Гидросфера: Опасные процессы и явления (Nov 2021)
РЕАКЦИЯ СТОКА МАЛЫХ РЕК И НАДМЕРЗЛОТНЫХ ВОД АНАДЫРСКОЙ НИЗМЕННОСТИ НА ПЕРЕПАДЫ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Abstract
В статье представлены результаты исследования источников питания и суточного режима стока рек и ручьев Анадырской низменности в меженный период 2019 года. На примере полевых материалов рассмотрена проблема воздействия скачков атмосферного давления на водно-физические свойства торфяных почв и режим стока малых рек низменностей криолитозоны. Установлено, что суточный перепад атмосферного давления амплитудой 1,2 кПа в районе реки Угольная-Дионисия, расположенной в границах Анадырской низменности на Чукотке, привел к синхронному понижению, а затем повышению уровня надмерзлотных подземных и поверхностных речных вод в бассейне реки на 2,5–7,8 см. Описаны водно-физические свойства торфяных почв, предложен механизм воздействия атмосферного давления на влагоемкость тундровых почв и сток малых рек в фазу летней межени. Рассмотрены геокриологические, гидрогеологические и гидрологические условия необходимые для проявления обнаруженного эффекта воздействия скачков атмосферного давления на речной сток. Известные механические свойства торфяного покрова тундр и водно-физические свойства органогенного горизонта тундровых почв позволили предложить гипотезу воздействия атмосферного давления на уровень надмерзлотных вод посредством изменения влагоемкости торфа при его пластично-упругой деформации. Условием положительной реакции надмерзлотного и речного стока на скачки атмосферного давления являются: контактное с торфяным горизонтом почв залегание зеркала подземных вод; неполная влагоемкость органогенного горизонта почв; преимущественное питание реки надмерзлотными водами и наличие разветвленной дренажной сети. Представляется перспективным дальнейшее изучение атмосферных барических эффектов в подземных и поверхностных водах низменностей криолитозоны, а также в болотных ландшафтах более южных широт, где имеются условия для их проявления. В ландшафтных условиях Анадырской низменности при отсутствии атмосферных осадков барические скачки уровня надмерзлотных вод могут рассматриваться как механизм дополнительной подпитки влагой корнеобитаемого слоя почв в период активной вегетации тундровой растительности. Литература: Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. М.: Недра, 1990. 219 с. Ермичев В.А., Лобанов В.Н., Кривченкова Г.Н., Артемов А.В. Прогнозирование осадки и плотности лесных почв после проезда гусеничных машин // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2006. № 2. С. 48–51. Зырянов В.Н., Хубларян М.Г. Пампинг-эффект в теории нелинейных процессов типа уравнения теплопроводности и его приложение в геофизике // Доклады академии наук. 2006. Т. 408. № 4. С. 535–538. Иванов К.Е. Водообмен в болотных ландшафтах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 280 с. Каменский Г.Н., Биндеман Н.Н., Вевиоровская М.А., Альтовский М.Е. Режим подземных вод. М.-Л.: ГОНТИ, Главная редакция строительной литературы, 1938. 192 с. Лавров С.А., Марков М.Л. Оценка влияния атмосферного давления на уровень и сток грунтовых вод // Инженерные изыскания. 2018. Т. 12. № 11-12. С. 44-51. DOI: 10.25296/1997-8650-2018-12-11-12-44-51. Марунич С.В., Завилейский С.В., Ливанова Н.А. Влияние изменения атмосферного давления на формирование речного стока // Известия Академии наук. Серия географическая. 1998. № 1. С. 111–115. Соколов Б.Л., Завилейский С.В., Марунич С.В. Экспериментальные исследования процессов формирования речного стока малых водосборов // Метеорология и гидрология. 1994. № 10. С. 82–91. Трегубов О.Д., Гарцман Б.И., Лебедева Л.С., Нутевекет М.А., Тарбеева А.М., Уяганский К.К., Шекман Е.А., Шепелев В.В. Ландшафтно-мерзлотные условия и факторы формирования летнего стока малых рек приморской низменности криолитозоны // Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Четвертые Виноградовские чтения. Гидрология: от познания к мировоззрению» (г. Санкт-Петербург, 23–31 октября 2020 года). СПб.: Изд-во ВВМ, 2020. С. 805–810. Трегубов О.Д., Гарцман Б.И., Тарбеева А.М., Лебедева Л.С., Шепелев В.В. Пространственная и временная динамика источников питания и водного режима рек Анадырской низменности // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 4. С. 427–438. DOI: 10.31857/S0321059621040180. Трегубов О.Д., Уяганский К.К., Нутевекет М.А. Мониторинг мерзлотно-климатических условий Анадырской низменности // География и природные ресурсы. 2020. № 2 (161). С. 143–152. DOI: 10.21782/GiPR0206-1619-2020-2(143-152). Фомин Ю.В. Природа пампинг-эффекта в прибрежной зоне // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. 2016. Вып. 361. С. 203–230. Штенгелов Р.С., Филимонова Е.А., Шубин И.С. Обработка откачки из напорного водоносного горизонта при переменном дебите и атмосферном давлении // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2017. № 3. С. 50–58. DOI: 10.33623/0579-9406-2017-3-50-58. Hylckama T.E.A.V. Water level fluctuations in evapotranspirometers // Water Resources Research. 1968. Vol. 4. Iss. 4. Рp. 761–768. DOI: 10.1029/WR004i004p00761. Lautz L.K. Estimating groundwater evapotranspiration rates using diurnal water-table fluctuations in semi-arid riparian zone // Hydrogeology Journal. 2008. Vol. 16. Iss. 3. Pp. 483–497. DOI: 10.1007/s10040-007-0239-0. Moraetis D., Efstathiou D., Stamati F., Tzoraki O., Nikolaidis N.P., Schnoor J.L., Vozinakis K. High-frequency monitoring for the identification of hydrological and bio-geochemical processes in a Mediterranean river basin // Journal of Hydrology. 2010. Vol. 389. Iss. 1-2. Pp. 127–136. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2010.05.037. Salama R.B., Bartle G.A., Farrington P. Water use of plantation Eucalyptus camaldulensis estimated by groundwater hydrograph separation techniques and heat pulse method // Journal of Hydrology. 1994. Vol. 156. Iss. 1–4. Pp. 163–180. DOI: 10.1016/0022-1694(94)90076-0. Turk L.J. Diurnal fluctuations of water tables induced by atmospheric pressure changes // Journal of Hydrology. 1975. Vol. 26. Iss. 1–2. Pp. 1–16. DOI: 10.1016/0022-1694(75)90121-3. Zhuravin S.A., Markov M.L. Development of studies in small research basins in Russia and the most recent tasks // Proceedings of the Workshop «Status and Perspectives of Hydrology in Small Basins» (Goslar-Hahnenklee, Germany, 30 March–2 April 2009). IAHS Publ., 2010. No. 336. Р. 219–224 Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. М.: Недра, 1990. 219 с. Ермичев В.А., Лобанов В.Н., Кривченкова Г.Н., Артемов А.В. Прогнозирование осадки и плотности лесных почв после проезда гусеничных машин // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2006. № 2. С. 48–51. Зырянов В.Н., Хубларян М.Г. Пампинг-эффект в теории нелинейных процессов типа уравнения теплопроводности и его приложение в геофизике // Доклады академии наук. 2006. Т. 408. № 4. С. 535–538. Иванов К.Е. Водообмен в болотных ландшафтах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 280 с. Каменский Г.Н., Биндеман Н.Н., Вевиоровская М.А., Альтовский М.Е. Режим подземных вод. М.-Л.: ГОНТИ, Главная редакция строительной литературы, 1938. 192 с. Лавров С.А., Марков М.Л. Оценка влияния атмосферного давления на уровень и сток грунтовых вод // Инженерные изыскания. 2018. Т. 12. № 11-12. С. 44-51. DOI: 10.25296/1997-8650-2018-12-11-12-44-51. Марунич С.В., Завилейский С.В., Ливанова Н.А. Влияние изменения атмосферного давления на формирование речного стока // Известия Академии наук. Серия географическая. 1998. № 1. С. 111–115. Соколов Б.Л., Завилейский С.В., Марунич С.В. Экспериментальные исследования процессов формирования речного стока малых водосборов // Метеорология и гидрология. 1994. № 10. С. 82–91. Трегубов О.Д., Гарцман Б.И., Лебедева Л.С., Нутевекет М.А., Тарбеева А.М., Уяганский К.К., Шекман Е.А., Шепелев В.В. Ландшафтно-мерзлотные условия и факторы формирования летнего стока малых рек приморской низменности криолитозоны // Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Четвертые Виноградовские чтения. Гидрология: от познания к мировоззрению» (г. Санкт-Петербург, 23–31 октября 2020 года). СПб.: Изд-во ВВМ, 2020. С. 805–810. Трегубов О.Д., Гарцман Б.И., Тарбеева А.М., Лебедева Л.С., Шепелев В.В. Пространственная и временная динамика источников питания и водного режима рек Анадырской низменности // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 4. С. 427–438. DOI: 10.31857/S0321059621040180. Трегубов О.Д., Уяганский К.К., Нутевекет М.А. Мониторинг мерзлотно-климатических условий Анадырской низменности // География и природные ресурсы. 2020. № 2 (161). С. 143–152. DOI: 10.21782/GiPR0206-1619-2020-2(143-152). Фомин Ю.В. Природа пампинг-эффекта в прибрежной зоне // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. 2016. Вып. 361. С. 203–230. Штенгелов Р.С., Филимонова Е.А., Шубин И.С. Обработка откачки из напорного водоносного горизонта при переменном дебите и атмосферном давлении // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2017. № 3. С. 50–58. DOI: 10.33623/0579-9406-2017-3-50-58. Hylckama T.E.A.V. Water level fluctuations in evapotranspirometers // Water Resources Research. 1968. Vol. 4. Iss. 4. Рp. 761–768. DOI: 10.1029/WR004i004p00761. Lautz L.K. Estimating groundwater evapotranspiration rates using diurnal water-table fluctuations in semi-arid riparian zone // Hydrogeology Journal. 2008. Vol. 16. Iss. 3. Pp. 483–497. DOI: 10.1007/s10040-007-0239-0. Moraetis D., Efstathiou D., Stamati F., Tzoraki O., Nikolaidis N.P., Schnoor J.L., Vozinakis K. High-frequency monitoring for the identification of hydrological and bio-geochemical processes in a Mediterranean river basin // Journal of Hydrology. 2010. Vol. 389. Iss. 1-2. Pp. 127–136. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2010.05.037. Salama R.B., Bartle G.A., Farrington P. Water use of plantation Eucalyptus camaldulensis estimated by groundwater hydrograph separation techniques and heat pulse method // Journal of Hydrology. 1994. Vol. 156. Iss. 1–4. Pp. 163–180. DOI: 10.1016/0022-1694(94)90076-0. Turk L.J. Diurnal fluctuations of water tables induced by atmospheric pressure changes // Journal of Hydrology. 1975. Vol. 26. Iss. 1–2. Pp. 1–16. DOI: 10.1016/0022-1694(75)90121-3. Zhuravin S.A., Markov M.L. Development of studies in small research basins in Russia and the most recent tasks // Proceedings of the Workshop «Status and Perspectives of Hydrology in Small Basins» (Goslar-Hahnenklee, Germany, 30 March–2 April 2009). IAHS Publ., 2010. No. 336. Р. 219–224.
Keywords
