СТАЦИОНАР "ЧАБЫДА"

Стационар "Чабыда"

Полигон «Чабыда» – стационар Института мерзлотоведения, где с 1977 г. ведутся многолетние комплексные мерзлотно-гидрогеологические исследования надмерзлотных водоносных таликов в бассейне р. Шестаковка (район оз. Малая Чабыда). Здесь исследуют взаимодействие подземных и поверхностных вод в условиях сплошной криолитозоны.

История

  • 1977–1987 работы на Чабыдинском стационаре ИМЗ СО АН СССР включали уровенные, температурные, гидрохимические, ландшафтные наблюдения; постановка методик работ по подземным водам применительно к региональным условиям. В 1981 г. подключилась теплобалансовая группа ИМЗ СО РАН. Исследования выполнялись под руководством Н. П. Анисимовой и В. В. Шепелева; начальник отряда — А. В. Бойцов (1981–1987).
  • С 2015 г. по настоящее время — возобновление и расширение мониторинга с использованием современных геофизических, трассерных методов и автоматизированных наблюдений.

Цели и задачи

  1. Исследование распространения, сезонной/межгодовой динамики и условий существования надмерзлотных водоносных таликов в сплошной криолитозоне.
  2. Оценка компонентов водного баланса малого водосбора и ключевых мерзлотных ландшафтов.
  3. Оценка источников питания малой реки по фазам водного режима, включая вклад подземных вод таликов.
  4. Анализ четковидной формы русла и связи русловых процессов с геологическим строением и мерзлотно-гидрогеологическими условиями.

Современный мониторинг и методы

  • Автоматизированный мониторинг метеопараметров, температуры пород, уровней воды в реках, озёрах и надмерзлотных таликовых горизонтах.
  • Гидрометрия: регулярные измерения расходов на двух замыкающих створах.
  • Химия и изотопы: отбор осадков, речных, озёрных и таликовых вод для анализа химического и изотопного состава.
  • Геофизика: георадиолокация и электротомография для картирования таликов и сезонно-талого слоя.
  • Скважины: бурение, термометрические и гидрогеологические наблюдения.
  • Трассерная методы для оценки путей и времени движения воды.

Ключевые результаты

  1. В суровом климате Центральной Якутии выявлены надмерзлотные талики, не связанные с локальным отепляющим влиянием поверхностных вод. Они характерны для средневысотных террас Лены и Вилюя и слабозалесённых водоразделов, сложенных однородными мелко- и среднезернистыми песками (~0,25 мм). Геофизика и бурение показали сложную конфигурацию таликов (ширина 180–200 м, протяжённость >1000 м) с несколькими водопроводящими рукавами; мощность слоя нулевых годовых амплитуд <6 м из-за постоянной околонулевой температуры водонасыщенных пород.
  2. Пополнение таликовых горизонтов происходит преимущественно за счёт талых снеговых вод, проникающих в мерзлые пески на 1,5–2,0 м. На пологих песчаных склонах основная часть стока — подземная; он может превышать 80 мм/год.
  3. Климат региона слабо благоприятен для широкого формирования ресурсов надмерзлотных вод СТС: единый водоносный слой формируется в понижениях рельефа. Летом при росте запасов наблюдается снижение уровней; наличие гравитационных вод на подошве СТС при глубине протаивания >3 м или мощности водоносного слоя >1,0 м — индикатор формирования таликов.
  4. В существовании склоновых таликов ключевую роль играет тепло, переносимое надмерзлотными водами со склонов.
  5. Надмерзлотные водоносные пласты мощностью до 5–7 м имеют неустановившийся режим фильтрации: годовая амплитуда уровней нередко превышает мощность пласта. Высокие криогенные напоры в зонах разгрузки прямо пропорциональны глубине промерзания и мощности зоны аэрации. После засушливого лета зимой гидролакколиты достигают максимума, изменяя направление подземного стока.
  6. Роль таликов в стоке. В бассейне Шестаковки талики занимают ~9,5 % площади водосбора (до 23 % в сосняках), поддерживают летне-осенний меженный сток и влияют на сроки осеннего замерзания. В отличие от соседних рек без таликов, Шестаковка не пересыхает благодаря подземному питанию из таликов и глубокого сезонно-талого слоя.
  7. Результаты имеют прикладное значение для инженерно-геологических изысканий и выбора источников водоснабжения.

Практическая значимость

  • Подтверждены существенные локальные запасы подземных вод в зонах распространения надмерзлотных субаэральных таликов — перспективный дополнительный источник водоснабжения.
  • Полученные данные улучшают прогноз водного режима малых рек Якутии в условиях меняющегося климата.
  • Сведения о строении таликов и состоянии ММП критичны при проектировании дорог, трубопроводов, фундаментов и иной инфраструктуры в криолитозоне.

Некоторые научные публикации, основанные на данных полигона Чабыда

  • Бойцов А.В. Геокриология и подземные воды криолитозоны. Тюмень, Изд-во ТюмГНГУ, 2011, 177 с.
  • Бойцов А.В. Гидродинамика таликов и инъекционное льдообразование // Фундаментальные и прикладные проблемы гидрогеологии: Материалы Всерос. совещ. по подземным водам Востока России (Якутск, Россия, 22–28 июня 2015 г.). Якутск, ИМЗ СО РАН, 2015, с. 66–69.
  • Бойцов А.В. Условия формирования и режим подземных вод надмерзлотного и межмерзлотного стока в Центральной Якутии: Дис. … канд. геол.-мин. наук. Якутск, 2002, 176 с.
  • Бойцов А.В. Условия формирования и режим склоновых таликов в Центральной Якутии // Криогидрогеологические исследования. Якутск, ИМЗ СО АН СССР, 1985, с. 44–55.
  • Бойцов А.В., Лебедева Т.Н. Водный режим песчаных грунтов слоя сезонного протаивания в Центральной Якутии // Мерзлотно-гидрогеологические исследования зоны.
  • Бойцов А.В., Шепелев В.В. Мерзлотно-гидрогеологические условия массива развеваемых песков Махатта (Центральная Якутия) // Гидрогеологические исследования криолитозоны. Якутск, 1976, с. 25–34.
  • Варламов С. П., Скачков Ю. Б., Скрябин П. Н., Балута В. И. Многолетняя изменчивость термического состояния верхних горизонтов криолитозоны Центральной Якутии. – Природные ресурсы Арктики и Субарктики, 2023, т. 28, № 3, с. 398–414.
  • Варламов С.П., Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н. Температурный режим грунтов мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии. Якутск, Изд-во ИМЗ СО РАН, 2002, 218 с.
  • Лебедева Л.С. Формирование речного стока в зоне многолетней мерзлоты Восточной Сибири: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Якутск, 2018, 24 с.
  • Лебедева Л.С., Бажин К.И., Христофоров И.И. и др. Надмерзлотные субаэральные талики в бассейне реки Шестаковка (Центральная Якутия) // Криосфера Земли, 2019, т. XXIII3, № 1, с. 40–50.
  • Лебедева Л.С., Баишев Н.Е., Павлова Н.А. и др. Температура пород в слое годовых теплооборотов в районе распространения надмерзлотных таликов в Центральной Якутии // Криосфера Земли, 2023, т. XXVII, № 2, с. 3–15.
  • Мониторинг подземных вод криолитозоны / В.В. Шепелев, А.В. Бойцов, Н.Г. Оберман и др. Якутск, Изд-во ИМЗ СО РАН, 2002, 172 с.
  • Подземные воды Центральной Якутии и перспективы их использования / Отв. ред. Н.П. Анисимова. Новосибирск, Изд-во СО РАН, фил. “Гео”, 2003, 117 с.
  • Попов С.В., Боронина А.С., Лебедева Л.С. Основные факторы формирования субаэральных таликов в рамках одномерной математической модели на примере района реки Шестаковка, Центральная Якутия // Лёд и снег. 2023. Т. 63, № 4. С. 597-611. DOI 10.31857/S2076673423040130.
  • Попов С.В., Кашкевич М.П., Романова Н.Е., Малышева А.М., Лебедева Л.С. Выявление субаэральных таликов геофизическими методами в средней части бассейна р. Лена, Центральная Якутия // Записки Горного института. 2025. С. 1-13. № 16396. EDN YEEPZM свободного водообмена. М., Наука, 1989, с. 27–38.
  • Скрябин П.Н. Межгодовая изменчивость теплового режима грунтов района Якутска / П.Н. Скрябин, С.П. Варламов, Ю.Б. Скачков. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 1998, 144 с.
  • Тарбеева А.М., Лебедева Л.С., Ефремов В.С. и др. Условия и процессы формирования четковидного русла малой реки криолитозоны (на примере р. Шестаковка, Центральная Якутия) // Криосфера Земли, 2019, т. XXIII, № 2, с. 38–49.
  • Шамов В.В., Луценко Т.Н., Лебедева Л.С. и др. Химическая индикация процессов формирования стока половодья на малом экспериментальном водосборе Приленского плато, Республика Саха (Якутия) // Водю ресурсы, 2023, т. 50, № 3, с. 286–299.
  • Lebedeva L., Pavlova N., Khristoforov I. Geology, structure, ground temperature and groundwater level in aquifer taliks in the Shestakovka river basin, Eastern Siberia // Land, 2023, vol. 12, p. 16.
  • Mudler, J., Hördt, A., Kreith, D., Sugand, M., Bazhin, K., Lebedeva, L., and Radić, T.: Broadband spectral induced polarization for the detection of Permafrost and an approach to ice content estimation – a case study from Yakutia, Russia, The Cryosphere, 16, 4727–4744, https://doi.org/10.5194/tc-16-4727-2022, 2022.