Строение, морфология и гидрография торфяных болот

Сформировавшееся верховое торфяное болото обычно имеет мно­гослойное строение (рис. 9.2, а), отражающее процесс постепенного накопления торфа и повышения поверхности болота. Каждый слой имеет специфический состав торфа, показывающий изменение ви­дового состава растительности на разных фазах развития болота.

В

а)

б)

Рис. 9.2. Схема слоистого строения торфяной залежи (а) и деятельного и инертного слоев (б) верхового болота:

/—минеральное дно; 2 — сапропель; 3 — тростниковый торф; 4— хвошевый торф; 5—осоковый торф; 6 — лесной торф; 7—гипновый торф; 8 — шейхцериево-сфагновый торф; 9— пушицево- сфагновый торф; 10 — сфагновый торф с пнями сосны; // — поверхность болота; /2 —уровень фунтовых вод; 13— нижний горизонт деятельного слоя; 14— инертный слой

Инертный слой лежит на минеральном дне и составляет основ­ную толщу торфяной залежи. Он имеет очень слабый водообмен с выше, расположенными слоями торфа и с окружающими болота землями, отличается постоянным или малоизменяющимся содер­жанием воды в торфе. Инертный слой отличают также малая во­допроницаемость, отсутствие доступа кислорода в поры торфа, отсутствие аэробных бактерий и микроорганизмов. Толщина инерт­ного слоя изменяется от нуля у границ болота до максимальных глубин торфяных отложений (иногда до 18—20 м).

В пределах деятельного (или активного) слоя, лежащего над инертным слоем, происходит некоторый влагообмен торфяной за­лежи с атмосферой и окружающими болото территориями, изменя­ется содержание влаги в торфе, происходят колебания уровня фун­товых вод. Деятельный слой отличают также повышенные водопро­ницаемость и водоотдача, периодическое поступление воздуха в поры торфа, освобождающиеся от воды при снижении уровня грунтовых вод, большое количество аэробных бактерий и микроорганизмов, способствующих разложению части отмирающего растительного покрова и превращению его в торф, наличие в верхней части живого

растительного покрова. Нижний горизонт деятельного слоя при­близительно соответствует среднему многолетнему минимальному уровню болотных грунтовых вод.

Толщина деятельного слоя — от 40 (мохово-травянистые части болот) до 80—95 см (лесные низинные болота); она больше на повышенных и меньше на пониженных элементах рельефа болота.

Содержание воды в инертном слое торфяной залежи, т. е. ни­же уровня грунтовых вод, обычно весьма велико — от 91 до 97 % (по объему). Выше уровня грунтовых вод в деятельном слое содер­жание воды существенно меньше. Во всей торфяной залежи содер­жание воды увеличивается или уменьшается в зависимости от по­вышения или понижения уровня грунтовых вод.

Основное движение воды происходит путем фильтрации в де­ятельном слое. Скорость движения воды (см/с) можно рассчитать по формуле Дарси для ламинарного • движения воды в пористой среде (см. разд. 5.4):

у=К_ф1, (9.1)

где К_ф — коэффициент фильтрации торфяной залежи; /—уклон уровня грунтовых вод в болоте. Значение К_ф обычно находится в пределах 10 ²—10~⁶ см/с. Коэффициент фильтрации быстро умень­шается с глубиной. Он сильно зависит от степени разложения растительных остатков и самого торфа: с ростом разложения К_ф быстро уменьшается, так как при этом уменьшаются размеры пор и увеличивается содержание мелких и мельчайших фракций торфа. Зимой деятельный слой болота в условиях холодного и умеренного климата обычно промерзает и водоотдача болота резко уменьшается.

Поверхность болота, как уже отмечалось, может быть вогнутая, плоская или выпуклая. Характерными элементами рельефа болота служат: положительные — гряды, кочки, бугры; отрицательные — мочажины, межкочечные и межбугровые понижения.

Гряды — это отдельные вытянутые в длину повышенные участки болота, отделенные друг от друга вытянутыми, сильно обводненны­ми понижениями — мочажинами. Гряды и мочажины обычно вытя­нуты вдоль горизонталей и располагаются концентрически вокруг наиболее высоких точек болота. Бугры сложены торфом и обычно связаны с явлением морозного выпучивания в условиях лесотунд­ры; высота бугров до нескольких метров. Кочки также состоят из торфа и связаны с неравномерным распределением растительного покрова и накопления торфа.

Болота имеют специфическую гидрографическую сеть, включа­ющую болотные водоемы, болотные водотоки и топи.

К болотным водоемам относятся болотные озера и озерки. Бо­лотные озера — это относительно крупные водоемы (площа­дью до 10 км² и глубинами до 10 м), имеющие торфяные берега, иногда плавающие моховые сплавины. Озерки — водоемы меньших размеров; они обычно приурочены к местам перегибов поверхности болота и, как правило, располагаются большими группами, вклю­чающими десятки, а иногда и сотни озерков. Водоемы в болотах по своему происхождению бывают первичными, сохранившимися остат­ками тех водоемов, которые существовали еще до начала форми­рования болота, и вторичными, возникшими уже в процессе забо­лачивания суши или эволюции болота.

Болотные водотоки (речки и ручьи) представлены как за- торфованными и зарастающими первичными водотоками, суще­ствовавшими еще до образования болота, так и вторичными водо­токами, сформировавшимися в процессе болотообразования. И те и другие водотоки способствуют дренажу болот. Течение воды во вторичных водотоках обычно очень медленное, а расходы воды в них небольшие. Своеобразные водные объекты болот — топи, т. е. сильно переувлажненные участки с разжиженной торфяной зале­жью. Здесь практически отсутствует деятельный слой, и уровень грунтовых вод стоит выше поверхности торфа.