Реферат: Микроклимат пещеры "Мраморная" и формы антропогенного влияния

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Физико-географические условия формирования  карстовых полостей Чатыр-Дага.

1.1.Физико-географическоеположение  пещеры Мраморная.

1.2.Морфогенезиспещеры Мраморная.

2. История открытия иоборудования пещеры Мраморная.

3. Методика микроклиматическихнаблюдений.

3.1Используемая терминология.

3.2Цели и задачи исследования.

3.3Проведение наблюдений.

3.4Приборы для наблюдений.

4. Характеристика  и мониторинг микроклимата пещеры.

4.1Гидрохимическая и температурная характеристика вод пещеры.

4.2Температура воздуха.

4.3Влажность.

4.4Содержание  СО2 в воздухе пещеры.

4.5 Газортутная съемка.

4.6Результаты  микробиологическихисследований.

4.7Результаты радиометрических исследований.

5. Антропогенные факторы,оказывающие влияние на микроклимат     

пещеры.

6. Меры  предотвращения отрицательного воздействияантропогенных        

факторовна микроклимат пещеры.

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Спелеология  — это новое научное направление, котороевыделилось из карстологии  и представляет комплекс науки, занимающийсяизучением полостей в земной коре, доступных для человека и характеризующихсяспецифическим ландшафтом.   

Одна изважнейших, но пока еще   слаборазработанных ветвей спелеологии — это спелеоклиматология или учение о микроклимате карстовыхполостей. Основы спелеоклиматологии  были заложены работами Ю.Листова(1885), А.Крубера (1915), Г.Кирла(Kyrle, 1922), Г.Вольфа( Wolf, 1929) и ряда других исследовател   ей.

60-80 г.г. были годами накопления фактов, совершенствованияметодик, постановки научных проблем. И только в конце 80-х годовстали появляться научные работы в области спелеоклиматологии  и сводки по микроклимату отдельных карстовых регионов.

Стационарные, долговременные микроклиматические наблюдения в отдельных полостях на территории Крыма, практически не велись. Поэтому   организация мониторингафизико-географической   среды пещерыМраморная является  на сегодняшний деньединственной в карстовом регионе Крымского полуострова.

Организациясистемных,  долговременных  наблюдений за физико-геграфическойсредой карстовой полости, как за сложной, многогранной динамической системойявляется необходимым условием при организации объектов гео-экологического и спелео-туризма.Мировой опыт  организации подобных объектов туризма в такихвсемирно известных пещерах как Мамонтова-Флинт-Ридж, Карлсбадская в США; Постойнскаяма, Мацоха в Словении  и т.д. показывает, что мониторинг пещернойсреды должен включать много разнообразных параметров, но одним из самых  важных является микроклимат пещеры.Микроклиматические условия, являются наиболее уязвимыми в динамическомподземном ландшафте, по этому требуют самого детального изучения.

Цельюнастоящей работы является подготовка характеристики микроклимата в пещереМраморная, выявление  и определение степенивлияния на него антропогенных факторов, на основании режимныхмикроклиматических, микробиологических, гидро — химических, геолого — минералогических наблюдений.

Длядостижения этой цели необходимо было решить ряд задач.

Во-первых: организация  регулярного сбора исистематической обработки показаний приборов;

во-вторых:   подбор специальных компьютерныхпрограмм для обработки   данных и  компьютерная обработка материала;

в-третьих  : выявление наиболее значимыхфакторов антропогенного влияния на микроклимат пещеры;

в-четвертых: анализ полученных результатов.

Необходимоотметить тот факт, что сейчас необходимость оборудования и охраны пещерыМраморная не вызывает никакого сомнения, а на начальном этапе работ по освоениюпещеры Симферопольским клубом спелеологов высказывались мнения  отдельных спелологическихклубов о  якобы невосполнимом ,устращающих размеров, ущербе  нанесенном пещере Мраморная в результате  подобных действий. На сегодняшний день, измирового  и отечественного опыта и  практики ясно, что оборудование и охранапещеры как уникальнейшего памятника природы для экскурсионного организованного,строго контролируемого посещения, является единственным способом уберечь ее отразграбления и неисправимого нарушения ее динамической  системы. По этому, полностью избежать антропогенного вмешательства невозможно в любом случае, независимо от того оборудована пещера или нет ( печально известен опыт никем неохраняемых пещер, которые варварски загрязнены и разрушены).

Приподготовке работы использована разнообразная отечественная и зарубежнаялитература по данной проблеме, в том числе ранее опубликованные статьи В.Н. Дублянского ( 1969, 1982, 1985), Л.М. Соцковой( 1977, 1981. 1982 ,1989), Б.А. Вахрушева (1978), Ю.И.Шутова (1969,1971, 1992), научные отчеты  карстовой комиссии при АН УССР ( 1994),отдела карста ИМР АН УССР (1996) по пещере Мраморная, Киевского карстолого-спелеологического центра (1994,1996).

1.Физико-географическиеусловия формирования карстовых полостей Чатыр-Дага.

Главнаягряда Крымских гор, к которой относится Чатырдагскиймассив, соответствует северной части мегантиклинорияГорного Крыма. В разрезе Главной гряды четко прослеживаются два структурныхэтажа. Нижний этаж слагают сложно дислоцированные породы таврическойсерии — аргилл с прослоями алевролитов и песчаниковверхнего триаса и нижней юры и залегающая на них с несогласием вулканогенная толща, аргиллиты ипесчаники средней юры. Водоупорный цоколь Главной гряды  на разных массивахнаходится на различных уровнях, что определяет условия движения подземных вод иразвитие карста в карбонатных породах верхнего структурного этажа. На Чатырдаге водоупорный цоколь также дислоцируется вразличных участках плато на различных уровнях.

Верхнийструктурный этаж Главной гряды, в том числе и Чатырдагасложен верхнеюрскими и нижнемеловыми (валанжинскими)отложениями. Их отличительной особенностью является литологическоеразнообразие, фациальная изменчивость, контрастность мощностей.

ПоложениеГорного Крыма на северной окраине субтропического пояса обуславливает мягкостьклимата ( Ресурсы....1996). Основными факторами, определяющими его особенности,и, вместе с тем, условия формирования микроклимата карстовых полостей,являются радиационный баланс, атмосферная циркуляция и характер подстилающейповерхности.

Продолжительностьсолнечного сияния в Горном Крыму меняется от 2180 до 2470 часов. Этообусловливает значительные различия в климатических особенностях северного июжного макросклонов. Прямая солнечная радиациясущественно зависит от крутизны склонов и их экспозиции. Изменения колическтва солнечной радиации на северном макросклоне  взависимости от его крутизны отражены в Табл.1.

                                                

                                                                                           Таблица 1.

Изменения прямой солнечнойрадиации, кал/год в зависимости от крутизны склона.

Крутизна склона, градусы

Северный макросклон.

 0 -    9

18958

10 — 19

15370

20 — 45

 4533

Различияв продолжительности солнечного сияния и величине прямой солнечной радиацииоказывают непосредственное воздействие на формирование температур приземногослоя воздуха и его увлажнение в зонах заложения карстовой полости.

Разнообразиетеплового режима  Чатырдагаопределяется в закономерном изменении средних годовых температур на разныхвысотах, определяющем термические условия карстовых полостей (Табл.2)

                                                                                           Таблица 2

Изменения средних годовыхтемператур на северном макросклоне.

Средняя годовая

температура, оС.             

Абсолютная высота, м

+ 9,0

+8,0

+7,0

+6,0

250 — 400

560 — 630

800 — 840

1000 — 1050

Изотерма+6,0   оконтуривает  площадь Чатырдагскогомассива. Амплитуда колебаний между среднегодовыми и средними январскими  (июльскими) температурами здесь не превышает9 — 10 градусов С.

Интересныизменения среднесуточных температур воздуха, обусловливающие колебанияабсолютной влажности воздуха на поверхности и в карстовых полостях. Суточнаяамплитуда температур воздуха зимой значительно меньше, чем в летний период. Припасмурной, с туманами погоде средняя суточная амплитуда в ноябре — январе менее2 град.С, к марту постепенно возрастает до 3 гр.С. Максимальные ее значения (3,5 — 4,0 гр.С) наблюдается в апреле-сентябре. В отдельные днизначения амплитуд температур воздуха могут достигать 15-20 гр.С,причем в летний период это наблюдается чаще, чем зимой.

Наиболеенизкие значения среднего минимума отмечаются на плато с ноября по март. Онинаблюдаются при установлении северо-восточного и северного типов циркуляции (при вторжении континентального воздуха ). Абсолютный минимум был отмечен на Ай-Петри (- 27,4 гр.С, 1967 г.).

Сезоныгода на яйле выражены отчетливо. Температура воздуха ниже 0 гр.Сустанавливается в начале декабря. Продолжительность периода с температурой -5 гр.С достигает 110 дней. Зима на яйле сравнительно мягкая,со среднемесячной температурой около — 4 гр.С, синтенсивным гололедом, изморозью, сильными ветрами и метелями. Лето наступаетпри переходе среднемесячной температуры через 15 гр.С.В июле- августе средняя температура воздуха повышается до 16,4 гр. С, аабсолютные максимумы достигают 28-30 гр.С. Период сосреднесуточными температурами выше 10 гр.С длитсяоколо 120-140 дней.

Средняя  температура почвы следует годовому ходутемпературы воздуха. В январе почва охлаждается до -4 грС, ав отдельные дни декабря и февраля даже до -15...-25гр.С. В июне- июле онапрогревается до 19 — 21 гр.С. В среднем же в горахоколо 50 дней с нулевой температурой почвы.

Переносразличных воздушных масс, их трансформация и фронтогенезявляются основными циркуляционными процессами формирования климата Главнойгряды, в т.ч. Чатырдагского массива. Атмосфернаяциркуляция характеризуется преобладанием западного переноса, обусловливающегоприток воздуха из Атлантики. Периодически вторгаются холодные воздушные массы ссеверных широт, теплые и влажные со Средиземного моря, сухие -  с территории Азии.

Главная  гряда, способствуя усилению динамическойтурбулентности воздуха и создавая условия для подъема воздушных масс, формируетсобственный режим увлажнения. Возрастание до 6,1 — 9.8 мм.рт.ст.летом способствует конденсации влаги в трещинно-карстовых коллекторах. Суточныйход абсолютной влажности  на  яйле выражен слабо.

Годоваяамплитуда относительной влажности составляет в среднем 12 — 15 %. Максимальнаяотносительная влажность за счет большой повторяемости циклонических явленийотмечается зимой (78 — 85% при максимуме в январе). Минимальные значенияхарактерны для августа ( 30 — 66%), суточный ход относительной влажности наплато наиболее четко проявляется летом (колебания около 10 — 20 %).

Режимосадков обуславливается преимущественным воздействием юго-западного исеверо-восточного типов синоптических ситуаций. Плювиометрический градиент всреднем достигает 60 мм на каждые 100м. Среднемесячное количество осадков втеплый сезон составляет приблизительно 60 мм. Снежный покров устанавливается наяйле в среднем первой-второй декаде ноября и держится от 30 до 150 дней.

В целомклиматические условия  Главной гряды и Чатырдагского массива в теплый период года неблагоприятныдля питания подземных вод и развития карстовых процессов,. Большая частьвыпадающих осадков расходуется на испарение. Запасы подземных вод пополняютсятолько за счет конденсации и ливневых осадков с интенсивностью более 20 мм/сут. Вхолодный период, напротив, происходит питание подземных вод за счетпродолжительных дождей, снеготаяния, а также активизация карстовых процессов.

    

1.1 Физико-географическоеположение пещеры Мраморная.

 Пещера расположена в прибровочнойчасти северо-западного замыкания плато Чатыр-Даг.Обнаружена Симферопольскими спелеологами в 1987 году.  Близкое расстояние от г. Симферополя ( 32 км) и трассы Симферополь-Ялта      ( 16 км) делает ее легко доступной. Первоначальный вход в нее ввидепятиметрового естественного колодца, расположен на высоте 918 метров наду.м.  и находится на плоском водоразделемежду двумя балочными системами    ( Чумнох на западе и Безымянная на востоке ). Верховья этихбалок  глубоко врезаны в северные склоныи плато Чатыр-Дага. Однако, в связи с тем, что  эти балочные системы являются болеемолодыми  формами рельефа, чем самакарстовая полость, какая-либо связь между ними отсутствует.

1.2 МорфогенезиспещерыМраморная.

Участокплато, на котором расположена пещера, сложен грубослоистымии крупноплитовыми нижнетитонскими известняками, которые подуглом  20 — 30 град. падают на запад (непосредственно над пещерой: Ап 270 — 280 град. уголпадения  20 — 22 град.). На западномсклоне массива эти  известняки соструктурным несогласием ложаться на двухсотметровуютолщу оксфордских конгломератов и песчаников, смятых в широкие складки.Конгломераты и песчаники также со структурным несогласием налегают на отложениятаврической серии (1).

Участок,в котором заложена пещера, ограничен тектоническими  нарушениями, которые имея широтное имеридиональное простирание, выкраивают крупныйтектонический блок с урочищем Чумнох и прилегающимиводоразделами. Уточнения сбросов и зон тектонической трещиноватости  будет производится в процессе дальнейшегонаучного изучения.

Внастоящее время в процессе поверхностных маршрутных исследования и наблюдений вполости установлено наличие двух нарушения, определяющих морфологию инаправление подземных ходов на участках пересеченияими полости. Первое нарушение фиксируется в южной части участка  стенкой срыва с Апр310 град. Здесь на контакте слоистых и массивных известняков прямо над полостьюсформировалась крупная карстовая воронка. В полости вдоль плоскости сбросаразвит крутонаклонный ход вверх, выполненный рыхлымобломочным материалом, часть которого вывалилась в пещеру.

Второенарушение, выраженное зоной трещиноватости с Апр 285 град. находится в северной части участка. Впещере  нарушению этой зоны соответствуетколодец, соединяющий два этажа пещеры (верхний и нижнюю галерею ).

Самаполость вытянута вдоль меридианального разлома,проходящего вдоль всего западного борта Чатыр-дага.Этот сброс севернее уходит  поднижнемеловые отложения и достигает Аянскогоисточника, вытекающего из пещеры Аянская.

Гидрогеологическаяроль этого разлома весьма велика. Он переориентирует практически весь подземныйсток Нижнего плато Чатыр-Дага с  западного на северное и выводит его в Аянский источник.

2. История открытия и оборудования пещеры Мраморная.

Пещераобнаружена в 1987 году Симферопольскими спелеологами. В течении этого ипоследующего года была взята под охрану Симферопольского клуба спелеологов(председатель А.Ф.Козлов ). Вход  в полость был закрыт решетчатым люком, надвходом в пещеру велость постоянное дежурство членовклуба. Эти меры были необходимы, так как великолепному натечному убранствупещеры ( как позднее выяснилось уникальному ) угрожало варварское разграбление.

В течениеполутора лет ( конец 1987 — начало 1989 ) пещера оборудовалась ( главнымобразом первая привходовая галерея Сказок  ) и была введена в эксплуатацию в апреле 1989года. Первая очередь экскурсионного маршрута составила 180 метров. Организация.которая занялась охраной и оборудованием пещеры был Симферопольский клубспелеологов, в последствии реорганизованный в Центр спелеотуризма«ОНИКС-ТУР». Первоначально Центр имел подчинение Объединению молодежных клубовпо интересам, а затем  Госкомитету поделам молодежи, На сегодняшний день Центр является самостоятельной  организацией с коллективной формойсобственности.

Первымэтапом оборудования  пещеры дляэкскурсионного посещения было устройство пешеходных дорожек и оснащение ихудобными перилами в Галерее сказок.

Следующийэтап включал в себя  прокладку удобногогоризонтального тоннеля в Тигровый Ход и оборудование его галерейэкскурсионными дорожками приблизительной протяженностью 200 метров.

Повышениеколичества экскурсантов и все возрастающем интересе к карстовым пещерам, какуникальным объектам природы  выявилонеобходимость оборудования экскурсионными маршрутами Зала Перестройки, что представляло дляработников Центра наибольшую сложность. ( Огромный глыбовый завал на протяжениивсего зала).

 В перспективе планируется оборудованиеэкзотических экскурсионных маршрутов для ограниченного количества экскурсантов( в основном спелеологов) в Нижних галереях пещеры.

Исследованияпещеры  не прекращалось  со дня ее открытия симферопольскими  спелологами. Впервые же месяцы открытия (ноябрь-декабрь 1987 года) была сделанаполуинструментальная съемка пещеры. Сейчас планы и разрезы полости постоянноуточняются, проводится теодолитная съмка основных ходов пещеры.

Насегодняшний день пещера оборудована по мировым стандартам, за год ее посещаетболее 100 тыс.человек. Пещерный комплекс Мраморнаяявляется единственным в странах СНГ, вошедшим в качестве действительного членав Международную ассоциацию посещаемых пещер ( ISCA ).

3.Методикамикроклиматических наблюдений.

Методикамикроклиматических исследований в карстовых полостях разработана слабо. Этотраздел вообще отсутствует в общих методических руководствах по изучению карста( Методы..., 1963г.; Чикишев, 1973 г.). В 1950 — 1980годах в СССР и за рубежом появились многочисленные публикации, в которых,наряду с изложением регионального фактического материала, затрагиваются иметодические вопросы ( Голод, 1976 г; 1978 г; Дублянский,1977 г. и др.; Соцкова, 1981 г. и др). В 1981 году во Всесоюзном институте карстоведения испелеологии  состоялась заседание рабочейгруппы, которая подготовила методику микроклиматических наблюдений вестественных и искусственных полостях трещиноватых, закарстованныхпородах и во льдах ( Методика ...1982 г.). Эти материалы вошли также в первую вСССР методическое руководство по изучению карстовых полостей ( Проблемы…,1983 г.). Ниже кратко изложены основные положения методики микроклиматическихисследований.

3.1 Используемая терминология.

Термины «пещерная погода» и «микроклимат пещер» ввел в научную литературу Г.Кирл (Kyrle, 1922). До 1960 года термин «микроклимат пещер»использовался отечественными, и, в особенности зарубежными исследователями безвсяких оговорок и ограничений. В 60 — 80 -х годах, в связи с развитием  общей климатологии появились тенденции,осложняющие ситуацию.

Так Б.А. Алисов и другие  (1952 г., ) понимает микроклимат как местные особенности климата, обусловленныестроением подстилающей поверхности. И.А. Гольцберг(1987 г) считает микроклиматом климат небольшой территории, возникающий подвлиянием различий в рельефе, растительности, состояния почвы и другихфакторов. Она выделяет микроклимат поля, болота, опушки леса, города. М.И.Щербань (1972 г) считает, что микроклимат как климатические особенностинебольших участков земной коры непосредственно связан с климатом. Такимобразом, понятие «местный климат» не является общепринятым. Медики иархитекторы говорят о климате замкнутых пространств, созданных человеком:микроклимате квартиры, подземного сооружения и пр. (Шаповалов, Мицкевич, 1975 ). С этих позиций применение термина « микроклимат карстовых полостей» вполнеоправдано, так как их климат  это климатнебольших территорий, представляющих собой замкнутое пространство.

В карстологии наблюдается примерно такая же картина. Частьисследователей рассматривает микроклимат пещер как распределение иизменение  давления, температуры, ивлажности воздуха под землей под влиянием изменения этих факторов наповерхности, в открытой атмосфере( Trimmel, 1968 ;Wwigley, Brown,1978и др.). Р.Гейгер (1960 ) определилмикроклимат пещер как климат их приземного слоя. Наиболее детально разработалэту проблему Кл.Андрио (Andrieux, 1971 ).  Он считает, что на поверхности следуетвыделить  макроклимат (  больших территорий),  мезоклимат( климатместности ) и  микроклимат  ( климат подстилающего слоя ). Их совместноевлияние передается через микроклимат на подземный климат, который в своюочередь делится на  топоклимат( климатотдельных галерей, завалов, колодцев ) и климат лимитируемого слоя (особенности зоны контакта пещерного воздуха с полом, стенками и потолком пещеры). Очевидно, введение этих понятий и терминов имеет смысл только при оченьдетальном стационарном изучении климата карстовых полостей.

Авторпонимает под микроклиматом карстовой полости режимметеорологических элементов ( атмосферное давление, движение воздуха,температура, влажность, газовый состав воздуха ) внутри пещеры или шахты  определенного морфогенетического типа.

3.2 Целии задачи  исследований

Цельюмикроклиматических исследований  вкарстовой полости пещеры Мраморная является определение суточных, недельных,месячных, годовых особенностей воздушной циркуляции ( напрвление, скорость  движения воздуха), термовлажностных характеристик воздуха ( атмосферноедавление, температура, абсолютная и относительная влажность) и его газовогосостава.

Основнымизадачами микроклиматических наблюдений являются

·характеристика микроклимата карстовой полости;

·определение влияния микроклиматических условий карстовых полостей наформирование подземных вод, карстовых микроформ и различных пещерныхотложений,;

·определение влияния антропогенного вмешательства на микроклимат пещеры.

3.3Проведение наблюдений.

Организациямикроклиматических наблюдений предполагает регулярный контроль за состояниемизмерительных средств, а также  ихповерку ( по наиболее точным ) перед началом серии измерений для выявлениянеисправных приборов и определения систематических погрешностей с последующимвведением  в результаты измеренийсоответствующих поправок (Стернзат, 1978).

Отсчетпоказаний производится с точностью 0,2 — 0,5 цены наименьшего деления приборапосле выдержки, соответствующей инерционности измерительного комплекта. Длятемпературных измерений с помощью ртутных термометров необходимая выдержкасоставляет: в воде — 10 — 15 секунд, в воздухе 3 — 5 минут, в песке, рыхлойпороде, до 1 часа;  при отсчете  показаний аспирационного психрометра — 4минуты, крыльчатого анемометра — 100 секунд. Припроведении первых замеров надо предусмотреть необходимое время  для выравнивания температуры приборов стемпературой воздуха в пещере ( 15 — 30 минут ) .

В узких (низких ) ходах и залах малого объема тепловыделения идыхание наблюдателя могут существенно исказить результаты измерений, чтонеобходимо учитывать при организации наблюдений. В тоя части пещеры, гдепроизводится наблюдения, необходимо ограничить пребывание посторонних людей иисключить пользование светильниками, нагревателями открытого огня ( свечи,карбидные лампы ).

В течениивсего периода наблюдений на поверхности ( вблизи пещеры, вне зоны влияния воздушного потока из входногоотверстия ) производят срочные замеры основных метеоэлементов( температура, давление, влажность воздуха, направление и скорость ветра ) суказанием погодных условий ( облачность, осадки и их интенсивность ) ирасположение пункта наблюдений в рельефе. Сроки наблюдений желательносинхронизировать со стандартными для метеостанций (0,3,6,9,12,15,18,21 час по московскому декретному времени), что позволяет всовокупности с данными метеостанции охарактеризовать условия на поверхности. Всвязи с возможными проявлениями в пещере запаздывания  погодных колебаний на поверхности желательнорасполагать сведениями о метеоусловиях на поверхности за 2 — 5 суток до начала наблюдений ( по даннымметеостанции или собственным измерениям ).

Наначальном этапе  изучения микроклиматаполости выявляют схему движения воздуха в пещере и производят измерения в еехарактерных участках  ( входноеотверстие, основные залы и галереи, зона стабилизации температуры ивлажности  и т.д.) с нанесением точекнаблюдения на план полости и указанием места и времени измерения, фабричного (полевого номера прибора, фамилия наблюдателя )

Скоростьи направление движения воздуха фиксируют во всех местах с ощутимой тягой (естественных сужениях ходов ), имея виду возможноевстречное движение потоков у пола и свода галереи, либо у стен на осивертикального хода.

Приорганизации регулярных (длительных или периодических ) измерений ( желательно втечение 24 — 28 час. периодичностью 1 — 2 месяца на протяжении 1 — 2 лет ) наоснове анализа морфологии полости, схема вентиляции  и результатов первичных наблюдений намечаютпостоянные точки замеров, фиксируемые в пещере с помощью устойчивых марок иподчиняющейся определенной системе: более разреженная сеть с шагом 5 — 10 — 20метров и более  на участках с неизменнойморфологией и в зоне минимальных сезонных колебаний; более густая сеть с шагом0,5 — 2 метра в местах резкого изменения метеоэлементов( в привходовой зоне, на пересечении ходов и т.д.) выбор точек определяется задачамиисследований.

Длярегистрации асредненных по сечению значенийтемпературы и влажности воздуха ( с помощью аспирационного психрометра ) замерыпроизводят по осевой линии хода, в залах на расстоянии не менее 0,35 — 0,40  В  ( В -  наименьшей из размеров повысоте или ширине )  от пола или стенысоответственно.

3.4Приборы для наблюдений

Дляопределения метеоэлементов естественной карстовойполости используются стандартные гидрометеорологические приборы: барометр-анероид ( погрешность +_ 100 Па), срочные максимальные и минимальныетермометры ( погрешность +_ 0,1 — 0,2 град.), аспирационный психрометр ( поггрешность по влажности +_ 1-4%), крыльчатыйили чашечный анемометры, в данном конкретном случае крыльчатый,(погрешность +_ 0,1 — 0,2 м/с).Газовый состав воздуха на месте исследуется с помощью шахтного интерферометра (СО2  , СН 4) или экспересс-методом( СО2), однако набор определяемых при этом компонентов ограничен, а точностьневелика ( погрешность +_0,5%). В связи с этим основными при изучении газовогосостава воздуха являются лабораторные методы определения состава отобранныхпроб ( газовая хроматография). Для определния генезиса углекислоты используетсямасс-спектрометрический метод анализа изотопного стоставауглерода.

Длянепрерывной регистрации изменений температуры, влажности и далениявоздуха используют суточные, (недельные) термографы, барографы и гигрографы (погрешности +- 1 гр.С, +_1%  влажности, +_ 100Па соответственно).

В связи снедостаточной локальностью стандартных приборов, их невысокой точностью изначительной инерционностью при изучении микроклимата пещер следует  применять приборы ( термоэлементы и терморезисторы для измерения температуры, термоанемометры, макроманометры ит.д.), обладающие более высокой точностью ( погрешность измерения температуры0,01 гр.С, влажности 0,5%, скорости воздуха 0,01 м/с, давления 10 Па), низкой инерционностью и т.д.Применение этих приборов требует их обязательной поверки по стандартнымметеорологическим или образцовым приборам. Осредненная скорость движениявоздуха определяется путем последовательных замеров в узлах прямоугольной сетки( с шагом 0,25 — 0,5 В), перекрывающей поперечное сечение хода. Локальныеизменения метеоэлементов производят в 5-10-20 см отпола посредине хода с указанием характера подстилающей поверхности ( песок,гравий, лед и т.д.).

Прирегулярных наблюдениях для выявления крупномасштабных особенностей полейтемпературы (влажности) производят замерения по длинеходов ( продольные разрезы) по площади залов ( наоснове сетки измерительных точек), а также по сечению хода с шагом  0,5 — 1,0 ;0 — 2, 0 — 5,0 м, зависящем отразмеров полости и задач исследования. Для определения параметровгидродинамического и термического взаимодействия воздушного потока со вмещающейпородой, как правило, в местах с ощутимой воздушной тягой производятградиентные наблюдения на расстояниях 0,1-0,2-0,5-1,0-1,5-2,0 м от пола (стен), совмещая их с замерами температуры пола ( стен) и всех водопроявлений в исследуемом сечении.

Отборпроб воздуха для изучения газового состава производится путем накачки (прокачки) в стеклянные  газовые пипетки струбками  из вакуумного стекла ( либо врезиновые или полиэтиленовые емкости) объемом не менее 250 мм с зажимами.Размещение точек отбора проб должно выявить вариации газового состава поплощади и на разных уровнях пещеры. Режимный отбор проб, обеспечивающийизучение внутрисуточных, межсуточных и сезонныхвариаций газового состава воздуха пещер, следует проводить на фиксированныхточках.

Обработканаблюдений

Методикапервичной обработки резуьтатов наблюдений излагаетсяв соответствующих руководствах ( Методические..., 1951,1953,1954) .

Дляобработки результатов измерений, выполненных с помощью аспирационногопсихрометра и дальнейших расчетов тепловлажностныхсвойств воздуха следует применять Психрометрические таблицы (1972) и J — диаграмму ( Свойства ..., 1963).

На основепервичных данных наблюдений определяются параметры воздухообмена ( сезонныесхемы вентиляции, режимы давления, расход воздушного потока и коэффициентвоздухообмена в разные сезоны), величина и направление перепадов температур вода-воздуха, стена ( пол ) — воздух, амплитуды  суточных (сезонных ) колебаний основных метеоэлементов по участкам полости и т.д..

Посводным результатам измерений строят графики — изменения температуры (влажности ) по основным галереям полости, температурные поля по сечениям ходов и площади залов, совмещенные графики суточного(сезонного) изменения метеоэлементов на поверхности ипод землей; расчитывают гистограммы распределния температуры ( влажности по длине ходов, площади или объема полости для вычислениясоответствующих осредненных величин, используемых при составлении тепловыхбалансов и расчетов конденсации. Графически исследуют корреляционные связимежду температурой ( влажности ) и глубиной ( длиной) полости, направлением искоростью воздушного потока и перпадом давления наисследуемом участке и т.д., подбирают апраксимирующиеуравнения и находят их коэффициент.

Порезультатам анализов газового состава воздуха определяют абсолютнепределы изменениний содержания компонентов для даннойполости, пределы изменений и средние значения по месяцам и осредненные значениядля участков, различных по морфологии и условиям заложения. Строятся графикиизменения газосодержания по высоте над полом играфики сезонного хода содержания. Результат газового анализа выражаются вобъемных процентах. Для оценки изменения газового состава пещерного воздуха присмешивании с атмосферой использую специал

еще рефераты
Еще работы по охране природы, экологии, природопользованию