CC BY
16НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология № 1 2019
УДК 556.16
Геогр. гылымд. докторы С.К. Давлетгалиев1
Г.Т. Чапаева1
ЕЛЕК АЛАБЫ НЕГ1ЗГ1 ЭЗЕНДЕРШЩ КвКТЕМГ1 АГЫНДЫСЫН ЕСЕПТЕУ ЖЭНЕ БОЛЖАУ
Тушн свздер: кектемп агынды, кектемп су тасу, бацылау татары, статистикалыц сипаттамалар, регрессия тецдеу^ кектемгi агындыны болжау, гармоникалыц талдау.
Мацалада Елек озет алабы нег1зг1 озендертщ квктемг1 жэне максималды агындысы бойынша есептеулер мен болжау нэтижелер1 корсеттген. Сондай-ац, агындыныц бацылау цатарлары цалпына келт^ртп, статистикалыц сипаттамалары торт кезец бойынша есептелген. Жауын-шашын мэл1меттер1не гармоникалыц талдау ЖYргiзу нег1зтде коктемг1 су тасудыц агынды мэндерт болжау жумыстары ЖYргiзiлген.
Юргспе. Елек езеш - Жайыц езеншщ iрi сол жац саласы. Эзеннщ жалпы узындыгы 623 км, бассейн ауданы 41,3 мыц км2 ц^райды. Елек езенi трансшекаралыц езендер цатарына жатады. Елек езеншщ суы ендiрiсте, ауыл шаруашылыгы цажеттшктерше пайдаланылады. Ацтебе цаласы мацында Елек езеш жагасында «Ацб^лац» ОАК, «АХКЗ» АК, «Ацтебе ЖЭО» АК, «Ацтебе ферроцорытпа зауыты» акционерлiк цогамы сияцты ецщрю орындары, сонымен цатар, Ацтебе, Шелек, жэне Каргалы су цоймалары орналасцан. Сондыцтан Елек алабы негiзiгi езендершщ кектемгi агындысын болжау ете мацызды болып табылады. Кектемгi агындыны болжау алдагы жылдарда езен алабында болуы мYмкiн жагдайларды, ондагы су мелшершщ экономикага эсерiн болжауга мYмкiндiк береди
Елек алабыныц негiзгi езендерiне Елек, ^аргалы, Yлкен Кобда, Карацобда, Сарыцобда, Крастек жатады. Осы езендердщ кектемп агындысыныц статистикалыц сипаттамаларын аныцтау бацылау цатарын
1 эл-Фараби атындагы Каз¥У, Алматы, Казацстан
134
кепжылдык кезецге келтiрумен бiрге жYредi, ейткеш, Елек алабы езендершщ кектемгi агындысына бакылау жYргiзiлген бакылау татары кыска болып келедi. Осыган байланысты бакылау катарын калпына келтiру кажеттшп туындайды [1,2].
^атарды калпына келтiру жэне агынды сипаттамаларын аныктау. Елек алабыныц аумагында агынды режимiне шамамен 1 жылдан 75 жылга дейiн бакылау жYргiзген бiрнеше бекеттер ж^мыс ютеген. Бiрак, екiнiшке орай, алапта Yздiксiз бакылау катары бар бiрде-бiр езен табылмайды. Мысалы, Елек езенi - Актебе каласы бекетiнде 2000...2006 жж. жэне 2013-2015 жж., Елек езеш - Шелек ауылы гидробекетi бойынша 1940...1948, 1955, 1993...1994, 2001, 2002, 2006 жылдар аралыгындагы бакылау мэлiметтерi жок. Елек алабы негiзгi езендерi бойынша жылдык агынды аналогия эдю аркылы кепжылдык кезецге келтiрiлдi.
Бакылау катарын калпына келтiру кезiнде аналог-езендер ретiнде Елек езенi - Актебе к., Yлкен Кобда - Новоалексеевка а., Каракобда -Алпайсай а. бекеттерi колданылды. Аналог-езендi тандауда аналог-езен мен зерттелетш езен арасындагы ж^п корреляция коэффициентi R > 0,70 болуы тиiс. Елек - Актебе к., Елек - Шелек а., Каргалы - Каргалы а., Актасты - Белогорский к., Косiстек - Косютек а. бекеттерi бойынша ж^п корреляция коэффициентi 0,91, 0,97, 0,90, 0,88, 0,76 мэндерше ие болды. Елек алабы негiзгi езендерiнiн жылдык агындысын аналог ретiнде ала отырып, максималды агынды жэне кектемгi агынды кабатыныц бакылау татары ^алпына келпрщдь
Елек алабыныц агындысы 1975 жылдан бастап Актебе, Шелек, Каргалы су коймаларыныц салынуы эсерiнен б^рмаланган болып есептелшедь Осыган байланысты кектемгi жэне максималды агындыныц статистикалык сипаттамалары терт щскада: табиги режим кезенi (1940... 1974 жж.), режимнщ б^зылган кезенi (1975...2015жж.), есептелме (1940...2015жж.) жэне бакыланган кезец бойынша есептелдi (кесте 1,2) [3].
Кектемп агынды нормасын жэне вариация коэффициентш есептеу дэлдiгiн багалау Казакстанныц жазык езендерi Yшiн мацызды рел аткарады, ейткенi, б^л езендер агындыныц жогары езгермелiлiгiмен ерекшеленедi. Оныц Yстiне, территорияныц аз зерттелгендiгiн, су е^мш елшеу к¥ралдары сапасыныц темендiгiн жэне кептеген езен, бекеттердеп бакылау катарыныц кыска болуын коссак болады.
Бакыланган жэне есептелме кезендерi Yшiн кектемп агынды кабатыныц сипаттамалары дэлдiлiгiн багалау ж^мыстары жYргiзiлдi.
Бiрiншi жагдайда iрiктелген орташа шаманыц орташа квадраттык кателш мына тэуелдiлiк бойынша аныкталады:
<г- = /4П^(1 + г)/(1 - г) (1)
м^ндагы, п - бакыланган жылдар саны; г - автокорреляция коэффициенту OQ - агындыныц кездейсок орташа квадраттык кателш. Б^л тендеу катардагы iргелес мYшелердщ арасындагы автокорреляция коэффициент г < 0,5 болганда колданылады. Жылдык агынды катары Yшiн г=0,2...0,3. Елек алабы негiзгi езендершщ квктемгi агындысыныц автокорреляция коэффициентi 0,10 тец болып кабылданды.
Вариация коэффициентшщ орташа квадраттык кателiгi теменгi тэуелдшк бойынша аныкталады:
Су п(1 + Су2) п 3Суг\
^ = ——-(1 + 3-) (2)
п + 4Су \| 2 1 + г
м^ндагы, п - бакыланган жылдар саны; г - автокорреляция коэффициенту О, - вариация коэффициентi.
Елек алабы непзп езендершщ кектемгi агынды кабатыныц сипаттамалары дэлдiлiгiн багалау (1) жэне (2) формулалары аркылы жYзеге асырылды. взен алабы бойынша орташа шаманыц кездейсок орташа квадраттык кателiгi бакыланган кезец Yшiн 12,2...27,8 % аралыгында, ал есептелме кезецде б^л шама 9,62...20,7 % арасында езгердi. Сондай-ак вариация коэффициентiнiц орташа квадраттык кателт бакыланган кезецде 12,6...25,5 %, есептелме кезецде 10,7...18,5 % аралыгында болды.
Агынды нормасын кепжылдык кезецге келиру тиiмдiлiгiн сандык багалау Yшiн К ттмдшк керсеткiшi пайдаланылады:
Ку =1 -л/1 - Я2 + -Я2 / N /(1 -л/ - / N) -100%, (3)
м^ндагы, R-ж¥п корреляция коэффициентi, п-бакыланган жылдар саны.
Ттмдшк керсеткiшi катарды N кезецге келтру барысындагы орташа шаманыц темендеу пайызын сипаттайды.
Вариация коэффициентiн кепжылдык кезецге келтiрудегi тиiмдiлiк керсеткiшi келес формула бойынша аныкталады:
•100% (4)
Кт = [(1 -V1 -R4 + nR4/N)/(1 -Vn/N) •
Тшмдшш кврсеткiшi бацылау цатарын кепжылдыц кезецге келтiру барысындагы орташа шама жэне вариация коэффициентi цателтнщ темендеу пайызын кврсетедi [4].
(3) жэне (4) формулалары KeMeriMeH Елек алабы непзп взендершщ тиiмдiлiк кeрсеткiшi аныцталды. Елек - Ацтебе цаласы бекепнде Ку=97,0 жэне KCv=73,5, ал Шелек гидробекетiнде норманыц жэне вариация коэффициентшщ тиiмдiлiк кврсеткiшi 97,6 жэне 85,7 шамасына тец. Каргалы - Каргалы а. жэне Косютек - Косютек а. бекеттерiнде Ку=98,0; 78,8 жэне KCv=60,8; 44,2 екенi аныцталды.
Кектемп агындыны болжау. Елек езеншщ кектемп агындысын келешектеп онжылдыцца болжау Yшiн сол кезецге болжамдалган жауын-шашын мен ауа температурасыныц мэлiметтерi цолданылды. Мэлiметтер 3 дереккезден алынды:
— заманауи модельдер бойынша жауын-шашын мен ауа температурасыныц келешекте взгеруш модельдеу нэтижелерi;
— Казгидромет гылыми зерттеулер департаментiнiц жауын-шашын жэне ауа температурасыныц бацылау цатарларын 2030...2040 жылдарга дейiн С.А.Долгих басшылыгымен жасалган модельдеу нэтижелерiнiц нацтыланган деректерi [5];
— жалпы атмосфералыц циркуляция индексшщ жэне жауын-шашын мен ауа температурасыныц бацылау цатарларын гармоникалдыц талдау арцылы алынган жэне А.В.Чередниченко басшылыгымен эл-Фараби атындагы Каз¥У, биология жэне биотехнология гылыми-зерттеу институтында жасалган мэлiметтер [6,7].
Жауын-шашын жэне ауа температурасыныц уацыттыц цатарларын модельдеу нэтижелершщ кемшiлiктерi бар:
— эртYрлi модель арцылы алынган нэтижелердщ шашыраццылыгы Yлкен, ол зерттелетш шамалардыц табиги взгермелiлiгi шамасынан асады;
— кещспкпк интерполяция цателiктерiнiц нэтижелерi.
Жогарыда айтылган кемшiлiктерге байланысты модельдеу
нэтижесiнде алынган мэлiметтер цолданыла алмайды. Осыган байланысты, Казгидрометте тYзетiлген модельдеу мэлiметтерi сенiмдiрек болып кврiндi. Бiрац, уацыттыц цатарлардыц динамикасын талдау
негiзiндегi тYзету эдiсi сенiмсiздеу болды, ейткеш, YДерiс физикасы айцын сипатталмады. Осыган байланысты атмосфералыц циркуляция индексiнiц, жауын-шашын мен ауа температурасыныц бацылау цатарларын гармоникалдыц талдау арцылы алынган Yшiншi эдю мэлiметтерiн цолдануга шешiм цабылданды.
Сценарий ц^ру эдiсiнiц идеясы царапайым жэне физикалыц т^ргыда жацсы негiзделген: кез келген щктеде климаттыц взгеруi тек жалпы атмосфера циркуляциясы взгерген кезде гана мYмкiн. Ягни, жауын-шашын мен температураныц iрi масштабты циркуляциясыныц уацыттыц цатарларын [8] талдау цажет, бiрiншiден, вткен ХХ-шы гасыр iшiнде жауын-шашын мен температураныц климаттыц тербелютерш аныцтау, жэне екiншiден, осы климаттыц тербелютер мен жалпы атмосфера циркуляциясы индексшщ тербелiстерiмен байланыс орнату. М^ндай байланыстар негiзiнде зерттелетiн щамалардыц келешекте взгеру сценаришн ц^руга болады.
Жалпы циркуляция индекстерш гармоникалыц талдау нэтижешнде климаттыц тербелiстерге жауап беретiн гасырлыц жэне жарты гасырлыц гармоникалар аныцталган. Б^л гармоникалар жалпы циркуляция индекстерiнде сацталады деген болжаммен, эдiс авторымен Жайыц, Елек, Есiл жэне Орталыц Казацстандагы езен бассейндерi бойынша жауын-шашын мен температура езгерюшщ сценарийлерi ц^рылды [9,10].
Квктемгi агынды цабаты мен максималды агындыны болжау ж^мыстары Елек взенiнiц Ацтебе цаласы жэне Шелек ауылы гидробекеттерi, Каргалы взеш-Каргалы ауылы бекетi бойынша жYргiзiлдi, ейткеш, непзшен, осы бекеттерде алаптагы iрi су цоймалар орналасцан. Елек езеш - Ацтебе ц., Елек езеш - Шелек а., Каргалы езеш - Каргалы а. бекеттерiндегi кектемп агынды цабатын 2025, 2030 жылдарга болжау y = f \s + x + X ,u) эмпирикалыц тэуелдiлiгi арцылы жYзеге асырылды. М^ндагы, u-Паршин номограммасы бойынша аныцталатын топырацтыц ылгалдылыц кврсеткiшi; s-топырац бе^ндеп цар мен м^з цабыцшасындагы су цоры; х1-цар жамылгысындагы максималды су цоры тiркелген кезец мен цардыц ери бастау кезецi аралыгында тYсетiн жауын-шашын; х2-цардыц ери бастау кезещнен су тасудыц соцына дешн тYCкен жауын-шашын. Жауын-шашын мэлiметтерiн гармоникалыц талдау жYргiзу негiзiнде Елек езеш бассейншдеп негiзгi бацылау бекеттерi
бойынша кектемп агынды кабаты мен максималды агындыга сценарийлiк болжам жасалды (кесте 3,4).
Кесте 3
Елек езеш алабындагы кектемп су тасудыц жиынтык агынды кабаты _шамаларыныц 2025 жэне 2030 жылдарга кYтiлетiн мэндерi_
h, мм Кугшетш
взен-бекет (1975 Тецдеу R s/a мэндер
...201 жылдар
5жж.) 2025 2030
Елек - Актебе к. 44,0 y = 0,43XIX-X+0,17 XXI-ш+5,48 0,58 0,81 47,0 48,4
Елек - Шелек а. 25,1 y = 0,23XIX-X+0,11 XXI-ш+1,13 0,61 0,79 25,5 26,3
Каргалы - 60,0 y = 0,63XiX-X+0,18 XXi_ 0,60 0,80 65,2 67,4
Каргалы а. III+12,1
Кесте 4
Елек езеш алабындагы жиынтык агынды кабаты аркылы аныкталган максималды агынды мэндершщ 2025 жэне 2030 жылдарга ^тшетш __мэндерi__
взен-бекет h, мм Тендеу КYтiлетiн мэндер, Qmax, м3/с
2025 2030 2025 2030
Елек - Актебе к. 47,0 48,4 y = 14,7х + 18 709 729,5
Елек - Шелек а. 25,5 26,3 y = 56,5х - 4,95 1436 1481
Каргалы -Каргалы а. 65,2 67,4 y = 6,29х + 31,9 442 456
Гармоникалык талдау кезвде Елек езенi алабында орналаскан Новоалексеевка а. метеостанциясы бойынша жауын-шашынды болжау мэлiметтерi колданылды. Болжамдык мэлiметтер айлык уакыт интервалы бойынша ^сынылды.
Елек езеш алабындагы кектемп агынды кабатын 2025 жэне 2030 жылдарга болжау нэтижелерше келетш болсак (кесте 3), 1975..2015 жылдар аралыгында Елек - Актебе каласы бекетiнде кектемгi агынды кабаты 44,0 мм-ге тец болды, ал келешекте б^л керсеткiш 6,8 - 10%-га ескенiн керуге болады. Елек - Шелек ауылы жэне Каргалы - Каргалы ауылы бекеттерiнде кектемгi агынды кабаты болашакта 1,6-4,8 жэне 8,712,3 пайызга артатыны аныкталды. Эзен алабындагы негiзгi Yш бекет бойынша кектемгi агынды кабатыныц 2025, 2030 жылдарга кYтiлетiн мэндерi пайдаланылып, максималды агынды шамалары есептелд^
^орытынды. Елек алабыньщ Heri3ri 6eKeTTepi бойынша бацылау цатарларын цалпына келтiру жэне максималды агынды мен кектемп агынды цабатыныц статистикалыц сипаттамаларын аныцтау жэне есептеу дэлдштн багалау жрмыстары жасалды. Статистикалыц сипаттамалар терт кезец Yшiн аныцталды.
Сонымен цатар, жауын-шашын мэлiметтерiн гармоникалыц талдау жYргiзу негiзiнде кектемп агынды цабатын болжау ж^мыстары жYзеге асырылды. Нэтижесiнде, келешекте кектемгi агынды цабатыныц мэндерi 1,6-12,3 %-га артатыны аныцталды. Аныцталган нэтижелердi пайдалана отырып, максималды агынды шамалары 2025 жэне 2030 жж. болжанды. Максималды агынды мэндерi болашацта 442-1436 м3/с аралыгында болатыны айцындалды.
ЭДЕБИЕТТЕР Т1З1М1
1 Ресурсы поверхностных вод СССР. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Т.12-Вып.2. Урало-Эмбинский район - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - С. 512
2 Ресурсы поверхностных вод СССР. Нижнее Повольжье и Западный Казахстан. Т.12.-Вып.3. Актюбинская область. - Л.: Гидромеоиздат, 1966. - С. 514
3 Свод правил. СП 33-101-2004. Определение основных расчетных характеристик. - М.: Стройиздат, 2004 - С. 72
4 Рождественский А.В., Ежов А.В., Сахарюк А.В. Оценка точности гидрологических расчетов - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - С. 276
5 Долгих С.А., Смирнова Е.Ю., Сабитаева А.У. К вопросу о построении сценариев изменения климата // Гидрометеорология и экология. 2006, № 1, С. 7 - 19
6 Чередниченко А.В. Изменение климата, как отклик на его глобальные изменения // Гидрометеорология и экология. - 2010. -№ 1. - С. 17-26
7 Чередниченко А.В. Проявление динамики индексов циркуляции для Атлантико-Европейского сектора во временных рядах температуры и осадков // Гидрометеорология и экология. - 2010. - № 1. - С. 27-36
8 Чередниченко А.В. и др. Временные ряды температуры и осадков. Статистический анализ. - Алматы, 2013. - С. 366
9 Кожахметова Э.П., Загидуллина А.Р., Аппазова Т.Б. Точность воспроизведения температуры воздуха и осадков на территории
143
Казахстана климатическим архивом CRHTS 2.1.// Гидрометеорология и экология - 2013. №2/1 (38) - С. 30-41 10 Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Вероятностные метеорологические прогнозы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - С. 270
Поступила 04.02.2019
Доктор геогр. Наук С.К. Давлетгалиев
Г.Т. Чапаева
РАСЧЕТ И ПРОГНОЗ ВЕСЕННЕГО СТОКА ОСНОВНЫХ РЕК БАССЕЙНА РЕКИ ЕЛЕК
Ключевые слова: весенний сток, весеннее половодье, ряд наблюдения, статистические параметры, уравнение регрессии, прогноз весеннего стока, гармонический анализ.
В статье представлены результаты расчета и прогноза весеннего и максимального стока основных рек бассейна р. Елек. Приведены данные наблюдении за стоком за многолетний период и статистические параметры стока полученные по четырем периодам. На основе гармонического анализа данных осадков были составлены сценарные прогнозы стока весеннего половодья.
K. Davletgaliyev, G. T. Chapaeva CALCULATION AND FORECAST OF THE SPRING RUNOFF OF THE MAIN RIVERS OF THE YELEK RIVER BASIN
Keywords: spring runoff, spring flood, observation row, statistical parameters, regression equation, forecast spring flow, harmonic analysis.
The article are presented results of the calculation and forecasts of the spring and maximum runoff of the main river basin of the Elek. And also, the data of observation of the flow are given in a long term period and the statistical parameters of the flow are determined for four periods. Based on the harmonic analysis of precipitation data, scenario forecasts of the spring flood flow were compiled.
