Задание 3. Расчет глубины промерзания-протаивания под дном мелкого водоема

 

Предлагаемый расчет производится с целью прогнозирования динамики температурного режима под неглубокими озерами термокарстового происхождения. В случае прогрессирующего термокарста возникает опасность глубокой деградации ММП, в случае затухания — ситуация стабилизируется.

Местоположение озер и их глубины показаны на каждом разрезе-варианте (приложения 1, 2). Состав и свойства пород, слагающих дно озера, определяются по разрезам.

Характер промерзания-протаивания донных отложений зависит от температурного режима воды, в том числе – мощности ледового покрова. В летнее время температура в мелком водоеме, с учетом влияния конвективного перемешивания, может считаться неизменной по глубине, т.е. tw,max. В зимнее время температура возрастает с глубиной, а на поверхности льда (под снегом) является минимальной, т.е. tw,min. Способом, изложенным в задании 2, …
по формулам (3) и (4) определяют среднегодовую температуру на поверхности льда (t0,i) и амплитуду годовых колебаний температур А0,i. По ним рассчитывают минимальную и максимальную температуры на поверхности озера:

tw,min = А0,it0,i, (12)

tw,max = А0,i + t0,i. (13)

Температурный режим донных отложений зависит от глубины залегания нулевой среднегодовой изотермы Н1 под слоем воды и (или) донных осадков. Её рассчитывают по формуле:

(14)

где Нi – мощность льда; в исследуемом районе она составляет 1,4 м.

В зависимости от глубины водоема Н возможны 3 варианта:

1. Глубина водоема меньше Н1, т.е. H<H1. Донные отложения находятся в многолетнемерзлом состоянии и оттаивают летом на глубину xсез.

2. Глубина водоема больше Н1, но меньше мощности льда Нi (H1<H<Hi). Имеет место сезонное промерзание донных отложений, а кровля ММП залегает ниже, образуя несквозной талик. Возможен затухающий термокарст.

3. Глубина водоема больше Нi, т.е. H>Hi. Под водоемом развивается активный термокарст.

Для вычисления глубины сезонного промерзания или протаивания под дном водоема необходимо определить среднегодовую температуру на поверхности дна tH и амплитуду колебаний температур АH на дне водоема по формулам:

(15)

(16)

Имея эти данные, а также теплофизические характеристики пород под дном озера, рассчитывают xсез по методике В.А. Кудрявцева (см. задание 2, формулы 5-11). Понятно, что роль t0 играет в данном случае tН, а А0 – есть АH.