ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНИМАЛЬНОГО СТОКА ОСНОВНЫХ РЕК ПРАВОБЕРЕЖЬЯ ЕРТИССКОГО ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАССЕЙНА Текст научной статьи по специальности «Естественные и точные науки»

УДК 556.167

А. Г. ЧИГРИНЕЦ1 М. В. ДОЛБЕШКИН2

1К.г.н., доцент кафедры метеорологии и гидрологии (КазНУ им. аль-Фараби)

2Магистрант кафедры метеорологии и гидрологии (КазНУ им. аль-Фараби)

ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНИМАЛЬНОГО СТОКА ОСНОВНЫХ РЕК ПРАВОБЕРЕЖЬЯ ЕРТИССКОГО ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАССЕЙНА

Цайта цалпына KeMmip^eH мвлшерш ескере отыра, Epmic взеш алабыныц оц жац жагалау бвлшнщ цыстыц жзне жазды-щздж саба мерзмшщ минималдъщ айлыц агындыныц цамтамасызданыдырылган мвлшepi жзне нeгiзгi есептеу сипаттамаларыныц нзтижеа ^сынылган. 1933—2010 жж. жалпы есептеу мepзiмiнe минималды айлыц агындыныц жаца сипаттамалары аныцталды.

Представлены результаты расчета основных характеристик и обеспеченных величин минимального месячного стока периода летне-осенней и зимней межени рек правобережной части бассейна р. Ертис с учетом восстановленных величин. Получены новые характеристики минимального месячного стока за общий расчетный период 1933—2010 гг.

There is given a representation of the results of the main characteristics and ordinary monthly minimum runoff calculation in the low-water period of summer-autumn and winter of the rivers of Ertis basin right bank part with due regard to retrieved quantities. New characteristics of the minimum monthly flow for the overall settlement period of1933-2010 were obtained.

Минимальный сток рек является одной из важнейших гидрологических характеристик, которая имеет большое значение при исследованиях источников питания, внутригодового распределения стока рек и др. Данные о минимальном стоке как лимитирующем факторе имеют практическое применение при проектировании питьевого, хозяйственно-бытового и промышленного водоснабжения, ГЭС, развитии орошения и т.д. Усиление антропогенной нагрузки на реки требует надежных данных о минимальном стоке рек.

Под минимальным стоком понимают наименьший сток рек, наблюдающийся в межень [1-3], когда реки переходят на грунтовое питание. В этот период может быть также незначительный поверхностный сток.

Особенности формирования меженного стока отдельных районов рассматриваемой территории обусловлены значительным разнообразием как климатических, так и гидрогеологических условий водосборов [4]. Главным фактором, определяющим величины меженного стока, является степень увлажнения территории водосборов.

Минимальные расходы формируются за счет грунтового питания после прохождения весеннего или весенне-летнего половодья. Зимние минимумы меньше летних в связи с уменьшением подземного питания. Периоды летне-осенней и зимней межени за конкретные годы выделяются по гидрографам стока.

В горных районах и зоне избыточного увлажнения минимальный сток обычно наблюдается зимой, в зоне недостаточного увлажнения - летом, а в переходных зонах - и летом, и зимой.

В различных гидрологических и водохозяйственных расчетах используются следующие характеристики минимального стока:

- минимальный суточный расход за год;

- минимальный среднемесячный расход (за календарный месяц);

- средний расход воды за 30 сут с наименьшим стоком (не календарный месяц);

- минимальный декадный расход воды;

- абсолютный минимум, который является наименьшим суточным расходом за весь период наблюдений и показывает максимально возможную естественную степень истощения речного стока.

Есть также предложения использовать средние расходы воды за другие периоды с наименьшим стоком (7,23, ..., 284 сут) [5].

Минимальный 30-суточный (некалендарный) сток определяется следующим образом. За каждый год по гидрографу стока или по таблице ежедневных расходов воды определяется участок с наименьшими расходами воды продолжительностью 30 сут и подсчитывается средний расход за

- 32 -

№ 2. 2013

а

б

1(К-1)/0У

Совмещенные разностные интегральные кривые модульных коэффициентов минимального среднемесячного зимнего стока рек Южного (а) и Западного Алтая (б)

выбранный период. Минимальные 30-суточные расходы меньше или равны средним месячным календарным расходам [1, 6].

Для характеристики минимального расхода основных рек правобережья р. Ертис были использованы минимальные среднемесячные расходы воды летне-осенней и зимней межени. Это обусловлено тем, что, по исследованиям [7, 8], при условии, если межень длится более 60 сут, минимальный среднемесячный сток достаточно четко характеризует меженный минимум стока. Минимальный месячный сток рассчитывался за период летне-осенней межени (ГУ-Х) и зимней межени (ХГ-ГГГ) гидрологического года. Эти данные важны для хозяйственного использования стока, прежде всего для решения различных вопросов хозяйственно-бытового водоснабжения. При этом использованы кадастровые материалы наблюдений за стоком на сети РГП «Казгидромет» по 2010 г. включительно [9-16].

В связи с тем, что имеющиеся кадастровые материалы наблюдений по минимальному стоку относятся к различным по водности периодам, возникла необходимость в приведении рядов к выбранному расчетному периоду - 1933-2010 гг. Приведение рядов минимального месячного стока к расчетному периоду проводилось по графикам связи минимальных месячных и годовых расходов, построенных для каждого пункта, так как многолетние колебания минимального стока рек, как правило, синхронны с ходом их годового стока. При отсутствии корреляции использовались внутрирядные связи месяца с месяцем, а также связи минимального месячного и минимального суточного стока.

Таблица 1 - Параметры минимального месячного стока основных рек Ертисского водохозяйственного бассейна

за расчетный период

№ створа Река-пункт Б, км2 Период наблюю-дений Межень Параметры минимального месячного стока

за период наблюдений за многолетний период 1933-2010 гг.

Qср, м3/с Су сэ принят Qo, м3/с Су сэ принят

1 Калжыр -с. Черняевка 3090 1909, 1911-1916, 1937-2005 Летне-осенняя 13,6 0,51 1,83 13,6 0,47 0,60

Зимняя 6,19 0,52 1,00 6,94 0,46 0,64

2 Куршим -с. Вознесенка 5840 1911-1917, 1933-1935, 1938-1945, 1948-2010 Летне-осенняя 26,5 0,34 1,00 26,7 0,33 0,94

Зимняя 10,4 0,26 0,21 10,7 0,30 0,14

3 Нарын -с. Улькен Нарын 1960 1954-2010 Летне-осенняя 7,76 0,36 0,56 7,78 0,39 0,47

Зимняя 4,08 0,30 0,033 4,09 0,29 0,11

4 Буктырма -с. Печи 6860 1940-2010 Летне-осенняя 55,7 0,29 0,46 56,1 0,28 0,39

Зимняя 17,0 0,31 0,67 16,7 0,29 0,87

5 Буктырма -с. Лесная Пристань 10700 1954-2010 Летне-осенняя 116 0,42 1,14 122 0,40 1,02

Зимняя 28,8 0,27 0,0 29,7 0,23 0,0

6 Левая Березовка -с. Средигорное 251 1948-2003, 2005-2010 Летне-осенняя 0,69 0,37 0,67 0,70 0,35 0,57

Зимняя 0,51 0,33 0,48 0,51 0,30 0,38

7 Тургысын -с. Кутиха 1200 1926-1932, 1949-1994, 2008-2010 Летне-осенняя 23,6 0,41 0,004 26,4 0,35 0,0

Зимняя 5,52 0,49 1,22 6,09 0,44 0,64

8 Ульби -с. Ульби Перевалочная 4900 1931-1939, 1942-2010 Летне-осенняя 31,0 0,56 2,82 31,4 0,55 2,71

Зимняя 15,6 0,26 0,33 15,8 0,28 0,40

9 Оба - г. Шемонаиха 8470 1954-2010 Летне-осенняя 57,1 0,49 1,15 60,0 0,49 1,08

Зимняя 21,7 0,42 0,0 21,5 0,38 0,10

10 Шульбинка -с. Новая Шульба 294 1955-1965, 1967-1991 Летне-осенняя 0,069 0,78 1,18 0,066 0,69 1,24

Зимняя 0,008 4,09 4,89 - - -

1 Е

Г1 о

_ а — в

ь

г

=>

з: I

О Ь

О о 5=

"О К

г;

^ 5 СП г.

3 Г,

чз ^

о

с я

а я

и

о л

х Е г тз

„ -

р

Юч

с -—

X

о г.

л -

к ш

г

I

р * х!

8

о о

® с

3

о

Площадь водосбора, км

Средняя высота водосбора, м

? V;

О-

^О 4—

О

чЛ

г и. ^ т

о о о о

М О»

о з 3

_ лО ^ о Л ю

8£ ОС

10 м £ 8 о У

о о

5

о

N1

о о

о о

^ чО

^ ы и» —

К « ы -

О

■о с Ы — —

" — чо

£5.8

(Л

—

I

я

я

~3

1

ь

Л -

5

Межень

о 'л

Средний за период наблюд., р„„, м'/с

о о

Отшн ,м3/с

О Оч

о и> о

Коэффициент вариации С\

Коэффициент асимметрии С5

о Ъ

о о

о Ъ

о о

Оч

2

VI

3 ■■•

£10с 'с

Ряды минимальных месячных расходов оценивались на однородность, репрезентативность. Для этого строились суммарные интегральные, а также разностные интегральные кривые модульных коэффициентов минимального среднемесячного летне-осеннего и зимнего стока основных рек правобережья (см. рисунок). Представленные на рисунке разностные интегральные кривые минимального среднемесячного зимнего стока показывают территориальную согласованность многолетнего хода минимального зимнего стока на реках Южного Алтая - Калжыр, Куршим и Нарым (см. рисунок, а).

На реках Западного Алтая - Буктырме, Куршим, Ульби и Обе такая согласованность не прослеживается (см. рисунок, б).

Статистические характеристики минимального стока (среднемноголетние значения Су, Cs) определялись методом моментов и графоаналитическим способом Г. А. Алексеева. Из полученных двумя способами принимались те характеристики, при которых теоретические кривые в большей степени соответствуют эмпирическим точкам. В некоторых случаях при неоднородности рядов применялись усеченные кривые обеспеченности.

Параметры минимального месячного стока летне-осенней и зимней межени приведены в таблице 1, а значения минимальных расходов различной обеспеченности - в таблице 2.

В результате расчетов с использованием новейших кадастровых материалов по 2010 г. включительно выявлены территориальная согласованность многолетнего хода минимального среднемесячного зимнего стока рек Южного Алтая, получены уточненные и новые данные о параметрах минимального месячного меженного летне-осеннего и зимнего стока за расчетный период 1933-2010 гг. с данными об обеспеченных величинах основных рек правобережья р. Ертис в Ертисском водохозяйственном бассейне.

ЛИТЕРАТУРА

1 Владимиров А.М. Гидрологические расчеты. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - 360 с.

2 Болдырев В.М. Расчет минимальных месячных расходов воды горных рек Балхаш-Алакольской впадины // Проблемы комплексного использования водных ресурсов Или-Балхашского бассейна. - Алма-Ата: КазГУ, 1985. - С. 68-87.

3 Чеботарев А.И. Гидрологический словарь. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 306 с.

4 Ресурсы поверхностных вод СССР. Алтай и Западная Сибирь. Горный Алтай и Верхний Иртыш. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - Т. 15, вып. 1, ч. 1. - 318 с.

5 Амусья А.З., Ратнер Н.С., Соколов Б.А. Минимальный сток: состояние и перспективы исследования // Тр. ГГИ. -1991. - Вып. 355. - С. 3-28.

6 Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 444 с.

7 Карамолдоев Ж.Ж. Формирование стока рек Кыргызстана в маловодный период и его рациональное использование. - Бишкек, 2002. - 162 с.

8 Гальперин Р.И., Сайров С. Минимальный сток основных рек Казахстанского Алтая // Вестник КазНУ. Сер. географическая. - 2005. - № 2(21). - С. 207-215.

9 Основные гидрологические характеристики. Алтай и Западная Сибирь. Горный Алтай и Верхний Иртыш. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965. - Т. 15, вып. 1. - 224 с.

10 Основные гидрологические характеристики (за 1963-1970 гг.). Алтай, Западная Сибирь и Северный Казахстан. Верхний Иртыш, Верхний Ишим, Верхний Тобол. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - Т. 15, вып. 2. - 384 с.

11 Основные гидрологические характеристики (за 1971-1975 гг.). Алтай, Западная Сибирь и Северный Казахстан. Верхний Иртыш, Верхний Ишим, Верхний Тобол. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - Т. 15, вып. 2. - 294 с.

12 Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Казахская ССР. Бассейны Иртыша, Ишима, Тобола. 1976-1980 гг. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - Т. 5, вып. 1. - 468 с.

13 Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 19811990 гг. Кн. 1. Ч. 1. Реки и каналы. Вып. 1. Бассейн рек Иртыш, Ишим, Тобол (верхнее течение). - Алматы, 2002. - 384 с.

14 Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 19912000 гг. Кн. 1. Ч. 1. Реки и каналы. Вып.1. Бассейн рек Иртыш, Ишим, Тобол (верхнее течение). - Алматы, 2004. - 191 с.

15 Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 20012007 гг. Ч. 1. Реки и каналы. Ч. 2. Озера и водохранилища. Вып. 1. Бассейн реки Иртыш. - Алматы, 2007.

16 Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 20082010 гг. Ч. 1. Реки и каналы. Ч. 2. Озера и водохранилища. Вып. 1. Бассейн реки Ертис. - Астана, 2010.