися в зонах підтоплення водосховищ.

Рис. 13. 1. Схема верхового (а) та низинного (б) торф’яного болота мікроландшафти: 1 — осокові; осоково-очеретяні, осоково - гіпсові; 2 — сфагново- осокові; 3 — сфагново - пухівкові; 4 — вільшаники; 5 — сосново-сфагнові; 6 — поклади сфагнового торфу; 7 — поклади очеретяного та осокового торфу; 8 — мінеральний грунт

Верхові болота зустрічаються лише у вологому кліматі і розташовуються на плоских вододілах. їхня поверхня опукла або плоска, тому живляться такі болота лише за рахунок атмосферних опадів. Верхові болота бідні на мінеральні біогенні речовини, тому до них приурочена невибаглива До умов життя олітотрофна рослинність (сфагновий білий* мох, пухівка журавлина тощо). Торф накопичується в центральній частіші болота швидше, ніж на краях, тому болота мають переважно опуклу форму. Торф верхових боліт бідний на мінеральні солі (його зольність менше 4 %), використовується він як паливо та в хімічній промисловості.

Перехідні болота за характером рослинності і ступенем мінералізації вод, які їх живлять, є проміжними між низинними і верховими. Поверхня їх слабовипукла або плоска, мінеральне живлення помірне, яке відповідає вимогам мезотрофних рослин (береза, осоки, сфагнові білі мохи).

Для кожного з трьох типів боліт характерне певне сполучення видів рослинності (біоценозів), з геоморфологічними особливостями окремих частин боліт, відповідно до чого створюються специфічні болотні мікроландшафти.

Стадії розвитку боліт найкраще простежити на прикладі водойми, яка після заростання перетворюється на болото (рис. 13. 2).

Рис. 13. 2. Схема розвитку болотного масиву (за К.Є. Івановим): а) в глибоких западинах; б) в пологих депресіях

Спочатку утворюється низинне болото, багате на мінеральні солі, що сприяє розвитку рослинності. В міру відмирання рослин поверхня болота підвищується, доступ вод, багатих на мінеральні солі, скорочується, і попередня рослинність замінюється на менш вибагливу до умов живлення. З'являється сфагновий мох. характерний для верхового болота, який живиться атмосферними опадами, бідними на мінеральні солі.

1. З морфологічного боку болота характеризуються формою поверхні, розмірами масивів, похилами поверхні і потужністю торфового шару. Поверхня болота може бути плоскою, ввігнутою або опуклою. Характерними елементами рельєфу поверхні болота (точніше мікрорельєфу) є пасма і мочарі, купинита міжкупинні зниження, горби (рис. 13. 3). Пасма — це окрема витягнута в довжину підвищені ділянки болота, відокремлені одна від одної такими ж витягнутими в довжину значно обводненими зниженнями (мочарами). Пасма та мочарі бувають витягнуті вздовж горизонталей, розташовані концентрично навколо найвищих відміток болота і перпендикулярно до максимального похилу поверхні болота. Пасма на мочарі змінюються через кожні 4 … 6 м, іноді через 3 … 4 м. Пасма та мочарі з'являються на болотних масивах у кінцевій стадії їхнього розвитку і є наслідком підвищення рівня води в болоті. На їхній поверхні розвинена різна болотна рослинність. Таким чином, вони являють єдиний комплекс у мікрорельєфі болотних масивів.

Рис. 13. 3. Типи ландшафтів на болотному масиві — сфагново - пухівкові масиви; 2 — пасмово - мочаровий мікроландшафт з чагарниково - сосновими плямами в зниженнях; 3 — пасмово - мочаровий мікроландшафт із сфагново-пухівковими асоціаціями на пасмах; 4 – сфагново - осокові асоціації; 5 — сфагново-ниткоподібні — осокові асоціації; 6 - проточні трясовини виклинювання; 7 - сфагново-чагарниково-сосновий комплекс; 8 — сосняк сфагново-осоковий; 9 -- проточні трясовини; 10 - лісові болотні масиви; 11 - лісові болота і дуже заболочені ліси

Утворення купин та міжкупинних знижень пов'язане з нерівномірною густотою рослинного покриву і накопиченням торфу.

Горби спостерігаються на болотах лісотундри. Утворення їх пов'язане з морозним випиранням. Складені вони з торфу, під яким знаходиться вічна мерзлота. Висота горбів досягає декількох метрів.

Для болотних масивів характерна наявність внутрішньоболотних водних об'єктів (струмків, річок, озер, мікроозер і трясовин), поєднання яких утворює внутрішньоболотну гідрографічну сітку.

До болотних водотоків відносяться струмки та річки. Вони утворилися або до заболочування території, або є вторинними водотоками, котрі сформувалися в процесі болотоутворення. Всі водотоки покращують дренаж боліт. Струмки та річки витікають з болотних озер або трясовин. Швидкість течії у вторинних водотоків незначна, а витрати води малі. Глибина їх не перевищує 1,5 … 2,0 м, ширина русла — не більше 10 м.

До болотних водойм відносяться озера й мікроозера. Болотні озера — це відносно значні за площею та об'ємом води утворення. Площа їх може перевищувати 10 км², а глибини досягати 10 м і більше. Поверхня озер чиста або вкрита сплавинами. Мікроозера — це водойми менших розмірів, які зустрічаються великими групами серед заболоченої території. Вони розташовані на схилах болотних масивів, а також у пониженнях рельєфу. Водойми боліт за своїм походженням бувають первинними та вторинними. Перші існували ще до початку утворення болота, інші виникли в процесі заболочування суші та еволюції болота.

Своєрідними водними об'єктами боліт є трясовини — перезволожені ділянки болотних масивів, що характеризуються розрідженою торфовою масою, слабою дерниною рослинного покриву та високим рівнем води, яка періодично або постійно знаходиться на поверхні. Трясовини розташовуються на плоских ділянках у центральній частині або на схилах болотних масивів. Серед трясовини спостерігаються ділянки відкритої води. Трясовини бувають застійними, з фільтраційним рухом води та проточні.