Сторінка
2

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

Особливо показова роль конденсаційних вод під час тривалих (2-4 місяці) посухах, які нерідкі в аридних областях України, коли динамічні запаси карстових вод підземних водозборів досягають стадії повного виснаження.

По своїй фізичній суті конденсація підсилюється при жаркій погоді, коли різниця температур, а отже й абсолютної вологості між поверхневим і підземним повітрям збільшується, тобто збігається з періодами найбільшого дефіциту стоку. У цьому полягає важливе гідрологічне (підтримка стійкої меженної витрати малих карстових річок і джерел) і господарське (літній меженний водозабір) значення конденсаційних вод.

У зв'язку з цим дуже актуальним залишається проблема удосконалювання гідрологічних розрахунків, зв'язаних з конденсаційною складовою поверхневого і підземного стоку. Традиційно для характеристики водозбірних басейнів використовувалися площинні показники. Ці методики перенесені і на конденсаційні процеси, кількісні параметри якого найчастіше виражаються шаром конденсаційного стоку в мм, коефіцієнтом стоку, річних і сезонних модулях конденсаційного стоку, л/с км2.

Розглянемо наступний приклад: карстовий масив Опук знаходиться в аридній області Керченського півострова (330 мм опадів у рік). Літні амплітуди температур поверхневого і підземного повітря можуть досягати 30 0С (21 червня 1996 р. температура поверхневого повітря 35 0С, підземного на глибині 37 м 4,7 0С). Для Ай-Петринського масиву ці показники значно знижені. Однако потужність зони конденсації г. Опук при площі 2,7 км2 складає всього 50 м (0,134 км3), тоді як на Ай-Петрі ці параметри виглядають у такий спосіб: площа 97,7 км2, потужність порід, де йде конденсація, до 450 м (43,9 км3). Виражаючи обсяг конденсаційних вод, що утворяться, як звичайно через модуль конденсаційного стоку, одержимо 2,38 л/с км2 і 2,46 л/с км2 відповідно (табл.). Отже, морфометричні показники природного конденсатора (тобто гірського масиву) при такому підході значно нівелюють кліматичні і мікрокліматичні розходження, від яких залежить інтенсивність конденсації.

У зв'язку з цим пропонується введення об'ємного модуля конденсаційного стоку – л/с км3 , що характеризує водозбірний басейн у тривимірному просторі, адекватно існуючим кліматичним і мікрокліматичним умовам протікання конденсаційного процесу. Якщо мати на увазі той факт, що тріщинно-карстова пустотність порід більшості гірських масивів Криму і Західного Кавказу приблизно однакова (3%)[10], те відношення розрахункової величини конденсації до одиниці об'єму (а не до площі водозбору), дозволяє показати конденсаційну водовіддачу (інтенсивність конденсації), що залежить від кліматичних і мікрокліматичних умов даної території.

У таблиці (стовпчик 7) приведені результати розрахунку конденсації, вираженої в об'ємному модулі стоку. Видно, що «продуктивність» надр карстового масиву Опук як природного конденсатора на порядок вище, ніж масиву Ай-Петрі.

Порівняльний аналіз матеріалів приведених у таблиці показав, що обсяг конденсаційної води, яка стікає з того чи іншого водозбору прямо зв'язаний з розмірами зони конденсації, але її темпи цілком залежать від кліматичних показників.

Показові матеріали по Скелястому хребті району Кавказьких мінеральних вод. Окремі його частини, розташовані практично в одних кліматичних умовах, значно відрізняються площею і потужністю порід (табл.). Незважаючи на це, виражаючи конденсацію через об'ємний модуль, ми одержуємо, як і випливало очікувати, подібні результати – 2,1 і 2,15 л/с км3. Традиційний запис через л/с км2, за рахунок більшої площі північної частини Скелястого хребта, знизило цей показник стосовно об'ємного модуля більш ніж на порядок – 0,06 л/с км2.

Таким чином, не заперечуючи загальноприйняті підходи до гідрологічних характеристик карстових областей, зазначимо, що використання об'ємного модуля конденсаційного стоку дозволить більш раціонально відобразити кліматичні фактори, які визначають інтенсивність роботи природних конденсаторів, а також враховувати головну особливість карстової гідрографії – розбіжності поверхневих і підземних водозборів карстових річок і джерел.

Список літератури

1. Балков В. А. Влияние карста на сток рек Европейской территории СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 125 с. 2. Вахрушев Б. А., Дублянский В. Н., Гигинейшвили Г. Н., Цвет А. П. Гидрология и палеогидрология Амткельского карстового района // Тр. Географ. общ. Груз ССР. Т. 18, Тбилиси, 1990. – С. 321-339. 3. Вахрушев Б. А. Использование подземных вод Крыма в античное и средневековое время и современность // Сб. научных статей к 130-летию со дня рождения В. И. Вернадского. – Симферополь, 1993. – С. 92-97. 4. Вахрушев Б. А., Вахрушев И. Б. Роль карстовых конденсационных вод в водном хозяйстве античных и средневековых поселений Керченского полуострова // Культура народов Причерноморья, № 10, 1999. – С. 7-10. 5. Владимиров Л. А. О влиянии карстовых вод на режим стока рек южного склона Главного Кавказского хребта в пределах Западной Грузии // Тр. ИТ АН Груз. ССР. т. VI. Ф/г серия, 1955. – С. 151-154. 6. Гаврилов А. М. Изучение стока в карстовых районах // Тр. III Всесоюзного гидрологического съезда. – Л.: Гидрометеоиздат, вып. 9, 1957. – С. 32-33. 7. Гигинейшвили Г. Н. Карстовые воды Большого Кавказа и основные проблемы гидрологии карста. – Тбилиси: Мецниреба, 1979. – 224 с. 8. Дублянский В. Н. Методика расчета конденсации влаги в трещинно-карстовых коллекторах // Бюлл. НТИ, Серия: Гидрогеология и инженерная геология, № 6. – М.: ОНТИ ВИЭМС, 1969. – С. 13-17. 9. Дублянский В. Н. Конденсация влаги в трещинно-карстовых коллекторах Горного Крыма // Гидрогеология и инженерная геология аридной зоны СССР – М: Недра, 1972. – С. 41-50. 10. Дублянский В. Н., Кикнадзе Т. З. Гидрогеология карста Альпийской складчатой области юга СССР. – М.: Наука, 1984. – 125 с. 11. Дублянский В. Н., Клименко В. И., Вахрушев Б. А., Ильюхин В. В. Карст и подземные воды горных массивов Западного Кавказа. – Л.: Наука, 1985. – 150 с. 12. Лебедев А. Ф. Роль парообразной воды в режиме почвенных и грунтовых вод // Агрономическая лаборатория Новороссийского ун-та. – Одесса, 1913. – 126 с. 14. Максимович Г. А. Основы карстоведения. Т. II. – Пермь, 1969. – 529 с. 13. Методические реомендации по изучению режима поверхностных вод в карстовых районах. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969. – 180 с. 15. Торсуев Н. В. Карст: пути географического изучения. – Казань: Казанский университет, 1985. – 152 с. 16. Шестаков Ф. В. Конденсация водяных паров в почвогрунтах и приземном слое. Библиографический указатель. – Алма-Ата: Наука, 1989. – 77 с. 17. Dublyansky V. And Dubkyansky Y. Role of Condensation in Karst Hydrogeology and Speleogenesis // Speleogenesis, Huntsville, Alabama, U.S.A., 2000. P 100-113