ОСУШЕНИЕ ЛЕСНЫХ ЗЕМЕЛЬ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Осушение лесных земель вызывает изменение ряда экологических характеристик: снижаются уровни почвенно-грунтовых вод на осушаемых землях, изменяются соотношение расходных статей водного баланса, а также состав растительности и ее качественные и количественные показатели. Особенно значительны перемены при осушении болот. Если осушение совпадает с засушливыми годами, сопровождающимися неурожаями, то их объясняют осушением земель. В засушливых 1970-х годах значительную часть лесных пожаров также объясняли осушением. В сырые годы, когда реки выходят из берегов, причиной затопления тоже считают осушение. Однако для подтверждения сказанного надо иметь факты. Величины количественных и качественных изменений, вызванных осушением, следует оценивать на основе научных исследований.

Дискуссии о роли болотных ландшафтов и формировании водного режима территории имеют давнюю историю. Одни исследователи рассматривали болота как накопители влаги и регуляторы стока, другие считали их в основном потребителями воды. Гидролог Е.В.Оппоков [20] считал, что ”... болота подобно лесам являются наибольшими испарителями влаги в природе, а ... не отдают ее для меженного стока рек”. Не отмечается регулирующей роли болот и в исследованиях В.Д.Лопатина [14]. Отсутствие водорегулирующей роли болот и особенно прекращение с них стока летом объясняется громадным расходом влаги болот на испарение с малой степенью их дренированости. Исследованиями, проведенными различными научными учреждениями, установлено, что суммарное испарение с поверхности болот оказывается близким к величине испарения с водной поверхности. Повышенный расход влаги на испарение приводит к уменьшению стока. Как установлено исследованиями К.Е.Иванова [9], сток воды в болотах происходит преимущественно в деятельном верхнем горизонте, ограниченном в основном глубиной 0,3-0,5 м. Поэтому при установлении уровней грунтовых вод ниже деятельного горизонта сток с болот, особенного атмосферного питания, прекращается или происходит крайне медленно. Известно, что значительная часть рек Севера вытекаeт из болот. Однако, оценивая роль болот в водном питании рек, следует учитывать характер их образования с учетом возраста тех и других Большинство рек европейской части России имеют более раннее происхождение, чем болота. В.В. Докучаев [4] отмечал, что формирование большей части речных долин происходило за счет соединения протоками озерных систем. Озера после образования речных долин являлись первоначальным источником рек. С течением времени, по мере евтрофирования озер, происходило их постепенное зарастание и формирование на их месте болот (см. Лекция 5.3). Поэтому большинство рек равнинной части страны в современную эпоху вытекает из болот, бывших когда-то озерами. Сток из озер в реки определяется, согласно уравнению Шези (Лекция 3), величиной уклона и площадью живого сечения истока. Чем шире русло реки и выше уровень воды в озере, тем больше сток реки. После зарастания озера сток с болот, согласно закону Дарси, происходит путем фильтрации через грунт, что резко снижает расход и объем стока. Если в открытых водостоках скорость течения может достигать сотен и тысяч метров в сутки, то при фильтрации воды через грунт скорость в равнинных условиях не превышает одного или долей метра в сутки (Лекция 4).

Влияние осушения на сток. Исследования С.Э.Вомперского [3], П.П.Залитиса [8], а также кафедры почвоведения и гидромелиорации ЛТА позволяют сделать определенные выводы. Наши исследования проводились в Ленинградской области на верховом и переходном болотах с сосновыми древостоями соответственно V и II классов бонитета. Верховое болото было представлено слаборазложившимся, хорошо водопроницаемым торфом мощностью 0,4-0,5 м, сформировавшимся на плотном хорошо разложившемся слабоводопроницаемом торфе. Переходное болото сложено однородным по степени разложения торфом, глубина торфа 1,8-3,7 м. Осушение болот проведено открытыми каналами глубиной 0,9-1,1 м. Внутригодовое распределение стока с осушенных болот приведены в табл. 38.

Таблица 38 - Элементы водного баланса, мм, при разной степени осушения

Анализ внутригодового распределения стока показывает увеличение равномерности годового стока по мере повышения интенсивности осушения. На интенсивно осушенных участках верховых болот за летние месяцы (май-август) сток составил 26% годового, а на слабоосушенных - 21%. Длительность периодов с отсутствием стока по каналам при слабом осушении достигала в отдельные годы 2 3 месяца, а при интенсивном не превышала 15-25 дней при многолетних средних величинах 30 и 59 дней. Следовательно, регулирующее влияние осушения и выравнивание внутригодового стока увеличением интенсивности осушения не вызывает сомнения.

Увеличение стока по мере роста интенсивности осушения (уменьшения расстояний между каналами) сопровождается снижением суммарного испарения. Многолетняя средняя годовая величина испарения при экстенсивном осушении равнялась 458 мм, при интенсивном - 370 мм. Значительно выше испарение в лесу на переходном болоте. В летние месяцы среднесуточное испарение достигает 2,5-3,1 мм, в 10-20 раз превышая сток.

Осушение болот оказывает влияние на водное питание рек. Сопоставление модулей стока за 14-летний период наблюдений в Ленинградской области на осушенном верховом болоте и в р. Равань (табл. 39) показали, что при осушении редкой сетью каналов модули стока с болот оказались ниже, чем в реке, почти во все периоды наблюдений и за год в целом. При интенсивном осушении модуль стока с болот оказался выше, чем в реке.

Таблица 39 - Модули стока в реке и на осушенном болоте, л/с • га

Исследования стока рек и его изменений под влиянием осушения, проведенные кафедрой почвоведения и гидромелиорации Лесотехнической академии, выявили увеличение годового стока рек в Ленинградской области на 8-11, в Псковской - на 19%. Сток в летний период (июнь-сентябрь) увеличился в Ленинградской области на 33, 64, в Псковской - до 70%. Исследования показывают, что осушение болот в условиях Северо-Запада страны увеличивает сток, выравнивая его внутригодовое распределение и улучшая водное питание рек Исследования Л.П. Смоляка [31], Б.С. Маслова [17] и др., направленные на изучение изменения уровней грунтовых вод на участках территорий, прилегающих к осушенным землям, выявили весьма малое снижение грунтовых вод. Понижение распространяется на несколько сотен метров, но составляет 30-50 см возле каналов и не превышает нескольких сантиметров на удалении 200-250 м и далее. Большого понижения не может и происходить. Осушение земель для лесопользования предусматривает понижение грунтовых вод на величину, определяемую нормой осушения, которая в большинстве своем не превышает 0,4-0,5 м (Лекция 5). Необходимо помнить, что норма осушения должна поддерживаться в основном в безморозный, преимущественно в летний период. В табл. 40 показано изменение уровней грунтовых вод на осушенных болотах различного типа при различной степени осушения. Наблюдениями установлено, что существенное (до 0,8 м) понижение уровней наблюдается только летом на переходных болотах. Весной после снеготаяния уровни грунтовых вод ежегодно повышаются. Поэтому истощение запасов грунтовых вод на осушаемых землях, окружающих осушенные, происходить не может.

Таблица 40 - Средние многолетние уровни почвенно-грунтовых вод, см

При осушении земель особое внимание следует обращать на обоснование способов регулирования водоприемников. Например, при спрямлении русел рек и ликвидации меандр при решительном спрямлении водоприемников (Лекция 9) происходит быстрый сброс вод паводков и половодий, поэтому может происходить снижение уровней грунтовых вод в поймах, поскольку делювиальные отложения пойм или старичные отложения, сложенные алювием, обладают слабой водоудерживающей способностью и малым капиллярным подъемом грунтовых вод. Углубление русел, снижая базис эрозии, также может вызвать снижение грунтовых вод в поймах. В меньшей степени влияние спрямления и углубления русел проявляется на положении грунтовых вод пойм на слабоводопроницаемых или торфяных грунтах.

По возможности следует заменять решительное спрямление русел частичным. При нежелательности увеличения расходов можно предусматривать разгрузку водоприемников или другие способы регулирования (Лекция 9).

При осушении пойменных земель с небольшой глубиной торфа, особенно сформировавшихся на песчаных землях, необходимо тщательное обоснование проекта. Осушая мелкие торфяники на песчаных землях, не следует каналы заглублять (врезать) в подстилающие грунты, а следует создавать мелкую сеть каналов.

Осушение, вызывая понижение грунтовых вод, увеличивает вероятность возникновения пожаров в лесу, хотя, как показали фактические данные, степень загорания в осушенных лесах не превышает уровня загораний в неосушенных. Для оперативного тушения лесных пожаров на осушенных землях необходимо строительство пожарных водоемов, дорог.

Неблагоприятное воздействие на состояние рек может оказывать вынос в реки по каналам в первые годы после строительства твердого стока и его седиментации. Поэтому необходимо устройство илоуловителей при впадении проводящих каналов в водоприемники.

Осушение, улучшая лесорастительные условия, одновременно создает благоприятные условия для роста грибов и дикорастущих ягод (кроме клюквы). Поэтому при выборе объектов не следует назначать к осушению территории, предназначаемые для сбора клюквы.

Контрольные вопросы. 1. Как влияет осушение на водное питание рек? 2. Возможно ли понижение грунтовых вод на землях, примыкающих к осушенным? Какова величина понижения грунтовых вод? 3. Какие способы регулирования водоприемников предпочтительнее с точки зрения состояния окружающей среды?

Лекция 12