МАКСИМАЛЬНЫЕ РАСХОДЫ ВОДЫ И СЕЛЕВЫЕ ПОТОКИ ГОРНЫХ РЕК ЖЕТЫСУСКОГО АЛАТАУ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология №3 2013

УДК 556.166/167

О. А. Климентьева * Канд. геогр. наук Л.Ю. Чигринец

МАКСИМАЛЬНЫЕ РАСХОДЫ ВОДЫ И СЕЛЕВЫЕ ПОТОКИ ГОРНЫХ РЕК ЖЕТЫСУСКОГО АЛАТАУ

РЕДУКЦИЯ, ПЛОЩАДЬ ВОДОСБОРА, СРЕНЕВЗВЕШЕННАЯ ВЫСОТА ВОДОСБОРА, ПОЛОВОДЬЕ, БАССЕЙН РЕКИ, СЕЛЕВОЙ ПОТОК, СЕЛЕВОЙ РАСХОД, НАНОСОВОДНЫЙ СЕЛЬ, ГРЯ-ЗЕКАМЕННЫЙ СЕЛЬ

Определены статистические характеристики максимальных расходов воды горных рек Жетысуского Алатау по данным фактических наблюдений с использованием материалов сети РГП «Казгидромет» за весь период наблюдений по 2012 г. включительно. Проведена оценка применимости методики В.М. Болдырева [1, 4] для расчета максимальных расходов воды весенне-летнего половодья неизученных рек в условиях Жетысуского Алатау. Рассчитаны характеристики селевых потоков ливневого и гляциального происхождения наносоводных и грязекаменных типов для некоторых рек Жетысуского Алатау.

Горные реки Жетысуского Алатау всё более активно вовлекаются в сферу хозяйственной деятельности человека, характеризуются повышенной водностью и чрезвычайно благоприятным, особенно для нужд орошения, режимом стока. В рассматриваемом регионе интенсивно используются для орошения воды рек Каратал, Коксу, Лепсы, Аксу и др. В бассейнах этих рек водозабор на орошение почти 200 тыс. га оценивается в размере 1,3 км^год [2]. Территории горных водосборов также представляют большую ценность и интенсивность их использования постоянно увеличивается. В зоне формирования стока вода используется для водоснабжения, развития садоводства, получения электроэнергии, пастбищного животноводства, технических, рекреационных и других целей. В этих условиях в настоящее время уделяется повышенный интерес к изучению гидрологического режима горных рек и в частности к максимальному стоку воды. На реках Жетысуского Алатау, одного из наиболее

* РГП «Казгидромет», г. Алматы, КазНУ им. аль-Фараби, г. Алматы

91

селеопасных районов Казахстана и СНГ, максимальные расходы зачастую перерастают в селевые, поэтому селевые потоки на реках данного района также представляют значительный интерес. Основные трудности в изучении максимального стока воды и селевых потоков обусловлены недостатком фактической информации, и её пониженным качеством. В связи с этим большую значимость приобретает совершенствование существующих и разработка новых методов расчёта максимального стока воды неизученных рек, а так же уточнение методик расчёта характеристик селей.

В работе выявлены наиболее важные факторы и закономерности формирования максимального стока рек рассматриваемого района. Реки низ-когорно-предгорного пояса Жетысуского Алатау (Нср < 1000 м, Е < 1000

км2) характеризуются весенним половодьем, которое формируется преимущественно талыми водами сезонных снегов. На реках с площадями водосборов менее 300 км2 здесь могут наблюдаться максимальные расходы воды дождевого происхождения. Малые реки среднегорного пояса (Нср от 1000

до 2800 м и Е < 1000 км2) характеризуются весенне-летним половодьем с наибольшими расходами воды обычно смешанного (снего-дождевого) происхождения. Здесь также наблюдаются дождевые паводки, которые часто в несколько раз превышают талые [6].

По размерам оледенения Жетысуский Алатау занимает первое место в Казахстане. К 2000 г. в Казахстанской Джунгарии (Жетысуском Алатау) насчитывалось 1298 ледников общей площадью 528,01 км2 (в 1956 г. было 1412 ледников общей площадью 841 км2), то есть за период 1956...2000 гг. площадь оледенения уменьшилась на 37,2 %. В ближайшие десятилетия связанные с деградацией оледенения процессы (стаивание ледников, их распад на более мелкие) будут продолжаться не менее интенсивно [3]. Таким образом, реки высокогорного пояса Жетысуского Алатау (Нср > 2800.3000 м) характеризуются тем, что в формировании

максимальных расходов воды большую роль играют талые воды высокогорных снегов и ледников. В отдельные годы жидкие осадки могут лишь незначительно их увеличивать. Здесь могут возникать катастрофические паводки от прорыва ледниковых озёр [6].

В работе оценена изученность максимального стока воды рек Жетысуского Алатау по состоянию на 2012 год. Проведен анализ полноты и качества наблюдений. В результате исследований отмечена некоторая неравномерность изученности максимального стока отдельных районов:

92

большинство гидропостов (около 80 %) находятся в бассейнах рек Кара-тал, Лепсы, Тентек и Аксу. Их подавляющее число располагается в зоне средних высот 1500.2500 м, слабо освещены наблюдениями верхняя и нижняя зоны. Низким качеством отличаются материалы ведомственной сети. Здесь отсутствуют данные о наибольших срочных расходах воды. Исходными материалами для расчета максимального стока воды послужили данные наблюдений по 21 пункту сети РГП «Казгидромет». Наибольшее количество гидропостов находится в бассейне реки Каратал при выходе из гор, где пункты наблюдений расположены в различных высотных зонах и освещают значительный диапазон площадей водосборов. Основным недостатком исходных данных является небольшое количество пунктов наблюдений в районе бассейна реки Лепсы и Тентек, а также неравномерное их размещение по высотным зонам. Авторами были собраны среднемесячные, среднегодовые и максимальные расходы воды с датами их наступления за весь период наблюдений по 2012 г. включительно. Длительность рядов максимального стока воды колеблется от 4 до 73 лет. Наиболее продолжительные периоды наблюдений имеются по гидропостам р. Сарканд - г. Сарканд (73 года), р. Тентек - клх. Тункуруз (68 лет), р. Каратал - ж.д. ст. Уштобе (62 года) и р. Карой - г. Текели (60 лет). Пропуски в рядах максимальных расходов воды были восстановлены следующими методами: по связи среднегодовых и максимальных расходов воды по одному и тому же гидропосту; по связи максимальных расходов воды исследуемого створа с максимальными расходами рек-аналогов; по связям максимальных расходов воды со среднесуточными расходами воды за те дни, когда наблюдался максимальный расход; по связи среднегодовых и средних за вегетационный период расходов воды; по графикам связи максимальных расходов воды с объёмом стока за половодье и др.

Ряды наблюдений за максимальным стоком воды по каждому пункту подвергались тщательному анализу, проверялись на репрезентативность и однородность. Суммарные интегральные кривые максимальных расходов воды, а также расчётные критерии Фишера, Стъюдента и Вилкоксона показали, что рассматриваемые ряды в основном однородны. Лишь в некоторых случаях однородность нарушается попаданием в рассматриваемые ряды наносоводных селевых расходов. Однородность рядов максимального стока объясняется тем, что рассматриваемые пункты наблюдений находятся в зоне формирования стока, где он мало искажен хозяйственным использованием. Это подтверждено анализом сведений о водозаборах из рек в зоне

93

формирования стока и на ее границе, который показал, что по различным гидропостам Жетысуского Алатау водозаборы в среднем составляют от 1 % до 5 % от среднегодовых значений расходов воды [10]. Эти значения сопоставимы с ошибками измерений расходов воды и с точностью определения нормы стока воды в этих гидростворах [8, 9].

Анализ многолетних колебаний максимального стока воды и выбор репрезентативных периодов для расчета нормы максимального стока воды по различным створам проводился с использованием разностных интегральных кривых модульных коэффициентов максимальных расходов воды. Совмещенные разностные интегральные кривые максимальных расходов воды по гидропостам с наиболее длительными периодами наблюдений приведены на рис. 1. Выявлено, что колебания максимальных расходов воды в различных створах в основном синхронны. Асинхронность в отдельные периоды обусловлена неравномерным выпадением осадков по территории и различием в питании рек.

Одним из основных этапов работы было определение статистических характеристик максимальных расходов воды по данным фактических наблюдений. Норма максимальных расходов воды, коэффициенты вариации и асимметрии рассчитаны методом моментов и графоаналитическим методом Г.А. Алексеева. Основные характеристики максимального стока воды и их отклонения от [6] приведены в табл. 1. Отклонения расходов 1 % обеспеченности (0тах1% ) от данных, приведенных в [6], в среднем составляют ±14 %.

Большие отклонения в некоторых случаях объясняются значительным удлинением рядов наблюдений по сравнению с [6]. Норма максимального стока воды рек рассматриваемого региона колеблется от 4,28 м3/с (р. Каиндысай -с. Березовка) до 304 м3/с (р. Тентек - клх Тункуруз).

Коэффициент вариации Су максимального стока воды находится в

диапазоне от 0,35 до 2,2, а коэффициент асимметрии Сх - от 0 до 3,3. Параметры кривых обеспеченности были рассчитаны графо-аналитическим методом Г.А. Алексеева. При значительном отклонении экстремальных точек от кривой применялось усеченное распределение [3, 7]. Максимальные расходы воды различной обеспеченности приведены в табл. 2.

Результаты исследований показывают, что полученные характеристики максимального стока воды могут быть использованы для проектирования на стадии предварительного расчета и подлежат уточнению на более обширном фактическом материале.

94

8(к-1)/Су 14

12

10

6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Год

Рис. 1. Совмещенные разностные интегральные кривые максимальных расходов воды горных рек Жетысуского Алатау. 1 —р. Лепсы - г. Лепсинск; 2 —р. Тентек — кпх Тункуруз; 3 —р. Аксу — с. Джансугурова; 4 —р. Каратап — ж.-д. ст Уштобе; 5—р. Биже — свхКрасногоровка; б—р. Коктап — с. Араптобе; 7—р. Коксу — с. Коксу; 8—р. Карой — г. Текели; 9 —р. Сарканд — г. Сарканд; 10 —р. Баскан — с. Новопокровка.

Таблица 1

Средние за многолетний период максимальные расходы воды рек Жетысуского Алатау и их отклонения от данных,

опубликованных в [6]

Река - пункт Площадь водосбора, км2 Высота водосбора, м Период наблюдений Число лет С^тах расч. ' м3/с бтах из [2] ' м3/с отклонение <г™, «г |б|. %

р. Лепсы - г. Лепсинск 1220 2330 1932. .2012 73 121,9 114 -6,48

р. Каратал - ж/д ст. Уштобе 13200 - 1931. .1994 63 323,4 295 -8,78

р. Теректы - с. Веселое 498 1720 1951. .1991 40 70,62 62,0 -12,2

р. Баскан - с. Новопакровка 883 2265 1927. .1972 69 42,43 40,9 -3,61

р. Сарканд - г. Сарканд 645 2490 1927. .2012 78 36,03 37,1 2,97

р. Аксу - с. Джансугурова (Абакумовка) 1330 2240 1929. .1983 57 69,22 72,1 4,16

р. Кызылагаш - с. Кызылагаш 1080 1260 1949. .1991 43 30,3 24,5 23,7

р. Карой - г. Текели 1080 1260 1940. .2012 65 84,25 73,5 -12,8

р. Тентек - клх Тункуруз 3300 - 1931. .2012 74 273,7 304 11,1

р. Каиндысай - с. Березовка 25,5 1380 1951. .1990 39 4,28 6,30 47,2

р. Коксу - с. Коксу 1590 2950 1954. .2012 51 190 210 10,5

р. Коксу - ущ. Кук-Креу 3670 2310 1929. .1969 41 291,Ъ 277 -6,83

р. Коктал - с. Аралтобе 293 2910 1946. .2012 59 51,63 56,0 8,46

р. Биже - с. Красногоровка 8252 1490 1948. .2012 57 17,65 22,2 25,8

р. Жангыз - с. Жангызагаш 90,4 1680 1947. .1991 46 7,23 7,05 -2,49

р. Чиже - г. Текели 680 2190 1952. .2012 34 72,1 86,8 20,4

Таблица 2

Максимальные расходы воды различной обеспеченности рек Жетысуского Алатау

Река - пункт ботах > М3/С Су С, Расходы воды различной обеспеченности, м3/с

ОД % 1 % 3% 5% 10%

р. Лепсы - г. Лепсинск 122 0,40 1,1 350 272 233 214 187

р. Аганакты - с. Жаланаш 49,7 0,62 3,3 279 178 132 110 83,0

р. Теректы - с. Веселое 70,6 0,57 1,9 303 214 171 151 123

р. Каратал - ж.-д. ст. Уштобе 323 0,48 0,2 2312 1545 1150 960 666

р. Сарканд - г. Сарканд 36,0 0,35 0,6 93,2 74,1 64,4 59,7 52,9

р. Аксу - с. Джансугурова (Абакумовка) 69,2 0,45 1,6 237 175 145 130 111

р. Кызылагаш - с. Кызылагаш 43,0 1,25 2,9 419 258 186 150 105

р. Карой - г. Текели 84,2 2,20 0,8 240 190 160 145 122

р. Карой - 13 км выше устья 53 0,20 0,2 91,8 80,7 74,6 71,6 67,0

р. Тентек - клх Тункуруз 274 0,42 0,7 1600 1000 750 600 471

р. Коксу - с. Коксу 190 2,20 0,0 1000 600 420 340 268

р. Коксу - ущ. Кук-Креу 297 0,51 2,0 1193 843 678 601 494

р. Коктал - с. Аралтобе 51,6 2,20 0,6 201 128 102 90,0 73,6

р. Биже - с. Красногоровка 17,6 0,63 1,5 240 140 90 65 41

р. Жангыз - с. Жангызагаш 7,23 0,88 2,4 47,8 31,3 23,8 20,0 15,2

р. Чиже - г. Текели 72,1 0,36 1,0 189 150 130 120 106

р. Биен - бр.З клх Арасан 17,94 0,53 2,0 74,0 52,4 42,0 37,2 30,0

р. Жаманты - с. Жаманты 35,22 0,62 1,5 149 108 87,4 78,0 64,3

Как было отмечено выше, расчет максимальных расходов воды, особенно для горных рек, является сложной и трудоёмкой задачей. Основные трудности в её разрешении обусловлены недостатком фактической информации и её качеством, получение которой связано с организацией специальных трудоёмких и продолжительных наблюдений. В этих условиях большое значение приобретает использование, уточнение существующих и разработка новых методов расчёта характеристик максимального стока воды неизученных рек, что явилось одной из следующих главных задач работы.

Авторами проведен анализ существующих методов расчета максимальных расходов воды при отсутствии фактических данных наблюдений и предложены уточнения к ним для рек рассматриваемого района. Методологической основой исследований явилось использование методики расчёта максимальных расходов воды весенне-летнего половодья для горных рек с питанием смешанного типа, учитывающей зависимость слоя стока половодья от средневзвешенной высоты водосбора, а также редукцию максимального модуля стока с возрастанием площади водосбора. Новизна работы состоит в проверке применимости в условиях Жетысуского Алатау, с использованием фактических данных, методики расчета максимальных расходов воды весенне-летнего половодья неизученных рек, предложенной в [6] и апробированной В.М. Болдыревым для рассматриваемой территории [1,4].

В основу данной методики на исследуемой территории положена эмпирическая редукционная зависимость максимального модуля стока от обуславливающих его факторов - площади водосбора, высоты водосбора, слоя стока за половодья и др.

Формула выражается зависимостью максимального модуля стока 1 % обеспеченности от определяющих факторов и имеет вид:

а _ В1% _ КК» _ (1)

Р/о (Е +1)" (Е +1)" Иъср(Е +1)" ' где а!% - максимальный модуль стока 1 % обеспеченности, в л/с км2; Е -площадь водосбора, км2; В1% - суммарный параметр, пропорциональный

максимальному модулю притока; " - показатель степени, характеризующий редукцию (уменьшение коэффициента дружности половодья в зависимости от площади водосбора); к1% - слой стока за половодье, обеспеченностью 1 %, в мм; к0 - коэффициент дружности половодья; А - район-98

ный параметр, характеризующий совокупность местных особенностей; Нсрвзв - средневзвешенная высота водосбора, (максимальный модуль

притока В = q0 при Е ^ 0, г = а = 1).

Для расчета максимального расхода воды по формуле (1) используются зависимости слоя стока за половодье 1 % обеспеченности от средневзвешенной высоты водосбора (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость слоя стока половодья 1 % обеспеченности от средней высоты водосбора для рек Жетысуского Алата [6].

В [6] на рассматриваемой территории было выделено 4 зависимости = / {Нср взв): I - бассейны рек Тентек, Лепсы, Баскан, Жаманты;

II - бассейны рек Аксу, Биен, Сарканд, Кызылагаш; III - бассейн реки Ка-ратал (Карой, Чиже, Каиндысай); VI - бассейн реки Каратал (Каратал, Би-же, Жангыз, Коксу, Коктал).

Нашими исследованиями это районирование подтвердилось (рис. 3А).

В формуле (1) значение В изменяется в зависимости от высоты и орографии местности в значительных пределах. В среднегорной зоне Жетысуского Алатау (1000 < Н Йдй?й < 3000 м) В = 3,5 м3/с = 12,6 мм/час. Для

высокогорной зоны, где максимальный модуль притока обуславливается таянием снега и льда, В = 0,71 м3/с = 2,56 мм/час.

Увеличение параметра В в среднегорной зоне по сравнению с высокогорной объясняется одновременным участием в формировании максимальных расходов рек среднегорной зоны дождевых и талых вод. Схема районирования параметра А приведена на рис. 3Б.

99

Рис. 3. Схемы к расчёту максимальных расходов воды по методике

В.М. Болдырева [1,6]. А - схема районирования территорий бассейнов рек Жетысуского Алатау по зависимости Н1% = / {Нсрвзв); Б - схема районирования параметра А: 1 - А = 10, 2 - А = 20, 3 - А = 30.

Для определения показателя степени редукции нами была построена зависимость (рис. 4):

/1

= I (Р ).

(2)

100

Ч\%

q %

Рис. 4. Зависимость —= f (F) для рек Жетысуского Алатау с

Нср.взв = 1000...3000м LgF. Зависимость степени редукции, полученная из графика связи Ко = {Нср.взв.), имеет вид:

Н = 0,50 - 0,1 • Н с

(3)

где Нср взв - средневзвешенная высота водосбора в км.

Уменьшение показателя степени редукции с увеличением высоты водосбора объясняется характером водоотдачи в различных высотных зонах. В низкогорных и среднегорных зонах, где формирование максимальных расходов воды обуславливается интенсивностью таяния сезонных снегов и ливневыми осадками, коэффициент редукции, выражающий зависимость дружности половодья от площади водосбора, велик. В высокогорных зонах влияние площади бассейна на дружность половодья сводится к минимуму, что объясняется несоизмеримостью наибольших расходов половодья в период таяния снежников и ледников с общей площадью водосбора [1, 6].

Коэффициент дружности половодья К является сборным параметром, включающим влияние ряда факторов (форма водосбора, экспозиция, средняя высота водосбора и др.). Величина К изменяется в значительных пределах и уменьшается в зависимости от высоты водосбора. Аналитическая зависимость К = f {Нср ) выражается уравнением:

101

к = Н- . (4)

Н ср

Отношение ^'%расч' в среднем составляет 0,8. Следовательно, по

факт.

нашим расчетам, для горных рек Жетысуского Алатау формула (1) занижает максимальный расход воды в среднем на 20 %. Наши исследования показали, что методика [1, 4] для расчета максимальных расходов воды рек Жетысуского Алатау требует уточнения с применением более обширного объема фактических данных.

Жетысуский Алатау является одним из наиболее селеопасных районов Казахстана, максимальные расходы воды рек могут переходить в селевые вследствие большого насыщения твёрдым материалом. Селевые расходы более катастрофичны, чем максимальные расходы воды, поэтому расчёт их характеристик весьма актуален. В связи с этим значительная часть работы посвящена антологии селей горных рек Жетысуского Алатау, анализу факторов их формирования и расчёту основных параметров.

По данным РГП «Казгидромет» и «Казселезащиты» из 788 селей, прошедших с 1841 года на территории Казахстана, 114 приходится на Же-тысуский Алатау [10]. В Жетысуском Алатау в современный период наиболее селеносны бассейны рек его северо-западной территории, особенно бассейн р. Текели, случаи прохождения селей отмечены также в бассейнах рек Аксу, Жангыз, Сарканд, Тентек, Жаманты, Чиже и некоторых других. Для Жетысуского Алатау характерны наносоводные и грязе-каменные селевые потоки, причем наиболее мощные сели чаще всего -грязекаменные. Выявлено, что преобладают сели ливневого происхождения, а в последние десятилетия участились сели гляциального происхождения в связи с деградацией оледенения.

Селеопасный период в Жетысуском Алатау - апрель - первая половина сентября. Повторяемость селей характеризуется эпизодичностью и внезапностью. Продолжительность действия селей в большинстве случаев от нескольких десятков минут до нескольких часов. Сели, продолжительностью 1.2 часа составляют около 50 %, 2.4 часа - около 20 %, 4.6 часов - около 10 %. Для условий Жетысуского Алатау предельные значения плотности селей составляют 2400.2540 кг/м3. Селевые выносы в данных районах достигают 6 млн. м3 и даже более. Некоторые сведения о выдающихся селях рассматриваемого района приведены в табл. 3.

102

Таблица 3

Сведения о выдающихся селях на горных реках Жетысуского Алатау

Река Дата Происхождение бтах,м3/с

Баскан 16.03.2009 г. интенсивное таяние, повышенные температуры 76,3

Биен 12.07.1988 г. ливневые дожди 100

Борохудзир 23.05.1985 г. интенсивный продолжительный ливень 60...70

Борохудзир 27.06.1988 г. сильные дожди, интенсивные снеготаяния 80

Бурхан 04.07.1982 г. сильный дождь 140...150

Каратал 09.06.1978 г. сильный дождь 150

Каратал 14.07.1988 г. сильные дожди 400

Лепсы 12.05.1990 г. сильные осадки 120

Лепсы 15.04.2007 г. сильные осадки 220

Сарканд 08.09.1982 г. прорыв моренного озера 120...150

Текели 07.04.1959 г. снеготаяние, сильный ливень 99

Текели 08.04.1959 г. снеготаяние, сильный ливень 16...250

Текели 28.04.1959 г. ливневой дождь 44

Тентек 16...18.05.1998 г. интенсивное таяние, дожди 500

Осек 23...24.07.2007 г. сильные осадки 220

Осек 12.06.2010 г. интенсивное таяние, осадки 120

Коргос 20.06.2010 г. интенсивное таяние, осадки 160

Чиже 28.05.1980 г. ливневой дождь 80

При выполнении исследований авторами кроме максимальных расходов воды рассчитаны характеристики селевых потоков ливневого и гляциального происхождения наносоводных и грязекаменных типов для некоторых рек Жетысуского Алатау.

Расчёт водной составляющей селевых потоков ливневого происхождения производился по формуле предельной интенсивности стока, адаптированной к исследуемому району [6]:

й% = 16,67р^(т) • НР% • F, (5)

где 01% - максимальный (срочный) расход обеспеченности 1 %, в м3/с; 16,67 - коэффициент размерности; р - сборный коэффициент максимального стока определяется в зависимости от высоты водосбора;

у/{т) = ^(т) = - параметр редукции; ц/(т) = - коэффициент ре-

т ^г Нр

дукции, выражающий отношение между максимальным слоем дождя Нт за время т минут и максимальным суточным слоем дождя Н , мм; Н1%

- максимальные суточные слои дождя; F - площадь водосбора в км2.

Безразмерный коэффициент р равен произведению трёх коэффициентов:

Р = РгР1 • P2, (6)

где рт - коэффициент стока для наибольшего слоя осадков рт = Jтт за расчетную продолжительность осадков; р1 < 1 - коэффициент, зависящий от неравномерности выпадения осадков по площади бассейна; р2 - коэффициент, зависящий от регулирующего влияния бассейна (склонов и русловой сети).

Сборный коэффициент стока, полученный обратным путем:

#1°%__(7)

р = -

16,67^(т) Нр% определяется в зависимости от высоты водосбора.

При проведении расчётов максимальных расходов воды по формуле (5) использованы уточнённые данные суточных максимумов осадков. Для их получения авторами проведена большая, скрупулёзная работа по выбору суточных максимумов осадков за конкретные годы по 9 метеостанциям и дождемерным пунктам за весь период наблюдений по 2012 год включительно. Построены кривые обеспеченности суточных 104

максимумов осадков, по которым определены суточные максимумы осадков 1 % обеспеченности, построены их зависимости от высоты местности (рис. 6). Среднее отклонение суточных максимумов осадков 1 % обеспеченности, полученных авторами по фактическим данным, с суточными максимумами осадков, приведёнными в [6], составляет в среднем 21,7 %, причём осадки, полученные по уточнённым данным, выше приведённых в [6].

Рис. 6. Зависимость суточных максимумов осадков 1 % обеспеченности от высоты местности для бассейнов рек Жетысуского Алатау за период 1920...2012 гг. 1 - бассейн рек Сарканд, Текели, Каратал; 2 - бассейн рек Лепсы, Баскан; 3 - бассейн рек Кызылагаш, Биже.

Расчёт водной составляющей селевых потоков ливневого происхождения приведён в табл. 4.

Водная составляющая селевого потока гляциального происхождения рассчитана в двух вариантах, согласно [5].

При прорыве моренного озера или при прорыве открытых водоёмов на ледниках(формула КазНИГМИ) [5]:

0^10% = 220(^ - 0,5)0,8, (8)

(9)

= 0,31(^ - 0,5)10 ,

105

где ¥л - площадь наибольшего ледника в расчетном бассейне; бтах1%, Жтах1% - соответственно расход и объём водной составляющей селевого

потока 1 % обеспеченности.

При прорыве внутриледниковых ёмкостей или скрытых водоёмов:

2тах1% = 110(- 0,5)° 8, (10)

^1% = 0,14 (F, - 0,5)10 6 . (П)

Расчет водной составляющей селя гляциального происхождения приведен в табл. 5.

Расчет характеристик наносоводного селя 1 % обеспеченности производился по формулам КазНИИГМИ (Ю.Б. Виноградов, Б. С. Степанов), приведённым в [5].

Максимальный селевой расход 1 %-ной обеспеченности определялся по формуле:

_ бтах1%, воды

тах1%, селевой С* \ *

(1 - ¿Г )

Максимальный объем селя 1 %-ной обеспеченности определялся по формуле:

Ж

ттг _ тах1%, воды

тах1%, селевой /л С Ч '

(1 - ¿Г )

где ¿Г - предельная объемная концентрация твердой составляющей нано-соводного селевого потока.

¿Г _ 2,33з1па, (14)

а - уклон русла на участке длиной 300 м выше расчетного створа. Плотность селя определялась по формуле:

Рселя _Р0 + ¿Г (Рг -P°), (15)

где р0 - плотность воды; рГ - плотность твердой составляющей селя.

рГ _ 2,73 ^ 2,75 -гт; \-T\_ 2750 кг / м3. (16)

см ^ м )

Расчет характеристик грязекаменного селя производился по следующей формуле:

^тах1%, селевой Кв ^тах1%, воды , (17)

где Кв - коэффициент валообразования, принимается равным 2, если

К^тах > 1000 и 2,5 если К^тах < 1000; К1 - коэффициент, который

( Н Л

определяется по графику К1 _ / — , приведённому в [5]; Н - превыше-

I У )

ние начала участка над его концом (падение на участке); у - устойчивость грунта к эрозии.

106

Таблица 4

Расчет водной составляющей селевого потока ливневого происхождения по гидропостам на реках Жетысуского Алатау [5] Река-пункт Ь, км Р, км2 г, %о Нср ,м ,мм

<Р V, м/с тр 1 ) б,м3/с

р. Сарканд - г. Сарканд 43 645 58 2490 111 0,15 2,48 289 у/\т 607 0,00155 277

р. Текели - устье р. Черкассай 9 29,7 118 2080 107 0,15 2,97 51,0 107 0,00592 47

р. Тамды - с. Каратальское 12 17,3 102 1600 102 0,15 2,86 70 147 0,00444 20

р. Теректы - с. Малиновка 14 46,9 74 1670 82 0,15 2,64 88 185 0,00389 37

Таблица 5

Расчет водной составляющей селевых потоков гляциального происхождения по гидропосту р. Теректы - с. Малиновка

Река - пункт Рщшб.ледн.' Км2 бтах!% > М3/С бтах0,1% ' Я Щ%,м3

при прорыве моренного озера

р. Теректы - с. Малиновка 0,241 70,5 89,5 1,27 74710

при прорыве внутриледниковых ёмкостей

р. Теректы - с. Малиновка 0,241 35,2 44,8 1,27 33740

Таблица 6

Расчет характеристик наносоводного селевого потока по гидропостам на реках Жетысуского Алатау

Водная составляющая О-сеяее. 1% \г7с Ж селев. 1% ' м3

Река - пост , км2 Ь, км О-еодн.Ш , м3/с Коднл%, м3 р, кг/м3

Селевые потоки ливневого происхождения

р- Сарканд - г. Сарканд 645 43 277 10965000 0,14 321 12678353 1236

р- Текели - устье р. Черкассай 29,7 9 47,0 476685 0,27 64,9 657442 1481

р- Тамды - с. Каратальское 17,3 12 19,6 264690 0,24 25,7 347207 1416

р- Теректы - с. Малиновка 46,9 14 37,4 576870 0,17 45,2 697056 1302

Селевые потоки гляциального происхождения при прорыве моренного озера

р- Теректы - с. Малиновка 46,9 14 70,5 74710 0,17 84,9 90012 1302

Селевые потоки гляциального происхождения при прорыве внутриледниковых ёмкостей

р- Теректы - с. Малиновка 46,9 14 35,2 33740 0,17 42,5 40651 1302

Таблица 7

Расчет характеристик грязекаменного селевого потока по гидропостам на реках Жетысуского Алатау

Водоток 2 КМ км Я, м Водная составляющая Кг К Селевой поток

О-еоди.1% > м3/с Ж воднАУо > 3 м вселев. 1% ' м3/с Ж селев. 1 % ' 3 М

Селевые потоки ливневого происхождения

р- Сарканд - г. Сарканд 645 43 2490 277 10 965 000 4,5 2,5 3122 49 342 500

р- Текели - устье р. Черкассай 29,7 9 2080 47 1 397 157 4,5 2,5 529 6 287 207

р- Тамды - с. Каратальское 17,3 12 1600 20 338 924 4,0 2,5 196 1 355 696

р- Теректы - с. Малиновка 46,9 14 1670 37 1 754 430 4,0 2,5 374 7 017 719

Селевые потоки гляциального происхождения при прорыве моренного озера

р- Теректы - с. Малиновка 46,9 14 1670 70,5 74 710 4,0 2,5 705 298 840

Селевые потоки гляциального происхождения при прорыве внутриледниковых ёмкостей

р- Теректы - с. Малиновка 46,9 14 1670 35,2 33 740 4,0 2,5 352 134 960

о

у = 0,3п + (1 - п) Ауггр, (18)

где Аугр - коэффициент устойчивости грунта к эрозии, определяется по характеристике грунта, приняли равным 2; п - коэффициент, учитывающий обрушение бортов русла, равен 0.5; рселя - плотность селя определя-

Г н Л

ется по графику рсея = / — , приведённому в [5].

I у )

Расчеты характеристик наносоводного и грязекаменного селевого потока приведены в табл. 6 и 7.

Полученные характеристики селевых потоков можно использовать для проектирования противоселевых сооружений, селезащитных мероприятий и других целей. При этом необходимо выбирать наибольший расход из селя ливневого и гляциального происхождения, учитывая при этом тип селя (наносоводный или грязекаменный).

Расчёт характеристик селевых потоков всегда остаётся сложной задачей, так как ряды наблюдений за селевыми расходами отсутствуют, а существующие методы расчёта параметров селевых потоков требуют дальнейшего совершенствования, особенно расчёты максимальных расходов селей гляциального происхождения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Болдырев В.М. Региональные эмпирические формулы в гидрологических расчетах. - Алматы: Казак университет^ 1998. - 56 с.

2. Вилесов Е.Н., Морозова В.И., Северский И.В. Оледенение Джунгар-ского (Жетысу) Алатау: прошлое, настоящее, будущее. - Алматы: 2013. - 244 с.

3. Гальперин Р.И. Нюансы статистической интерпретации гидрологических рядов // Проблемы гидрометеорологии и экологии: Матер. межд. научно-практ. конф. - Алматы: КазНИИМОСК, 2001. - С. 103-105.

4. Практикум по дисциплине «Гидрологические расчеты» (часть 2): Учебное пособие для студентов специальности «Гидрология». - Алматы: Казак университет^ 2001.- 67 с.

110

5. Рекомендации по проектированию противоселевых защитных сооружений. - М.: Гидропроект, 1985. - 110 с.

6. Ресурсы поверхностных вод СССР. Бассейн оз. Балхаш. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1970. - Т. 13. - Вып. 2. - 643 с.

7. Рождественский А.В. Оценка точности кривых распределения гидрологических характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 269 с.

8. СН 435-72. Указания по определению расчетных гидрологических характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 111 с.

9. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. - М.: Стройиздат, 1985. - 36 с.

10. Чигринец Л.Ю. Анализ и расчёт стока наносов горных рек Юго-Восточного Казахстана: Автореф. дис. ... канд. геогр. наук / КазНУ им. аль-Фараби. - Алматы, 2000. - 24 с.

Поступила 27.05.2013

О.А. Климентьева Геогр. гылымд. канд. Л.Ю. Чигринец

ЖЕТ1СУ АЛАТАУЫ ТАУЛЫ ЭЗЕНДЕРШЩ ЖОГАРГЫ АГЫНДАРЫ ЖЭНЕ СЕЛД1К АГЫМДАРЫ

Таудагы ец жогары агындыныц ъщпалы жвтнде мацызды жергткт! факторлар мен оныц щалыптасуы аныщталган. 2012 жыглга дешнг! барлыщ бащылау кезец щамтылган «Цазгидромет» РМКмэл1меттер желШн пайдаланып, нащты мэл1меттер бойынша Жет1су Алатауыныц таулы взендер1нен ец жогары су ет1мдертен статискалык сипаттамалары аныщталды. В.М. Болдыревтыц зерттелмеген езендертщ квктемг1-жазгы су тасуыныц ец жогары су ет1мдерт есептеу эд1сШц Жет1су Алатауы шарттарына щолдануга жарамдылыгы тексерыген. Жет1су Алатауыныц б1рщатар взендер1 ушт шыгу тег1 жацбырлы жэне глюциалдыщ тасынды-сулы жэне лайлы-тасты, тгптг сел таскындарыныц сипаттамалары есептелтген.

111