Почвенно-мелиоративные изыскания для проектирования объектов мелиоративного строительства на многолетнемерзлых грунтах (Пособие к ВСН 33-2.1.02-85 "Почвенные изыскания для мелиоративного строительства")

1.16. В зоне распространения многолетнемёрзлых грунтов формируются почвы, характеризующиеся своеобразными свойствами и режимами. Основными характеристиками (состав, свойства, режимы) мерзлотных почв, имеющими важное мелиоративное значение и влияющими на плодородие земель, являются следующие [7-38]:

1. 1) Мерзлотные почвы и грунты, являясь сложными многокомпонентными и многофазными системами, состоят из четырех основных составляющих:

   1. а) скелет (минеральный, органо-минеральный и органический);

   2. б) твердая фаза воды (лёд и кристаллогидраты);

   3. в) жидкая фаза воды (связанная или незамерзшая вода, растворы солей);

   4. г) газообразная составляющая (пар и газы).

   Состав и строение мерзлотных почв, соотношение (структура) их составляющих (например, соотношение льда и минерального скелета) определяют направление и интенсивность развития различных почвенных и криогенных процессов (заболачивание, иссушение, неравномерная тепловая осадка поверхности, эрозия и т.д.).

2. 2) В мёрзлых почвах всегда содержится незамерзшая (связанная) вода, являющаяся основной причиной развития комплекса химических и физико-химических процессов (окислительно-восстановительные реакции, обменные реакции, коагуляция коллоидов, диспергирование и пептизация, тиксотропия и т.д.). При этом отрицательная температура не останавливает развитие этих процессов и реакций, а при определенных условиях может даже увеличивать их интенсивность.

3. 3) Малая мощность почвенного профиля и низкая биологическая активность мерзлотных почв обусловливаются близким залеганием многолетнемёрзлых грунтов, недостатком почвенного тепла.

4. 4) Преобладание в механическом составе пылеватых частиц, слабая водопрочность макроагрегатов и слабая оструктуренность мерзлотных почв вызываются ежегодным промерзанием и протаиванием, при которых под воздействием воды, температурных напряжений, внешнего давления происходит разрушение почвенных агрегатов.

5. 5) Удовлетворительная водопрочность микроагрегатов мерзлотных почв создается при промерзании в процессе  криогенного уплотнения, увеличения концентрации ионов и незамерзшей части воды и коагуляции (склеивание коллоидов).

6. 6) Величина объёмной массы мерзлотных почв не всегда увеличивается с глубиной. При протаивании мерзлотных почв с включением плитчато-слоистого льда, в частности глеевого горизонта и нижних слоев, наблюдается снижение объёмной массы с глубиной. В мерзлотных тундровых торфяно-перегнойно-глеевых почвах в талом состоянии объёмная масса глеевого горизонта не превышает 1,3 т/м, а влагонасыщенных надмерзлотных горизонтов в мерзлом состоянии может снижаться до 0,9 т/м. Мерзлотные почвы со слоистыми и слоисто-плитчатыми криогенными текстурами (включениями прослоек льда) обладают повышенной величиной наименьшей влагоёмкости, общей порозности и горизонтальной фильтрации и слабой вертикальной водопроницаемостью.

7. 7) Надмерзлотная оглеенность является одним из явных признаков мерзлотных почв северной тайги и субарктической тундры из-за близкого залегания многолетнемерзлого водоупора. Процесс оглеения усиливается в период сезонного промерзания почвы, когда анаэробиоз развит наиболее интенсивно.

8. 8) Северотаёжные и тундровые глеевые, торфяно-глеевые почвы обладают тиксотропностью, свойствами легко разрушаться при земляных работах и превращаться в плывун или "мясигу".

9. 9) В зоне тундры и северной тайги мерзлотные почвы имеют кислую почвенную среду (рН=4-6), а в зоне средней тайги нейтральную и щелочную, луговые почвы (например, в аласах Центральной Якутии) часто имеют сильнощелочную (рН=8-9) реакцию вследствие их засоленности.

10. 10) Мерзлотные почвы слабо обеспечены подвижными питательными веществами, особенно азотом.

11. 11) До 64° с.ш. широко распространены засоленные разновидности мерзлотных почв. Они занимают около 30% территории Центральной Якутии.

12. 12) Солевой режим корнеобитаемого слоя мерзлотных почв имеет два максимума: летний и зимний. При этом зимний максимум накопления солей в пахотном слое почвы равен летнему.  Зимний максимум накопления солей и вторичное засоление орошаемых и осушаемых мерзлотных почв происходит за счёт миграции влаги и солей с нижних слоев при осенне-зимнем промерзании сезонно-талого слоя.

1.17. Особенности мерзлотных почв как объекта мелиорации изучаются при почвенной и солевой съёмках.

1.18. При осуществлении мерзлотно-мелиоративной  съёмки изучаются характеристики слоя сезонного протаивания, криогенных процессов и явлений, влияющие на плодородие почв (табл.1).

Таблица 1

     
Мерзлотные процессы и явления, имеющие важное мелиоративное значение

1.19. Технология (состав, объём и методика) изучения в поле основных криогенных процессов и явлений и их характеристик более подробно рассматривается в разделах 2, 3, 4.

1.20. По современным воззрениям [5, 7, 12, 13, 15, 27, 30, 31, 36-52 и др.] многогранные и сложные связи между мерзлотными почвами, формами проявления криогенных процессов и мелиоративных мероприятий, а также особенности мелиорации в зоне многолетней мерзлоты проявляются в следующем.

1.21. Основной объект мелиорации  -  мерзлотные почвы и слой сезонного протаивания и промерзания - является составной частью окружающей природной среды. Мерзлотные почвы и криогенные процессы и явления в них тесно взаимообусловлены и взаимосвязаны. Основные особенности, имеющие важное мелиоративное значение (малая мощность гумусового горизонта, не более 20-30 см, слабая оструктуренность, низкая температура, малая биологическая активность, мерзлотное заболачивание, вторичное засоление и многие другие), обусловлены или усиливаются в связи с наличием подстилающих многолетнемёрзлых грунтов.

1.22. Мелиоративные мероприятия (строительство каналов и водорегулирующих сооружений; проведение оросительных,  осушительно-оросительных, тепловых мелиораций; удаление леса, кустарников, кочек, мохового очеса и т.д.) вызывают нарушение сложившегося равновесия между мерзлотными почвами,  криогенными процессами и многолетнемёрзлыми грунтами, обусловленное изменениями растительного и почвенного покровов, а также соотношениями составляющих (компонентов) почвы. При орошении и осушении изменение соотношения между компонентами мерзлотных почв (скелета, воды, льда, пара и газа) определяет направление и интенсивность развития почвенных и мерзлотных процессов и явлений, а также эффективность мелиорации. В то же время мерзлотные процессы и явления оказывают огромное влияние на мелиоративное строительство, режимы орошения и осушения.

1.23. При орошении и осушении в первую очередь происходит изменение влажности мерзлотных почв. Лиманное орошение повышает влажность талого слоя почвы до её полной влагоёмкости (ПВ), а дождевальные поливы - до её наименьшей влагоёмкости (НВ). Осушение может вызвать снижение влажности мерзлотных почв от ПВ до влажности завядания растений.

При богарном использовании больших площадей земель из-под раскорчевки леса (мерзлотных палевых и палевых осолоделых), а также осушенных земель развивается мерзлотная аридизация (иссушение), а при рациональном орошении и внесении удобрений гидротермический режим этих почв становится умеренным, оптимально влажным. При этом в первый год орошения слабоувлажненных почв, вследствие увеличения теплопроводности талого слоя в 1,5-1,7 раза, увеличивается интенсивность протаивания в 1,2-1,4 раза, а теплового потока в почву - на 10-30%. В следующие годы, при рациональном орошении, наблюдается незначительное (до 1-2°) снижение температуры корнеобитаемого слоя, уменьшение глубины сезонного протаивания на 0,1-0,2 м (в допустимых пределах), оптимальное повышение влажности (0,7-0,9 НВ), увеличение  количества питательных элементов, активизация благоприятных биологических процессов, повышение плодородия почв, т.е. улучшение состояния земель вследствие мелиорации. При этих условиях с орошаемых земель, например в Центральной Якутии, получают высокие урожаи: 200-300 ц/га картофеля, 550-700 ц/га капусты, 250-300 ц/га зеленой массы подсолнечника и овса, 40-50 ц/га сена.

1.24. Орошение повышенными нормами может вызвать  значительное охлаждение корнеобитаемого слоя (на 3-5°), переувлажнение (от НВ до ПВ), сокращение мощности сезоннопротаивающего слоя (на 35-40%). Результаты наблюдений и решения задач по протаиванию почв на ЭВМ М-222 показали, что при влажности 11; 15,5, 18,5; 22; 26,5; 29% от веса к 1 августа глубина протаивания суглинистых почв в центральных районах Якутии составляет соответственно 1,75; 1,50; 1,30; 1,15; 1,10; 1,05; 1,03 м, т.е.  при относительно равномерном росте влажности от 30 до 90% ПВ глубина протаивания уменьшается с затуханием. Поднятие поверхности многолетней мерзлоты, переувлажнение сезонно-талого слоя приводит к снижению биологической активности, плодородия  почв и урожайности сельскохозяйственных культур.

1.25. Мерзлотные тундровые и северотаёжные  заболоченные почвы (тундровые, торфянисто-торфяно-глеевые, лугово-болотные, северотаёжные заболоченные, сапропели), имеющие чрезмерно холодный избыточно увлажненный гидротермический режим, нуждаются в проведении осушительных, осушительно-увлажнительных, тепловых, культуртехнических и агротехнических мероприятий. Водно-воздушный и тепловой режимы этих почв являются крайне неблагоприятными для нормального роста и развития растений. Они переувлажнены до ПВ, имеют низкую температуру, малую мощность сезонно-талого слоя (0,3-0,6 м). Под влиянием осушительных и культуртехнических мероприятий происходит улучшение гидротермического режима мерзлотных заболоченных почв: уменьшение влажности от ПВ до 0,7-0,9 НВ, повышение температуры верхнего слоя на 5-7°, увеличение глубины сезонного протаивания в 1,5-3 раза, что обусловливает улучшение водно-воздушного режима и биологической активности почв. В совокупности все эти благоприятные изменения под влиянием осушительных мероприятий вызывают коренное улучшение мелиоративного состояния земель за 3-4 года. Такие земли, даже за Полярным кругом, дают высокие урожаи до 40-50 ц/га сена. В засушливых центральных районах Якутии и континентальной части Магаданской области, если после осушения мерзлотных почв не проводить орошения, то через 3-4 года происходит переосушение и резкое снижение урожайности.

1.26. За зимний период мерзлотные почвы аккумулируют большой запас холода, что в летний период снижает интенсивное прогревание корнеобитаемого слоя, активное протекание биохимических, физиологических и других процессов как в самой почве, так и в растениях. Дефицит почвенного тепла - основной лимитирующий фактор для нормального роста и развития растений при достаточном увлажнении. По этим причинам в зоне многолетней мерзлоты, в частности в условиях Якутии, проведение только одной мелиорации не дает желаемого эффекта. Поэтому требуются комплексные мероприятия: мелиоративные, тепловые, противокриогенные, культуртехнические, агротехнические, агрохимические.

В зоне многолетней мерзлоты задача оросительных и осушительных мелиораций земель состоит не только в том, чтобы оптимизировать влажность почвы, как в других районах страны, но и улучшить тепловой режим всего сезоннопротаивающего слоя почв и грунтов.

1.27. Верхняя граница многолетней мерзлоты практически представляет собой водонепроницаемый экран. Вследствие этого, при мелиорации  перенос тепла, влаги и солей происходит в основном в верхнем сезоннопротаивающем слое. Эта особенность обусловливает более тесную взаимосвязь между тепловым, водным и солевым режимами мерзлотных почв, влияющими на формирование плодородия почв и величину урожая. Незначительные мелиоративные воздействия могут вызвать переувлажнение или переосушение мерзлотных почв за короткий срок из-за малой мощности (в среднем 1,5-2 м) и малой водовместимости (300-500 мм) сезонно-талого слоя. В этом одна из причин сложности гидротермических мелиораций и ранимости мерзлотных почв, что требует  большой точности в назначении мелиоративных мероприятий: режима орошения, интенсивности и нормы осушения и т.д.

1.28. В зоне многолетней мерзлоты нормы и сроки орошения и осушения земель в значительной мере определяются динамикой протаивания мерзлотных почв.

Основная особенность режима лиманного орошения сенокосов и пастбищ - орошение по мёрзлым или частично оттаявшим почвам. Поэтому рациональной норме орошения соответствует  строго определенная глубина протаивания почвы в данный момент (срок опорожнения лимана).

Неправильный режим орошения, в частности переувлажнение, вызывает замедленное оттаивание и охлаждение  корнеобитаемого слоя почв и поднятие верхнего уровня многолетней мерзлоты. В свою очередь, медленное оттаивание корнеобитаемого слоя почв усугубляет дальнейший процесс заболачивания. Низкая температура и слабая аэрация способствуют накоплению на поверхности почвы неразложившихся органических остатков и образованию мохового покрова, что ведет к резкому снижению плодородия почв, деградации естественных трав, потере урожайности.

1.29. В зоне многолетней мерзлоты при осушении требуется удалять (отводить) не только избыточные поверхностные воды, но и "вековые" избыточные влагозапасы осушаемого слоя заболоченных земель, аккумулированных в форме льда, а также регулировать приток воды от вытаивания подземных льдов и надмерзлотных вод с вышележащего водосбора. В отличие от других областей страны при сплошном распространении многолетней мерзлоты норма осушения определяется не глубиной залегания грунтовых вод в почвогрунтовом профиле, а установлением мощности слоя активного влагообмена и удалением его избыточных "вековых"  влагозапасов, снижением влажности корнеобитаемого слоя почвы заболоченных земель до оптимальных величин. Под влиянием осушительных мероприятий восстановление водного и теплового режима, уменьшение влажности происходит с самых верхних слоев осушаемой почвы, что постепенно вызывает увеличение глубины сезонного протаивания. По мере увеличения мощности сезонно-талого слоя во влагооборот с верхним корнеобитаемым слоем почвы и атмосферой включается влага, ранее заключенная в нижележащих слоях в виде льда. При этом за счёт капиллярного подъема влаги наблюдается интенсивная подпитка корнеобитаемого слоя при влажности выше НВ.

При осушении верхних слоев почвы и увеличении мощности сезонно-талого слоя подпитывание корнеобитаемого слоя происходит также за счёт миграции влаги с нижних слоев при промерзании. Миграция влаги при промерзании происходит до глубины, равной 2/3 сезонно-талого слоя. Верхний слой активного влагообмена осушаемых почв с атмосферой, с которого требуется удалить избыточный запас влаги, равный 2/3 сезоннопротаивающего слоя, называют максимальным слоем (нормой) осушения.

Величина нормы осушения изменяется в течение вегетационного периода в соответствии с динамикой протаивания почв. В таблице 2 в качестве примера приведены нормы осушения в подзонах субарктической тундры и северной тайги.

Таблица 2

     
Средняя многолетняя норма осушения заболоченных земель в заполярной зоне Якутии

Примечание: летом, ко времени покоса трав.

1.30. При недостаточном учёте мерзлотных условий мелиоративные мероприятия (разработка каналов, орошение, осушение и др.) вызывают развитие негативных криогенных и почвенных процессов: вытаивание подземных льдов, образование термокарстовых просадок, неравномерную тепловую осадку поверхности, развитие эрозии, что влияет на состояние орошаемых и осушаемых почв, снижает их плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур.

В качестве примеров на рисунках 1 и 2 приведена схема изменения мерзлотной обстановки под влиянием сельскохозяйственного освоения и мелиорации земель на участке Михайловка совхоза им.Строда в Якутской АССР. В прошлом территория была занята мелколесьем и кустарником, которые удалены в 1936-1937 гг., и участок освоен под пашню. До раскорчевки леса и кустарников повторно-жильные льды залегали, вероятно, начиная с глубин 0,9-1,2 м. Размеры полигональной решетки жильных льдов составляют 11-13 мм. Под влиянием сельскохозяйственного освоения (раскорчевка, вспашка) глубина сезонного протаивания достигла 1,5-1,7 м, вызвав вытаивание верхней части жильных льдов (слой льда до 0,4-0,8 м). При этом по частично вытаявшим жильным льдам образовались псевдоморфозы (полигональные рыхлые грунтовые жилы и подземные пустоты), залегающие непосредственно под корнеобитаемым слоем с глубины 0,6-0,7 м. Пустоты частично заполнены рыхлыми почвогрунтами, перекрывающими ледяные жилы. Эти пустоты имеют различные формы и размеры. Их ширина колеблется от 0,1-0,3 до 0,8-1,2 м, высота - от 0,1 до 0,4-0,6 м. Несмотря на это, до создания оросительной системы на участке богарное земледелие успешно велось без явных внешних проявлений термокарстовых просадок, неравномерной тепловой осадки поверхности почв.

1.31. Возможные изменения мерзлотно-мелиоративного состояния земель могут быть оценены по показателям, представленным в таблице 3, составленной на основе материалов изучения действующих систем и опыта мелиорации в Якутии [46]. Показатели мерзлотно-мелиоративного состояния земель следует использовать при научно обоснованном отборе земель для освоения и мелиорации, разработке комплексных мероприятий по охране и повышению продуктивности земель.

Таблица 3

     
Изменения мерзлотно-мелиоративного состояния орошаемых и осушаемых земель

Примечание. , , - наименьшая, капиллярная и полная влагоёмкости почвы;   - влажность разрыва  капилляров; - влажность завядания растений; знак "+" - означает увеличение параметра (показателя) под влиянием мелиорации, а знак "-" - уменьшение его.

1.32. В условиях многолетней мерзлоты научно обоснованный выбор новых земель для сельскохозяйственного освоения и мелиорации следует проводить по материалам крупномасштабных мерзлотно-мелиоративных  изысканий:  геокриологическая съёмка М 1:5000-1:10000, районирование и прогноз. Выбор земель для мелиоративного освоения осуществляется по количественным мерзлотным критериям: глубине залегания и мощности подземных льдов, псевдоморфоз по жильным льдам (рыхлых грунтовых жил, подземных пустот) и величине возможной термопросадки и деформации поверхности полей (табл.4). При освоении и мелиорации земель со сложными геокриологическими условиями (раскорчевка леса для создания пашни, мелиорация льдистых участков и др.)  возможно локальное развитие негативных криогенных процессов и эрозии почв, вызывающих просадки и западины с перепадами высот: от 0,1 до 0,3 м - слабая степень деформации поверхности поля; от 0,3 до 0,5 м - средняя степень; от 0,5 до 0,7 м - сильная степень; от 0,7 до 1,0 м и более - очень сильна степень деформации.

Таблица 4

Количественные мерзлотные критерии отбора новых земель в Центральной Якутии для сельскохозяйственного освоения и мелиорации

Примечание. В числителе - глубина залегания льдов для пашни, в знаменателе - для естественных лугов.

По степени сложности мерзлотно-мелиоративных условий, количественным мерзлотным критериям необходимо выделить категории земель (районы, участки) для мелиоративного освоения (см. табл.4).

К III району относятся, в основном, земли, занятые лесом, мелколесьем и кустарником. На современном этапе в Центральной Якутии, например, при глубине залегания 0,9-1,2 м и свыше мощных повторно-жильных льдов и возможной сильной деформации поверхности поля (0,7-1,0 м и более) мелиоративное освоение нецелесообразно.

По материалам мерзлотно-мелиоративных изысканий и исследований для каждой природной подзоны и крупного региона должны разрабатываться свои количественные мерзлотные критерии для мелиоративного освоения земель.

1.33. Мелиоративные мероприятия (строительство систем, каналов, орошение, осушение и т.д.) вызывают сильную нагрузку на мерзлотные почвы. При мелиорации негативные криогенные и почвенные процессы развиваются при определенных условиях - близкое залегание подземных льдов, наличие морозобойных трещин, рыхлых грунтовых жил и подземных пустот, псевдоморфоз.

1.34. Эффективность мелиорации, включая плодородие почв, урожайность и устойчивость гидротехнических сооружений, имеет прямую связь с колебаниями уровня многолетней мерзлоты, формами проявления криогенных и почвенных процессов и явлений, а также с тем, в какую сторону можно изменить их направление и интенсивность, режимы и свойства слоя сезонного протаивания: мощность, состав, температуру, влажность (льдистость), степень засоления и т.д. В этом заключается одна из основных региональных особенностей проведения мелиорации в условиях многолетней мерзлоты.

1.35. Методы и способы мелиорации земель должны выбираться с учётом особенностей климатических, мерзлотных, гидрологических и почвенных условий региона, района, объекта (типа водного питания, разновидностей мерзлотных почв, степени проявления криогенных процессов и т.д.). В условиях многолетней мерзлоты проведение отдельных видов мелиорации, осушения или орошения не всегда дает желаемый успех. Целесообразно осуществление комплекса мелиоративных (осушительных,  осушительно-оросительных), противомерзлотных (противокриогенных),  тепловых, культуртехнических и агротехнических мероприятий, для примера в таблице 5, составленной по работам [18, 36, 47, 48], отражены методы и способы мелиорации мерзлотных почв в заполярной зоне Якутии с учётом их особенностей и проявления криогенных процессов и явлений.

Таблица 5

Методы и способы мелиорации основных типов мерзлотных почв в заполярной зоне Якутии с учётом их особенностей

Примечание. Агрохимические свойства почв представлены по материалам исследований ЯО Сибниигима и Института биологии ЯФ СО АН [18, 30].

1.36. Под противокриогенной (противомерзлотной) мелиорацией понимается совокупность организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на предупреждение и ликвидацию негативных криогенных процессов и явлений (противокарстовых, противотермоэрозионных, противопучинистых, противоморозобойных трещинообразований и др.), а также мероприятия, направленные на увеличение мощности сезонно-талого слоя, повышение температуры корнеобитаемого слоя, уменьшение отрицательного влияния многолетней мерзлоты на нормальный рост и развитие растений.

1.37. При определении комплекса мерзлотно-мелиоративных и конкретных противомерзлотных мероприятий рекомендуется использовать фундаментальные принципы и методы управления мерзлотными и мерзлотно-мелиоративными условиями [3-6, 36, 39, 40-52].

Первый принцип - сохранение многолетнемерзлого состояния почвогрунтов и подземных льдов от протаивания в слое мелиоративного воздействия с целью предупреждения и ликвидации (стабилизации) термокарстовых и термоэрозионных процессов на орошаемых и осушаемых землях.

Применяются следующие методы:

1. а) метод консервации многолетней мерзлоты и подземных льдов - планировка поверхности, отвод образовавшейся воды в возникших очагах термокарстов, частичная или полная засыпка термокарстовых просадок и тепловой осадки привозным почвогрунтом для поднятия или сохранения многолетней мерзлоты (объёмы засыпки могут доходить до 600-800 м/га);

2. б) гидротехнические методы или инженерно-мерзлотные мероприятия по предупреждению и стабилизации термокарстовых  и термоэрозионных процессов при орошении или осушении земель - устройство организованного водоотвода, лотков, засыпки верховьев оврагов трудноразмываемым материалом  (крупнообломочные материалы, строительные отходы и т.д.), использование  теплоизоляционных материалов для локальных покрытий наиболее опасных участков и т.д.;

3. в) биологические методы для стабилизации или предупреждения нежелательных термокарстовых и термоэрозионных  процессов (искусственное залужение поверхности осушаемых или орошаемых земель после культуртехнических и гидротехнических работ).

Второй принцип - создание слоя почвогрунтов на глубину мелиоративного воздействия на осушаемых и орошаемых землях без залежеобразущего подземного льда путём применения комплекса мероприятий, направленных на ускорение частичного или полного вытаивания зелени льда и развития термокарстовых образований с последующей их ликвидацией и выравниванием поверхности полей к началу эксплуатации систем.

При использовании второго принципа применяют методы:

1. а) предварительного затопления осваиваемых и мелиорируемых земель в течение 1-2 лет с последующей планировкой поверхности с различным объёмом (200-800 м/га);

2. б) нарушения поверхности с целью усиления теплообмена почв с атмосферой, ускорения вытаивания подземных льдов (снятие мохового покрова, вспашка болотным плугом через определенные интервалы на глубину от 0,2 до 0,4 м и др.);

3. в) замены залежеобразующих подземных льдов талым грунтом на глубину возможного мелиоративного влияния.

1.38. При проектировании осушительных систем методы и способы осушения устанавливают с учётом основного типа водного питания, типа избыточно-увлажненных земель (особенностей свойств и режимов осушенных мерзлотных почв) и степени возможного проявления криогенных процессов и явлений (см. табл.5).

1.39. Первый тип избыточно-увлажненных земель - котловины (днища) осушаемых термокарстовых озер, где развиты мерзлотные иловато-болотные, торфянисто- и торфяно-болотные почвы и сапропели. Мелиорация термокарстовых озер осуществляется здесь в два этапа (см. табл.5).

Первый этап осушения озер включает мероприятия:

1. 1. Частичное или полное опорожнение (спуск) озер путём сооружения проводящих (магистральных) каналов.

2. 2. Ограждение осушаемой территории (котловины озера, аласа) или отвод (перехват) склоновых и надмерзлотных вод, включая притоки воды от вытаивающих подземных льдов с вышележащего внешнего водосбора путём устройства ловчих каналов выборочно или по периметру осушаемой котловины озера.

Процесс опорожнения озера может длиться 1-2 сезона в зависимости от площади и объёма воды и пропускной способности проводящего канала.

Во втором этапе осушения термокарстовых озер предусматривается:

1. 1. Ускорение поверхностного стока и отвод воды из отдельных замкнутых понижений после опорожнения озера путём строительства выборочно регулирующей сети, нарезки дополнительных открытых каналов, борозд, ложбин.

2. 2. Двойное регулирование водно-воздушного и теплового режимов почв путём устройства водорегулирующего сооружения на проводящем (магистральном) канале.

Во многих районах подзоны северной тайги и лесотундры (Абыйский, Среднеколымский, Верхоянский районы и др.) избыточно-увлажненные земли, включая термокарстовые озера, являются локальными в условиях общего климатического недостатка увлажнения. В вегетационный период суммарное водопотребление трав (суммарное испарение) значительно превышает сумму осадков. В этих районах необходимо проектировать строительство осушительно-оросительных инженерных систем: осушение термокарстовых озер с последующим орошением.

1.40. Увлажнение сенокосов и пастбищ осуществляется, в основном, двумя способами: периодическим затоплением (лиманным) и поливами дождеванием, а орошение кормовых культур (овес, горох, кормовая капуста и др.) - преимущественно дождеванием с применением поливной техники типа "Волжанка", ДДН-100, ДД-30, ДД-50, ДД-80. При остром дефиците трудовых ресурсов на Севере необходимо проектировать стационарные оросительные системы, обеспечивающие автоматизированный долив.

1.41. Поливная норма назначается в зависимости от водно-физических свойств почв с учётом динамики сезонного протаивания и водопотреблений растений [46, 47].

1.42. Второй тип избыточно-увлажненных земель - это заболоченные замкнутые участки пойм, затопляемые высокими паводковыми водами при разливе рек. Мелиорация этих земель заключается в отводе или ограждении паводковых и поверхностных вод путём строительства осушительных каналов, оградительных дамб с последующим проведением культуртехнических работ по поверхностному и коренному улучшению (см. табл.5).

1.43. Третий тип избыточно-увлажненных земель - заболоченные участки тундры. Основные типы почв - тундровые перегнойно-глеевые, торфяно-болотные и торфяники, которые заболачивается за счёт атмосферного и мерзлотного типов водного питания.

Тундровые избыточно-увлажненные почвы в большинстве случаев развиты на сильнольдистых многолетнемёрзлых грунтах и залежеобразующих подземных льдах (повторно-жильные льды, пластовые линзы и др.). По этой причине мелиорацию этих почв осуществляют также в два этапа [36, 47].

2.8. При мерзлотно-мелиоративных изысканиях категории сложности природных условий территории определяются с учётом следующих факторов [1, 64]:

2.10. Масштаб мерзлотно-мелиоративной съёмки устанавливается в зависимости от стадии проектирования, категории сложности исследуемых территорий, характера использования земель. Мерзлотно-мелиоративная съёмка выполняется в масштабах, соответствующих почвенно-мелиоративной съёмке [1].

2.11. Масштаб мерзлотно-мелиоративных изысканий для обоснования проекта и рабочего проекта, принимается соответственно 1:100-1:5000 и 1:5000. При сложных природных условиях (III категория) мерзлотно-мелиоративные изыскания на стадии проекта проводятся в масштабе 1:5000.

2.12. В случаях сложной мерзлотно-мелиоративной обстановки, не поддающейся выделению в заданном масштабе, в ходе съёмки изысканий допускается переход на более крупный масштаб съёмки. Вопрос этот должен решаться совместно с начальником отдела и главным инженером проекта.

2.13. Масштабы съёмки 1:2000-1:5000 позволяют отражать на карте мерзлотные контуры с поперечником, при более или менее округлой конфигурации, 10-25 м в натуре или около 5 мм на плане, что дает минимальную площадь мерзлотно-мелиоративных контуров, соответственно от 100 до 625 м или 0,01 и 0,06 га.

Детальные съёмки масштаба (1:2000-1:5000) позволяют отражать на карте мельчайшую неоднородность мерзлотных условий: полигонально-жильные структуры (морозобойное растрескивание, земляные жилы, повторно-жильные льды, полигональные формы рельефа), термокарстовые просадки, термоэрозии, надмерзлотные воды, криогенные процессы, связанные с мерзлотными формами микрорельефа.

2.14. При картировании в масштабах 1:10000-1:25000 можно выделить контуры с минимальными размерами, равными соответственно (масштабу) 0,25-1,46 га, что позволяет раскрывать криогенные явления и процессы, почвенные структуры, связанные с мезорельефом.

2.15. Для детального изучения криогенных явлений и процессов, мерзлотных характеристик слоя сезонного  протаивания почвенного покрова при изысканиях и исследованиях на ключевых (опытных) участках, научных стационарах рекомендуется выявлять на карте мерзлотные, почвенные и геоботанические контуры не менее 0,25 см, а для остальных стадий проектирования - не менее 0,5 см (табл.6).

Таблица 6

     
Площадь контуров

2.16. Допустимые смещения границ мерзлотно-мелиоративных контуров от натуры следующие:

1. 1) для резко выраженных контуров - 2 мм на плане,

2. 2) для ясно выраженных контуров - 2-4 мм на плане,

3. 3) для неясно выраженных контуров - 4-8 мм на плане.

2.17. Каждый тип ландшафта, каждый крупный почвенный контур должны быть обоснованы разрезом для изучения мерзлотных характеристик слоя сезонного протаивания. Выявлению и регистрации подлежат: состав и текстура, влажность (льдистость), глубина протаивания почв, глубина залегания подземных льдов, грунтовая жила, морозобойное растрескивание и т.д. (см. раздел 4).

2.18. Основные мерзлотно-мелиоративные шурфы (разрезы) закладываются на преобладающих элементах ландшафта, рельефа, типа местности. Их обязательно совмещают с почвенными, геологическими и гидрогеологическими выработками. При этом шурфы назначаются с учётом охвата глубины залегания и мощности криогенных явлений.

2.19. При мерзлотно-мелиоративной съёмке глубину основных выработок назначают с учётом фактической и возможной глубины протаивания почв в зависимости от вида мелиорации и зоны по таблице 7. В средней тайге более 50% разрезов должны иметь глубину более 2 м для супесчаных почв.

Таблица 7

     
Глубина возможного сезонного протаивания мерзлотных почв () в различных природных подзонах (м)

Примечание. 1. Первая цифра означает глубину сезонного протаивания суглинистых почв, вторая - супесчаных.

2.23. Количество шурфов, закладываемых при мерзлотно-мелиоративной съёмке, зависит от масштаба съёмки, сложности природных условий объекта, качества материалов аэрофотосъёмки и топографической основы и устанавливается из расчёта соблюдения требуемой точности картирования криогенных  процессов и явлений.

2.24. Почвенные прикопки не могут охватить всю вертикальную мощность криогенных явлений. Кроме почвенных разрезов, дополнительно назначаются разрезы в соответствии с таблицей 8, для выявления линейных форм и мощности наиболее важных мерзлотных явлений.

Таблица 8

     
Среднее количество выработок, закладываемых на 1 км территории, для изучения наиболее важных мерзлотных явлений при III категории сложности

2.25. При совмещенных почвенных и мерзлотно-мелиоративных съёмках среднее количество почвенно-мерзлотных выработок (закладываемых на 1 км исследуемой территории) увеличивается в среднем на коэффициент 1,3 по сравнению с почвенными выработками, принятыми в нормативах по почвенным изысканиям ВСН-33.2.1.02-85 [1] (табл.9). Увеличение объёма  выработок обосновывается в программе работ.

Таблица 9

     
Среднее количество выработок на 1 км

2.26. В связи с получением дополнительной информации мерзлотных характеристик при увеличении количества выработок должны разрабатываться следующие основные мерзлотно-мелиоративные рекомендации и вопросы:

- оценка мерзлотно-мелиоративных и гидрогеологических условий и их учёт (распространение подземных льдов, термокарстовых образований, морозобойного растрескивания, типы мерзлотных почв, надмерзлотных вод и т.д.);

- определение состава мелиоративных мероприятий, конкретных потребностей в мелиорациях, очередности мелиоративных мероприятий: виды и объёмы противомерзлотной (противокриогенной) и тепловой мелиораций;

- установление техники полива, вида оросительной сети, режимов орошения и осушения в зависимости от почвенно-мерзлотных условий;

- качественный и количественный прогноз возможных изменений мерзлотно-мелиоративного состояния орошаемых и осушаемых земель.

3.1. Для более детального изучения мерзлотных условий почвенного покрова или отдельных свойств почвы, отдельных характеристик слоя сезонного протаивания, криогенных явлений и процессов в верхней кровле многолетнемёрзлых пород выбирают ключевые участки. Их намечают как в наиболее типичных, так и в аномальных для данного района мерзлотно-мелиоративных и почвенных условиях.

В полевой период мерзлотно-мелиоративных изысканий уточняют схему размещения ключевых участков. Ключевые участки должны охватывать: 1) характерные для района типы ландшафта и рельефа; 2) наиболее распространенные типы и разновидности мерзлотных почв; 3) наиболее распространенные типы слоя сезонного протаивания или промерзания; 4) основные криогенные образования и талики.

3.2. Мерзлотные съёмки дополняются ключевыми исследованиями на наиболее типичных участках в зависимости от задачи изысканий и исследований, площади заданной съёмки и категории сложности территории.

Задачами ключевых исследований являются:

1. 1) Детальное раскрытие содержания и обоснования контуров (типов ландшафта, почв, мерзлотных характеристик слоя сезонного протаивания, криогенных явлений) средне- или мелкомасштабной почвенной и мерзлотной карт. Площадь ключевого участка - 100-200 га, масштаб съёмки 1:10000-1:5000.

2. 2) Выборочная проверка материалов предшествующих крупномасштабных почвенных и мерзлотных съёмок. Изучают и уточняют основные разновидности почв, глубину сезонного протаивания, влажность (льдистость) почв и грунтов, контуры криогенных образований, отдельных показателей водно-физических свойств почв. Площадь ключевого участка - 100-200 га. Ключевые исследования выполняют в масштабе ранее проведенных работ или на один порядок крупнее.

3. 3) При II и III категории сложности природных условий детальное изучение и раскрытие закономерностей естественной изменчивости почвенных свойств, мерзлотных характеристик, криогенных явлений крупномасштабной и детальной карты (1:10000-1:5000), существенных для проектирования, строительства и мелиоративного освоения: глубины протаивания почв, глубины залегания подземных льдов, подземных вод, морозобойного растрескивания, земляной жилы, засоления, мощности гумусового горизонта или торфа и т.д. Площадь ключевого участка не менее 50-100 га, масштаб съёмки 1:10000-1:5000.

4. 4) При сложности природных условий расшифровка мерзлотных комплексов крупномасштабной карты. Площадь участка - 20-50 га, масштаб съёмки 1:2000.

5. 5) При III категории сложности природных условий детальное изучение основного компонента почвенно-мерзлотных комплексов и явлений для обоснования проекта и рабочего проекта мелиоративных систем. Например, площадь ключевого участка - от 0,04 до 0,1 га и масштаб съёмки - 1:100 для детального изучения закономерностей термопросадок, вызывающих деформацию поверхности поля, эрозию почв.

6. 6) Изучение влияния мелиоративных мероприятий и сельскохозяйственного освоения на почвенно-мерзлотные условия. Выполняется наблюдение за динамикой теплового, водного, пищевого и солевого режимов почв, водно-физических и теплофизических свойств, протаиванием и промерзанием, осадкой и минерализацией торфов, просадкой поверхности на действующих мелиоративных системах. Площадь ключевого участка - 50-100 га, масштаб съёмки 1:10000-1:2000.

Приведенные площади ключевых участков даны ориентировочно. Они могут значительно колебаться в зависимости от сложности почвенных, мерзлотных и геоботанических условий, площади мелиорируемой территории.

3.3. На ключевых участках детально изучаются дешифровочные признаки (ландшафты, почвы, их увлажненность, криогенные и посткриогенные образования и т.д.) для материалов аэрофотосъёмки.

3.4. Количество ключевых участков определяется сложностью природных условий (рельеф, почвенные и мерзлотные характеристики), степенью изученности территории, стадией проектирования и показателей, закладываемых в прогнозные расчёты возможных изменений мелиоративного состояния земель  и окружающей среды. При определении количества ключевых участков также должны быть учтены размеры мелиорируемой территории, характер и целевое назначение самих ключевых участков.

3.5. Полнота исследований на ключевых участках определяется задачами каждого ключевого участка, его ролью и значением в изучении частных и общих закономерностей формирования  почвенных и мерзлотных условий и в получении основных почвенных и мерзлотных характеристик, существенных для  проектирования, строительства и эксплуатации мелиоративных систем. Исследования на опытных участках осуществляются в 5-10 раз  детальнее, чем на остальной территории съёмки. Полученные результаты (почвенные и мерзлотные особенности, закономерности их формирования и естественной изменчивости) путём анализа и экстраполяции от одного участка или типа ландшафта к другому распространяют на сходные по природным условиям территории.

3.6. На ключевых участках количество определений изучаемых почвенно-мерзлотных характеристик устанавливается с таким расчётом, чтобы достаточно было выяснить закон и параметры их естественного варьирования по участку, типам ландшафта или почвенно-мерзлотному контуру. Этому положению соответствует количество определений не менее чем по трем выработкам или точкам при уровне надежности 0,8.

3.7. В соответствии с задачами мерзлотно-мелиоративных и почвенно-мелиоративных изысканий на каждом ключевом участке могут выполняться одна или несколько задач. На ключевых участках опытные работы осуществляются в период предпроектных и проектных изысканий и исследований.

3.8. Задачами режимно-балансовых стационарных мелиоративных исследований могут быть:

1. 1. Изучение динамики теплового, водного и солевого режимов почв и их баланса в слое сезонного протаивания и промерзания при мелиорации.

2. 2. Изучение изменения криогенных процессов и явлений и мерзлотных характеристик слоя сезонного протаивания и промерзания грунтов под влиянием мелиоративных мероприятий.

3. 3. Оценка эффективности запроектированных и проведенных мелиоративных мероприятий.

4. 4. Оценка и прогноз мерзлотно-мелиоративного состояния земель.

5. 5. Решение специальных вопросов регулирования последствий мелиорации и охраны мерзлотных почв (засоление, заболачивание, поднятие многолетней мерзлоты, просадка поверхности вследствие развития термокарста и т.д.) путём проведения противомерзлотных (противокриогенных) мероприятий.

3.9. Режимные стационарные мерзлотно-мелиоративные исследования выполняются для оценки эффективности построений системы и запроектированных мероприятий (противоэрозионных, противотермокарстовых и др.), решения специальных вопросов (формирования надмерзлотных вод, термокарстовых процессов,  тепловой осадки, вытаивания подземных льдов и т.д.), изменения свойств мерзлотных почв (окислительно-восстановительного  потенциала, засоления, водопроницаемости и т.д.) после проведения мелиоративных мероприятий. В этом случае режимно-балансовые  стационарные исследования выполняются на действующих системах со сроком эксплуатации не менее 5 лет с целью использования их как аналогов в перспективных районах мелиорации земель, а также для прогнозирования возможных изменений мерзлотно-мелиоративной обстановки.

3.10. При стационарных режимных работах мерзлотные исследования в комплексе с почвенными,  инженерно-геологическими, гидрогеологическими, мелиоративными и другими выполняются как силами проектных, так и научных организаций. Стационарные наблюдения могут быть односезонными и многолетними.

3.11. Количество опытных участков, их структуру и оборудование определяют в зависимости от почвенно-мелиоративных, мерзлотных и гидрогеологических особенностей объекта и изученности природных условий региона. Программа стационарных мерзлотно-мелиоративных исследований составляется с учётом требований и задач мелиорации, изученности основных вопросов мелиорации мерзлотных почв. Режимные наблюдения проводят по особой программе, по методикам, изложенным в общепринятых руководствах и рекомендациях [3, 5, 64-69].

4.2. На подготовительном этапе проводят работы, направленные на предварительное ознакомление с мерзлотными условиями исследуемой территории и на подготовку к полевым изысканиям.

По получению технического задания составляется программа мерзлотно-мелиоративных изысканий, в которой определяются задачи работ, масштаб съёмки, объём и сроки исполнения работ.

Осуществляется сбор и изучение фондового и опубликованного материалов мерзлотных и других смежных изысканий и исследований. Подбираются картографические материалы (аэрофотоснимки, фотопланы, карты), по которым изучаются геоморфологические, ландшафтные, почвенные и мерзлотные условия. Анализируются их взаимосвязи и закономерности развития. Проводится предварительное дешифрирование материалов аэрофотосъёмки, оконтуривание ландшафтов, криогенных образований, выбор ключевых участков и маршрутов, намечаются места закладки шурфов и скважин. Составляются предварительные карты криогенных явлений (подземных льдов, криогенных форм рельефа, морозобойного растрескивания, термокарста и т.д.), а также специальные программы исследований на ключевых участках.

4.3. Полевой этап включает следующие, работы:

1. 1. Рекогносцировочное обследование.

2. 2. Мерзлотно-мелиоративную съёмку:

   1. а) бурение скважин, заложение шурфов,

   2. б) изучение криогенных процессов и явлений,

   3. в) отбор и подготовка образцов на лабораторные работы,

   4. г) картографирование криогенных явлений, мерзлотных характеристик слоя сезонного протаивания.

4.4. Рекогносцировочное обследование объекта осуществляют с целью ознакомления с геоморфологическими, мерзлотными и гидрогеологическими условиями. Оно проводится совместно со специалистами: мерзлотовед, почвовед, геолог, гидрогеолог.

В процессе рекогносцировки маршрутами должны быть пересечены все элементы рельефа и типы основных участков, выделенных в подготовительный период. На основных элементах рельефа закладывают разрезы (шурфы и скважины). Точки разрезов располагают на местах развития криогенных форм рельефа: морозобойного растрескивания, полигонально-жильных структур (грунтовая жила, повторно-жильные льды), термокарстовых просадок, а при их отсутствии - внутри участков, подучастков, криогенных и почвенных контуров. Устанавливают причины возникновения и степень развития криогенных явлений и процессов.

При рекогносцировочном обследовании уточняют границы ландшафтов, контуров криогенных явлений, местоположение и размеры ключевых участков, выделенных в подготовительный период;  составляют рабочую классификацию разновидностей (типов) глубины сезонного протаивания, отрабатывают условные обозначения, расчленяют объект исследования на почвенно-мерзлотно-геоморфологические районы, выделяют участки, требующие более  детальной крупномасштабной мерзлотно-мелиоративной съёмки.

4.5. Мерзлотно-мелиоративная съёмка включает следующие работы: выбор характерных мест для шурфов и скважин, нанесение их на топографическую карту.

Проходка и описание выработок, изучение, геоморфологических признаков криогенеза, криогенной текстуры, отбор образцов.

Углубленное изучение и уточнение мерзлотных условий по отдельным тематическим направлениям съёмки, характеристик  слоя сезонного протаивания по методам, принятым в мерзлотоведении [3, 5, 60-69] (см. далее пункты 4.6-4.75).

Сбор данных об изменениях мерзлотных условий под влиянием мелиоративных мероприятий; тщательный осмотр и изучение всех криогенных явлений, деформаций поверхности, выявление причины их появления; сбор опорного материала для составления мерзлотно-мелиоративных рекомендаций и прогноза.

Установление содержания и границ типов или элементов ландшафта, контуров криогенных явлений и мерзлотных характеристик слоя сезонного протаивания, их картирование. Составление краткой пояснительной записки.

Изучение состава и криогенного строения слоя сезонного протаивания и промерзания

Изучение глубины сезонного протаивания или промерзания почвогрунта

Изучение влажности (льдистости) слоя сезонного протаивания и промерзания

Изучение морозобойного растрескивания

Изучение изначально-грунтовой жилы и псевдоморфоз по повторно-жильным льдам

Изучение полигонального микрорельефа

Изучение подземного льда

Изучение термокарста

Изучение надмерзлотных вод

Надмерзлотные воды изучают по методике, принятой в мерзлотоведении [64].

Классификация слоя сезонного протаивания и промерзания

4.76. Осуществляют окончательную обработку и анализ материалов полевых и лабораторных изысканий и исследований; уточняют влияние природных факторов на формирование мерзлотных условий слоя сезонного протаивания и промерзания, на развитие криогенных явлений и процессов; разрабатывают мерзлотно-мелиоративный прогноз, мерзлотно-мелиоративное районирование (мерзлотно-мелиоративную группировку мерзлотных условий объекта); дают мерзлотно-мелиоративную оценку территории (участка) и разрабатывают рекомендации по направленному регулированию мерзлотно-мелиоративных явлений и процессов. Результаты мерзлотно-мелиоративных изысканий и исследований даются в почвенно-мелиоративном отчете.

5.1. Под мерзлотно-мелиоративным районированием территории понимается разделение её на части, в пределах которых качественные и количественные характеристики  деятельного слоя (слоя сезонного промерзания и протаивания мерзлотных почв) и связанные с ними криогенные явления и процессы, являющиеся признаком районирования, одинаковы и отличаются от подобных  характеристик других выделенных частей [4, 64].

5.2. Районирование обогащает содержание мерзлотно-мелиоративной карты, определяет площади однотипных мелиораций.

5.3. Основной объект сельскохозяйственной мелиорации - деятельный слой; мерзлотные почвы являются составной частью ландшафта. При мерзлотно-мелиоративном районировании основным методом служит ландшафтный.

5.4. Мерзлотно-мелиоративное районирование выполняется на основе оценки комплекса природных условий (климатических, геологических, гидрогеологических, почвенных, культуртехнических), которую получают в результате комплекса инженерных изысканий и исследований.

5.5. При районировании территории для целей мелиорации применяются таксономические единицы (табл.14). От масштаба карты зависит диапазон таксономических единиц районирования, и их ранг [63, 73].

Таблица 14

     
Таксономические единицы мерзлотно-мелиоративного районирования, изображаемые на картах разных масштабов [73]

5.6. Провинция - в территориальном отношении - это крупный регион, охватывающий различные морфогенетические типы территории, и, следовательно, различные условия формирования мерзлотных условий: региональные типы и мощности слоя сезонного протаивания и промерзания и связанные с ними криогенные явления и процессы.

Основными факторами, определяющими мерзлотно-мелиоративные условия провинций, являются региональные особенности климaтa, растительного и почвенного покровов, геоморфологические особенности, условия залегания отдельных геологических формаций, характер гидрогеологических структур и четвертичных отложений.

Провинция разделяется на подпровинции в зависимости от сложности природных условий. Это конкретный морфогенетический тип территории первого порядка, представляющий собой единый в генетическом плане, но разновозрастный в отдельных своих частях тип рельефа. В пределах подпровинции рассматриваются мерзлотно-мелиоративные и гидрогеологические условия: распространение подземных льдов, грунтовых вод, таликов, типов мерзлотных почв. Типы рельефа подробно характеризуются по морфологии генезиса и возрасту рельефа. При съёмках масштаба 1:200000-1:50000 исследуемая территория в большинстве случаев может находиться в пределах одной провинции. Мелиоративная оценка данной единицы районирования сводится к определению необходимости и характера мелиоративных мероприятий.

5.7. Область - часть подпровинции или провинции. Представляет морфогенетические типы территорий второго порядка, имеющие единую мерзлотно-геолого-генетическую основу. Основными факторами, определяющими мерзлотно-мелиоративные условия областей, являются возраст, генезис, состав и мощность литологогенетических разностей пород деятельного слоя (сезонного промерзания и протаивания), характер расчленения и уклона рельефа, мощность покровных отложений. По условиям естественной дренированности и характеру взаимосвязи подземных и поверхностных вод области делят на подобласти. Основное мелиоративное назначение областей и подобластей - определение состава мелиоративных мероприятий, принципиальной схемы и методов мелиорации.

Выделение крупных рангов районирования (провинция, подпровинция, область, подобласть) осуществляется в основном при предпроектных изысканиях масштаба 1:50000-1:100000 и мельче.

5.8. В зоне многолетнемёрзлых грунтов мелиорация земель осуществляется на основе материалов крупномасштабных комплексных съёмок. В силу этого обстоятельства мерзлотно-мелиоративный район является основной единицей крупномасштабного районирования объектов мелиорации.

Район - часть подобласти или области, которая характеризуется однородными мерзлотными характеристиками слоя сезонного протаивания, криогенных явлений, обусловленными типом местности, сходным типом почвенного и растительного покровов.

Крупномасштабное мерзлотно-мелиоративное районирование выполняется по материалам комплексных съёмок 1:5000-1:25000 и ландшафтного мерзлотного и почвенного дешифрирования материалов аэрофотосъёмки (1:5000-1:18000), а также по результатам прогноза ожидаемых изменений мерзлотных и почвенно-мелиоративных условий в процессе строительства и эксплуатации мелиоративных систем.

Каждый мерзлотно-мелиоративный район должен определяться следующими принципами:

1. 1) Общностью геокриологических и гидрогеологических условий. При выделении мерзлотно-мелиоративного района по этому принципу ведущими критериями (признаками) могут быть приняты:

   - состав и льдистость почвогрунтов; например: площади распространения, глубина залегания () и мощность подземных льдов ();

   - значения фактического и возможного (прогнозного) сезонного протаивания почвогрунтов (, );

   - величины термокарстовых просадок и тепловой осадки (, ) поверхности полей и лугов под влиянием мелиорации  (см. табл.5, 6);

   - глубина залегания и химизм надмерзлотных вод.

2. 2) По качеству и пригодности использования в сельском хозяйстве. При этом основными региональными факторами, определяющими степень качества и пригодности земель в сельскохозяйственном использовании являются: дефицит почвенного тепла (малая мощность сезонно-талого слоя, низкая температура корнеобитаемого слоя), близкое залегание от поверхности подземных льдов, возможность вторичного заболачивания и засоления мерзлотных почв, на отдельных типах почв недостаток влаги и засоление.

3. 3) Однотипностью мелиоративных мероприятий: вида и объёма тепловой и противомерзлотной (противокриогенной) мелиорации.

Назначение мерзлотно-мелиоративного района состоит в следующем.

Количественные признаки (критерии) выделения мерзлотно-мелиоративного района (,, , , , ), а следовательно мерзлотно-мелиоративные районы, определяют конкретные потребности в мелиорациях, очередность мелиоративных мероприятий в настоящее время и в условиях предстоящего освоения: виды и объёмы противомерзлотной и тепловой мелиораций (противотермокарстовые, противотермоэрозионные мероприятия), пескование холодных болотных и торфяных почв с целью увеличения мощности сезонно-талого слоя, повышения температуры корнеобитаемого слоя и уменьшения отрицательного влияния многолетней мерзлоты на рост и развитие растений и т.д. [74].

Таким образом, мерзлотно-мелиоративный район - это  тип ландшафта или тип местности, в пределах которого существуют однородные природные условия: рельеф, почвенный и растительный покровы, геокриологические, гидрогеологические, геоморфологические и гидрологические, отвечающие конкретным задачам мелиорации.

Подрайон - часть района, выделяемая по минерализации грунтовых (надмерзлотных) вод и степени засоления почвогрунтов. Эти показатели неразрывно связаны с глубиной и режимом подземных вод, верхней границей многолетнемёрзлых грунтов. Мелиоративное назначение подрайона (дополнительно к тому, что было сказано для районов) заключается в определении вида химической мелиорации и норм промывок [73].

5.9. Участки. При крупномасштабных съёмках (1:5000-1:10000), когда весь мелиорируемый массив расположен в пределах одного-двух геоморфологических элементов (долины реки, одного определенного водораздела или его склона, крупного аласа и т.д.) большое значение имеет выделение участков, т.е. таких деталей (элементов) составляющих природного комплекса, которые при мелко- и среднемасштабных съёмках учитываются лишь внемасштабно [64].

Участки выделяются по следующим признакам: по  литологическому составу почвогрунтов слоя сезонного протаивания; по влажности и по профильному распределению запасов влаги в сезоннопротаивающем слое, степени увлажненности; по видам сельскохозяйственных угодий; по криогенным формам рельефа.

Например, в одной долине реки мерзлотно-мелиоративными участками могут являться площади с термокарстовыми просадками, полигональной системой канав проседания над жилами льда, участки сухие, заболоченные, закочкаренные, закустаренные, залесенные раскорчеванные, распаханные, осушенные и т.д.

Мелиоративное назначение участков (дополнительно к тому, что было сказано для районов и подрайонов) заключается в определении видов мелиоративных и культуртехнических мероприятий и возделываемых культур (лиманное, дождевальное орошение, двойное регулирование водно-теплового режима мерзлотных почв, различные варианты сочетания видов водно-тепловой мелиорации с культуртехническими и агротехническими мероприятиями, химической мелиорации и т.д.), а также техники полива, способа укладки оросительной сети.

Подучастки выделяются по характеристике состава и оценке свойств мёрзлых, протаивающих и промерзающих грунтов (их несущая способность, степень пучинности и просадочности, коэффициенты фильтрации и водоотдачи, углы откоса, внутреннего трения и т.д.) с измеренными или расчётными показателями для всех разностей грунтов, связанных с мелиорацией и строительством сооружений; степени воздействия криогенных, геодинамических процессов на мелиоративные мероприятия для инженерно-мерзлотного обоснования проекта мелиоративных систем и сооружений.

5.10. Когда мерзлотно-мелиоративные особенности в пределах района и подрайона бывают однообразными, то границы района или подрайона совпадают с границами участков и подучастков. Мерзлотно-мелиоративная характеристика каждой все более мелкой таксономической единицы включает автоматически все данные, характеризующие более крупные таксономические единицы. В природе можно встретиться с сочетанием различных таксономических категорий, следовательно, возможны случаи выпадения отдельных таксономических единиц при районировании территорий.

5.11. В качестве примера рассмотрим результаты мерзлотно-мелиоративного районирования территории Ноянской оросительной системы в совхозе "Мындагайский" Чурапчинского района ЯАССР.

Мерзлотно-мелиоративное районирование территории массива Ноян осуществляем по материалам комплексных крупномасштабных проектных изысканий (1:10000), обследования аналогичных действующих систем, дешифрирования аэрофотоснимков (1:5000), а также по результатам ожидаемых изменений мерзлотных и почвенно-мелиоративных условий (см. раздел 7).

5.12. Краткая характеристика объекта. Массив орошения Ноян площадью 384 га (нетто) расположен на высокой левобережной пойме р.Амга и простирается с юга на север на 6,5 км. Ширина его в центральной, наиболее широкой части - 1,3 км, на периферии сужается до 0,75 км. Абс. отм. террасы от 127,1 до 132,8 м, повышение над урезом воды р.Амга составляет 5-10 м. Поверхность террасы полого-волнистая с вытянутыми параллельно руслу р.Амга гривами, старичными и термокарстовыми озерами и понижениями как сухими, так и с заболоченными днищами.

Виды сельскохозяйственных угодий: пашня 148,8 га, луг суходольный чистый 35,1 га, луг закочкаренный слабозакустаренный 172,0 га, кустарник 12,2 га, луг закочкаренный 7,8, луг заболоченный закочкаренный 8,4 га.

Разновидности мерзлотных почв массива: пойменные дерновые незасоленные среднесуглинистые и слабозасоленные средне- и тяжелосуглинистые, пойменные иловато-болотные оторфованные. За исключением вспаханных полей отмечаются небольшие массивы кустарников и узкие их полосы вокруг озер и вдоль ручьёв, одиночные кусты. Луга - разнотравно-злаковые.

Характеристика мерзлотных условий массива:  повсеместно развиты клиновидные повторно-жильные льды, их вертикальная мощность 3-5 м, ширина ледяных жил поверху - от 0,8 до 1,5 м, глубина залегания льдов колеблется от 0,9-1,3 до 2,1 м, глубина сезонного протаивания почвогрунтов - от 0,5 до 1,7 м в зависимости от вида сельскохозяйственного угодия и почв,  условий увлажнения, механического состава и т.д. Местами имеются морозобойное растрескивание, полигональный микрорельеф различной стадии развития (до байджарачного типа); встречаются термокарстовые просадки с перепадами высот 0,5-1 м, размеры полигонов 10x15, 15x20 м.

Механический состав почвогрунтов слоя сезонного протаивания - в основном средние и тяжелые суглинки.

5.13. На территории Ноянской оросительной системы выделены 5 мерзлотно-мелиоративных районов и 8 участков. Результаты районирования, прогноза и рекомендуемые мерзлотно-мелиоративные мероприятия приведены в таблице 15.

Таблица 15

Прогноз изменения почвенных, мерзлотно-мелиоративных условий Ноянской оросительной системы в долине р.Амга

I - район вполне пригоден для освоения и мелиорации без дополнительных противомерзлотных (противотермокарстовых, противотермоэрозионных и др.) мероприятий при глубине залегания повторно-жильных льдов с 1,9-2,0 м и ниже, величине максимально возможного (прогнозного) сезонного протаивания 1,7-1,9 м.

Район подразделен на три мерзлотно-мелиоративных участка.

I - участок, пригодный для орошения дождеванием без дополнительных противомерзлотных мероприятий. Участок занимает повышенные, относительно ровные площади притеррасовой и центральной поймы р.Амга, освоенные под пашни, с абс. отм. высот 130,5-132,5 м и неглубоко залегающими, иногда выходящими на поверхность песками (скв. N 54, 62, 34, 30, 26 и др.). Почвенный покров: мерзлотные пойменные дерновые. Повторно-жильные льды вскрыты с глубины 2,05 м (скв. 54). Пашня используется для возделывания кормовых культур.

I - участок, пригодный для лиманного орошения без дополнительных противомерзлотных мероприятий. К нему отнесены пониженные участки луга центральной пойменной террасы с абс. отм. 127,5-130,0 м, которые возможно были бессточными мелководными озерными котловинами. Эти площади периодически затапливаются во время весеннего половодья (примерно при 50% обеспеченности весеннего уровня воды р.Амга). Почвенный покров участка - пойменные дерновые глеевые со средне- и тяжелосуглинистым механическим составом.

По данным бурения, глубина залегания жильных льдов составляет 2,0 м (скв. N 60), коренные породы (юрские) вскрыты на глубине 8,0 м.

По результатам полевых наблюдений и дешифрирования аэрофотоснимков, полигональный микрорельеф, термокарстовые просадки и другие негативные криогенные явления и процессы не выявлены. Термический режим верхнего 1,5-2-метрового слоя почвогрунтов при естественном периодическом затоплении можно предположить установившимся. Площади участка используются под сенокос.

6.1. Мерзлотно-мелиоративная (мерзлотная) карта является специальной картой, где в наглядной и сжатой форме отображаются основные мерзлотные характеристики слоя сезонного протаивания и связанные с ним криогенные процессы и явления, оказывающие существенное влияние на почвообразование, методы и результаты мелиорации мерзлотных почв. На мерзлотной карте также даются основные рекомендации и мероприятия по направленному регулированию последствий мелиорации на мерзлотные процессы и явления.

Почвенно-мелиоративная и мерзлотно-мелиоративная карты являются одним из основных документов проекта мелиорации, на основе которых выбирают оптимальное техническое и экономическое решение в соответствии с существующими природными условиями и прогнозом их изменения, а также состав и объём мелиоративных мероприятий в процессе строительства и эксплуатации мелиоративных систем.

6.2. В зависимости от сложности почвенных и мерзлотных условий почвенные и мерзлотные карты могут быть совмещенными.

6.3. При большой нагрузке почвенной карты мерзлотно-мелиоративная карта составляется отдельно.

6.4. Процесс составления окончательной мерзлотно-мелиоративной карты состоит из следующих этапов: подготовка топографической основы; обработка комплексного анализа лабораторных и полевых работ; составление окончательной легенды к мерзлотно-мелиоративной карте; корректировка полевых мерзлотных контуров, криогенных явлений, перенос их на подготовленную топографическую основу, отработка условных обозначений; оформление  мерзлотно-мелиоративной карты.

6.5. При составлении и оформлении мерзлотно-мелиоративных карт, отражающих характеристики слоя сезонного протаивания и промерзания, криогенных явлений, применяют принципиальные положения и методики, принятые в мерзлотоведении [5, 64] (см. далее пункты 6.6-6.23).

6.6. Основой мерзлотно-мелиоративной карты служит почвенная карта или карта ландшафтного районирования исследуемой территории. При этом на почвенной карте сохраняют только  часть обозначений, чтобы не загружать мерзлотно-мелиоративную карту и дать место для условных обозначений мерзлотных  показателей слоя сезонного протаивания и криогенных явлений.

6.7. На основании обработки и анализа результатов полевых и лабораторных работ, а также имеющихся литературных источников, вносят соответствующие изменения в рабочую легенду, выделяют мерзлотно-мелиоративные районы, участки, контуры по глубине сезонного протаивания, составляют таблицы (систематический список криогенных явлений, глубины протаивания, морфологическое описание криогенеза типичных разрезов).

При составлении легенды необходимо соблюдать принятую в мерзлотоведении в настоящее время терминологию, классификационные подразделения мерзлотных характеристик слоя  сезонного протаивания и промерзания, криогенных явлений, их условные обозначения на мерзлотно-мелиоративной карте.

В легенде даются все выделенные на карте таксономические единицы районирования. В специальном разделе легенды должны быть освещены мерзлотные, гидрогеологические и инженерно-геологические показатели, используемые при оценке сложности изучаемой территории с точки зрения их мелиоративного освоения: физико-геологические, криогенные явления и процессы, существующие и ожидаемые (прогнозные) величины характеристик слоя сезонного протаивания, вид сельскохозяйственного угодья, почвы, тип водного питания болот и заболоченных земель, основные инженерно-геологические и водно-физические свойства почвогрунтов. В предпоследнем разделе дается прогноз изменения мерзлотно-мелиоративных условий под влиянием мелиоративных мероприятий. В заключительном разделе легенды должны отражаться рекомендации по проведению мерзлотно-мелиоративных мероприятий.

6.8. В легенде должны быть показаны способы отражения на мерзлотно-мелиоративной карте показателей слоя сезонного протаивания и криогенных явлений, имеющих важное мелиоративное значение: фактическая и возможная глубина протаивания, величина влажности (льдистости), земляная жила, морозобойное растрескивание, глубина залегания и мощность подземных льдов, тепловая осадка и т.д.

В таблице 16 отражен примерный состав легенды к мерзлотно-мелиоративной карте.

Таблица 16

     
Легенда к мерзлотно-мелиоративной карте

6.9. При составлении мерзлотно-мелиоративных карт различных масштабов условные обозначения должны быть одинаковыми. Каждый составитель мерзлотно-мелиоративных карт может вносить те или иные добавления в систему мерзлотно-картографических обозначений, которые должны быть унифицированы и должны обеспечить преемственность между мерзлотно-мелиоративными картами, составленными в разное время, в различных масштабах и для разных районов.

6.10. После составления легенды мерзлотно-мелиоративной карты в окончательной редакции, уточнения границ и содержания контуров полевой карты и увязки их с материалами почвенных, геоботанических, культуртехнических, геологических и гидрогеологических изысканий, переносят контуры распространения криогенных явлений, типов или разновидностей слоя сезонного протаивания с полевой карты на подготовленную топографическую основу. Если мерзлотные контуры (границы) имеются только на аэрофотоснимках, то их переносят на топографическую основу при помощи топографического проектора или фототрансформатора.

6.11. На мелкомасштабной мерзлотно-мелиоративной карте (1:100000-1:500000) совместно отображаются основные мерзлотные характеристики слоя сезонного протаивания и промерзания, количественные величины которых приводятся в обобщенном виде на прилагаемых к карте таблицах и графиках. Конкретные разрезы участков даются в колонках опорных выработок. При помощи этих обобщенных таблиц и графиков на мерзлотно-мелиоративной карте должны читаться и прослеживаться по исследуемой территории закономерности формирования мерзлотных характеристик слоя сезонного протаивания и криогенных явлений.

На мелкомасштабной мерзлотно-мелиоративной карте должны отображаться следующие характеристики: 1) механический состав и сложение слоя сезонного протаивания и промерзания; 2) криогенные текстуры и влажность (льдистость); 3) средние многолетние глубины сезонного протаивания; 4) криогенные процессы и явления, связанные со слоем протаивания и промерзания (однолетние бугры пучения, термокарстовые проявления, заболоченность, морозобойное растрескивание и т.д.); 5) контуры таликов среди многолетнемёрзлых грунтов и островов мёрзлых грунтов на фоне талых.

Основное средство изображения ведущих мерзлотных характеристик - внемасштабные  знаки разного вида и цвета. Также возможен способ показа температуры, влажности и глубины протаивания почвогрунтов при помощи цифр внутри соответствующего контура (при крупных размерах контуров).

6.12. На среднемасштабных мерзлотно-мелиоративных картах (1:25000-1:50000) отображают мерзлотные условия территории съёмки через те же основные характеристики, что и на мелкомасштабных мерзлотно-мелиоративных картах с большой детальностью и обоснованностью их фактическим материалом.

6.13. Детальность мерзлотно-мелиоративного среднемасштабного картирования определяется сравнительно крупным масштабом топографических, почвенных, геологических и других карт. Эти карты позволяют характеризовать практически все элементы рельефа и в некоторой мере части этих элементов. На них выделяются сравнительно малые размеры мерзлотные и почвенных контуров.

6.14. На мерзлотно-мелиоративных картах среднего масштаба хорошо отображается прямая связь поверхностных условий (мерзлотных, почвенных, растительных и т.д.) с элементами рельефа и их четко выраженными частями. Эта связь не требует большой генерализации, как при мелком масштабе, или большой детализации, как при крупном.

6.15. На среднемасштабной мерзлотно-мелиоративной карте мерзлотные характеристики слоев сезонного протаивания и промерзания и гидрогеологическая характеристика вод этих слоев отражаются преимущественно площадным методом показа.

Площадное отображение должно иметь следующие характеристики: 1) влажность (льдистость); 2) криогенные текстуры; 3) типы или подтипы и вида сезонного протаивания и промерзания (мелкий, средний и глубокий); 4) характер распространения по площади подземных вод слоя возможного сезонного протаивания почвогрунтов; 5) криогенные процессы и явления; 6) талики.

6.16. Детальная характеристика распространения и проявления криогенных процессов и явлений дается на карте и прилагаемой к ней таблице. При этом на них отражается связь криогенных процессов и явлений с сезонным промерзанием и протаиванием. При анализе такой карты четко определяются закономерности формирования мерзлотных характеристик в пределах каждого выделенного мерзлотно-мелиоративного района, участка за счёт внешних условий на поверхности почв и условий в самом сезонно-талом или сезонно-мерзлом слое почвогрунтов.

6.17. Мерзлотно-мелиоративные карты  крупного  масштаба (1:5000-1:10000) составляются при детальной и крупномасштабной мерзлотной съёмке и конкретном прогнозе для целей обоснования проектирования и строительства мелиоративных объектов (на стадии проектных проработок: проекта и рабочего проекта).

Основные принципы и приёмы составления крупномасштабных мерзлотно-мелиоративных карт те же, что при составлении карт среднего и мелкого масштаба.

6.18. При крупномасштабной съёмке может быть составлена специальная прогнозная мерзлотно-мелиоративная карта в зависимости от сложности природных условий объекта и конкретных задач проектирования. Прилагаются таблицы, графики и номограммы по данным изысканий и расчётов, которые помогают проследить закономерности формирования мерзлотно-мелиоративной обстановки. На этой основе дается прогноз возможных изменений мерзлотно-мелиоративной обстановки в процессе строительства и эксплуатации мелиоративных систем.

6.19.  В случаях наличия мерзлотно-мелиоративной карты среднего масштаба на крупномасштабной карте проводится детализация тех характеристик мерзлотной обстановки, которые будут иметь значение для решения конкретных задач проектирования.

6.20. Крупномасштабная мерзлотно-мелиоративная карта отражает особенности теплообмена мерзлотных почв с атмосферой и закономерности формирования сезонно-мёрзлых слоев, а также криогенных процессов и явлений, сопутствующих сезонному промерзанию и протаиванию в зависимости от природных факторов (климата, рельефа, растительности, поверхностных и подземных вод, состава и влажности почв и грунтов).

6.21. Крупномасштабная мерзлотно-мелиоративная карта содержит следующие сведения о мерзлотно-мелиоративных условиях объекта и их изменения в ходе строительства и эксплуатации:

- На карте отображаются сезоннно-талые и сезонно-мёрзлые слои, их состав, строение, влажность (льдистость) и свойства.

- Даются величины основных естественных и прогнозируемых характеристик: температура и влажность почв, глубина сезонного промерзания и протаивания почв. Прогнозируется изменение мерзлотной обстановки в результате мелиоративных воздействий: удаление кустарников и кочек, планировка поверхности, затопление, полив, осушение и т.д. (см. раздел 7).

- Выделяются площади типов слоя сезонного промерзания и протаивания почвогрунтов.

- Отображаются особенности надмерзлотных вод (их площадь распространения, положение в разрезе, продолжительность существования).

- Отображаются криогенные процессы и явления (термокарст и тепловые осадки при протаивании льдистого грунта и т.д.) и интенсивности их развития во времени. Последняя оценивается по прилагаемым к картам таблицам и графикам динамики протаивания почв и грунтов, выделяются площади таликов и их мощности.

6.22. Мерзлотные характеристики слоя сезонного промерзания и протаивания, криогенные процессы и явления показываются на карте значками, размеры и цвет которых могут обозначать стадию развития, размеры, величины и т.д. данного показателя или образования. В качестве примера макет почвенно- и мерзлотно-мелиоративной карты приведен на рисунке 4.

7.1. Оценку мелиоративного состояния орошаемых и осушаемых земель в зоне многолетнемёрзлых грунтов необходимо производить совокупностью характеристик почвенных, мерзлотных, гидрогеологических и мелиоративных процессов и явлений, отражающих специфику региона.

7.2. В проектах орошения при оценке и прогнозе возможных изменений мерзлотно-мелиоративного состояния земель следует показать: как орошение почв повлияет на их плодородие; как отразится орошение на водном, тепловом и солевом режимах, физических и химических свойствах почв; произойдут ли термокарстовые просадки, поднятие многолетней мерзлоты, образование надмерзлотных вод, переувлажнение и вторичное засоление почв или, наоборот, будет улучшение водного и теплового режимов, рассоление мерзлотных почв, повышение урожайности. В проектах осушения указывается, в каком направлении будут протекать процессы на торфяных и минеральных заболоченных почвах (минерализация и сработка органического вещества торфа, изменение физико-химических свойств, пересушка торфа, глубина их протаивания). Дается расчёт нормы и интенсивности осушения и сроков последующего орошения осушаемых участков и т.д.

При оценке и прогнозе целесообразно давать не только оптимальные (желаемые) значения, но и возможные (предельные) изменения мелиоративных, почвенных, мерзлотных и других характеристик во внутрисезонном и многолетнем аспекте с учётом продолжительности проектного срока эксплуатации системы.

7.3. Оценка и прогноз мелиоративного состояния земель осуществляется на основе почвенно-мелиоративных, мерзлотно-мелиоративных, инженерно-гидрологических изысканий и исследований с использованием литературных источников.

7.4. Почвоведами дается прогноз возможных изменений мелиорируемых мерзлотных почв, их режимов (водного, теплового и солевого) и свойств (агрохимических, агрофизических), мерзлотных характеристик слоя сезонного промерзания и протаивания (влажность, глубина и динамика среднего многолетнего и возможного протаивания и т.д.), которые оказывают существенное влияние на плодородие мерзлотных почв. При этом расчёты прогнозируемых характеристик производятся отделом (сектором) инженерных расчётов на ЭВМ. Обработка и интерпретация результатов расчёта выполняется отделом (сектором) почвенно-мелиоративных изысканий.

Прогноз возможных проявлений криогенных процессов и явлений как термоэрозия, тепловая осадка (термопросадка) поверхности осуществляют совместными силами почвоведов, мерзлотоведов и геологов.

Прогноз развития мерзлотно-геологических процессов (пучения, морозобойного растрескивания, термокарста и т.д.), а также прогноз переработки берегов водохранилищ, образования таликов и т.д. осуществляется геологами, гидрогеологами и мерзлотоведами.

Эти отраслевые прогнозы при проектировании систем главным инженером проекта сводятся в самостоятельный раздел проекта.

Оценка и прогноз возможных изменений мелиоративного состояния земель производится при решении следующих задач:

1. 1) Научно обоснованный отбор новых земель для освоения и мелиорации;

2. 2) Оценка и прогноз положительных и отрицательных последствий мелиоративных мероприятий на почвенно-мерзлотные условия и плодородие земель с целью их регулирования;

3. 3) Разработка комплексных мероприятий по регулированию последствий мелиорации на почвенно-мерзлотные процессы с целью охраны и повышения продуктивности земель;

4. 4) Обоснование планового (проектного) урожая.

7.5. Методы прогноза мерзлотно-мелиоративного состояния орошаемых и осушаемых земель в рассматриваемой зоне состоят из синтеза различных методов прогноза почвенных, мерзлотных, инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Положения и методы почвенного, мерзлотного и гидрогеологического прогнозов освещены в многочисленных научных и методических работах [53, 55, 71-81] (см. также пункты 8.6-8.16 и табл.17).

Таблица 17

     
Методы мерзлотно- и почвенно-мелиоративных прогнозов

Примечание. Таблица составлена по В.А.Кудрявцеву и др. [53], С.Е.Гречищеву и др. [55] с некоторыми дополнениями.

7.6. 1. Прогноз методом комплексных съёмок (почвенных, почвенно- и мерзлотно-мелиоративных и др.).

Научной основой прогноза мелиоративного состояния земель являются частные и общие закономерности формирования почвенных, гидрогеологических и мерзлотных условий. Эти закономерности всесторонне изучаются при почвенно- и мерзлотно-мелиоративных, инженерно-геологических и гидрогеологических изысканиях. Почвенно- и мерзлотно-мелиоративные и инженерно-геологические карты, являясь основными результатами изысканий и исследований, устанавливают двухсторонние причинно-следственные зависимости почвенных, гидрогеологических, мерзлотных и других характеристик от отдельных природных факторов. Это позволяет дать оценку и прогноз мелиоративного состояния земель любого конкретного участка исследуемой территории. Согласно этому положению, комплексные съёмки (почвенно- и мерзлотно-мелиоративные, инженерно-геологические, гидрологические) как совместный метод установления частных и общих закономерностей формирования почвенного покрова (его режимов и свойств), слоя сезонного промерзания и протаивания и сопутствующих им геологических и криогенных процессов и явлений являются основой прогноза мелиоративного состояния земель в зоне многолетнемёрзлых пород.

Прогноз методом комплексных съёмок по характеру оценок является количественным, по отношению ко времени может быть краткосрочным (период до 10 лет) и долгосрочным (на весь период эксплуатации системы); по отношению к пространству - локальным (контуры основных разновидностей мерзлотных почв,  мерзлотно-мелиоративных районов и отдельных участков) при съёмке масштаба от 1:2000 до 1:25000 и региональным при съёмке  масштаба 1:50000 и мельче; и по охвату почвенно- и мерзлотно-мелиоративных условий - общим и частным.

7.8. Возможные изменения температурного поля и глубины сезонного протаивания мелиорируемых мерзлотных почв рассчитывают на ЭВМ по следующей формуле [53]:

;

;

;

где - амплитуда годовых колебаний температуры на поверхности почвы, °С; - средняя годовая температура пород на глубине сезонного протаивания или промерзания, °С; - коэффициент теплопроводности почвы, Вт/(м·К); - период колебания температуры почвы, год; - объёмная теплоёмкость талой породы, Дж/(м·К); - теплота фазового перехода льда или воды при промерзании или протаивании 1 м породы, Дж/м.

Номограммы, составленные по этой формуле (рис.5), позволяют быстро определить для различных условий.

7.9. Прогноз теплового режима орошаемых мерзлотных почв (глубина протаивания, температура) с применением ЭВМ выполняется на основе математического моделирования этих процессов. Дифференциальные уравнения, являющиеся математическими моделями прогнозируемых режимов почвы, решаются численными методами.

В первом приближении, без учёта влагопереноса,  влияние орошения на тепловой режим мерзлотных почв предлагается оценивать на основе сравнения динамики протаивания почвогрунтов при различных значениях влажности , соответствующих различным режимам орошения.

Теплоперенос в мерзлотных почвах описывается следующей системой уравнений [4]:

;                                       (4)

;                                     (5)

     
;                                (6)

с граничными условиями:

;                                                (7)

;                                                      (8)

и начальным условием:

;                                                      (9)

где , - объёмные теплоёмкости соответственно талого и мерзлого грунта, Дж/(м·К); , - теплопроводности соответственно талого и мерзлого грунта, Вт/(м·К); - положение фронта протаивания на момент времени ; - коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м·К); - распределение температуры при =0.

Для численного решения системы (4)-(6) используется метод сглаживания коэффициентов [82], в результате вместо (4)-(6) получается одно уравнение:

.                                                         (10)

Уравнение (10) с граничными и начальными условиями решается методом конечных разностей.

Отрезок [0, ] разбивается на расчётные узлы (=0..., ), =0, ; вводится временная сетка с шагом .

В качестве разностей схемы используется неявная схема [83]:

,      (11)

;

;

где ; - значение температуры в -м узле при ; - значение температуры в -м узле при .

При =0 и записываются разностные краевые условия:

;                   (12)

.                     (13)

Полученная система разностных уравнений реализуется методом интерпретационной прогонки [82].

При проведении расчёта требуется задать теплофизические характеристики в зависимости от влажности. Для этого можно использовать формулы, предложенные в работах [53, 84, 85].

7.10. По материалам почвенно-, мерзлотно-мелиоративных и инженерно-геологических изысканий и исследований устанавливают предпосылки (условия), которые под влиянием мелиорации могут способствовать развитию отрицательных мерзлотных процессов и образований.

Для этого определяют следующие показатели:

1. а) величину объёма льда ;

2. б) объёмную макрольдистость , представляющую собой процентное отношение объёма льда () к объёму всего грунта () в заданных пределах:

   ,  %;                                                          (14)

3. в) величину, характеризующую процентное отношение площади, занимаемой льдом (), к площади рассматриваемого участка ():

   ,  %.                                                          (15)

   В первом приближении величина площади возможного развития термокарста, определяется по формуле (15).

При обосновании проектов прогноз начальной стадии развития термокарста следует давать отдельно от развития процесса на участках с текстурообразующими и залежеобразующими льдами.

7.11. Возможность развития термокарста  характеризуется двумя условиями:

- наличием подземных льдов;

- при мелиорации глубины сезонного протаивания должны превышать глубину залегания подземных льдов ().

По результатам анализа материалов изысканий и расчётов дают оценку возможного развития термокарстовых процессов:

- под влиянием намечаемых мелиоративных мероприятий глубина протаивания почв  не достигает глубины залегания подземных льдов () и льдистых отложений:

,                                                               (16)

т.е. на мелиорируемой территории не произойдет образования и развития термокарста;

- при проведении мелиоративных мероприятий протаивание будет захватывать подземные льды и сильно льдистые горизонты:

,                                                               (17)

т.е. на мелиорируемой территории следует ожидать образование и развитие термокарстовых образований.

Толщину ежегодно оттаивающего слоя льда   определяют по формуле [80]:

,                                                      (18)

где - теплопроводность талого грунта; - сумма положительных температур воздуха; - время действия положительных температур воздуха; - сумма градусо-часов, необходимая для оттаивания слоя грунта; - толщина слоя грунта над льдом.

,                                                         (19)

где , - теплота фазового перехода и влажность грунта.

При сносе в западину (просадке) почвы с окружающих участков толщина защитного слоя возрастает. Скорость таяния льда обратно пропорциональна . Вытаивание льда прекращается, когда .

Скорость неравномерной осадки поверхности зависит от толщины и свойств слоя грунта над залежью льда.

При условии величину тепловой осадки можно принимать равной мощности вытаявшего подземного льда .

По данным многочисленных наблюдений, многолетнемерзлая система, включающая подземный лед, является довольно устойчивой к внешним воздействиям, и часто термокарст не получает максимального развития, а затухает в начальных стадиях, образуются локальные неравномерные просадки поверхности полей. Затухание и стабилизация термокарстовых процессов связаны со сложностью ландшафта и таких его компонентов, как растительность, почва, наличие переходного слоя и т.д.

7.12. Под влиянием мелиорации в протаивание оказываются вовлеченными грунты переходного слоя и верхний слой постоянно мерзлого грунта, которые сильно насыщены текстурообразующим льдом.

Величина тепловой осадки всей толщи протаявшего  почвогрунта определяется путём суммирования осадок каждого слоя по формуле [5]:

,                                       (20)

где: - льдистость за счёт ледяных включений слоя в долях единицы; - сжимаемость  -го слоя; - толщина -го слоя, см; - коэффициент, учитывающий неполное смыкание макропор при оттаивании (при толщине включений менее 1 см =0,4; от 1 до 3 см =0,6; более 3 см - =0,8).

Первый член правой части формулы (20) отражает осадку минеральных слоев грунта, второй - осадку за счёт  оттаивания включений льда.

7.13. В зоне многолетнемёрзлых пород величину осадки () поверхности при осушении торфяных почв целесообразно определять как сумму двух основных процессов [43, 44]:

, м                                                        (21)

где - осадка торфяной залежи за счёт минерализации и сработки торфа, м; - тепловая осадка при оттаивании льдистого слоя многолетнемёрзлых пород в результате увеличения глубины сезонного протаивания, м.

Мощность льдистого слоя, дающего тепловую осадку, составляет:

,                                                            (22)

где - глубина протаивания до осушения, м; - глубина протаивания после осушения.

Величина тепловой осадки рассчитывается по формуле И.Н.Вотякова [72]:

,                                               (23)

где - суммарная влажность до мелиорации, в долях единицы.

Величину осадки торфяной залежи определяют в первом приближении по формуле В.Ф.Митина [86]:

, м;                                  (24)

или упрощенной формуле Х.Н.Старикова [86]:

,                                               (25)

где - первоначальная мощность торфяной залежи, м; - порозность от объёма, %; - показатель степени, характеризующий пластические свойства торфяной залежи, принимается равным для низинных болот - 5-0,5, верховых - 10-0,1; , - объёмная масса торфа при естественной влажности после осушения, т/м; - количество лет, в течение которых происходит осадка; - уменьшение торфяной залежи.

7.14. В зоне многолетнемёрзлых грунтов вторичное заболачивание земель часто связано с осадкой их поверхности.

По расчётам в условиях Центральной Якутии, при минерализации и уплотнении корнеобитаемого слоя торфа и сапропеля (например, при увеличении объёмной массы торфа от 0,3-0,5 до 0,8-1 т/м) величина осадки поверхности осушаемого участка может быть от 0,1 до 0,3 м.

На осушаемых землях льдистость слоя возможного протаивания  достигает 40-80% объёма грунта. По мере осушения глубина протаивания увеличивается до проведения осушительных мероприятий (сброс избыточных поверхностных вод, удаление кочек, мохового покрова и т.д.) в зависимости от природных зон: в тундре и лесотундре - в 3 раза, северной тайге - в 2,5, средней тайге - в 2. При этом величина тепловой осадки может составлять от 0,1 до 0,4 м. Возможная суммарная величина осадки может колебаться от 0,2 до 0,7 м, что достаточно для вторичного заболачивания земель.

Развитие термокарста не может быть при суммарной (объёмной) влажности грунтов в 60%, из которых 40% приходится на долю шлирового льда.

7.15. В зоне многолетней мерзлоты величину термопросадок , вызывающих деформацию поверхности орошаемого поля, оценивают как результат развития трех процессов [43]:

,                                                        (26)

где - величина просадки за счёт смыкания подземных пустот при обрушении (кровли) над пустотами; - величина просадки за счёт уплотнения рыхлых грунтовых жил, залегающих над повторно-жильными льдами; - величина просадки за счёт частичного вытаивания жильных льдов.

Формула (26) применяется при наличии полигонально-жильных структур: псевдоморфозы по жильным льдам, сохранение пустот на месте частично вытаявших ледяных жил, рыхлые грунтовые жилы, повторно-жильные льды (см. пункт 1.32 и табл.4).

7.16. При орошении морозобойные трещины и рыхлые земляные жилы усиливают эрозию почв. Обычно земляные жилы имеют провальную водопроницаемость. Подобно дренажным системам в морозобойных трещинах и местах рыхлых земляных жил локализуется сток оросительных вод. При этом часть гумуса почвы и минеральных удобрений вмываются в глубь трещин, земляных жил, выносятся вниз как по уклону рельефа, так и по уклонам кровли неравномерного протаивания почв и грунтов. В дренируемых  полигональных блоках развивается процесс эрозии почв (обеднение почв гумусом, питательными элементами), что создает пестроту почвенного покрова, снижение плодородия и урожайности мелиорируемых земель и формирование внутрипочвенного стока по трещинам и местам рыхлых земляных жил.

При развитии внутрипочвенного стока оросительной воды по морозобойным трещинам глубина сезонного протаивания может увеличиться в 1,5-2 раза, что при близком залегании повторно-жильных льдов, наличии ледового комплекса значительно усиливает потенциальную возможность развития термокарстовых процессов и внутрипочвенной термоэрозии.

7.17. Проведем оценку возможных изменений почвенно-мерзлотных условий орошаемых земель в долине реки Амги. В качестве характерного (ключевого) участка используем массив Ноян, расположенный на высокой пойме р.Амга.

Исходные данные:

1. 1) Основные характеристики массива Ноян приведены в пункте 5.12 (площадь, виды сельскохозяйственных угодий, разновидности почв, мерзлотные условия, глубина протаивания, глубина залегания и мощность подземных льдов и т.д. - см. табл.15).

2. 2) Водно-физические показатели пойменных дерновых среднесуглинистых почв корнеобитаемого слоя и нижнего горизонта сезоннопротаивающего слоя (СТС) приведены в таблице 19.

   Таблица 19

   Слои	, %	, %	, %	, г/см	, м
   Корнеобитаемый	15	30	50	0,95-1,1	0,5
   Нижний горизонт	15	25	40	1,3	1,3-1,5

   Примечание. - начальная влажность; и - наименьшая и полная влагоёмкость; - объёмная масса; - мощность расчётного слоя.

3. 3) Оросительная норма кормовых культур 1000-1300 м/га, поливная норма =400 м/га, возможные отклонения от нормы орошения =150-200 м/га, минерализация оросительной воды =0,39 г/л, из них вредные 0,27 г/л.

4. 4) Плановый урожай 30 ц/га сухой массы, овса или многолетних трав.

5. 5) Результаты мерзлотно-мелиоративного районирования территории Нояна - 5 районов и 8 участков (см. пункт 5.13). Мерзлотно-мелиоративный прогноз дается для каждого выделенного участка.

7.18. Возможные изменения глубины сезонного  протаивания орошаемых мерзлотных почв массива Ноян оцениваем, используя: а) метод аналогии, основываясь на опытах орошения  пойменных почв долины р.Амга, глубины протаивания почв действующих систем; б) метод математического моделирования - расчёт глубины протаивания орошаемых мерзлотных почв по формулам (5)-(7) на ЭВМ М-220.

По фактическим измерениям глубина сезонного протаивания пойменных дерновых почв долины р.Амга колеблется от 1,45 до 2,0 м в зависимости от продолжительности эксплуатации, режима орошения и т.д. Под влиянием осушения глубина протаивания пойменных торфяно-болотных почв увеличивается от 0,5-0,7 до 1,2-1,3 м, т.е. примерно в 2 раза (табл.20). В первые годы под влиянием хозяйственного освоения (удаление кустарников, планировка, вспашка, орошение и т.д.) происходит увеличение глубины сезонного протаивания почвогрунтов на 0,2-0,5 м в зависимости от вида сельскохозяйственного угодья, типа почв, нагрузки проводимых мелиоративных мероприятий. В Центральной Якутии оросительная вода 1000-1300 м/га, являясь дополнительным источником тепла, может оказать влияние на температуру почвогрунтов слоя сезонного протаивания (на 0,5-1°), что подтверждается многочисленными результатами исследований [39, 45, 46].

Таблица 20

     
Глубина протаивания почв действующих оросительных систем в долине р.Амга (1981-1984 гг.)

Примечание. Под неорошаемыми лугами глубина протаивания 1,4-1,6 м.

7.19. По результатам расчётов на ЭВМ, тепловой эффект поливов зависит от начальной влажности (льдистости), нормы полива и погодных условий. Если (весовая) <10-15% почвы,  то при орошении происходит повышение температуры её нижних слоев (ниже 30-40 см) на 1-3° и увеличение глубины протаивания на 20-30 см. Когда , то после поливов отмечается снижение температуры на 2-5 °С и уменьшение глубины протаивания на 30-40 см. На рис.6 представлены прогнозные кривые динамики сезонного протаивания мерзлотных пойменных дерновых почв в зависимости от режима орошения, влажности (льдистости). По расчётам глубина сезонного протаивания орошаемых пойменных дерновых почв может варьировать от 1,3 до 1,95 м, что близко сходится с данными натурных измерений глубины протаивания почвогрунтов действующих оросительных систем.

7.20. Возможное развитие негативных криогенных процессов. Увеличение глубины сезонного протаивания может вызвать частичное или полное вытаивание жильных льдов, что может обусловить развитие термокарстовых процессов, неравномерную тепловую осадку (деформацию поверхности полей).

Используя вышеполученные величины возможного протаивания почв под влиянием мелиорации и данные глубины залегания подземных льдов, оценку возможного развития термокарстовых процессов и величины тепловой осадки осуществляем по схеме  формул (16)-(17):

- На территории мерзлотно-мелиоративного района I  под влиянием намечаемых мелиоративных мероприятий глубина протаивания почв не достигнет глубины залегания подземных льдов () и льдистых отложений (см. табл.15): , т.e. для пашни 1,7-1,91,9-2,0 м, для луга 1,4-1,7<2,0 м, или на этой орошаемой территории не произойдет образования и развития термокарста, тепловой осадки поверхности полей и лугов.

- При проведении мелиоративных мероприятий на остальной территории Нояна (II-V мерзлотно-мелиоративные районы) протаивание будет захватывать подземные льды или сильно льдистые горизонты , т.е.:

1. а) для участка (пашни) II 1,7-1,9>1,6-1,8 м, участка луга II 1,6-1,7>1,4-1,5 м, или на этих орошаемых участках следует ожидать частичное вытаивание повторно-жильных льдов, незначительную неравномерную тепловую осадку поверхности  почв на 0,1-0,3 м, а также слабую эрозию почв;

2. б) для мерзлотно-мелиоративного района (пашни)  III 1,7-1,9>1,4-1,6 м, или на орошаемых площадях возможно произойдет частичное вытаивание жильных льдов, неравномерная тепловая осадка поверхности пашни на 0,3-0,5 м, водно-мерзлотная эрозия почв;

3. в) для мерзлотно-мелиоративного участка (пашни) IV 1,7-1,9>1,3-1,4 м, или на этом орошаемом участке возможно ожидать частичное вытаивание подземных льдов, образование сети канав и значительную неравномерную тепловую осадку (деформацию) поверхности на 0,5-0,7 м, что может вызвать сильную водно-мерзлотную эрозию почв, снижение плодородия и урожайности;

4. г) для V - мерзлотно-мелиоративного участка (кустарник) 1,6-1,7>0,7-1,2 м, или в результате нарушения растительного покрова (удаление кустарников) и орошения возможно произойдет частичное или полное вытаивание льдов, сильная деформация поверхности с перепадами высот 0,7-1,0 м и более, очень интенсивное развитие термоэрозии, термокарстовых процессов.

При приближенных прогнозных оценках величину тепловой осадки можно принимать равной мощности вытаивания льда . Неравномерная тепловая осадка, деформация поверхности полей с перепадами высот 0,3-1 м может быть в первые 3-5 лет освоения участков.

Такой прогноз подтверждается следующими примерами.

До 1973 г. центральная часть массива Ноян, выделенная как мерзлотно-мелиоративный участок IV (площади пашни и луга), была освоена, удалены кустарники и часть вспахана, в результате чего произошло частичное вытаивание повторно-жильных льдов, сильная деформация поверхности, образование сети канав над жилами льда, просадки на 0,5-0,7 м. В настоящее время эта часть площади Нояна не используется.

В северной части участка Хоспох 5-6 лет назад был удален кустарник, затем проведена вспашка. В настоящее время эта часть Хоспоха выпала из хозяйственного использования. Вытаивание повторно-жильных льдов привело к образованию сети канав шириной до 2 м и глубиной 0,8-1 м. В перекрестках канав образовались западины с диаметром до 3-3,5 м.

7.21. На другой части массива Ноян оценим возможную тепловую осадку поверхности почв при протаивании льдистых отложений верхней кровли многолетнемёрзлых грунтов по формуле (20):

1. а) при льдистости =0,4 и коэффициенте =0,6, мощности льдистого слоя, дающего тепловую осадку =50 cм, =(1-0,4)х0,04x50+0,6x0,4х50=13 см;

2. б) при льдистости =0,6, =0,6, =50 см, =(1-0,6)х0,04x50+0,6x50=19 см.

Таким образом, тепловая осадка составит от 13 до 19 см, что при ежегодной вспашке и выравнивании поверхности почв не представляет серьезную опасность.

7.22. Можно сделать следующую качественную оценку возможной эрозии орошаемых мерзлотных почв.

При поливах на невыровненных полях образуется сток оросительной воды, которая накапливается в канавках и просадочных формах рельефа над жилами льда. В связи с этим, одновременно с развитием термокарстовых процессов происходит эрозия мерзлотных почв. Над жилами льда, как правило, развиты рыхлые земляные жилы с провальной водопроницаемостью более 160 мм/ч. В рыхлых грунтовых жилах нередко встречаются пустоты. Объёмная масса земляных жил составляет 0,5-0,8 г/см. В условиях орошения такие рыхлые грунтовые жилы с пустотами (псевдоморфозы) могут играть роль дренажных труб, что может вызвать термоэрозию и значительные просадки поверхности поля.

При применении дождевальных установок ДДН-70, "Волжанка", ДДА-100 с высокой интенсивностью дождя и нормой полива 350-400 м/га намного повышается вероятность эрозии мерзлотных почв. В результате теплового и механического воздействия текущей воды на повторно-жильные льды и на льдистые мёрзлые грунты может развиваться процесс термоэрозии (образование промоин и оврагов).

7.23. В конечном итоге, по результатам прогноза ожидаемых изменений почвенно-мерзлотных условий массива рекомендуется следующее:

На массиве Ноян пригодными к освоению и мелиорации можно считать земли: 1) без дополнительных противотермокарстовых и противоэрозионных мероприятий (I мерзлотно-мелиоративный район); 2) в сочетании с противотермокарстовыми и противоэрозионными мероприятиями (II-IV мерзлотно-мелиоративные районы, занимающие около 45% площади массива).

На этих мелиорируемых землях для устранения и избежания развития негативных криогенных и почвенных процессов необходимо:

- проводить подсыпку просадочных канав и термопросадок в начальной стадии их развития в период строительства или в первые годы эксплуатации мелиоративных систем. Объём подсыпки может колебаться от 200-300 до 600-800 м/га. При объёме подсыпки более 800 м/га освоение таких земель экономически нецелесообразно (подробно см. раздел 5, табл.15);

- проводить планировку поверхности;

- применять технику полива, которая действует без тракторов с малой интенсивностью дождя (например "Сигма", ДД-30 и др.);

- применять закрытую оросительную сеть;

- уменьшить норму полива до 250-350 м/га;

- в первые 3 года освоения участка необходимо сеять луговые травы для закрепления дернины во избежание просадки и эрозии почв;

- после поливного сезона и уборки урожая не допускать по таким пашням движения тяжелой техники и выпас скота.

Предлагаемые мероприятия могут устранить образование поверхностного стока оросительных вод, а также локализацию и сток оросительных вод по морозобойным трещинам и рыхлым грунтовым жилам и подземным пустотам, что, в свою очередь, сведет к минимуму возможности вытаивания повторно-жильных льдов, залегающих на глубине 1,5-2,0 м и развития термокарстовых просадок, термоэрозии.

При рациональном проведении комплекса рекомендуемых мерзлотно-мелиоративных мероприятий можно ожидать коренного улучшения мерзлотно-гидротермического, солевого режимов и биологической активности почв, что может способствовать формированию высокого урожая орошаемых сельскохозяйственных культур и трав (30-40 ц/га сена).

3) Участки, где подземные льды залегают на небольшой глубине (0,7-1,3 м) и имеется очень сильная деформация поверхности типа байджарахов и которые осваивать и орошать нецелесообразно из-за очень интенсивного развития термокарстовых и термоэрозионных процессов. Такие участки занимают около 5% площади массива (V мерзлотно-мелиоративный район).

Рекомендуется не удалять кустарники и их отдельные массивы вдоль р.Амга и ручьёв для природоохранных целей: охрана почв от эрозии, охрана воды Амги от химического загрязнения.

Таким образом, мерзлотный фактор (многолетнее промерзание, криогенные процессы и явления, недостаток почвенного тепла и т.д.) - главный отрицательный момент, ограничивающий эффективное развитие мелиорации в области вечной мерзлоты и играющий решающую роль в определении принципов, методов и способов мелиорации земель в криолитозоне. На современном этапе развития мелиорации в рассматриваемой области особое значение приобретает положение: многолетняя и сезонная мерзлота, её свойства и режимы являются не только "врагами", но и надежными "союзниками" в проведении мелиоративных мероприятий, если их правильно учитывать. В этом аспекте предварительная научно обоснованная мерзлотно-мелиоративная съёмка, районирование и прогноз - надежная основа разработки конкретных мелиоративных мероприятий, рационального освоения, использования и охраны земель в криолитозоне.