Микроклимат пещеры Мраморная и формы антропогенного влияния
т замерения по длине ходов (
продольные разрезы) по площади залов ( на основе сетки измерительных
точек), а также по сечению хода с шагом 0,5 - 1,0 ;0 - 2, 0 - 5,0 м,
зависящем от размеров полости и задач исследования. Для определения
параметров гидродинамического и термического взаимодействия воздушного
потока со вмещающей породой, как правило, в местах с ощутимой воздушной
тягой производят градиентные наблюдения на расстояниях 0,1-0,2-0,5-1,0-1,5-
2,0 м от пола ( стен), совмещая их с замерами температуры пола ( стен) и
всех водопроявлений в исследуемом сечении.
Отбор проб воздуха для изучения газового состава производится путем
накачки ( прокачки) в стеклянные газовые пипетки с трубками из вакуумного
стекла ( либо в резиновые или полиэтиленовые емкости) объемом не менее 250
мм с зажимами. Размещение точек отбора проб должно выявить вариации
газового состава по площади и на разных уровнях пещеры. Режимный отбор
проб, обеспечивающий изучение внутрисуточных, межсуточных и сезонных
вариаций газового состава воздуха пещер, следует проводить на фиксированных
точках.
Обработка наблюдений
Методика первичной обработки резуьтатов наблюдений излагается в
соответствующих руководствах ( Методические..., 1951,1953,1954) .
Для обработки результатов измерений, выполненных с помощью
аспирационного психрометра и дальнейших расчетов тепловлажностных свойств
воздуха следует применять Психрометрические таблицы (1972) и J- диаграмму (
Свойства ..., 1963).
На основе первичных данных наблюдений определяются параметры
воздухообмена ( сезонные схемы вентиляции, режимы давления, расход
воздушного потока и коэффициент воздухообмена в разные сезоны), величина и
направление перепадов температур вода-воздуха, стена ( пол ) - воздух,
амплитуды суточных (сезонных ) колебаний основных метеоэлементов по
участкам полости и т.д..
По сводным результатам измерений строят графики - изменения температуры
( влажности ) по основным галереям полости, температурные поля по сечениям
ходов и площади залов, совмещенные графики суточного (сезонного) изменения
метеоэлементов на поверхности и под землей; расчитывают гистограммы
распределния температуры ( влажности по длине ходов ,площади или объема
полости для вычисления соответствующих осредненных величин, используемых
при составлении тепловых балансов и расчетов конденсации. Графически
исследуют корреляционные связи между температурой ( влажности ) и глубиной
( длиной) полости , направлением и скоростью воздушного потока и перпадом
давления на исследуемом участке и т.д., подбирают апраксимирующие уравнения
и находят их коэффициент.
По результатам анализов газового состава воздуха определяют абсолютне
пределы изменениний содержания компонентов для данной полости, пределы
изменений и средние значения по месяцам и осредненные значения для
участков, различных по морфологии и условиям заложения. Строятся графики
изменения газосодержания по высоте над полом и графики сезонного хода
содержания. Результат газового анализа выражаются в объемных процентах. Для
оценки изменения газового состава пещерного воздуха при смешивании с
атмосферой использую специальные расчетные приемы .
Изменчивость газового состава воздуха в пространстве пещеры и во
времени анализируются в тесной связи с режимом воздушной циркуляции и
другими возможными газоформирующими факторами. Для определения генезиса
углекислоты используются данные по изотопному составу углерода.
Заключительный этап обработки материала - построение математической
модели микроклимата пещеры на основе аналитических зависимостей, балансовых
расчнтов, численного моделирования или изучения статистических связей между
ее основными морфолого-морфометрическими параметрами, геолого-
литологическими, теплофизическими и другими характеристиками и
климатическими условиями на поверхности. Что можно охарактеризовать как
общие задачи мониторинга пещеры.
При изучении сложных карстовых систем (таковой является Мраморная), и
проведении специальных исследований ( изучение причин и динамики развития
подземного оледенения, роста геликтитов, что также очень актуально для
Мраморной ,и пр.) необходима разработка специальных приборов и методических
приемов исследований.
Все данные, на которых базируется настоящая работа, получены в
соответствии с требованиями изложенной выше методики. Кроме того для
обработки наблюдений использованы не описываемые в методике методы
компьютерной обработки информации, получившие распространение только в
последние 4-5лет ( на территории СНГ). Использовалась компьютерная база
Киевского карстолого-спелеологического центра и Института минеральных
ресурсов АН Украины.
4.Характеристика микроклимата пещеры
4.1 Гидрохимическая и температурная характеристика вод пещеры.
Пробы воды отбирались из струй, стекающих со сводов или стен пещеры в
разных ее точках. Результаты анализов показывают . что воды в пещере
относятся к обычным карстовым с гидрокарбонатным-кальциевым составом.
средней минерализации 365 мг/л. Точки отбора проб указаны на рисунке
Выделяются две группы анализов : одна в Галерее Сказок ( пробы 1-8 )
со средней минерализацией 0,4 г/л и другая в Обвальном зале или Зале
Перестройки ( пробы от 9 -15 ) со средней минерализацией 0,35 г/ л. В
первом случае средняя мощность перекрывающих пород составила 16,7 м,
глубина от поверхности 25,6 м, во втором 33 и 36 м соответственно . Таким
образом отмечается снижение минерализации с увеличением глубины и мощности
перекрывающих пород. Соответственно минерализации изменяется агрессивность
подземных вод по отношению к кальциту. В первой группе все воды слабо
перенасыщены - индекс насыщения колеблется от +0,02 до + 0,19 , во второй
группе воды в основном недонасыщены, индекс насыщения изменяется от - 0,08
до +0,08 . Распределение агрессивности подземных вод соответствует
распределению натечных образований внутри пещеры ( в верхнем этаже ) . Так
, большая часть натечных образований сосредоточена в галерее сказок, в то
время как и в Обвальном зале имеются участки аккумуляции карбонатного
материала в виде крупных сталактитов , сталагмитов, гуров, так и участки
коррозионного выщелачивания.
Температура подземных вод изменяется весьма незначительно, как в разных
точках пещеры так и во времени . Так , 16 июля 1992 года температура воды
в разных точках пещеры изменялась от 8,4 до 8,5 гр.С ( при температуре
воздуха 9,2 - 8,6 гр.С) .Другой замер, 11 сентября, показал, что
температура воды в тех же точках : 8,3 - 8,6 гр.С ( температура воздуха 9,2
до 8,8 гр.С).
4.2 Температура воздуха
При описании следующих результатов микроклиматических наблюдений
необходимо указать следующее. Из-за отсутствия приборов - самописцев и
полной невозможности их получения, изучение микроклимата производилось
маршрутными методами. Замеры температуры и влажности воздуха производились
аспирационными психрометрами.
Наблюдения велись в постоянно закрепленных точках, количество которых
менялось от 9 до 37. После двух циклов наблюдений выяснились наиболее
оптимальные 16 точек, которые достаточно характеризовали всю пещеру в
целом.
На первоначальном этапе исследований ( 1990 год) было проведено 6
серий замеров температур (апрель - октябрь) данные замеров сведены в
таблицу 3. Температура на поверхности менялась от 11 до 19 градусов С,
среднее значение 19,5 гр С. Наблюдается последовательное снижение
температуры от поверхности к основной части пещеры: от 14,5 до 8,8 грС и
небольшое повышение ее от основной части к Тигровому ходу и нижнему этажу.
От участка к участку изменяется и амплитуда изменения температур: от 8,1
на поверхности от 0,2 - 0,6 гр.С на Нижнем этаже.
Как и в любой пещере в Мраморной четко выделяется «уравнивающая»и
«нейтральная» зоны . В «уравнивающей» зоне хорошо выражены как сезонный,
так и суточный ( амплитуда 2,5 гр.С) ход температуры воздуха. В исследуемой
полости «уравнивающая» зона распространяется приблизительно на расстояние
25 - 30 метров от входа. Значительное влияние на микроклимат «уравнивающей»
зоны оказывает второй ( старый) колодцеобразный вход в пещеру. Благодаря
наличию двух входов в привходной части пещеры в пределах 5 - 6 метров от
входной двери образуется локальная циркуляция воздуха и тепла. При этом
между привходовой частью пещеры и основной ее частью образуется небольшая
«буферная» подзона, на которую оказывает влияние как привходовая , так и
основная ( «нейтральная» )части пещеры. Иначе говоря, в структуре
«уравнивающей» зоны выделяется две подзоны: привходовая и буферная. Их
наличием объясняется такой феномен, как снижение температуры между точками
3 (8,3 гр.С) и точками 5 (8,4 гр.С) до 8 гр.С в точке 4 , которая
наблюдалась 6 апреля 199о года. Эта аномалия наблюдалась в 10.45 утра,
когда воздух на поверхности уже нагрелся до 12,8 гр.С, но в буферной
подзоне сохранились температуры затекшего в привходовую часть холодного
ночного воздуха. В «нейтральной» зоне выделяется 3 участка с разными
средними температурами и амплитудами их изменения. Галерея сказок и Зал
Перестройки обладают практически одинаковой средней температурой равной
8,8 гр.С, на 0,1 гр.С те
| |  скачать работу |
Микроклимат пещеры Мраморная и формы антропогенного влияния |
