МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕЩЕР

В этом разделе необходимо дать сведения о следующих линейных, площадных и объемных характеристиках полости.

12. Общая длина или протяженность (L, м) - ее следует определять как сумму длины всех галерей пещеры без поправки на угол наклона. Об этом всегда нужно помнить при составлении описания (при расчете по плану, а не по журналу топосъемки длина пещеры отклоняется на 20-30% от ее истинной длины).

13. При описании полости над общей глубиной (Н, м) нужно понимать расстояние по вертикали от входа до самой нижней точки полости. При заложении входа в борту крупностенной карстовой воронки необходимо учитывать и ее глубину от топографического гребня. В практике можно определять глубину полости непосредственно от входа в нее, но в этом случае нужно обязательно указать начальную точку отсчета. Для пещер, галереи которых располагаются выше основного входа (Красная пещера) или выше и ниже его (Скельская пещера в Крыму), принято применять термин " амплитуда" (А, м) - расстояние по вертикали от самой верхней до самой нижней точки.

14. Площадь (S, кв. м). Обычно определяется методом наложения палетки или подсчетом количества миллиметровых квадратов в пределах контура полости. Допустим, подсчет дал площадь 5, 2 кв. см. При масштабе плана 1: 500 один квадратный сантиметр плана соответствует площади 25 кв. м. в натуре. Отсюда площадь пещеры 130 кв. м. Для определения площади крупных и разветвленных пещер оба эти метода очень трудоемки.

Свердловские спелеотуристы, например, используют метод взвешивания: очертания плана пещеры перерисовывают на кальку и вырезают его (если пещера многоэтажная, то каждый из накладывающихся один на другой этажей или их участков вырисовывают отдельно); затем кальку взвешивают с точностью 0, 0001 г., а вес ее сравнивают с весом квадрата с известной площадью, вырезанного из того же куска кальки. Решая пропорцию, определяют площадь плана на кальке в кв. см, затем, учитывая масштаб плана, определяют реальную площадь дна пещеры в кв. м. Сравнение показало, что точность этого метода такова же, что и двух первых.

В узких ходах-щелях и в трубообразных каналах понятие площадь - мнимое. В этом случае рассчитывается площадь для сечения, располагающегося на уровне ног съемщика.

15. Объем пещеры (V, куб. м) определяется по следующей формуле:

V=K·S·Н,

где K - коэффициент, учитывающий характер поперечного сечения полости (для прямоугольного - 1, 0; для овального и круглого - 0, 78; для треугольного сечения - 0, 5); S - площадь пола, кв. м; H - средняя высота по оси хода, м.

Объем вертикальных полостей рассчитывается, как объем цилиндра с площадью основания, равной средней площади планов-срезов на разной глубине, и высотой, равной глубине полости. При очень сложной конфигурации пещер и шахт иногда удобно использовать универсальную формулу Симпсона:

V = Н'(S1+4S2+S3)/6,

где H' - глубина полости (расстояние между сечениями S1 и S3); S1, S2, S3 - площади верхнего, среднего и нижнего сечений.

16. Ширина галереи (b, м). Отдельно определяется также средняя, максимальная, минимальная ширина пещеры.

17. Высота хода галереи (h, м). Отдельно определяется средняя, максимальная, минимальная высота галерей пещеры.
Для крупных полостей часто строятся графики распределения ширины и высоты, дающие более полное представление о характере их ходов.

18. Коэффициент пустотности Корбеля (табл. 2) (Q) - представляет произведение расстояния между крайними точками полости по основной оси (по прямой), расстояния между наиболее удаленными точками по перпендикуляру к основной оси, и амплитуды полости (в сотнях метров). Он характеризует не столько пустотность массива, сколько размеры блока, в котором заложена полость (своеобразный " индекс развития" ).

Для лабиринтовых пещер удобен коэффициент площадной закарстованности (x), представляющий отношение площади пола пещеры к площади блока карстующихся пород, определенной по контуру ломаной линии, соединяющей крайние точки пещеры.

19. Довольно чутким генетическим индикатором, позволяющим, в частности, отделять крупные гидротермокарстовые полости от полостей обычного " холодного" карстового происхождения (М > 100 - гидротермокарстовые полости, М < 100 - " холодные" карстовые полости), является удельный объем (термин предложен Г. А. Максимовичем) или мидель (М, кв. м/м), который представляет отношение объема полости к ее протяженности (длине).

После накопления определенного объема данных по исследуемому карстовому району возникает задача определения средних характеристик его подземной закарстованности [3, 4]. Для спелеотуристов можно рекомендовать рассчитывать два показателя [4]. Плотность пещер - количество карстовых полостей на 1000 кв. км. площади. Густота пещер - это общая длина всех пещерных ходов, приходящихся на 1000 кв. км. площади карстующихся пород (иногда эти показатели рассчитываются на площадь 1 кв. км, что позволяет производить сравнение интенсивности подземного закарстования для отдельных участков карстовых районов). Сведения о среднем количестве пещер на той или иной площади, а также об их средней площади и объеме часто используются в гидрогеологических расчетах при подготовке пещер к благоустройству. Поэтому перед спелеотуристами в каждом путешествии стоит важная задача - получение достоверных статистических характеристик оценочных показателей карстовых полостей района.

Кривые распределения большинства оценочных показателей характеризуются асимметричностью. Например, Красная пещера в Крыму имеет длину 13100 м, а следующая за ней Узунджинская пещера - всего 1500 м. Включение таких " крайних" значений в расчеты приводит к значительному (в среднем на 200%) завышению всех статистических параметров изучаемых распределений. Открытие новой крупной пещеры или продолжения в уже известной полости также существенно смещает их средние значения. Анализ показал необходимость исключения артефактов как элементов данной генеральной совокупности, вероятность появления которых весьма мала (0, 05 и менее). Для этого рекомендуется Т-критерий

Т = (xi-x)/c ≥ Tст

где xi - выделяющееся значение признака; х - среднее арифметическое и с - среднее квадратичное отклонение для группы, включающей артефакт; Тст - стандартное значение критерия выпада (зависит от числа наблюдений и составляет для наших условий 3, 0-3, 3).

С помощью Т-критерия из распределений оценочных признаков карстовых полостей исключают значения, имеющие малую вероятность (обычно 2-4 варианта), а затем производится перерасчет всех статистических параметров (среднее арифметическое, среднее квадратичное отклонение, коэффициент вариации, коэффициент асимметрии, эксцесс). Методика их расчета имеется в руководствах по обработке материалов наблюдений и учебниках математической статистики.
Распределения оценочных показателей карстовых полостей можно использовать для анализа степени сходства или различия в закарстованности различных карстовых районов. Для этого определяется л-критерий, предложенный А. Н. Колмогоровым и Н. В. Смирновым:

л = |Еf1/n1- Еf2/n2|max · корень из (n1·n2/(n1+n2))

где |Еf1/n1- Еf2/n2|max - максимальное абсолютное значение разностей сумм накопленных частот по каждому рангу, деленных на число вариантов (членов) первого (n1) и второго (n2) распределений. Различия между анализируемыми распределениями считаются несущественными (случайными), если л-критерий не достигает стандартного значения порога вероятности. Он принят равным 1, 36, что соответствует минимальной вероятности безошибочного прогноза 0, 95.

Подытоживая вышесказанное, в практику спелеотуристов можно рекомендовать следующую схему, совмещающую морфометрические показатели, характеризующие и карстовую полость, и закарстованный блок (массив), в котором она расположена (табл. 2).

 

Таблица 2

N п. п.	Наименование показателя	Обозначение	Единицы измерения	Определение (формула)	Примечание
	Линейный
	Протяженность пещеры	L	м	Сумма всех ходов галерей пещеры
	Глубина (амплитуда) пещеры	Н	м		Совпадает с вертикальным ребром параллелепипеда Корбеля
	Проективная длина пещеры	l	м	Сумма проекций ходов пещеры на горизонтальную плоскость (в плане)
	Максимальная длина параллелепипеда Корбеля	Lк	м
	Максимальная ширина параллелепипеда Корбеля	Вк	м
	Площадной
	Площадь пещеры	Sн	кв. м.	Сумма площадей планов галерей пещеры
	Мидель пещеры	М	куб. м./м.	Среднее сечение пещеры = V/L
	Объемный
	Объем пещеры	V	куб. м.	Sн·L
	Коэффициент Корбеля	Q		Q=Bк·Lк·Нк·10-6
	Безразмерные коэффициенты
	Общей закарстованности массива	K=V/Q
	Степени вытянутости закарстованного блока	Hк/Lк, Вк/Lк, Вк/Вк
	Площадной закарстованности	Sн/(Вк•Lк)
	Извилистости галереи (пещеры)	K=L/r			Отношение длины хода (пещеры) к кратчайшему расстоянию между точками

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: