ОБ ИЗМЕНЕНИИ ВОДНОГО БАЛАНСА ОЗЕР ЩУЧИНСКО-БОРОВСКОЙ КУРОРТНОЙ ЗОНЫ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология №1 2014

УДК 556. 552

Канд. геогр. наук В.В. Голубцов *

М.Т. Садуокасова ** М.Н. Раченков

ОБ ИЗМЕНЕНИИ ВОДНОГО БАЛАНСА ОЗЕР ЩУЧИНСКО-БОРОВСКОЙ КУРОРТНОЙ ЗОНЫ

ОЗЕРА, КУРОРТНАЯ ЗОНА, ВОДНЫЙ БАЛАНС, ИСПАРЕНИЕ, СНЕГОЗАПАСЫ, ПРИТОК ВОДЫ, ОБЪЕМ, УРОВЕНЬ, ВОДОПО-ТРЕБЛЕНИЕ

Рассматривается водный баланс озер Шортан, Бурабай и Улькен Шабакты в начале 21 века. Показано, что во второй половине 20 века произошло существенное сокращение объема и уровня озер за счет увеличения испарения с водной поверхности и водопотребления в их бассейнах. Произведена оценка водных ресурсов для компенсации негативных последствий сокращения уровня и объема озер.

Озера Шортан, Бурабай и Улькен Шабакты расположены на севере Акмолинской области Республики Казахстан, они входят в систему озер Щучинско-Боровской курортной зоны. Кроме указанных водоемов в эту систему входят: Киши Шабакты, Катарколь, Жукей, Майбалык, Текеколь, Карасье и Сулуколь. В 1956 году семь из десяти озер, включая Шортан, Бурабай и Улькен Шабакты, были обследованы во время работы экспедиции освоения целинных и залежных земель Северного Казахстана [1]. По данным этих обследований впервые была произведена оценка элементов их водного баланса в естественных условиях. В последние годы такая оценка произведена для остальных трех озер: Текеколь, Сулуколь и Карасье. В результате проведенных исследований и расчетов получены суммарные характеристики элементов водного баланса озер Щучинско-Боровской курортной зоны в естественных условиях: площадь озер составляет 89,5 км2, средний многолетний приток в эти озера - 35,3 млн.м3 в год, запас воды в снеге - 2,69 млн.м3, осадки, выпадающие на поверхность озера за период от начала снеготаяния до начала ледостава, - 23,1 млн.мз. Таким образом суммарная приходная составляющая водного баланса озер

* Казгидромет, г. Алматы КазНУ им. аль-Фараби, г. Алматы

45

составляет - 61,0 млн.м3, эта величина соответствует расходной составляющей водного баланса - испарению с водной поверхности озер за многолетний период - 61,0 млн.м3.

Систематические наблюдения за уровнем озер ЩБКЗ в начале 21 века производились только на оз. Шортан, Бурабай и Улькен Шабакты. Для определения изменения элементов водного баланса этих озер была произведена их оценка за 2002...2012 гг. Расчеты величины снегозапасов, формирующихся на ледяном покрове озер и осадков, выпадающих на водную поверхность, а также испарения за 2002.2003 гидрологический год приведены в табл. 1.

Испарение с поверхности снега определялось по методике, предложенной Семеновым В. А. для районов Северного и Центрального Казахстана [2]. Испарение с поверхности водоемов за то время, когда ледовый покров еще не растаял, весьма мало и не превышает 8 мм, поэтому испарение с воды за апрель при проведении расчетов условно принимается равным 0 [1]. В октябре, при отрицательных температурах воздуха, испарение также условно принималось равным 0.

Изменение объема бессточного озера в соответствии с уравнением водного баланса имеет следующий вид:

АЖ = V + ^ + Р - Е, (1)

где ДЖ - изменение объемов, млн. м3; V - суммарный приток, млн. м3; -снегозапасы на поверхность озера за холодный период, млн. м3; Р - поступление осадков на поверхность озера в безледоставный период, млн. м3; Е - испарение с водной поверхности, млн. м3.

С помощью этого уравнения может быть определен суммарный приток воды в озеро:

V = АЖ - 5 - Р + Е . (2)

Характеристики водного баланса озер Шортан, Бурабай, Улькен Шабакты за отдельные гидрологические годы представлены в табл. 2.4.

Приток воды в озеро в весенний период (в млн. м3) определялся путем анализа увеличения уровня и объема озера. Суммарный приток в озера, как правило, превышает его величину в весенний период. Только в отдельные годы весенний приток оказался несколько больше суммарного притока за гидрологический год, по-видимому, в связи с неравномерным забором воды в бассейне озера.

Результаты оценки для озер Шортан, Бурабай, Улькен Шабакты по наблюдениям 21 в., были сопоставлены с аналогичными данными, приведенными в монографии 1956 г. (табл. 5.7). 46

й 5 V ч ег ч

§ * Ю ^ (О

о 3 м о 0 к>

о О О О о о ^ о « о (о о ю ы

00 »о 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

ЧО ю и> и> ю (О и) и>

<_»о ЧО ю ЧО н—* ЧО ЧО о 1—1 <1

ил

и) К) к» К) к> к» ы К) к» к» К)

00 ЧО "чО 00 00 00 00 00 00 00 00

-а 00 1—' и) оо и; -о ЧО

К) Ы М и VI ю

о

р ю 1л Ю 00 о

юлы

1Л >—

ю

^ м к ч! м и

- °° 00 ^ ^ О С50 ЧО О О Ю 0\

о

о р р р р

00 % 1л и> ЧО

Оч

р о

1л

ю чо

ь- <1

1л Ъ 1л % "-О о -р* о о 01

о о о о о

ООО О 1Л (Л

и> к>

оюоооооо

«\l4VtMV\t4

N3 (О

К) К) О ОЧ Оч 00 Оч То ь- 00 1*) %

-о ю ю оо о о* ^

ЧО ь-» К) о

1л) <1 V То ЧО 00 Оч о

оо и» в а чо оо о

ю 00 о

и> 1л

о Ф.

Среднемесячные уровни, см

Площадь, км'

Осадки по М г.Щучинск,мм

Дефицит влажности

воздуха по М г.Щучинск,гПа

Испарение со снега, мм

Снегозапасы на поверхность озера за холодный период, млн.м3

Осадки на поверхность озера за период безо льда, млн.м3

Температура воздуха, С

§ 2

й К

о о

03 м

ВДВ

Й а 2

Е 5 Я

2 8

Н «

я о

-Рь

00

Таблица 2

Расчет элементов водного баланса оз. Шортан за отдельные гидрологические годы

«

о

и «

и и №

о Ц

о

л

3

В о

Э «в

ч: о и и М

<=с

и

3

Уровень и объем в начале Г..Г Поступление воды на поверхность озера, млн м3 Поступление воды на поверхность озера, мм Испарение с водной поверхности Уровень и объем в конце Г..Г

см го 2 И период ледостава без ледовый период период ледостава без ледовый период ГО 2 и мм см 2 |

Й О-

и м о

св

г

О) СП

^ 2 ю • о я <и § К 2 И <о И <о 2 Р!

К

5«

я „

& в «

3

2 п о

а ч

о" Рч

а?

О

2 И

2 2

я 2

& И

57 3 м 2

а я Й л о £

« я

И >я о я

Н И

я я

с. и

ео о я

2002.. .2003 12,86 837 117 0,59 2,53 46,1 196 9,68 752 815 114 -зд 3,4 267 2,54

2003.. .2004 12,64 815 114 0,28 2,20 21,9 174 9,56 758 783 109 -4,4 2,7 215 1,25

2004.. .2005 12,47 783 109 0,61 4,63 48,7 371 9,20 732 794 111 1,5 5,5 441 3,88

2005.. .2006 12,54 794 111 0,23 3,41 18,0 272 8,91 708 787 110 -1,0 4,3 342 2,88

2006.. .2007 12,57 787 110 0,96 4,20 76,6 335 8,87 700 800 112 1,8 5,5 441 3,30

2007.. .2008 12,54 800 112 0,61 2,54 48,7 202 9,21 735 771 108 -4,0 2,0 162 2,26

2008.. .2009 12,32 771 108 0,42 4,29 33,8 348 8,47 687 763 107 -1,0 2,7 223 1,01

2009.. .2010 13,19 763 107 1,21 1,54 91,9 117 10,27 764 885 124 17,1 24,6 1866 2,46

2010.. .2011 13,30 885 124 1,00 3,79 74,9 285 9,51 712 883 123 -0,4 4,3 325 2,85

2011.. .2012 13,23 883 123 0,37 3,10 28,0 234 10,57 799 860 120 -3,2 3,9 293 2,40

Сумма 128 8117 1134 6,27 32,2 489 2534 94 7347 8141 1137 3,31 59,1 4576 24,8

Ср.значение 12,8 812 113 0,63 3,22 48,9 253 9,43 735 814 114 0,33 5,91 458 2,48

Таблица 3

Расчет элементов водного баланса оз. Бурабай за отдельные гидрологические годы

«

о §

ч о и

>я

и и сг я

и

О

§

& Я

1-ч

В о

Э

&

ч о и и Я Ч и а О

и

И ^ Й § « Я Ё. 3

ю о

г

и

св

^ 9 о Й я Й

84 О

Й ч

с и

Ц

>я Я я о

КС

и Рн

ч и

со И и

св

^ 9 о Й я В 84 о Й ч

с и Ц

зЯ

Я «

о

ч о

ч к

(Ц Он

ц и

со В и

<и

я >я

Я О <и Я Он ч 2 о

я я

К

и о я

X &

5? я о я

г я

2 3

и

Я я л о я «

я И

2 * Оч и

>> Л

^ 1С

О

г

о

2

Я

св

5Г со о

се §

0) т

^ 3

ю ■

о я

а> 5

Я Й

Я

а>

Я <ц

Й

3 Я

Я &

§ О

2 я

о и §

(ч

о

Он

и

СО

О «

2 я

Я 2

о М

а В

и в

со й

о -

я

3 И ||

И И

и я о я

я я

Рн и

С ш «

2003...2004 10,26 859 35,7 0,13 ^ 0,23 12,4 22 7,95 774 836 33,5 -2Д 5,4 531 1,27

2004...2005 10,21 836 33,5 0,56 3,11 54,6 305 7,79 764 888 38,3 4,8 8,9 871 1,82

2005...2006 10,65 888 38,3 0,13 3,01 12,2 283 7,78 731 884 37,9 -0,4 4,2 396 3,55

2006...2007 10,64 884 37,9 0,80 3,42 75,2 322 7,78 731 892 38,6 0,8 4,3 407 2,82

2007...2008 10,58 892 38,6 0,32 2,27 30,4 214 7,89 746 868 36,4 -2,2 зд 291 0,91

2008...2009 10,39 868 36,4 0,22 3,68 21,5 354 7,33 705 870 36,6 0,2 3,6 350 1,18

2009...2010 10,47 870 36,6 0,74 1,33 70,7 127 8,10 773 845 34,3 -2,3 3,7 355 2,36

2010...2011 10,16 845 34,3 0,51 2,50 50,6 246 7,38 726 840 33,9 -0,5 3,9 384 1,45

2011...2012 10,03 840 33,9 0,23 2,47 22,8 246 8,02 800 812 31,4 -2,5 2,8 281 0,73

Сумма 93,4 7781 325 3,64 22,0 350 2119 70,0 6750 7733 321 -4,3 40,0 3867 16,1

Ср. значение 10,4 865 36,1 0,40 2,45 38,9 235 7,78 750 859 35,7 -0,5 4,45 430 1,79

ЧО

05

К 2 рз

О О

о

ю

—] ^

л

ю о о

о

1-1 ^ из

о ю с§

4*. О 40

I— 4*. о

ЧО 4*. ЧО ю

и) ь- и> Ъч °° а.'

^ о^ ьо —э

4*. (О 00 1У1

'о ^ к>

„ ю ю

о ^ 00 Й

и 1Л и н- <1 К)

1л V о

<1 ьо

00 £ 00 о

-л V©

о о о

о о о

V©

к) кэ к)

о о о

ь-* о о

о 00

О) 1Л

00 и>

V© V©

00 00 00

а\ ач 1ч)

о ач

о о о

--4 00 ю

о _

<1 1—1

-0 00 00

н- и> (Л

00 1ч> *

ю 1—к 00

V© -а

4*. 00 оч

-Рь 00

ю и>

о и>

ю оч

н-* н-* о

ч© <1 V©

О --Л --л

СТ\ и) *

(-Л V© *

00 00 00

и> а\ а\

о (Л

ю (Л <1

о

V© V© Н- н- н-

Ю ч© о о о

о ^ оо

25 £ ^ 00 "у© ^

Ю 4*. ач н-

о У Ъ\ "о Ъо оо

(Л М 4х (О а ю оо

ЙР>

М и) ^ V)

ч© ^о ю и> и>

© к> и> ю 4^.

ч] ю Ы

д ы ы о

00 --л

Гидрологический год

Среднегодовая площадь озера, км 2

см Уровень и объем в начале Г..Г

млн.м3

период ледостава Поступление воды на поверхность озера, млн.м3

без ледовый период

период ледостава Поступление воды на поверхность озера,мм

без ледовый период

млн.м 3 Испарение с водной поверхности

мм

см Уровень и объем в конце Г..Г

млн.м3

Изменение объема озера, млн.м3

млн.м3 Суммарный

мм годовой приток в озеро, млн .м3

Приток воды в озеро в весенний период,млн .м3

Таблица 5

Основные характеристики водного баланса озера Шортан в середине 20 века и начале 21 века

Характеристика водного баланса В середине 20 в. В начале 21 в. Изменение

м в го м я « м в м в го м я « м в м в го м я « м в

Приток воды с водосбора и во-

дообмен через ложе озера 390 7,25 458 5,91 68 1,34

Запас воды в снеге на поверхно-

сти озера к началу весеннего

снеготаяния и осадки, выпадаю-

щие на поверхность озера за пе-

риод от начала снеготаяния до

начала ледостава 290 5,40 302 3,85 12 1,55

Испарение с водной поверхности

озера за период от начала снего-

таяния до начала ледостава 680 12,65 735 9,43 55 3,22

Таблица 6

Основные характеристики водного баланса оз. Бурабай в середине 20 и

начале 21 века

Характеристика водного баланса В середине 20 в. В начале 21 в. Изменение

м в го м я « м в м в го м я « м в м в го м я « м в

Приток воды с водосбора и во-

дообмен через ложе озера 390 3,67 430 4,45 40 0,78

Запас воды в снеге на поверхно-

сти озера к началу весеннего

снеготаяния и осадки, выпадаю-

щие на поверхность озера за пе-

риод от начала снеготаяния до

начала ледостава 290 2,72 274 2,85 16 0,13

Испарение с водной поверхности

озера за период от начала снего-

таяния до начала ледостава 680 6,39 750 7,78 70 1,39

51

Таблица 7

Основные характеристики водного баланса озера Улькен Шабакты в середине 20 века и в начале 21 века

Характеристика водного баланса

В середине 20 в.

н

л

В начале 21 в.

н

л

Изменение

н

л

Приток воды с водосбора и водообмен через ложе озера Запас воды в снеге на поверхности озера к началу весеннего снеготаяния и осадки, выпадающие на поверхность озера за период от начала снеготаяния до начала ледостава Испарение с водной поверхности озера за период от начала снеготаяния до начала ледостава

390 8,19 325 5,05

290 6,09 299 4,61

65 3,14

9 1,48

680 14,28 745 11,5 65 2,78

В табл. 5.7 показано, что запас воды в снеге на поверхности озера к началу весеннего снеготаяния и осадки, выпадающие на поверхность озера за период от начала снеготаяния до начала ледостава с середины 20 в. и начале 21 в. практически не изменились. Это указывает, что в условиях современного климата не произошло увеличения или уменьшения атмосферных осадков в рассматриваемом бассейне.

В то же время, испарение с поверхности оз. Шортан (табл. 5) увеличилось с 680 до 735 мм. Испарение с поверхности оз. Бурабай (табл. 6) увеличилось с 680 до 750 мм, а с поверхности оз. Улькен Шабакты (табл. 7) увеличилось с 680 до 745 мм. Это указывает на то, что в условиях современного климата, произошёл рост температуры воздуха в среднем за год на 1.1,5 °С.

Приток воды с водосбора и водообмен через ложе оз. Шортан уменьшился с 7,25 млн. м3 до 5,91 млн. м3 - на 18,5 %. В условиях нормы выпадающих атмосферных осадков такое сокращение поступления воды в озеро указывает на значительное водопотребление на хозяйственные нужды. Для оз. Бурабай эта величина увеличилась с 3,67 млн. м3 до 4,45 млн. м3. По-видимому, это обусловлено сокращением поступления воды из оз. Бурабай в оз. Улькен Шабакты по протоке Громотуха.

52

Для оз. Улькен Шабакты эта величина уменьшилась с 8,19 млн. м3 до 5,05 млн. м3. Это, по-видимому, обусловлено сокращением или отсутствием поступления воды в оз. Улькен Шабакты из оз. Бурабай по протоке Громоту-ха, а также забором воды в бассейне озера на хозяйственные нужды.

Суммарный приток в озера Бурабай и Улькен Шабакты в 1956 г. составил 11,9 млн. м3 (данные табл. 6 и 7), а в 2002...2012 гг. 9,5 млн. м3, т.е. на 2,4 млн. м3 или на 20 % меньше. Общий приток в озера ЩБКЗ в середине 20 в., как отмечалось выше, составлял 35,3 млн. м3 в год. Если по аналогии с озерами Шортан, Бурабай и Улькен Шабакты принять сокращение притока равным 20 %, то окажется, что величина общего притока в озера ЩБКЗ с учетом водопотребления составит 7,1 млн. м3 в год. Как отмечено выше, во второй половине 20 века и начале 21 века приток в озеро Шортан сократился на 1,34 млн. м3, а приток в озера Бурабай и Улькен Шабакты - на 2,40 млн. м3. Таким образом, суммарное сокращение в озера Шортан, Бурабай и Улькен Шабакты составило - 3,74 млн. м3 или 19,6 %.

Испарение с трех рассматриваемых озер в среднем увеличилось на 63 мм (9,3 %), что при современной площади озер (38,6 км2) составляет 2,43 млн. м3. Проведенные ранее исследования показали, что площадь всех десяти озер в естественных условиях (1956 г.) составляет 89,5 км2, следовательно учитывая среднюю величину увеличения испарения можно «предположить», что общий объем озер уменьшился на 5,64 млн. м3.Таким образом, расходная величина водного баланса, которая включает водопо-требление и увеличение испарения с водной поверхности, составляет 12,7 млн. м3 для современной площади озер.

Проведенные исследования озер Шортан, Бурабай и Улькен Ша-бакты показали, что к началу 21 века в их водном балансе произошли существенные изменения, а именно увеличилось испарение со снега и водной поверхности озер. Для восстановления озер в размерах, наблюдавшихся в середине 20 века, необходима подача в Щучинско-Боровскую курортную зону около 15 млн. м3 воды из внешних источников, для компенсации увеличения испарения с водной поверхности и водопотребления на хозяйственные нужды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель / Под общей редакцией Урываева В.А., Выпуск 1, Акмолинская область Казахской ССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1958. - 790 с.

53

2. Семенов В.А., Сток рек засушливых территорий - М.: Гидрометеоиз-дат, 1990. - 168 с.

Поступила 21.01.2014

Геогр. гылымд. канд. В.В. Голубцов

М. Т. Садуокасова М.Н. Раченков

ЩУЧИНСК-БУРАБАЙ КУРОРТ ЗОНАСЫНЬЩ СУ БАЛАНСЫ

ЭЗГЕРУ1 ТУРАЛЫ

21 гасырдыц басында Шортан, Бурабай жане Yлкен Шабацты квлдертщ су балансы царастырылады. 20 гасырдыц екiншi жартысында су булануыныц жэне су тутынудын квбейуi салдарынан квлдердщ квлемi мен децгеш ку_рт цысцарганы кврсетiледi. Квлдегi су децгеш мен келемтщ азайып кету салдарынан туындаган келецаз жагдайларды цалпына келтiру Yшiн су ресурстарыныц багасы берiледi.

54