CC BY
18НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №1 2010
УДК 556.048
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ СТОКА ПО ДЛИНЕ РЕКИ СЫРДАРЬЯ В ПРЕДЕЛАХ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Канд. геогр. наук В.П. Попова
А.Н. Мусенова
Определены потери стока по участкам и по длине р. Сырда-рья, проведен анализ изменения стока реки от нижнего бьефа Шар-даринского водохранилища до с. Каратерень (впадения в Малый Арал) в периоды с различным уровнем хозяйственной деятельности. Приведено внутригодовое распределение стока р. Сырдарья для разных периодов и лет различной водности.
Основной источник питания Малого Арала - трансграничная река Сырдарья. Её бассейн расположен на территории 4-х государств: Кыргызстана, Узбекистана, Таджикистана и Казахстана. Водные ресурсы р. Сырдарьи формируются, в основном, за пределами Казахстана: свыше 74 % приходится на Кыргызстан (р. Нарын); около 14 % - на Узбекистан, около 3 % - на Таджикистан, на долю Казахстан приходится 9 % (реки Арысь и Келес). Верховья р. Сырдарья зарегулированы каскадом водохранилищ многолетнего и сезонного регулирования: Токтогульское, Андижанское, Чарвакское, Кайра-кумское и Шардаринское, общим объемом 32 км3в год [4].
Гидрологические наблюдения на р. Сырдарье (на территории Казахстана) начали проводиться с 1912 г. в г. Казалинске, а с 1914 г. на ж.-д. ст. Тюмень-Арык. Начиная с 1947 года, количество гидрологических постов увеличилось, наблюдения за стоком реки стали практически непрерывными. Наибольшее количество гидрологических постов (более 20) было в 40...50 гг. прошлого столетия. Затем в 90-е годы количество пунктов наблюдений сократилось. В последние годы сеть гидрологических наблюдений на р. Сырдарье восстанавливается, и по данным РГП «Казгидромет» на 01.01.2009 г., наблюдения проводятся на 11 гидропостах, включая притоки (табл. 1).
Сток в Шардаринское водохранилище складывается из стока рек Сырдарья - выше устья р. Келес и р. Келес - устье. В результате проведенного анализа с помощью двойных и разностных интегральных кривых, имеющийся ряд наблюдений за стоком был разбит на два периода: условно-естественный с 1910 по 1970 гг. и период устойчивого водопотребле-100
ния с 1976 по 2008 гг. С 1971 г. по 1975 г. наблюдался период с неустойчивым водопотреблением. Выполненные расчеты показали, что в период естественных условий приток в Шардаринское водохранилище составил 22,9 км3/год, а в период устойчивого водопотребления эта величина равна 15,8 км3/год. Таким образом, уменьшение притока за эти два периода составило 7,14 км3/год.
Таблица 1
Сведения о гидрологических постах на р. Сырдарье, находящихся в ведении РГП «Казгидромет»
Пост Расстояние от устья, км Период действия
открыт закрыт
нижний бьеф Шардаринского вдхр. 1633 25.08.1959 действует
уч. Коктюбе 1281 12.08.1974 действует
ж.-д. ст. Тюмень-Арык 996 25.10.1913 (09.07.1926) действует
раз. Кергельмес 804 30.12.1961 действует
пгт. Тасбугет - 11.1980 действует
ж.-д. ст. Караозек (Кара-Узяк) 684 03.11.1913 действует
пгт. Джусалы (Кармакчи), в 0,3 км ниже устья протоки Караозека 494 15.02.1961 (01.10.2008) 01.03.1998
г. Казалинск 181 28.06.1911 действует
с. Каратерень - 01.01.1993 действует
прот. Караозек - ж.-д. ст. Караозек 187 03.11.1913 (24.05.1923) действует
прот. Караозек - пгт Джусалы 0,8 31.10.1913 (01.10.2008) 01.03.1998
В процессе выполнения данной работы пропуски в наблюдениях за годовым стоком были восстановлены. Для этого использовались уравнения зависимости годового стока восстанавливаемых рек с реками-аналогами по уравнениям регрессии, а также использованы зависимости среднегодового стока со стоком за отдельные месяцы. В качестве аналогов использованы наблюдения на выше расположенных створах. В ходе выполнения работы восстановлены среднегодовые значения расходов воды и рассчитаны статистические характеристики р. Сырдарьи для 11 гидрологических постов за период с 1910 по 2008 гг. (табл. 2).
Для анализа изменений стока по длине реки были использованы данные о годовом стоке р. Сырдарьи по различным гидрологическим постам, расположенным в пределах Республики Казахстан [1, 2].
101
Таблица 2
Статистические характеристики стока р. Сырдарьи в различных створах
Река - пункт Характеристики стока
Норма, м3/с а С5/Су С
нижний бьеф Шардаринского вдхр. 440 0,40 2,75 1,10
уч. Коктюбе 419 0,40 1,90 0,76
ж.-д. ст. Тюмень-Арык 365 0,50 1,80 0,90
раз. Кергельмес 323 0,52 2,50 1,30
пгт Тасбугет 229 0,63 1,90 1,20
ж.-д. ст. Караозек 193 0,65 2,00 1,30
прот. Караозека, ж.-д. ст. Караозек 33 0,68 1,90 1,29
г. Казалинск 141 0,85 1,90 1,62
с. Каратерень 129 0,81 2,50 2,03
пгт Джусалы 168 0,68 2,00 1,36
прот. Караозека - пгт Джусалы 185 0,47 2,00 0,94
Изменения годовых величин бытового стока р. Сырдарьи от нижнего бьефа Шардаринского вдхр. до г. Казалинска за годы с различной водностью показаны на рис. 1. Как видим, в различные годы потери стока по длине реки уменьшались. В 1969 г., когда наблюдалась максимальная водность, потери стока, составили 363 м3/с. При этом наиболее резкое уменьшение годового стока отмечалось на участке от ж.-д.ст. Тюмень-Арык до с. Джусалы, а наименьшее - от с. Джусалы до г. Казалинска. Резкое снижение стока на участке от ж.-д.ст. Тюмень-Арык до с. Джусалы в значительной мере обусловлено водозаборами на орошение и естественными потерями стока из русла и поймы, которые здесь больше, чем на других участках р. Сырдарьи.
Рис. 1. Изменение стока р. Сырдарьи по её длине. 1 - 1966 г.; 2 - 1968 г.; 3 - 1969 г.; 4 - 2005 г.; 5 -2001 г.; 6- 2007 г.
102
Для определения потерь стока по длине р. Сырдарьи ниже нижнего бьефа Шардаринского вдхр. до впадения в Северное Аральское море было выделено 3 участка:
• от нижнего бьефа Шардаринского вдхр. до ж.-д. ст. Тюмень-Арык;
• от ж.-д. ст. Тюмень-Арык до г. Казалинска;
• от г. Казалинска до с. Каратерень.
А также 2 участка от верхнего створа до устья:
• от нижнего бьефа Шардаринского вдхр. до г. Казалинска;
• от нижнего бьефа Шардаринского вдхр. до с. Каратерень.
Потери стока рассчитывались для трех периодов:
• условно-естественный (1959... 1970 гг.);
• устойчивого водопотребления - ирригационный режим работы Токтогульской ГЭС (1976. 1992 гг.);
• устойчивого водопотребления - энергетический режим работы Токтогульской ГЭС (1993.2008 гг.).
Разделение устойчивого водопотребления на два периода связано с тем, что, начиная с 1993 г., режим работы Токтогульского водохранилища изменился. Ранее оно работало в ирригационном режиме. Сбросы из него проводились, в основном, в осенне-летний период и составляли около 75 % от общего стока [1]. В середине 90-х годов прошлого столетия режим попусков воды водохранилища резко изменился. В последние десятилетия для выработки необходимой для Кыргызстана электроэнергии основные попуски воды осуществлялись в зимние месяцы, в течение которых срабатывается около 60 % общего объема стока [6]. В результате внутригодовое распределение стока практически по всей длине р. Сырдарьи резко изменилось. Вместо относительно низкого зимнего стока проходят значительные зимние паводки. На рис. 2 представлено внутригодовое распределение стока р. Сырдарьи - уч. Коктюбе за годы с различной водностью. Вне зависимости от водности года, внутригодовое распределение стока изменилось. Максимальные расходы наблюдаются в первом квартале по всем гидрологическим постам р. Сырдарьи.
За период с 1959 по 2008 гг. потери стока рассчитывались по участкам реки в расходах воды и в процентном отношении от величины стока в верхнем створе. Результаты расчетов приведены на рис. 3. Потери стока различны как по годам, так и по участкам. Так в 1969 г. на участке от нижнего бьефа Шардаринского вдхр. до с. Каратерень потери составили 500 м3/с.
103
д, м3/с 600
500
400
300
200
100
0
□ -1 -2
3 Квартал 4
д, м3/с
700 Г
600 -
500 -
400 -
300 -
200 -
100 -
□ -1 ■ -2
1 2
3 Квартал 4
д, м /с 800 700 600 500 400 300 200 100 0
ПП-1 В-2
1
3 Квартал 4
Рис. 2. Внутригодовое распределение стока р. Сырдарья - уч. Коктюбе. а - в маловодные годы, 1 - 1978 г., 2 - 2008 г.; б - в средние по водности годы, 1 - 1990 г., 2 - 2006 г.; в - в многоводные годы, 1 -1988 г., 2 - 2004 г.
В табл. 3 приведены результаты осреднения потерь стока по периодам. Практически на всех участках реки наблюдалось увеличение потерь стока за различные периоды. Максимальные потери на всех участках приходятся на период 1993.2008 гг., когда режим работы Токтогульской ГЭС с ирригационного изменился на энергетический. Однако, в процентном отношении максимальные потери стока на всех участках отмечались с 1976. 1993 гг. Это связано с тем, что в этот период на реке было сравнительно небольшое поступление воды к верхнему створу.
а
1
2
б
0
в
2
104
ду/с
о г
■-^щщг-г-г-ооооо^о^о^оо
В % О г
20 —
-—" -—" -—" '—■ -—" -—' '—' -—' '—' -—' '—'
Рис. 3. Потери стока р. Сырдарьи на участке от нижнего бьефа Шардаринского вдхр. до с. Каратерень.
Наибольшие потери стока наблюдались, как было отмечено ранее, на участке от ж.-д. ст. Тюмень-Арык до г. Казалинска и составили 191...258 м3/с или 34,0...76,2 % от стока в верхнем створе.
Таблица 3
Потери стока р. Сырдарьи по участкам
Участок Период, годы Потери стока
м3/с %
нижний бьеф Шардаринского вдхр. -ж.-д. ст. Тюмень-Арык 1959.1970 44,6 8,0
1976.1992 74,4 22,7
1993.2008 75,7 13,5
ж.-д. ст. Тюмень-Арык - г. Казалинск 1959.1970 191 34,0
1976.1992 193 76,2
1993.2008 258 56,7
г. Казалинск - с. Каратерень 1959.1970 70,5 18,4
1976.1992 7,41 0,83
1993.2008 23,7 8,6
нижний бьеф Шардаринского вдхр. -г. Казалинск 1959.1970 236 39,1
1976.1992 267 81,2
1993.2008 334 62,9
нижний бьеф Шардаринского вдхр. -с. Каратерень 1959.1970 307 50,3
1976.1992 275 82,6
1993.2008 357 67,0
105
Наименьшие потери стока наблюдались на участке от г. Казалин-ска до с. Каратерень. Их величина составляла от 7,41 до 23,7 м3/с или соответственно от минус 0,8 до плюс 8,6 %. На этом участке максимальные потери стока наблюдались в период 1959. 1970 гг. и составляли 70,5 м3/с или 18,4 %. За период с 1976 по 1992 гг. сток увеличился на 7,41 м3/с или 0,8 %, что можно объяснить выклиниванием стока и возвратными водами.
В табл. 4 приведены потери стока в годы различной водности. За средний по водности год принят 1990 г., за многоводный - 1993 г., за маловодный - 2000 г.
Таблица 4
Потери стока р. Сырдарьи по участкам в годы различной водности
Участок Сток
средний многоводный маловодный
м /с % м3/с % м3/с %
от нижнего бьефа Шардаринского
вдхр. до ж.-д. ст. Тюмень-Арык 126,0 27,0 114,0 16,8 112,0 27,2 от ж.-д. ст. Тюмень-Арык до г.
Казалинска 226,0 48,5 268,0 39,5 222,9 54,1
от г. Казалинска до с. Каратерень 10,0 2,1 67,0 9,9 -15,1 -3,7 от нижнего бьефа Шардаринского
вдхр. до г. Казалинска 352,0 75,5 382,0 56,3 334,9 81,3 от нижнего бьефа Шардаринского
вдхр. до с. Каратерень_362,0 77,7 449,0 66,2 319,8 77,6
В табл. 5 помещены потери стока по кварталам и различным периодам.
Таблица 5
Потери стока по длине р. Сырдарьи по кварталам, м3/с
Участок Период, годы Ква] ртал Год
1 2 3 4
от нижнего бьефа Шардаринского 1976. .1992 -4,10 167 139 -4,44 74,4
вдхр. до ж.-д. ст. Тюмень-Арык 1993. 2008 -20,9 96 154 17,0 61,5
от ж.-д. ст. Тюмень-Арык до 1976. .1992 57,8 292 351 68,4 192
г. Казалинск 1993. 2008 160 303 405 165 258
от нижнего бьефа Шардаринского 1976. .1992 53,7 459 490 64,0 267
вдхр. до г. Казалинск 1993. .2008 139 399 559 182 320
В период с 1976 по 1992 гг. максимальные потери стока для всех участков наблюдались, в основном, в третьем, иногда во втором кварталах. В первом и четвертом кварталах потери практически равны.
В период с 1993 по 2008 гг. тенденции сохранились, максимальные потери наблюдались в третьем квартале, минимальные - в первом и чет-
106
вертом. Следует отметить, что за последние годы увеличение потерь наблюдалось в первом и четвертом кварталах.
Проведенные исследования по изменению бытового стока по длине реки Сырдарья позволили сделать следующие выводы. После строительства каскада водохранилищ в верхнем и среднем течении р. Сырдарьи гидрологический режим в пределах Казахстана был существенно нарушен. В связи с этим, расчет проводился для двух периодов:
• условно-естественного - до 1970 г.;
• устойчивого водопотребления с 1976 по 2007 гг.
Для указанных периодов рассчитаны среднемноголетние характеристики бытового стока, их статистические характеристики и расходы воды различной обеспеченности. Среднегодовые величины бытового стока в период устойчивого водопотребления уменьшились от 40 % (р. Сырдарья - нижний бьеф Шардаринского вдхр.) до 70 % (р. Сырдарья - г. Казалинск) по отношению к стоку за условно-естественный период. Если ранее, в Аральское море поступало 366 м3/с или 11,6 км3 в год, то в период устойчивого водопотребления эта величина уменьшилась до 129 м3/с или 4,07 км3 в год.
Изменение внутригодового распределение стока р. Сырдарьи произошло практически по всей длине реки. Вместо относительно низкого зимнего стока проходят значительные зимние паводки. Если доля стока второго -третьего кварталов для р. Сырдарья - нижний бьеф Шардаринского водохранилища ранее составляла 80 %, то после 1992 г. его величина равна 60 %. Соответственно, доля стока первого и четвертого кварталов - 20 % и 40 %.
Вниз по течению реки тенденции изменения сохранились, величины стока в зимний период (1 и 4 кварталы) увеличились и составили: для ж.-д. ст. Тюмень-Арык 26 % и 43 %, для стока в летний период (2 и 3 квартал) - 74 % и 56 %. Внутригодовое распределение стока р. Сырдарьи у г. Казалинска практически не изменилось, если раньше соотношение зимнего стока к стоку в летний период составляло 38 % и 68 % , то в последние годы оно стало 56 % и 38 %.
На р. Сырдарье происходит уменьшение стока по длине реки. Наибольшие потери наблюдаются на участке от ж.-д. ст. Тюмень-Арык до г. Казалинска и составляют от 191 м3/с до 258 м3/с. Наименьшие потери стока выявлены на участке от г. Казалинска до с. Каратерень, их величины от 23,7 м3/с до 70,5 м3/с.
С увеличением водности потери по длине реки увеличиваются. Максимальные потери стока для всех участков наблюдаются, в основном,
107
в третьем, иногда во втором кварталах. В первом и четвертом кварталах потери практически равны.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Государственный Водный Кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. - Т. 5. - Вып. 3. Казахская ССР. -Л.: Гидрометеоиздат, - 1987. - 232 с.
2. Государственный Водный Кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. - Ч. 1 и 2. - Вып. 3. Бассейны р. Сырдарьи, Чу и Талас. - Алматы, 2002. - 210 с.; 2005. - 145 с.
3. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши с
2000 по 2006 гг.- Ч. 1. - Вып. 5. Бассейн реки Сырдарья. - Алматы, с
2001 по 2007 гг.
4. Кудеков Т.К., Никифорова Л.Н., Ли В.И., Попова В.П. Анализ гидрологической ситуации, сложившейся в бассейне реки Сырдарья, и предложения по ее нормализации // Гидрометеорология и экология. - 2005. - № 2. - С. 89-100.
5. Попова В.П., Айтымова Б.Б. Русловой водный баланс в пределах РК. // Материалы международной научно-практической конференции «Современные аспекты использования природно-ресурсного потенциала трансграничных рек Центральной Азии» // Алматы, 2010.
6. Ресурсы поверхностных вод. Основные гидрологические характеристики. - Т. 14. - Вып. 1. Средняя Азия. Бассейн р. Сырдарьи - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 478 с.; 1974. - 532 с.; 1978. - 430 с.
7. Турсунов А.А., Жиенбаева Р.К. Зимние паводки на реке Сырдарья и проблемы защиты города Кызылорда // Гидрометеорология и экология. - 2004. - № 1. - С. 42-51.
РГП «Казгидромет», г. Алматы
ЦАЗАЦСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ШЕГ1НДЕГ1 СЫРДАРИЯ вЗЕНШЩ Т¥ЛА БОЙГЫ АГЫСЫНЬЩ ШЫГЫНЫН АНЬЩТАУ
Геогр. гылымд. канд. В.П. Попова
А.Н. Мусенова
Сырдария озешшц тула бойы жэне жеке бол1мшелер бойынша агын шыгыны анъщталды, мерзгм шгнде зртурлг шаруашылыщ щызметтщ децгешне байланысты болатын Шардара су щоймасыныц томенг1 саласынан Каратерец (Кгшг Аралга щуятын жер1) селосына дешнг! взен агысыныц взгеру1не талдау жург1зшд1. Сырдария озем уш1н, эртурл1 мезгыдер мен жылдар ¡штдег1 сулыглыщ агынныц жыл бойгы болгнуг аныщталды.
108
