Метод расчета речного стока в казахстанской части бассейна Р. Или Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МЕТОД РАСЧЕТА РЕЧНОГО СТОКА В КАЗАХСТАНСКОЙ ЧАСТИ БАССЕЙНА Р. ИЛИ Жарылкасын А.А.

Жарылкасын Адилет Абдузаирович - магистрант, кафедра гидрологии, факультет географии и природопользования, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан

Аннотация: вмешательства в естественный сток реки Или Капчагайским водохранилищем и недостаток наличия контрегулятора привели к изменению ее гидроэкологического режима, появлению неожиданных паводков. Вследствие чего для результативной эксплуатации изучаемого Капчагайского водохранилища требуется выполнение в крупных масштабах водохозяйственных мероприятий. Одним из главных водохозяйственных мероприяти, является расчет и определение статистических свойств стока рек, за счет которых пополняется водохранилище. В этой статье дается пример оптимального метода для расчета гидрологических свойств стока р. Или.

Ключевые слова: рыбное хозяйство, Балхаш, водохранилище, гидрология.

Озера Балхаш, один из больших внутренних прудов мира, куда стекают реки со склонов Заилийского и Жонгарского Алатау. Одним из них является р. Или, 80% части притока которого попадает в озеро Балхаш, а также определенная часть попадает в Капчагайское водохранилище [1].

Влияние на сток реки Или Капчагайским водохранилища и отсутствие контрегулятора послужило к резкому контрасту ее гидроэкологического режима, появлению неожиданных паводков, которое негативно повлияло на выпас скота. На данный момент происходит деформация дельты реки Или. Площади дельт уменьшилась более чем в три раза. Из 16 дельтовых озер остались только 5. Условия для рыбного хозяйства никак не соблюдаются. Существенно уменьшились

площади сенокосных угодий, тугайных лесов и в следствие этого сократилось биологическое разнообразие. Из-за увеличения корма емкости пастбищ поголовье овец и коз уменьшилось более чем в три раза, а употребление мяса на душу населения снизилось с 77 до 45 кг/год [2]. Увеличиваются вероятности наступления песков, животноводство переходит в стадию убыточной отрасли.

В связи с постепенно появляющимися в следствии выбросов с Капчагайского водохранилища, зимними паводками были разрушены места обитания ондатры и вследствие чего остановлен ондатровый промысел, доходивший ранее до 1 млн. шкурок в год. Огромный вред испытало рыбное хозяйство. Уменьшилось плодородие пойменных почв и урожайность сельскохозяйственных культур, снижено возделывание овощей и фруктов, исчезают тугайные леса. Из-за вырубки лесов и пожаров горные участки сильно оголены, что приводит к уменьшению и перераспределению поверхностного стока. Снижение стока может быть в следствие таяния ледников, вызванного их загрязнением и потеплением климата, что также будет способствовать усилению засушливости и дальнейшему опустыниванию территорий. По экспертным оценкам процессы опустынивания уже охватили около 1/3 площади бассейна. [3]

Чтобы эффективно использовать ресурсы Капчагайского водохранилища необходимо осуществить ряд крупных водохозяйственные мероприятии. Наиболее эффективным водохозяйственным мероприятием, которое учитывает приводимые аспекты водного режима рек является расчет и определение статистических свойств стока рек, которые пополняют водохранилище.

Для вычисления статистических свойств годового стока используются ряд нескольких методов как метод моментов, графоаналитический метод, метод наибольшего правдоподобия. Для тщательного анализа и точных расчетов следует выполнить и расчет внутригодового распределения методом компоновки.

Как пример исследования взята р.Или. Чтобы расчеты были более точными берется пост, за которым наблюдение проходило более длительное время, около 100 лет р. Или - в 37 км ниже раб. пос. Или площадь водосбора 111 000 кв . все методы расчета были сделаны в соответствии со СНиП по методичке [4] Метод момента

1. Среднемноголетняя величина стока реки вычисляется:

г=п

Е а

а* =

п

(1)

где: - среднегодовой расход реки за г-ый год; п - общее число лет наблюдения.

Средняя квадратическая ошибка нормы годового стока вычислялась согласно рекомендациям СНиП 2.01.14.83:

С 1 + г

100%,

(2)

-\/п V 1 - г

где 8д - относительная средняя квадратическая ошибка средней многолетней величины ряда;

/п(1 + СУ )

£

п +

4С2Л

2

г 3С Г2Л 1 + 3СуГ

1 + г

•100%.

(3)

Если ¿Су-10—15%, то считается ряд достаточным для подсчета Су;

Если ^у>10...15%, то считается ряд недостаточным для

вычисления Су. В данном случае квадратическая

ошибка не превышает 10%, этом случае ряд наблюдений р. Или достаточен для вычисления Су.

Коэффициент вариации годовых расходов может быть

1 ^Г 1 V- Г 1

установлен

(

Су =

а1 +

а2п у

+

а3 +

а4п у

С+

V

а5 +

абп у

СУ,

(4)

где а1, а2, а3....а<5 - эмпирические параметры, устанавливаемые из СНиП 2.01.14.83.

Су - смещенный коэффициент изменчивости годового стока, определяемый:

Су =

II

-1)2

п-1

(5)

где к = - модульный коэффициент.

Средняя квадратическая ошибка изменчивости годового стока устанавливается по следующей формуле:

Полученные расчеты приводятся в таблице 1 - Расчет статистических параметров реки Или методом момента.

Таблица 1. Характеристика годового стока и расчет статистических параметров реки Или - в 37 км ниже раб.пос. методом момента

Река-пункт Период наблюдения п F, км2 Qo, м3/с Мо, л/с с 1 км2 г Су % *Су %

Р.Или -37 км ниже раб. пос. (19212017) 9 6 11100 0 448, 145 4,0 0,3 0,2 4 2,7 7,4

Для сопоставление расчета методом момента необходимо, выполнить другой расчет методом наибольшего правдоподобия, и графоаналитическим методом

Метод наибольшего правдоподобия

п

Ё ^ к,

- 0 643

Л2 = -= -0643 = -0,006

2 п -1 95

п

Ё К ■ ^ к, л =Ё ' 8 ' = 0,847 = 0

2 п -1 95

Графоаналитический расчет

С установления параметров кривой обеспеченности годовых величин стока реки Или снимаем значения расходов воды различных обеспеченностей: Q5, Q50, Q95, соответствующих Р=5%, Р=50%, Р=95%.

(6)

Q5 - О95 '

где: 5 - коэффициент скошенности.

= 05 - 095, (7)

0 Ф5 - Ф95

где: а в - ошибка нормы стока.

Оо = вз% - Ф50%^в , (8)

где: число Фостера при Р=50% устанавливается с помощью таблицы по методичке

С- . (9)

в0

Таблица 2. Расчет статистических параметров графоаналитическим методом

Период наблюдений Средне-многолет ний сток (норма стока) Qo, м3/с Коэффициент вариаци и ^ Коэффициент асимметрии ^ Коэффициент скошенности S Ошибк а нормы стока , м3/с

1 2 3 4 5 6

1921 - 2017 448,145 0,13 1,0 0,29 93,75

Выводы

1. Выполнены расчеты статистических характеристик годового стока р.Или - в 37 км ниже раб.пос., методом момента, наибольшего правдоподобия и графоаналитическим методом.

2. Использование на практике метода момента по определению расчетного годового стока р.Или.

Список литературы

1. Проблемы гидроэкологической устойчивости в бассейне озера Балхаш. Издательство: Каганат. Алматы, 2003.

2. Достай Ж.Д. Управление гидроэкосистемой бассейна озера Балхаш. Алматы, 2009.

3. Заурбек А.К. Оценка ресурсов и прогноз использования природных вод Казахстана в условиях антропогенно и климатических обусловленных изменений: отчет по НИР (промежуточный за 3 года 2009-2011 гг.).

4. Заурбек А.К., Нарбаев Т.И., Калыбекова Е.М. Методическое пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Алматы, 2010.