Гидрогеология Бзыбского массива.
Индикатрные опыты на Бзыбском массиве [1]
Карстовые воды, движущиеся в пределах двух верхних гидродинамических зон, образуют
изолированные водотоки, локализующиеся в приразрывных зонах и выходящие на поверхность
виде мощных карстовых источников. Представления о направлениях и скоростях движения
подземных вод массива дают семь индикаторных опытов.
Первый опыт был проведен в июле 1973 г. 3 кг флюоресцеина запущены московскими,
томскими и свердловскими спелеологами в шахте Снежная. Ловушки установлены в 5 местах в
бассейне р. Аапста. Выход красителя зафиксирован не был.
Второй опыт проведен ленинградскими спелеологами неделей позже. 2 кг флюоресцеина
запущено в водоток пещеры Ленинградская. Краситель получен в источниках, в 700 м ниже по
долине р. Дзбажа (скорость 0,5 км/сут).
Третий опыт проведен в июне 1974 г. совместно спелеологами Москвы (запуск) и
карстологами Мингео УССР (установка ловушек). 18 кг флюоресцеина запущены в водоток шахты
Снежная. Ловушки установлены в бассейне р. Аапста, на всех водотоках, берущих начало с
Бзыбского массива между рр. Хипста и Аапста и на р. Хипста. К сожалению, большинство
ловушек было сорвано неожиданным паводком, а из сохранившихся наличие красителя было
зафиксировано только на р. Аапста ниже впадения ее притока р. Дзбажа. Этот результат
оценивается как предварительный.
Четвертый опыт [2] был проведен в августе 1986 г., после обнаружения в
1980-1981 гг. московскими спелеологами и карстологами СГУ мощных выходов воды в левом берегу
долины р. Хипста, в цоколе плато Гном. В его постановке и проведении участвовали Институт
Географии им. Вахушти, Адлерская комплексная лаборатория Госстроя РСФСР, Институт
Геологических наук АН УССР и СГУ. Запуск красителя в Снежной осуществили спелеологи
Ленинграда и Усть-Каменогорска. Ловушки были установлены на источниках р. Хипста, на р. Аапста,
в пещере Хабю и на источнике Мчишта. На Мчиште съем ловушек осуществлялся ежедневно
(с 10.08 по 10.09.1986 г.), в остальных пунктах – однократно (через 2-15 дней). Обработка
ловушек проводилась в ОП ИГН АН УССР на флюориметре ЛФМ-72. Особенностью проведения
индикаторного опыта 1986 г. (табл. 18) явилась глубокая межень. Расход Мчишты уменьшился
до 1,5 м³/с, источник на р. Хипста начал работать как поглотитель (то есть оказался
эставеллой), а выходы в борту долины сместились ниже по течению. Исходя из этого опыт был
проведен в двух модификациях: 12.08.1986 г. 0,5 кг родамина были запущены в поглотитель
на р. Хипста, а 20.08.1986 г. 8 кг уранина в поток шахты Снежной. Родамин зафиксирован
на источнике Мчишта трижды: 18.08. (25 мг/м³), 22.08. (45 мг/м³) и 26.08.
(35 мг/м³). Уранин обнаружен в источнике на р. Хипста 25 и 26.08 (визуально) и 25.08
(25 мг/м³), а также в источнике Мчишта 29.08.-1.09. (140, 300 и 35 мг/м³) и 6.09
(75 мг/м³). В остальных пунктах наблюдений краситель не обнаружен.
Результаты проведения индикаторного опыта 1986 г.
| Место запуска или фиксации красителя |
Абсолютная отметка, м |
Расстояние между пунктом запуска и фиксации, км |
Время прохождения красителя, сут. |
Средняя скорость движения воды, км/сут |
| по прямой |
с учетом к-та извилистости (1,8) |
родамин |
уранин |
родамин |
уранин |
| Шахта Снежная |
1250 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
| Эставелла на р. Хипста |
320 |
5,6 |
10,0 |
- |
5-6 |
- |
2,0
1,7 |
| Источник Мчишта |
70 |
14,0 |
18,2 |
6
10
14 |
9
10
14 |
3,0
1,8
1,3 |
3,1
2,8
1,3 |
Проведенный эксперимент показал, что западная и восточная части Бзыбского массива
представляют собой карстовую водоносную систему с зоной промежуточной разгрузки в
долине р. Хипста (рис. 50). Величина денивеляции системы 1930 м. Подтвердилось
предположение З.К. Тинтилозова о том, что область питания источника
Мчишта не ограничивается прилежащими склонами массива. Прохождение уранина из шахты
Снежная в источник Мчишта плотным «пакетом» (концентрация красителя 140-300 мг/м³)
о существовании хорошо проработанных подрусловых карстовых каналов под долинами
рр. Хипста и Ыгри, а наличие трех «волн» окрашивания – о существовании нескольких зон
циркуляции по субширотным нарушениям, параллельных южному подножию массива. Средняя
скорость прохождения красителя (1,9 км/сут) примерно такая же, как в других карстовых
районах мира. Скорости в верхней части системы (1,8 км/сут при уклоне 0,093) меньше,
чем в нижней (2,2 км/сут при уклоне 0,014), что, вероятно, объясняется задержкой при
прохождении глыбовых навалов и мощной толщи водных механических отложений в Снежной.
Схема проведения индикаторных опытов на Бзыбском массиве.
1 – основные источники (Б – Бзыбский, М – Мчишта, ЭС – эставелла Снежной,
Бт – Батский, Х - Хабю); 2 – места запуска красителя (Ба – Багьянская, На – Напра,
Ка – Каньон-Самохват, Сн – Снежная, Ле – Ленинградская); 3 – места установки ловушек;
4 – направления движения красителя
Пятый опыт проведен в июле 1988 г. Краситель, запущенный в небольшой водоток в
шахте-поноре Богуминская, пройдя через систему шахты В. Пантюхина, получен в воклюзе
Бзыбский. В связи с поздним съемом ловушек (6.10.1988) определить скорость потока невозможно.
Опытом доказано существование карстовой водоносной системы с денивеляцией 1900 м.
Шестой опыт провели харьковские спелеологи в августе 1988 г. Краситель, запущенный
в шахте-поноре Каньон, обнаружен в источниках под плато Гном в долине р. Хипста.
Седьмой опыт был проведен в августе 1988 г. 2 кг родамина, запущенные 17.08.
в шахте-поноре Напра на глубине 970 м от поверхности, обнаружены ловушками в источнике
Мчишта 24-25.08., 26-27.08. и 4-5.09. (скорость прохождения 0,2-0,08 км/сут). Прохождение
тремя «волнами» подтверждает представление о блоковом строении южного склона массива.
Окрашиванием доказано существование водоносной системы с денивеляцией около 2300 м.
Таким образом, индикаторные опыты, проведенные на Бзыбском массиве, позволили установить
значительно более сложную структуру его подземных водосборов, чем это представлялось.
Возможности дальнейших исследований с использованием этого метода далеко не исчерпаны.
Если на южном склоне достигнута некоторая определенность, то остаются невыясненными пути
движения воды к источникам Джирхва, Бзыбский, родникам в долине р. Аапста, а также к
источнику Батский, который должен дренировать значительную, самую высокогорную часть массива.
Специальные эксперименты необходимы для выяснения возможных связей Бзыбского источника с Голубым
озером. Наконец, имеющиеся материалы позволяют говорить о существовании разных путей движения
подземных вод в межень и паводок.
Режим карстовых вод.
Сведения о режиме карстовых вод Бзыбского массива ограничиваются наблюдениями спелеологов
в карстовых полостях и данными о расходе источников. Наблюдения спелеологов охватывают в
основном зону вертикального движения вод. Очень интересные данные получены о режиме обводнения
шахты-понора В. Пантюхина. Эта полость представляет собой уникальное явление среди карстовых
полостей не только Бзыбского массива, но и всего мира в том отношении, что на полную глубину
(1500 м) она лишена крупных подземных водотоков. Это очень облегчило ее исследования, которые по
сложности уступают исследованиям Снежной, но и создало определенную атмосферу ложной
безопасности среди спелеологов. Во время экспедиции в августе 1988 г. в полости произошло
чрезвычайное происшествие. Четверо спелеологов из г. Симферополя (Г. Шемонаева, В. Ерастов,
Е. Очкин, Е. Сандров) после прохождения шахты до дна на подъеме к базовому лагерю оказались
запертыми в тупиковом Сталактитовом ходе. Подъем воды происходил 12 часов, тремя волнами со
скоростью от 0,22 м/мин (в начале) до 0,02 м/мин (в конце). Затем уровень воды в течение 2-3
часов оставался неподвижным (колеблясь на ±1 см), после чего начал снижаться.
Сперва он понизился на 1,5 м, затем снова повысился и начал снижаться с примерно постоянной
скоростью 0,02 м/мин. При максимальном уровне воды (+43 м над развилкой) резко повысилось
давление в куполе, где отсиживались спелеологи: изменились их голоса, воздух со свистом начал
уходить в щели, которые пришлось заделывать глиной. Сифон «Глюкало» вдавило воздушной пробкой
на -4…-5 м от первоначального положения. При спаде уровня в главном входе вода в нем очень
медленно начала подниматься, а после понижения его на 10-12 м из сифона стала вытекать вода с
расходом до 5 л/с. Истечение воды продолжалось 24 часа и прекратилось после того, как уровень
воды в основном ходе упал на 40 м.
Наблюдения в основном ходе, которые вел спасательный отряд, показали, что вода в нижней
части полости поднялась на 125 м от конечного сифона, что является рекордом для СНГ.
Спелеологи переждали паводок в воздушном куполе, воздух в котором был сжат до 4 атм.
Режимные наблюдения проводились только на источнике Мчишта. Г.Н. Гигинейшвили на основании
анализа средних месячных расходов источника за 1961-1973 гг. оценивает его режим как близкий
к эталонному внутригодовому распределению стока речных бассейнов Абхазии (эталонным считается
внутригодовое распределение стока водотоков, формирующихся с водосборов, залегающих на таких
же высотах, но сложенных некарстующимися породами). Он обращает внимание на то, что максимум
расходов источника Мчишта несколько сдвинут в теплый период, что объясняется некоторой задержкой
в карстовых полостях обильных талых вод. Источник и эталон имеют примерно равные коэффициенты
вариации среднемесячных расходов и их отношение, близкое к единице (0,95). Причину такой
близости Г.Н. Гигинейшвили видит в приблизительном равенстве вертикальной протяженности
поверхностного и подземного водосборов, хотя логичнее объяснять ее низкой регулирующей
способностью карстовых коллекторов. По характеру внутригодового распределения стока источник
Мчишта относится к III типу – режима с сохранившимся зональным характером (Сv =
0,30-0,60; отношение к фоновому 0,90-1,10).
Средние месячные расходы и внутригодовое распределение стока источников Мчишта (А) и эталона (Б)
| Расход |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
Год |
| А, м³с |
7,56 |
7,50 |
9,62 |
15,0 |
17,3 |
12,0 |
7,38 |
5,86 |
5,80 |
6,17 |
7,73 |
9,40 |
9,30 |
| А, % |
6,8 |
6,7 |
8,6 |
13,3 |
15,4 |
10,6 |
6,6 |
5,3 |
5,2 |
6,2 |
6,9 |
8,4 |
100,0 |
| Б, % |
5,6 |
7,5 |
10,0 |
16,0 |
14,0 |
9,3 |
7,1 |
5,2 |
4,5 |
6,6 |
6,8 |
7,4 |
100,0 |
Многолетние данные позволяют выявить генеральные закономерности, но нивелируют
местные особенности, которые лучше проявляются при анализе гидрографов источников
за конкретные годы. Нами проанализированы гидрографы источника Мчишта за 1985-1986 гг.
Это были сравнительно маловодные годы. Средние расходы, соответственно, составили
9,27 и 6,95 м³/с, минимальные – 1,7 (1.09.) и 2,3 (19.10.), максимальные –
41,0 (27.06.) и 39,2 (16.04.). В 1985 г. на гидрографе выделяется 17 четких пиков.
7 из них отмечены в холодный период. Ранней весной причиной увеличения расходов
является выпадение осадков (до 50 мм за 1-3 дня) или повышение на 2-5°С температуры
воздуха, стимулирующее снеготаяние; поздней осенью – исключительно выпадение осадков.
В теплый период отмечено 10 пиков расходов. Они начинают повышаться с 10.04
(устойчивый переход температуры воздуха через 0°С). Повышенные расходы наблюдаются
до 17.05. На этом фоне формируются небольшие местные пики, хорошо коррелирующиеся
с ходом температур (r = 0,86 ± 0,12). Остальные пики коррелируются по времени
с выпадением осадков. Полная корреляция с расходами отсутствует, так как величина
инфильтрационного питания зависит не только от количества выпавших осадков, но и от
их продолжительности, определяющей степень промоченности почв. Четыре пика отмечены
в интервале времени, когда атмосферных осадков на Гагринском массиве (по которому
используются метеоданные) не было. В 1986 г. на гидрографе выделяется 12 пиков, 5
из которых прошли в холодный, 7 – в теплый период. Закономерности их формирования
такие же, как и в 1985 г.
Пики паводков часто имеют сложную форму (наложение друг на друга дождевых осадков
или наложение ливней на снеготаяние). Нами выбраны 4 типовых паводка (11-16.01.1985,
30.09-5.10.1985, 4-9.05.1986, 23-29.10.1986), имеющих наиболее характерную высоту,
продолжительность и генезис. Для большего из них рассчитана осредненная кривая
спада, которая аппроксимируется уравнением
Q = 26e-0,27 t,
где Q – среднесуточный расход, м³/с, t – время от начала паводка, сут
(первый день считается нулевым). Таким образом, изменения расходов источника Мчишта
в паводок хорошо описываются экспоненциальной моделью. Большую информацию можно
получить, если использовать полулогарифмическую модель (lg Q, t), предложенную А. Манженом.
На графике по всем четырем кривым, которые в этой системе координат изображаются ломанной
линией, четко выделяются три типа питания источника во время паводка. Тип А
(трещинно-каверновое питание, самые крутые участки прямых) характеризуется притоком
воды в основном из каверн (крупных полостей); тип Б (каверново-трещинное питание, более
пологие участки прямых), характеризуется притоком из трещинных систем и полостей; тип В
(трещинно-поровое питание, самые пологие участки), характеризуется поступлением воды
только из трещин и пор. Расчет по площади гидрографа, ограниченной прямой данного
наклона, свидетельствует, что на долю трещинно-кавернового и каверново-трещинного типов
питания приходится 94% объема стока (в том числе на крупные полости – 16%).
Кривые спада паводков источника Мчишта в нормальном (I) и полулогарифмическом (II) масштабах.
Типы питания: А – трещинно-каверновое, Б – каверново-трещинное, В – трещинно-поровое
Максимальный зафиксированный расход источника Мчишта составляет 197,0 м³/с
(15.11.1983). В это время почти 100% стока проходит через крупные полости. Минимальный –
0,50 м³/с (1.09.-19.09.1969). В этот период источник получает воду за счет трещинно-поровых
коллекторов. К сожалению, более детальный анализ расходов источника Мчишта затруднен.
Этому препятствует, прежде всего, отсутствие метеостанций в пределах Бзыбского
массива.
Режим источников и подземных водотоков Дурипшского плато практически не изучен.
Однако имеются упоминания о том, что многие полости района после ливней быстро
подтапливаются, а некоторые из них даже полностью затапливаются водой. Об этом же
свидетельствуют примазки глины с травой, листвой, обломками древесной растительности на
стенах и сводах пещер.
[1] Полный текст в книге "Карст Бзыбского хребта. Западный Кавказ" (Б.А.Вахрушев, В.Н.Дублянский, Г.Н.Амеличев. Москва, Изд-во РУДН, 2001.)
[2] Проведение индикаторного опыта на Бзыбском массиве (В.Н.Дублянский, В.И.Клименко, Б.А.Вахрушев, В.Д.Резван)
