Сторінка
1

Конденсаційна складова підземного живлення річок і джерел кримсько-кавказького карстового регіону

У гірсько-карстових областях Криму і Західного Кавказу карстуючі вапняки, що складають басейни багатьох гірських річок, утворять особливе середовище розвитку гідролого-гідрогеологіних процесів. Гідрологічні дослідження карстових регіонів, аналіз і узагальнення фактичного матеріалу відрізняються визначеною специфікою розрахунків основних гідрологічних параметрів карстових річок, озер і джерел. Крім того, відсутність, у більшості випадків, репрезентативної мережі гідрологічних посад і метеостанцій на території гірських масивів регіону породжує проблему недостатності і вірогідності вихідної гідрологічної інформації.

Таке положення речей привело до необхідності створення в рамках Міжнародної асоціації гідрологів і Міжнародного спелеологічного союзу комісій з вивчення й узагальнення досвіду по проведенню гідролого-гідрогеологічних розрахунків і спостережень у карстових областях.

Існує значна кількість літератури, в якій розглянуті загальні закономірності формування поверхневих і підземних вод карстових областей, зазначені основні гідрологічні характеристики річок, на які карст значно впливає. Це - норма стоку, його внутрірічна мінливість, зарегульованість, максимальний і мінімальний стік [1, 5, 6, 7, 13, 14 та ін.].

Важливим досягненням гідрології карсту є розробка морфологічної [13] і гідрологічної [1, 5, 15] типізації карстових річок. В основу останньої покладений характер підземного водообміну зв'язаний з розбіжністю поверхневих і підземних водозборів [1, 2, 5, 7, 10, 11]. Потік підземних вод із сусідніх басейнів, широко розвинутий у карстових областях, є найважливішим чинником порушення зональних закономірностей річкового стоку. У зв'язку з цим, при водобалансових розрахунках дуже перспективний підхід І.П. Торсуева [15], який запропонував розглядати карстовий гідрологічний комплекс, як елемент карстової територіальної системи, що охоплює усі гідролого-гідрогеологічні явища і процеси на досить великій площі, складеній, породами як тими, що карстуються, так і тими, що не карстуються.

У сучасних роботах по гідрології карсту [3, 4, 10, 11, 16] велика увага приділяється умовам і особливостям формування карстових вод у зв'язку з проблемою конденсаційної складової підземних вод, що живлять річки. Ця складова може досягати 90 % і більш обсягу їхнього меженного стоку.

Наукові основи конденсаційної теорії були викладені О. Фольгером на 15 з'їзді Німецьких інженерів у 1877 році. Теорія завоювала як прихильників (Р. Сойка, М. Кеник, Д. Мецгер та ін.), так і супротивників (Д. Люфі, А. Генле, О. Ганн та ін.). Дискусія, що розгорнулася, продовжувалася аж до початку 20 століття, коли детальні хоча і маловідомі за рубежем роботи О. Ф. Лебедєва [12] відродили цю концепцію на новому теоретичному рівні. Було встановлено, що пароподібна волога може переміщатися незалежно від потоку повітря із зон з найбільшою абсолютною вологістю і температурою до зон з меншими їх значеннями.

Конденсація в надрах відбувається при е поверхневе мінус е підземне більше нуля, де е – абсолютна вологість повітря (мм.рт.ст. чи г/м3) тісно зв'язана функціональною залежністю з температурою повітря як на поверхні, так і в надрах карстових масивів.

Роботи В. Н. Дублянського [8 – 11 та ін.] по карстовій гідрогеології дозволили розробити нові методики і принципи водобалансових розрахунків і одержання гідрологічних характеристик, прийнятних для закарстованних територій. Аналіз методів розрахунку конденсаційної вологи в карстових порожнинах, а також у зоні аерації карстових масивів (балансовим, мікрокліматичним і розрахунковим) показав, що найбільш прийнятним є мікрокліматичний підхід [8, 9, 10]. Застосований при цьому алгоритм розрахунку конденсаційної складової підземного живлення вод карстових річок і джерел, містить у собі показники, які досить легко одержати мікрокліматичними і геологічними розшуками:

(1)

де: V – обсяг зони конденсації гірського масиву вхідної в підземний водозбірний басейн, м3; - коефіцієнт тріщинно-карстової пустотності, частки чи одиниці відсотки; Т – тривалість періоду конденсації, доба; J – коефіцієнт повітрообміну, раз/доба; - різниця вологовмісту поверхневого і підземного повітря г/м3 чи Як видно з формули 1, перші два її члени зв'язані з морфометрією і геологією масивів, тоді як три останніх залежать від кліматичних факторів.

Проведені, у тому числі й автором, за даною методикою розрахунки в гірсько-карстових областях Криму і Західного Кавказу показали значну роль конденсації у формуванні підземної складової живлення карстових річок регіону (табл. ) [3, 4, 9, 10, 11].

Таблиця.