CC BY
34УДК 910.3
ГИДРОГРАФИЧЕСКИЕ И ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БАЛКИ КЕЛЬ-
ШЕЙХ
Тимченко З. В.
ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»,
Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение)
г. Симферополь, ул. Киевская, 181.
(Статья по проекту Программы развития КФУ ФГАОУ ВО
«КФУ им. В.И. Вернадского» - «ГИС-Ландшафт»)
Е-шаД: йш4епко . 7т@уап>1ех . га
Аннотация: Приводятся рассчитанные гидрографические и гидрологические характеристики неизученной балки Кель-Шейх, протекающей по территории Черноморского района Республики Крым. Эти характеристики необходимы в связи с планируемым строительством ТОК в устье балки.
Ключевые слова: балка, Кель-Шейх, Тарханкутский полуостров, гидрологические характеристики
Введение
Балка Кель-Шейх находится на
Тарханкутском полуострове и относится к группе водотоков равнинного Крыма, бассейн Чёрного моря. Балка - временный водоток, имеющий долину с полого-выгнутым дном и выпуклыми задернованными склонами, часто поросшими кустарниками.
Анализ публикаций, материалов, методов
Краткая характеристика рек и балок равнинного Крыма имеется в работах [1, 2, 3, 4, 5]. Климатические данные имеются в работе [2]. Следует отметить, что гидрологический режим рек и балок равнинного Крыма практически не изучен. Методом исследований является анализ литературных данных и их систематизация, а также определение гидрографических характеристик по топографическим картам и последующий расчёт гидрологических характеристик, используя рекомендации, изложенные в [6].
Цель и постановка задачи
В связи с планируемым строительством ТОК в устье балки Кель-Шах необходимо определить её гидрологические характеристики. Задачами являются исследование водосборного бассейна балки, определение гидрографических характеристик, расчёт гидрологических
характеристик при отсутствии данных наблюдений.
Основной раздел
Физико-географическая характеристика района исследования
Территория Тарханкутского полуострова характеризуется умеренным тёплым степным климатом с жарким засушливым летом и мягкой влажной зимой. Влияние материка проявляется в повышении континентальности климата, что обуславливает неустойчивость погоды. Климат
территории определяется радиационным режимом, циркуляцией атмосферы, влиянием Чёрного моря и характером рельефа. Суммы активных температур воздуха выше 10 град. составляют 3400 - 3280 град., а выше 15 град. - 2700 - 2620 град. На климат водосбора смягчающее влияние оказывает Чёрное море. В холодный период года наблюдается активизация атмосферной циркуляции. Холодные массы воздуха, вторгающиеся из Арктического бассейна и распространяющиеся далеко на юг, нередко охватывает равнинный Крым,
обуславливая значительное снижение температуры. Вместе с тем равнинные районы доступны и воздействию тёплых воздушных масс с Чёрного моря. Этим объясняются и относительно низкие температуры зимой, и длительные периоды с температурой выше 0 град. В самом холодном месяце года (январе) средняя температура на севере Крыма составляет «минус» 3 град. С февраля начинается повышение температуры. В июле средняя температура составляет 22 - 23 град. Понижение температуры наблюдается от октября к ноябрю. Континентальность климата равнинной части прослеживается в величинах суточных амплитуд температуры в крайних её значениях. Амплитуда температур в летнее время достигает 12 - 14 град, зимой, когда преобладает пасмурная погода, она уменьшается до 4 - 7 град. Абсолютные максимумы достигают 41 град., абсолютные минимумы - «минус» 34 град. Устойчивый переход средних суточных температур через 0 град. в сторону понижения наблюдается в конце ноября (по данным метеостанции в пгт Черноморское, средняя дата 5 января), а в сторону повышения в конце февраля (средняя дата 24 февраля). Годовые осадки равнинного Крыма составляют 300 - 350 мм. Годовой ход осадков имеет два максимума - зимний и летний. В равнинно-степной части Крыма преобладает
максимум осадков летом. Число дней с осадками более 0,1 мм составляет 100 - 125. Коэффициент вариации осадков 0,2. Снежный покров в бассейне наблюдается ежегодно, но отличается неустойчивостью. Появляется он не позже второй декады декабря. Таяние снега начинается в конце первой - начале второй декады марта. Устойчивый снежный покров бывает редко. Влажность воздуха составляет 69% (метеостанция - пгт Черноморское). Ветровой режим формируется на фоне полосы высокого давления: летом - это восточная периферия отрога Азорского антициклона, в котором преобладают ветры западной четверти; зимой - это западная или юго-восточная часть отрога Азиатского антициклона с преобладанием восточных ветров. Полоса высокого давления нередко нарушается выходами циклонов с юга и затоками холода с севера. В переходные сезоны происходит постепенная смена одних процессов другими. Равнинный Крым характеризуется восточными ветрами, исключая летние месяцы, когда преобладают западные и юго-западные ветры. В равнинном Крыму нередки суховеи, сопровождающиеся пыльными бурями. Испарение с водной поверхности происходит только в тёплую часть года и отдельные зимние месяцы. Величина испарения определяется температурой и влажностью воздуха, скоростью ветра. Величины испарения с водной поверхности по метеостанции -пгт Черноморское составляет за год 781 мм. Коэффициент вариации испарения с водной поверхности - 0,10 [2].
Территория Тарханкутского полуострова характеризуется наличием невысоких пологих увалов, тянущихся с юго-запада на северо-восток параллельно друг другу. Наивысшая точка 179 м находится в центре полуострова. Отсюда в разные стороны расходятся балки, одной из которых является б. Кель-Шейх. Она берёт начало в двух километрах северо-восточнее с. Красносельское (бывш. Кунан). Верхнее течение образуют сухие балки, веерообразно окружающие с юга село Красносельское. Истоком балки являются родники, выклинивающиеся на северо-западных склонах Мелового (Тарханкутского) увала на высотах 100 -80 м. Севернее села балка прорезает юго-западную оконечность Джарылгачского увала и протекает в известняковых обрывах. Её течение направлено с юга на север. Впадает балка в озеро Ак-Мечетское, образованное в устьевой части и отчленённое от бухты Узкой Чёрного моря пересыпью в пределах пгт Черноморское.
Водораздельная линия на юге и юго-востоке проходит по Меловому (Тарханкутскому) увалу, на востоке по Джарылгачскому увалу. На востоке балка граничит с балкой Агар-Су, а на западе с Калиновской балкой. Местность, прилегающая к долине реки, характеризуется в верхнем течении холмистым рельефом. Территория водосборов покрыта четвертичными глинистыми отложениями,
легко смываемыми при редких проявлениях поверхностного стока.
Долина б. Кель-Шейх в верхнем течении -ящикообразная, в нижнем - неясно выраженная. Склоны долины сливаются с окружающей местностью, изрезаны балками и оврагами. Пойма сложена аллювиальными отложениями,
выносимыми по балкам в долину. В пойме, примерно со среднего течения, расположены дачи, стоки которых являются источником загрязнения. В нижнем течении - пгт Черноморское. Русло в верхнем течении - естественное, сильно извилистое, большую часть года сухое; в нижнем течении -искусственное. Его пересекают дороги. Одна из них проходит по пересыпи, другая (объездная), за пгт Черноморское. По водоразделу с б. Калиновской проходит дорога через с. Красносельское в пгт Черноморское.
Территория равнинного Крыма
расположена в пределах Скифской платформы, образованной сильно смятыми в складки палеозойскими горными породами. Их перекрывают осадочные отложения: сарматские и мэотические карстующиеся известняки с горизонтами мергелей и глин. В котловинах и на склонах возвышенностей сохранились краснобурые глины. На них местами залегают лёссовидные суглинки, маломощные и щебнистые. Здесь хорошо выражены зоны антиклинальных возвышений, образующих увалоподобные гряды, и разделяющих их глубоких синклинальных котловин с сухоречьями и балками на дне. В современную эпоху антиклинали поднимаются, а синклинали погружаются. Проявляется также ветровая эрозия, особенно в связи с распашкой маломощных щебнистых почв [2].
Согласно гидрогеологическому
районированию бассейн б. Кель-Шейх занимает площади распространения вод в отложениях третичного и мезозойского возраста. Первый водоносный слой залегает в закарстованных известняках верхнего и среднего сармата на глубине от 10 до 100 м [2].
В бассейне распространены средне- и маломощные разновидности карбонатных и некарбонатных южных чернозёмов. Подчинённую роль играют малоразвитые почвы чернозёмного типа с петрофитными степями, которые используются как пастбища [2] .
В верхней и нижней частях водосбора простираются каменистые типчаковые (настоящие) степи. Здесь господствует степной тип растительности, главным образом дерновинные злаки (ковыль перистый или ковыляк, ковыль-волосатик или тырса, типчак или степная овсяница, тонконог или степная келерия, житняки; корневищные злаки (зерна береговая) и осоки ранняя и узколистная. Подчинённую роль играют виды так называемого разнотравья. Это виды шалфея, клевера, горицвета весеннего и др. В короткий влажный весенний период вегетируют
многолетние травы эфемероидов (виды тюльпанов, гусиного лука, мятлик живородящий, степной ирис или касатик) и однолетних эфемеров (виды костров, ячменей, бурчака и др.). На более сухих местах обитания нередки полукустарники, главным образом полынь крымская, прутняк, виды чабреца и кустарник - степной миндаль или бобовник. Средняя часть водосбора с типичными типчаково-ковыльных и разнотравно-типчаково-ковыльными степями занята сельскохозяйственными землями [2].
Западнее с. Красносельское на высотах 100
- 130 м сохранился участок целинной дерновинно-злаковой бедно-разнотравной степи площадью 100 га, объявленный в 1968 г. ботаническим памятником природы местного значения, а в 1980 г.
- ботаническим заказником местного значения. Называется Туакский заказник по имени Тувакъа-азиза, могила которого находилась в деревне Тувак (после переименования - с. Ровное Черноморского района, ныне не существует). Его поверхность почти лишена почвенного покрова, во многих местах обнажаются плиты неогенновых известняков. В условиях очень засушливого, умеренно тёплого с мягкой зимой климата, при участии ксерофитной степной растительности известняки выветриваются, сформировались маломощные слабогумусированные каштановые почвы с красноватым оттенком. Благодаря отсутствию пригодных для земледелия почв этот участок ковыльно-типчаковой степи сохранился почти в первозданном виде. Изменение произошло из-за интенсивного перевыпаса, но до сих пор в травостое доминирует ковыль Браунера, произрастают типчак, житняк, чабрец, дубровник, молочай, полынь, шалфей. Встречаются эндемики -подмаренник ксерофитный, наголоватка грязная [7].
В водосборном бассейне наблюдается ландшафтная ярусность в размещении следующих местностей: морских песчаных пересыпей и кос с малоразвитыми почвами чернозёмного типа; долинно-сухоречных с лугово-чернозёмными карбонатными слабогумусированными почвами; синклинально-котловинных кустарниково-степных со слабогумусированными чернозёмами; наклонно-равнинных, лощинно-балочных степных, ксерофитно- и кустарниково-степных со слабогумусированными чернозёмами,
малоразвитыми почвами чернозёмного типа и обнажениями известняков; останцово-
водораздельных ксерофитно-степных с
малоразвитыми почвами чернозёмного типа и обнажениями известняков [8] .
Имеются карьеры по добыче строительных известняков. Добывают лёгкие известняки-ракушечники [2].
Гидрологическая изученность
Б. Кель-Шейх является неизученной, поэтому при расчётах гидрологических
характеристик можно основываться только на том, что реки и балки этой территории отнесены к
равнинным, для которых выявлены общие закономерности и характеристики [3]. Как правило, водотоки равнинного Крыма представляют собой неглубокие и короткие балки и овраги со стоком в период таяния снега или выпадения интенсивных ливней. В остальное время года они обычно сухие.
Балка по классификации Б. Д. Зайкова (по внутригодовому распределению годового стока) относится к рекам с паводочным режимом крымского типа [9]. Основным фактором, влияющим на формирование и водность рек являются осадки. Неравномерность нагревания склонов лощин и балок способствует образованию восходящих токов воздуха и выпадения осадков. Расчленённость поверхности оказывает влияние на их сток. Питание реки смешанное: снеговое, дождевое и подземное. Основной сток воды проходит по балке весной, что вызвано или таянием снежного покрова или с выпадением ливневых осадков. В многоводные годы весной проходит 92% годового стока; в средний по водности год - летом 88% и зимой 10%; в маловодный год - 100% весной. Наблюдается уменьшение стока к устью в связи с наличием близко расположенных к поверхности земли рыхлых ноздреватых и трещиноватых известняков. В летне-осенний период наблюдается устойчивая межень. В отдельные годы и месяцы наблюдается пересыхание русла. Ледовые явления не наблюдаются.
Гидрографические характеристики
Б. Кель-Шейх впадает в оз. Ак-Мечетское, расположенное на берегу бухты Узкой и отделенное от неё песчаной пересыпью высотой в 1,5 м и шириной в 27 м. Озеро возвышается над уровнем моря на 40 см. Озеро вытянуто с севера на юг. Расположено на месте затопленных устьев балок Поповой и Кель-Шейх. Вода в нём пресная. Глубина озера небольшая, максимальная 0,7 м. Летом озеро частично пересыхает.
Рассчитанные гидрографические
характеристики б. Кель-Шейх и её водосборного бассейна представлены в табл. 1.
Расходы, м3/с 0,367 0,239 0,055 0,023 0,004
Объёмы, млн. м3 11,5 7,53 1,74 0,723 0,128
В табл.: к - модульный коэффициент
Таблица 1.
Основные гидрографические характеристики б.
Гидрологические характеристики
Характеристикой водности реки является норма годового стока - среднемноголетнее значение расхода воды. Норма может быть выражена также в виде объёма, модуля и слоя годового стока. Расчётные величины годового стока балки Кель-Шейх представлены в табл. 2.
Таблица 2. Характеристики годового стока
Модуль л/с км2 Расход м3/с Объём 3 млн. м Слой мм Коэф. стока
1,0 0,08 2,51 32 0,1
Изменчивость годового стока
характеризуется коэффициентом вариации; несимметричность гидрологического ряда -коэффициентом асимметрии, который для годового стока рек Крыма: С = 2 Су .
Рассчитанные расходы воды в годы различной водности представлены в табл. 3. Таблица 3.
Расходы и объёмы воды в годы различной водности
перехода от нормы годового стока к расходам различной водности.
Внутригодовое распределение стока Для расчётов расходов воды по месяцам взята типовая схема внутригодового распределения стока для равнинных рек Крыма [2], в табл. 4.
Таблица 4.
Типовая схема внутригодового распределения _стока, %_
Р,% Месяцы
I II III IV V VI
1 2,3 7,0 81,0 4,0 2,5 1,5
5 14,2 25,6 25,1 5,1 9,7 6,0
50 15,2 27,5 27,0 5,5 10,4 3,2
75 16,1 29,2 28,6 5,8 11,0 0,8
95 16,4 29,7 29,1 5,9 11,2 0
Р,% Месяцы
VII VIII IX X XI XII
1 0,5 0,5 0,5 0 0 0,7
5 1,7 0,7 0 0,1 5,2 6,6
50 0,9 0,4 0 0 2,8 7,1
75 0,2 0,1 0 0 0,6 7,6
95 0 0 0 0 0 7,7
При Р = 1% - очень многоводный год; Р = 5% - многоводный год; Р = 50% - средний по водности год; Р = 75% - маловодный год; Р = 95% - очень маловодный год.
Рассчитанные с использованием табл. 3 и табл. 4 гидрографы годового стока для лет разной водности представлены на рис.
4
14-А__
X
<0 123456789 10 11 12
о_
Месяцы
Ряд1 Ряд2 Ряд3 Ряд4 Ряд5
Рис. 1. Гидрографы годового стока для лет разной водности: ряд 1 -1%; ряд 2 - 5%; ряд 3 -50%; ряд 4 - 75%; ряд 5 - 95%.
Характ е- ристика Водность года, %
1% 5% 50% 75% 95%
к 4,6 3 0,693 0,288 0,051
Кель-Шейх и её бассейна
Характеристики Размерность Кель-Шейх
Длина от удалённой км 19,0
точки
Отметка удалённой точки м 138,7
Отметка устья м 0
Падение реки м 138,7
Средний уклон реки от м/км 7,3
удалённой точки
Площадь водосбора км2 79,7
Средняя высота водосбора м -
Средний уклон водосбора м/км 19
Лесистость % 0
Озёрность % 0,19
Урбанизированность % < 1
Коэффициент густоты км/км2 0,1
речной сети
Максимальные расходы воды и объёмы максимального стока
Характерным особенностью рек Крыма является их паводочный режим. После выпадения большого количества осадков реки превращаются в бурные потоки с расходами во много раз превышающими среднегодовые значения. Формирование выдающихся паводков происходит за счёт выпадения жидких осадков,
непродолжительных, но интенсивных.
Продолжительность стояния высоких уровней незначительна из-за кратковременности ливневых паводков. Для расчёта максимальных расходов воды используется формула предельной
интенсивности [3]:
Ор% = А1% Ф Н1% ^р%
где А1% - максимальный модуль стока 1% обеспеченности, выраженный в долях от (фНр%,), м3/с-км2/мм; ф - сборный коэффициент стока; Нр% -суточный слой осадков 1%-й обеспеченности, мм; Хр% - переходной коэффициент; Б - площадь водосбора, км2.
Максимальные расходы воды и объёмы паводков различной обеспеченности приведены в табл. 5.
Таблица 5.
Максимальные расходы воды и объёмы паводков
Минимальные расходы воды
В средний по водности год наблюдается в летний период пересыхание русла в течение 40 - 60 дней, в маловодные годы русло сухое почти весь год.
Твёрдый сток.
Основным источником твёрдого стока является эрозия почв, интенсивность которой зависит от крутизны, длины и формы склонов, глубины местных базисов эрозии и густоты овражно-балочной сети. На формирование твёрдого стока оказывают влияние и русловые процессы. Изменение гидравлических характеристик создаёт благоприятные условия для аккумуляции или размыва. На расширенных участках происходит уменьшение скоростей течения, что способствует отложению наносов. Скопления аллювия в условиях паводкого режима представляет собой потенциальные запасы наносов. Периодические водотоки равнинной части Крыма более насыщены мелкозёмом за счёт смыва и размыва рыхлых покровных отложений, представляющих собой суглинки и глины, но не исключены и крупные фракции - гальки древних аллювиальных
отложений и мелких обломков горных пород. Балки Тарханкута кроме взвешенных наносов, несут гравелистые и мелкообломочные наносы.
Территория водосборов покрыта
четвертичными глинистыми отложениями, легко смываемыми при редких проявлениях
поверхностного стока. В наносах преобладают мелкоземы. Внутригодовое распределение стока наносов неравномерно. Наибольшее количество в феврале, марте или апреле (15-25%). Наименьшее количество твёрдого стока наблюдается в сентябре -октябре, когда отсутствует жидкий сток. Наносы приводят к заиливанию водотоков. Строительство плотин вызывает резкое уменьшение скорости течения в зоне подпора и, как следствие, аккумуляции наносов прудов. Наблюдения за мутностью на водотоках и балках Тарханкутского полуострова не проводились.
Густота овражно-балочной сети Тарханкутского полуострова составляет 0 - 1 км/км2, а глубина базиса эрозии не превышает 25 м. Процессы водной эрозии здесь проявляются слабо. Средний модуль смыва с водосбора 105 т/год км2; вес наносов за год составит 8368 т/год; удельный вес 1,3 т/м3; объём наносов 6436 м3.
Выводы
1. В связи с планируемым строительством ТОК в устье б. Кель-Шейх систематизированы физико-географические характеристики балки: климатические условия, рельеф, геологическое строение бассейна, почвы, гидрогеологические условия, растительный покров, природоохранные
территории, ландшафты.
2. При отсутствии данных наблюдений определены для балки Кель-Шах гидрологические характеристики: норма годового стока, изменчивость годового стока, внутригодовое распределение годового стока, максимальные расходы воды и объёмы максимального стока, минимальные расходы воды, твёрдый сток.
Список литературы
1.Поверхностные водные объекты Крыма. Управление и использование водных ресурсов: справочник /Сост. Лисовский А.А., Новик В.А., Тимченко З.В., Губская У.А.. - Симферополь: КРП «Изд-во «Крымучпедгиз», 2011. - 242 с.
2.Ресурсы поверхностных вод СССР. - Т.6. Украина и Молдавия. - Вып. 4. - Крым /Под ред. М.М. Айзенберга и М.С.Каганера. - Ленинград: ГМИ, 1966. - 344.
3. Тимченко З.В. Гидрография и гидрология рек Крыма. - Симферополь: ИТ»АРИАЛ», 2012. -290 с.
4.Олиферов А.Н., Тимченко З.В. Реки и озёра Крыма. - Симферополь: ДОЛЯ,2005. - 214 с.
5.Тимченко З.В. Водотоки Тарханкутского полуострова / Зб. наук. праць у 4-х тт. «Географ1я в шформацшному суспшьствЬ» - К.: ВГЛ Обри. 2008. - Т. III. - С. 330 - 332.
различной обеспеченности
Максимальные расходы, м3/с
1% 2% 5% 10% 25%
37,9 28,5 19,0 12,9 3,8
Объёмы паводков млн. м3
1% 2% 5% 10% 25%
2,23 1,67 1,12 0,76 0,22
6.Пособие по определению расчётных гидрологических характеристик. - Л.: ГМИ, 1984.
- 448 с.
7. Ена В., Ена А., Ена Ан. Заповедные ландшафты Тавриды. - Симферополь, 2004. - 424 с.
8. Современные ландшафты Крыма и сопредельных акваторий: Монография. / Под. Ред. Е.А. Позаченюк. - Симфер-поль: Бизнес-Информ, 2009. - 672 с.
9. Аполлов Б.А. Учение о реках. - М.: Из-во Московского университета,1963.- 424 с.
HYDROGRAPHIC AND HYDROLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE BEAMS KEL-
SHEIKH
Summary. ^e authors calculated the hydrographie and hydrological characteristics of the unexplored beams Kel-Sheikh, flowing through the territory of the black sea region of the Republic of Crimea. These features are necessary in connection with the planned construction of a tourist complex at the mouth of the beam.
Key words: beam, Kel-Sheikh, Tarhankutskiy Peninsula, hydrological characteristics
