CC BY
0Гидрометеорология и экология №3 2024
УДК 502/504:556.114
МРНТИ 70.27.17:27.23.15
ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ВОДОСБОР БАССЕЙНА
РЕКИ ТОБЫЛ ОТ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ С МАТЕМАТИЧЕСКИМ
МОДЕЛИРОВАНИЕМ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
Ж.С. Мустафаев1* д.т.н., профессор, А.Т. Козыкеева2 д.т.н., доцент, Б.Е. Тастемирова2 PhD,
Л.М. Рыскулбекова2 PhD
1АО «Институт географии и водной безопасности», Алматы, Казахстан
2Казахский национальный аграрный исследовательский университет, Алматы, Казахстан
E-mail: z-mustafa@rambler.ru
На основе системного анализа структуры и динамики использования водных ресурсов в водосборе бассейна реки Тобыл, изучена динамика формирования геоэкологических условий водопользования в отраслях экономики в условиях Костанайской области
Республики Казахстан. Определена нагрузка возвратными водами и загрязняющими веществами, которые показали, что характеризуются высокой катастрофической нагрузкой, требующих регулирования природной и антропогенной деятельностью для обеспечения в перспективе устойчивого развития региона. Разработанная укрупненная схема
водопользования в водосборе бассейна реки Тобыл (казахстанская часть), позволяющая
формирование математических, физических и химических признаков уравнения водохозяйственного и гидрохимического балансов, позволила получить математическую
модель качества воды и предельно-допустимого объема сброса возвратных вод речных
бассейнов, которая обеспечивает соблюдение санитарно-эпидемиологического норматива и позволит сохранить экологическое состояние водных объектов и планировать
водоохранные мероприятия для формирования желаемого уровня качества воды в реке.
Ключевые слова: бассейн реки, водосбор, нагрузка, схема, уравнение, баланс, модель, качество воды,
возвратные воды, водопользование.
Поступила: 18.08.24
DOI: 10.54668/2789-6323-2024-114-3-100-113
ВВЕДЕНИЕ
Водные ресурсы речных бассейнов,
являясь одним из наиболее важных
компонентов природной среды, являются
средой обитания человека и одновременно
служит основным потенциалом осуществления
его хозяйственной деятельности. Вода
как необходимый составной элемент ряда
технологических
процессов
природнопроизводственного комплекса, и естественный
ресурс – жилищно-коммунального хозяйства
имеет
первостепенное
значение
для
функционирования практически всех отраслей
экономики, а также удовлетворения бытовых
и культурных потребностей населения.
Природная возобновляемость водных ресурсов
и, в определенных пределах, их способность
к самоочищению, обусловили экстенсивный,
расточительный характер использования воды
на протяжении всей истории человеческого
развития. В результате экологическое состояние
многих водных объектов, в особенности, малых
рек, ухудшилось, а качество воды перестало
удовлетворять санитарно-эпидемиологическим
требованиям. В связи с этим, для формирования
геоэкологической деятельности, для улучшения
водохозяйственной обстановки на водосборе
речных бассейнах, одной из важнейших задач
научного изучения на современном этапе
использования водных ресурсов в отраслях
экономики становится оценка совокупной
антропогенной нагрузки с идентификацией
основных источников загрязнения.
Одним из фундаментальных направлений
по оценке антропогенной нагрузки речных
бассейнов являются направления, развиваемые в
работах:
– М. Е. Вершинской, В.В. Шабанова,
В.Н.
Маркина
(2016),
для
экологоводохозяйственной оценки водных систем,
100
Научная статья
Мустафаев, Козыкеева и др. Оценка антропогенной нагрузки...
включающих гидрологические и гидрохимические
процессы
использовали
Комплексную схему использования водных
ресурсов речных бассейнов;
– Л.Н. Бимагамбетовой, А.К. Имангалиевой
(2017), где в результате комплексной оценки
составлен блок-схема распределения массы
загрязняющих веществ бассейна реки Тобыл
по схеме Российской Федерации-Республики
Казахстан-Российской Федерации, для оценки
трансграничного загрязнения водных объектов;
– С. С. Ломакина (2019), где разработали
рекомендации
в
области
организации
геоэкологического мониторинга: теоретическую
базу и методику для дальнейшего изучения
территории с позиции использования ее в
хозяйственном процессе;
– С. В. Ясинского и др. (2020), для
изучения прямой антропогенной нагрузки
на водосборе речных бассейнов использован
ландшафтно-гидрологической метод, созданный в Институте географии Академии наук
Российской Федерации;
– В. И. Данилова-Данильяна и др.
(2020), для оценки особенностей формирования
диффузного загрязнения водных объектов
выявлены научно-методические, правовые и
организационные проблемы регулирования их
с учетом характера поступления загрязняющих
веществ в природную среду и сложностью
связей между антропогенным воздействием
на водосбор и откликом водного объекта (с
изменением качества воды и экологического
состояния) на такое воздействие;
– Н. В. Стоящевой (2020), где
выполнен обзор методических подходов к
оценке антропогенной нагрузки на водные
объекты, приводящей к изменению качества
вод связанным объемом сбрасываемых
загрязненных сточных вод.
Таким образом, системные исследования,
направленные
на
выявление
антропогенных
изменений,
а
также
последствий этих изменений, влияющих на
экологическое состояние среды показали,
что прикладная и математическая модели
оценки антропогенных нагрузок носят
аналитический
характер,
учитывающих
природные средообразующие и антропогенные факторы, территориальную организацию
водопользования, а также схемы комплексного
использования водных ресурсов речных
бассейнов,
включающих
утилизацию
возвратных вод.
Цель исследований – на основе
всесторонней
оценки
геоэкологических
условий формирования и использования
водных ресурсов в водосборах бассейна реки
Тобыл разработать на основе анализа качества
поверхностных вод методы определения
предельно-допустимого
объема
сброса
возвратных вод.
Объект исследований – Река Тобыл
является одной из главных водных артерий
Северного Казахстана. Зона формирования
стока р. Тобыл расположена на восточных
отрогах Южного Урала и Тургайской столовой
страны. Река Тобыл образуются слиянием реки
Бозбие и Кокпектысай и впадает в реку Ертис с
левого берега у города Тобольск. Водосборный
бассейн Тобыл составляет 395 тыс. км2, из
них часть ее водосбора, площадью 121 тыс.
км2, расположена в пределах Костанайской
области, а общая длина реки 1591 км, из них
протяженностью 682 км представляет верхнее
течение реки (Бурлибаев М.Ж. и др., 2014).
Река Тобыл берет начало в Оренбургской
области, далее с запада в него вливается приток
Желкуар, формирующийся на территории
Челябинской области. Следующим крупным притоком являются реки Аят и Уй,
формирующихся на территории Челябинской
области, а низовья - принадлежат Казахстану
(рисунок 1).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследование структуры и динамики
водопользования в водосборах бассейна
реки Тобыл с точки зрения бассейнового
подхода предполагает разностороннее изучение природных условий формирования
водных ресурсов в совокупности с анализом
социально-экономической
ситуации
в
пределах рассматриваемого речного бассейна.
В ходе изучения социально-экономической
организации водопользования устанавливаются
приоритетные цели использования водных
ресурсов, определяющие в последующемкруг
существующих водохозяйственных проблем
и мероприятий по рационализации их
использования. Одним из важнейших этапов
исследования является оценка интенсивности
101
Гидрометеорология и экология №3 2024
Рис.1. Схема водохозяйственных участков по бассейну реки Тобыл
антропогенной нагрузки с выделением и
идентификацией
основных
источников
загрязнения водосбора бассейна реки Тобыл
для обеспечения экологической устойчивости
природной системы и охраны окружающей
среды.
В водохозяйственной практике для
оценки антропогенной нагрузки на водосборах
речных бассейнов, приводящей к изменению
качества
вод,
применяют
показатели
нагрузки сточными водами и загрязняющими
веществами.
Нагрузка сточными водами водосбора
речных бассейнов определяется либо как
отношение общего объема
сточных вод
к объему среднегодового стока реки по
следующей формуле (Л.М. Корытный,
Л.А. Безруков, 1990; Стоящева Н.В., 2018;
А.В. Селезнева, 2003; А.А. Королев, Г.С.
Розенберг, Д.Б. Гелашвили и другие, 2007):
А=100×qi/Qi,
1990; М.С. Орлов, Е.А. Абрамова, В.А. Щерба,
2014; А.П. Голиков, 1982; М.П. Ратанова,
1990; Типология промышленных узлов…,
1990; Л.А. Безруков, Ю.А. Мисюркеев, 1995;
Т.С. Бибикова, 2011)
N=100×Qi/qi,
(2)
где А – нагрузка сточными водами (%);
N –кратность разбавления сточными водами;
qi - объем сточных вод, сбрасываемых в
водоток, км3 /год; Qi – среднегодовой объем
стока реки, км3 /год.
Помимо
нагрузки
сточными
водами существует показатель нагрузки
содержащимися в них загрязняющими
веществами (m, усл. тонна/км3) с учетом
их условной массы, который определяется
как отношение условной массы всех
загрязняющих веществ в составе сточных вод
(М, усл. тонна) к водному стоку реки (Qi, км3/
(1) год) (А.В. Селезнева, 2003):
и либо как обратное соотношение,
характеризующих кратность разбавления
сточных вод (Л.М. Корытный, Л.А. Безруков,
m=M/Qi ,
(3)
102
Научная статья
Мустафаев, Козыкеева и др. Оценка антропогенной нагрузки...
При этом, следует отметить, что формула 1 , рекомендованная для определения
нагрузки сточных вод не учитывает водозабор, обеспечивающий потребности отраслей
экономики. Влияние водозабора на определение нагрузки сточных вод оценивается
величиной параметра Авв в соответствие с
формулой, связывающей объем сточных вод,
сбрасываемых в водный объект (Wсвбр), со
среднегодовым стоком реки в данном створе
с учетом объема водозабора Wнрс-Wовз:
mвв=M/(Wнрс-Wовз) ,
(6)
где Wнрс- объем стока реки в начале
расчетного створа; Wовз- объем водозабора с
речных бассейнов для отраслей экономики;
Авв – нагрузка возвратными водами (%);
Nвв – кратность разбавления сточными водами: mвв – уровень условной нагрузки загрязняющими веществами возвратных вод.
Для классификации водосбора речных
бассейнов по уровню условной нагрузки загрязняющими веществами возвратных вод
Авв=100×Wсвбр/(Wнрс-Wовз);
(4) можно применить балльную оценку условной
массы загрязняющих веществ (табл. 1), предNвв=(Wнрс-Wовз)/Wсвбр;
(5) ложенную В.А. Скорняковым (1999).
Таблица 1
Балльная оценка условной массы загрязняющих веществ (В.А. Скорняков,1999)
Уровень нагрузки, усл.
тонна/км3
Оценочный балл
Уровень нагрузки, усл.
тонна/км3
Оценочный балл
<0,01
0,01…0,1
0,2…0,5
0,5...1,0
1,0...10,0
1
11…50
2
50...100
3
100...500
4
500...1000
5
>1000
6
7
8
9
10
На основе количественной класификации условной массы загрязняющих веществ
в составе возвратных вод сбрасываемых в водосборы речных бассейнов, разработана качественная классификация балльной системы,
характеризующая уровень нагрузки загрязняющих веществ:
< 0,01 (1) – нагрузки нет;
0,01...0,1 (2) –следы нагрузки наблюдаются;
0,2...0,5 (3) – очень низкая нагрузка;
0,5...1,0 (4) – низкая нагрузка;
1,0...10,0 (5) – средняя нагрузка;
11,0...50,0 (6) – значение нагрузки выше среднего;
50,0...100,0 (7) - высокая нагрузка;
100,0...500,0 (8) – очень высокая нагрузка;
500,0...1000,0 (9)- катастрофическая нагрузка;
> 1000 (10) – очень катастрофическая нагрузка.
Методической основой исследований
стали приемы эвристического анализа формирования уравнения водохозяйственного
баланса водосбора речных бассейнов и структурного моделирования водопользования для
формирования системы уравнения для расчета изменения загрязненности поверхностной речной воды, базирующихся совместное
применение физико-химических и биологических методов оценки отдельных компонентов
водной экосистемы (Zh. S. Mustafayev, 2022;
Ж.С. Мустафаев и др., 2022; Zh. S. Mustafayev
et al., 2023; Ж. С. Мустафаев, Б. Т. Кенжалиева, Г. Т. Далдабаева, 2024).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На основе информационно-аналитических материалов отчета о деятельности РГУ
«Тобол - Торгайская бассейновая инспекция
по регулированию использования и охране водных ресурсов» Комитета по водным ресурсам
Министерства водных ресурсов и ирригации Республики Казахстан (Отчет..., 2005-2020), включающих водные ресурсы речных бассейнов,
объем водопотребления в отраслях экономики,
сброс сточных, шахтно-рудничных и коллекторно-дренажных вод речных бассейнов, рельеф
местности, поля фильтрации и возвратных вод
с загрязняющими веществами, охватывающих
1996…2020 годы, определена динамика водопользования в водосборах бассейна реки Тобыл
и на основе их определены нагрузки возвратными водами, которые приведены в таблице 2.
103
Гидрометеорология и экология №3 2024
Таблица 2
Динамика водопользования в водосборах бассейна реки Тобыл и нагрузки
возвратными водами
Годы
Объем
водных
ресурсов,
млн м3
Объем
водопотребления,
млн м3
1
2
1996
Объем возвратных вод, млн м3
Нагрузка
возвратными
водами, %
речных
бассейнов
рельеф
местности
поля
фильтрации
Всего
3
4
5
6
7
8
159,90
219,93
15,30
-
95,18
110,48
9,57
1997
74,91
176,53
13,19
-
80,00
93,19
17,60
1998
440,79
132,59
12,11
-
75,12
87,23
2,74
1999
125,86
108,79
11,83
-
82,38
94,21
9,40
2000
949,56
107,34
9,01
-
75,68
84,69
0,94
2001
301,64
93,19
8,65
-
77,13
85,79
2,87
2002
858,53
88,14
15,11
-
72,90
88,01
1,75
2003
142,18
90,66
13,31
-
67,30
80,61
9,36
2004
482,56
97,32
18,03
-
69,34
87,37
3,74
2005
977,74
81,20
19,81
1,24
57,59
78,64
2,03
2006
164,64
90,05
13,27
1,95
74,92
90,57
8,06
2007
372,17
82,83
30,52
0,35
81,17
112,04
8,20
2008
318,55
87,03
33,85
0,32
73,11
107,28
10,63
2009
192,08
84,61
29,64
0,21
57,00
86,85
15,43
2010
141,30
83,31
53,49
0,26
54,28
108,03
37,86
2011
204,38
79,06
38,71
0,25
57,10
95,06
18,94
2012
272,19
81,66
24,27
0,59
54,31
79,17
8,92
2013
419,48
88,78
19,34
0,16
21,23
40,73
4,61
2014
441,56
93,79
16,30
0,39
41,35
58,04
3,69
2015
259,89
86,26
21,54
0,20
34,10
55,84
8,29
2016
577,20
84,74
22,20
74,9
49,76
146,86
3,85
2017
397,00
87,80
35,89
14,00
39,87
89,76
9,04
2018
226,10
78,89
35,03
13,63
35,86
84,52
15,49
2019
231,20
76,43
11,88
0,16
40,68
52,72
5,14
2020
312,21
81,54
23,59
0,13
36,58
60,30
7,56
Анализ динамики объема водных ресурсов реки Тобыл на границе Российской
Федерации и Республики Казахстан показал,
что в период исследования изменяется от 74,91
до 949,56 млн м3, которые характеризует их
значительную вариабельность по годам. При
этом объем водопотребления уменьшается от
219,93 до 71,54 млн м3, а объем возвратных вод
изменяется в пределах от 78,64 до 112,04 млн
м3 и последовательно увеличивается объем
возвратных вод сбрасываемых речных бассейнов от 15,30 до 53,49 млн м3, что приводит к
увеличению нагрузка возвратными водами на
территориях водосбора речных бассейнов.
Для анализа химического состава сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты в пределах Костанайской области использованы данные Костанайского
филиала ГУ «Тобол-Торгайского Департамента экологии» (Информационный бюллетень...,
2005-2020) и «Костанайского областного центра санитарной эпидемиологической экспертизы» (Национально экологический бюллетень..., 2005-2020) и на основе их определены
условные нагрузки загрязняющими веществами (табл.3).
104
Научная статья
Мустафаев, Козыкеева и др. Оценка антропогенной нагрузки...
Таблица 3
Средний объем переноса загрязняющих веществ возвратными водами в водосборах бассейна
реки Тобыл
Показатели
1
Взвешенные вещества
Хлориды (𝐶𝐶𝐶𝐶)
Сульфаты (𝑆𝑆𝑂𝑂4 )
Нефтепродукты
Азот аммонийный (𝑁𝑁𝐻𝐻4 )
Азот нитратный (𝑁𝑁𝑂𝑂2 )
Азот нитратный (𝑁𝑁𝑂𝑂3 )
Железо общее (𝐹𝐹𝐹𝐹)
Медь (𝐶𝐶𝐶𝐶)
Цинк (𝑍𝑍𝑍𝑍)
Кальций (𝐶𝐶а)
Магний (𝑀𝑀𝑀𝑀)
Сумма (М, усл. тонна)
(𝑊𝑊нрс − 𝑊𝑊овз ), км3
Уровень нагрузки (𝑚𝑚, усл. тонна/км3)
Оценочный балл
Средний объем переноса загрязняющих веществ, тонна год
2005
2010
2015
2020
2
3
4
5
804,48
582,22
470,00
554,20
10459,68
200,00
21673,00
17450,10
4100,67
110,0
14361,80
11423,0
0,19
0,04
0,01
0,03
0,99
0,66
0,39
0,45
43,58
14,36
40,37
25,32
0,02
13,37
32,00
23,10
3,96
0,00
4,69
2,56
28,52
1011,0
64,83
55,40
38,63
375,50
41,57
150,23
1991,94
3467,22
1436,07
1653,20
1337,18
2375,76
1414,10
1562,43
18779,84
57543,37
38093,93
32900,02
0,896
0,058
0,173
0,231
20959,64
99558,10
220196,13
142424,32
10
10
10
10
Анализ среднего объема переноса загрязняющих веществ возвратными водами в
водосборах бассейна реки Тобыл за рассматриваемый период увеличивается от 18779,84 до
32900,02 условной тонны, и последовательно и
параллельно увеличивается уровень нагрузки
от 20959,64 до 142424,32 условной тонны/км3.
Геоэкологическая
оценка нагрузки
возвратными водами в водосборах бассейна
реки Тобыл позволила выделить проблемные
водотоки и реки с «очень слабой» нагрузкой, так как основную нагрузку принимают
ландшафтные системы в виде полей фильтрации, которые на основе теории геохимических барьеров, почва как активно функционирующие
органо-минеральное тело,
обеспечивает прохождение разнообразных
физико-химических, биохимических, биологических и микробиологических процессов
(А.И. Перельман, 1966).
В ходе геоэкологического анализа условий водопользования в водосборах бассейна реки Тобыл в разрезе определения влияния
объемов водопотребления на формирование
их водных ресурсов обычно проводится сопоставление с размерами естественного во-
дного стока, что позволяет обосновать необходимость проведения политики кардинального
водосбережения и не допущения загрязнения
их возвратными водами в цель обеспечения
экологической устойчивости природной системы. Аналогичное сопоставление объемов
сброса возвратных вод по отношению к величине среднегодового стока водосбора бассейна реки Тобыл характеризует, в определенном
смысле экологическую емкость водотока, то
есть насколько «сильна» его самоочищающая
способность и сможет ли он «справиться» с
поступающей массой загрязняющих веществ
возвратными водами (Д. Ц. Цибудеева, 2014).
В то же время объемы сбрасываемых в
водосборы бассейна реки Тобыл возвратных
вод даже с учетом сопоставления со среднегодовым объемом стока рек не дают полного
представления об интенсивности антропогенных нагрузок, так как не учитывают их гидрохимических особенностей, которые насыщены различными загрязняющими веществами,
где водосбор бассейна реки Тобыл по классификации объему переноса загрязняющих веществ, относится к реке испытывающей катострафическую нагрузку (таблица 3).
105
Гидрометеорология и экология №3 2024
В последнее время наибольшее распространение получила методика оценки качества
воды речных бассейнов, разработанных на основе связи гидрохимических и гидробиологических
показателей, характеризующих геоэкологическое
состояние водной экосистемы (В.В. Шабанов, В.Н.
Маркин, 2008; В.Н. Маркин, 2009), которая широко
принимают для эколого-водохозяйственной оценки
водосбора речных бассейнов (Ж.С. Мустафаев и
др., 2018; А.Т. Козыкеева, Jozef Mosiej, Б.Е. Тастемирова, 2019).
В настоящее время острой геоэкологической проблемой водосбора бассейна реки Тобыл
является загрязнение воды вследствие поступления
загрязненных возвратных вод. Для выявления причинно-следственной связи образования негативных
явлений, разработана укрупненная схема водопользования в водосборах бассейна реки Тобыл (казахстанская часть) с составлением уравнения водохозяйственного и гидрохимического баланса для
детального анализа состояния водной экосистемы
(рисунок 2).
На основе структурного и системного ана-
лиза водопользования в водосборах бассейна реки
Тобыл (казахстанская часть) в пределах Костанайской области Республики Казахстан (рисунки 1
и 2), включающих объем располагаемых водных
ресурсов, объем водопотребления в отраслях экономики и возвратных вод, формирующихся коммунально-бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными водоотведениями и их утилизаций
на речных бассейнах, рельеф местности, поля фильтрации (таблица 2) и объем переноса загрязняющих
веществ возвратными водами (таблица 3), изучены
взаимосвязь между гидрологическими и гидрохимическими показателями. Для оценки качества
воды и экологического состояния водных объектов
с учетом их взаимосвязанных признаков на основе
законов природы: «Все связано со всем», «Физико-химическое единство», «Оптимальности» (Реймерс, 1990) разработана модель водохозяйственного
баланса водосбора бассейна реки Тобыл (казахстанская часть), учитывающее влияние природной среды на характер и масштаб использования водных
ресурсов и воздействия развивающейся водно-ресурсной системы.
Рис.2. Укрупненная схема водопользования в водосборах бассейна реки Тобыл (казахстанская часть):
Wнрс - объем стока реки в начале расчетного створа; Wовз- объем водозабора речного бассейна для
отраслей экономики; Wжкх - объем водопотребления жилищно-коммунального хозяйства; Wсх - объем
водопотребления сельского хозяйства; Wпп- объем водопотребления промышленности; Wввжкх- объем
возвратных вод жилищно-коммунального хозяйственного водопотребления; Wввсх - объем возвратных
вод сельскохозяйственного водопотребления; Wввпп- объем возвратных вод промышленного водопотребления; Wсрм – объем возвратных вод, сбрасываемый на рельеф местности; Wспф - объем возвратных
вод используемых полей фильтрации; Wсвбр- объем возвратных вод сбрасываемый в речной бассейн;
Wкрс- объем речного стока в конце расчетного створа
106
Научная статья
Мустафаев, Козыкеева и др. Оценка антропогенной нагрузки...
Уравнение водохозяйственного балангде Сввжкх - концентрация возвратных
са водосбора бассейна реки Тобыл в простей- вод жилищно-коммунального хозяйственношем случае имеет вид:
го водопотребления; Сввсх- концентрация возвратных вод сельскохозяйственного водопоWкрс=Wнрс - Wовз+Wсвбр,
(7) требления; Сввпп- концентрация возвратных
вод промышленного водопотребления; αжкхгде Wнрс- объем стока реки в начале доля возвратных вод жилищно-коммунальнорасчетного створа; Wкрс- объем речного стока го хозяйственного водопотребления; αсх- доля
в конце расчетного створа; Wовз- объем водо- возвратных вод сельскохозяйственного водозабора речного бассейна для отраслей эконо- потребления; αпп- доля возвратных вод промики: Wовз=Wжкх+Wсх+Wпп, здесь Wжкх - объем мышленного водопотребления.
водопотребления жилищно-коммунального
В водохозяйственной практике наибохозяйства; Wсх - объем водопотребления сель- лее доступными информационно-аналитического хозяйства; Wпп- объем водопотребле- скими материалами является концентрация
ния промышленности; Wсвбр- объем возврат- речных вод. Используя их, запишем выраженых вод сбрасываемый в речной бассейн: ние гидрохимического баланса в соответствии
Wсвбр=Wовв-Wсрм-Wспф, здесь Wовз– сумма объе- с укрупненной схемой водопользования на вомов возвратных вод: Wовв=Wввжкх+Wввсх+Wввпп, досборах бассейна реки Тобыл (казахстанская
Wввжкх- объем возвратных вод жилищно-ком- часть):
мунального хозяйственного водопотребления; Wввсх - объем возвратных вод сельскохо(Wнрс-Wовз)×Снрс+Wсвбр×Ссвбр=(Wнрс-Wовз)×
зяйственного водопотребления; Wввпп - объем
×Сдоп+Wсвбр×Сдоп;
(10)
возвратных вод промышленного водопотребления; Wсрм – объем возвратных вод, сбрасываемый на рельеф местности; Wспф
- объем
(Wнрс-Wовз)×Снрс-(Wнрс-Wовз)×Сдоп=Wсвбр ×
возвратных вод используемых полей фильтра×Сдоп-Wcвбр×Ссвбр,
(11)
ции.
На основе водохозяйственного баланса
где Сдоп– предельно-допустимая конприведен гидрохимический баланс водосбора
центрация речных вод.
бассейна реки Тобыл (рисунок 1):
После решения уравнения гидрохимического баланса водосбора речных бассейнов
Wкрс×Скрс=(Wнрс×Снрс-Wовз×Снрс+Wсвбр×
относительно объема возвратных вод, сбрасы× Ссвбр) × ехр(-k×L),
(8)
ваемый в реки, получим выражение для определения виртуального объема Wсвбр:
где Скрс- концентрация речных вод
в конце расчетного створа; Снрс- концентраWсвбр=[(Wнрс-Wовз)(Снрс-Сдоп)]/(Cдоп-Ссвбр). (12)
ция речных вод в начале расчетного створа;
Ссвбр- концентрация возвратных вод, сбрасыВ определенных условиях соотношеваемый в речной бассейн; k - коэффициент ние (Снрс-Сдоп)/(Cдоп-Ссвбр) представляет собой
самоочищения воды, принятый равным k = модификацию коэффициента, характеризу0,001…0,006 1/км;
ющего индекса загрязнения воды (ИЗВ=Сi/
L - длина участка реки между точками сброса ПДКi, где ПДКi – предельно-допустимая конвозвратных вод и конца расчетного створа.
центрация вещества; Сi - концентрация загрязКонцентрация возвратных вод, сбра- няющего вещества) и предельно-допустимой
сываемый в речной бассейн определяется по загрязненности воды речных бассейнов (Кдоп):
следующему уравнению:
Кдоп=(Снрс-Сдоп)/(Cдоп-Ссвбр),
(13)
Ссвбр=(αжкх×Сввжкх×Wввжкх+αсх×Сввсх ×Wввсх+
тогда предельно-допустимый объем
αпп×Сввпп×Wввпп)/Wовв,
(9)
возвратных вод, который может быть сброшен
в водосбор речных бассейнов определяется по
107
Гидрометеорология и экология №3 2024
следующей формуле:
сейнов от сосредоточенных и рассредоточенных
источников загрязнения, исходя из условия доWсвбр=(Wнрс-Wовз)×Кдоп
(14) стижения заданного качества воды, соответствующие требованиям природных и антропогенных
Физико-химический смысл Кдоп пред- водопотребителей.
ставляет собой осредненную кратность сверх
нормативного превышения концентрации заЗАКЛЮЧЕНИЕ
грязняющего вещества (Снрс-Сдоп ) над преНа основе изучения динамики формиродельно-допустимой концентрации загрязнен- вания водных ресурсов в водосборах бассейна
ностью возвратных вод (Cдоп-Ссвбр).
реки Тобыл и геоэкологических условий водоВеличину коэффициента, характери- пользования в отраслях экономики в условиях
зующего предельно-допустимую загрязнен- Костанайской области Республики Казахстан,
ность воды речных бассейнов (Кдоп) находим определены нагрузки возвратными водами и заиз уравнения водно-гидрохимического балан- грязняющими веществами, которые показали, что
са в следующим виде:
они характеризуются высокой катастрофической
нагрузкой, требующих регулирования природных
крс
нрс
свбр
𝑊𝑊крс × −Кдоп = (𝑊𝑊нрс × Кдоп − 𝑊𝑊овз × Ковз
+
𝑊𝑊
×
К
×
)
и антропогенных деятельностей для обеспечедоп
свбр
доп
× ехр(−𝑘𝑘 × 𝐿𝐿)
(15) ния в перспективе устойчивого развития региона.
откуда получаем:
Комплексная оценка водохозяйственного
состояния
природно-территориальных комплеккрс
нрс
нрс
свбр
Кдоп = (𝑊𝑊нрс × Кдоп − 𝑊𝑊овз × Кдоп + 𝑊𝑊свбр × Кдоп ) ×
сов в водосборах бассейна реки Тобыл в пределах
× ехр(−𝑘𝑘 × 𝐿𝐿)/𝑊𝑊крс,
(16) Костанайской области Республики Казахстан на
основе составления и анализа системы уравнений
водного и геохимического балансов для водных
где Ккрс
доп - коэффициент предельно-допу- экосистем и их водосборов позволила провести
стимой загрязненности воды речных бассейнов оценку состояния речного бассейна, тенденцию
в конце расчетного створа; Кнрс
- коэффициент его изменения и антропогенного влияния и подоп
предельно-допустимой загрязненности воды строение комплекса математических моделей,
речных бассейнов в начале расчетного створа; описывающих формирование водного стока и
свбр
Кдоп - коэффициент предельно-допустимой за- химического состава вод в речном бассейне.
грязненности возвратных вод, сбрасываемые в
Разработанное на основе уравнения воречные бассейны.
дохозяйственного и гидрохимического балансов
При этом воды сверх предельно-допу- водосбора бассейна реки Тобыл методологичестимого объема возвратных вод, которые могут ское обеспечение, позволяющее прогнозирование
быть сброшены в водосборы речных бассейнов качество воды с учетом геоэкологических услои которые могут быть утилизированы на релье- вий водопользования, обеспечивает соблюдение
фах местности и полях фильтрации, определя- санитарно-эпидемиологического норматива и
ются по следующему уравнению:
позволит сохранить экологическое состояние водных объектов и планировать водоохранные меWсрм-Wспф=Wовв-Wсвбр.
(17) роприятия для формирования желаемого уровня
качества воды в реке.
Таким образом, разработанная математиСтруктурный и системный анализ модели
ческая модель и методика определения качества водохозяйственного баланса водосбора бассейна
воды, полученных при совместном решении урав- реки Тобыл (казахстанская часть) как методолонения гидрохимического и водохозяйственного гической основы управления гидрологического
баланса применительно водосбору бассейна реки и гидрохимического режимов дает возможность
Тобыл позволяет определить геоэкологический использовать ее не только для этого бассейна,
обоснованные нормативы: лимит водопотребле- но и для других водохозяйственных бассейнов
ния, исходя из возможности водных ресурсов реч- Республики Казахстан, а также можно адаптироных бассейнов; предельно-допустимые сбросы вать для любых речных бассейнов с учетом терривеществ, поступающих в водосборы речных бас- ториальной организации водопользования.
108
Научная статья
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Мустафаев, Козыкеева и др. Оценка антропогенной нагрузки...
1. Вершинская М.Е., Шабанов В. В., Маркин В.Н.
Эколого-водохозяйственная оценка водных систем:
Монография / М.Е. Вершинская, В.В. Шабанов,
В.Н. Маркин. – М.: Издательство РГАУ-МСХА,
2016. – 148 с.
2. Бимагамбетова Л.Н., Имангалиева А.К. Анализ
распространения загрязняющих веществ в бассейне реки Тобол //Вестник КазАТК, 2017.- № 1 (100).
– 48-52 с.
3. Ломакина С. С. Геоэкологический мониторинг
поверхностных вод Северного Казахстана с использованием дистанционных методов и гис-технологий: Геоэкология (науки о Земле): 25.00.36,
Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук.- Омск, 2019. – 124 с.
4. Ясинский С. В., Кашутина Е. А., Сидорова М. В.,
Нарыкова А. Н. Антропогенная нагрузка и влияние
водосбора на диффузный сток биогенных элементов в крупный водный объект (на примере водосбора Чебоксарского водохранилища)// Водные ресурсы, 2020. – том 47. – № 5. – 630–648 с.
5. Данилов-Данильяна В. И., Полянина В. О., Фащевская Т. Б., Кирпичникова Н. В., Козлова М. А.,
Веницианова Е. В. Проблема снижения диффузного загрязнения водных объектов и повышение
эффективности водоохранных программ //Водные
ресурсы, 2020.- том 47.- № 5.- 503–514 с.
6. Стоящева Н.В. Антропогенная нагрузка на водные объекты бассейна Верхней Оби в разные по
водности периоды: динамика и прогноз //Водное
хозяйство России. – 2020. – № 3. – С. 52-67.
7. Бурлибаев М.Ж., Шенбергер И.В., Бурлибаева
Д.М., Симернова Д.А., Сокальский В.А., Айтуреев
А.М., Линник А.С., Милюков Д.Ю. Проблемы загрязнения основных трансграничных рек Казахстана. - Алматы: Канагат, 2014. – том 2. – 552 с.
8. Корытный Л.М., Безруков Л.А. Водные ресурсы
Ангаро-Енисейского региона (геосистемный анализ). – Новосибирск: Наука, 1990. – 216 с.
9. Стоящева Н.В. Оценка антропогенной нагрузки
на водные объекты бассейна верхней Оби в разные
по водности периоды // Известия АО РГО, 2018. –
№ 4 (51). – 17-26 с.
10. Селезнева А.В. Антропогенная нагрузка на
реки от точечных источников загрязнения // Известия Самарского научного центра РАН. – 2003. – Т.
5. – № 2. – С. 268-277.
11. Королев А.А., Розенберг Г.С., Гелашвили Д.Б.,
Панютин А.А., Иудин Д.И. Экологическое зонирование территории Волжского бассейна по степени
нагрузки сточными водами на основе бассейнового
принципа (на примере Верхней Волги) // Известия
Самарского научного центра РАН. – 2007. – Т. 9. –
№ 1. – С. 265-269.
12. Орлов М.С., Абрамова Е.А., Щерба В.А. К
оценке антропогенной нагрузки на воды речных
бассейнов Подмосковья и Крыма // Геополитика
и экогеодинамика регионов. – 2014. – Т. 10. – № 2
(13). – С. 681-684.
13. Голиков А.П. Территориальная организация
водного хозяйства СССР. – Харьков: Вища школа,
1982. – 144 с.
14. Ратанова М.П. Типология промышленных узлов по их воздействию на окружающую среду // Географическое прогнозирование и охрана природы.
– М.: Изд-во МГУ, 1990. – 120-128 с.
15. Безруков Л.А., Мисюркеев Ю.А. Географо-картографическая оценка использования, загрязнения
и охраны рек Иркутской области // География и
природные ресурсы. – 1995. – № 2. – С. 40-50.
16. Бибикова Т.С. Сравнительный анализ антропогенных воздействий на водные ресурсы России, Белоруссии, Украины в постсоветский период // Водные ресурсы. – 2011. – Т. 38. – № 5. – С. 515-523.
17. Скорняков В.А. Учет распределения природных
факторов и антропогенных нагрузок при оценке
качества воды в реках // Проблемы гидрологии и
гидроэкологии. – М.: Изд-во МГУ, 1999. – Вып. 1. –
238-262 с.
18. Mustafayev Zh. S. Forecast of surface water quality
in river basins using physical and chemical indicators
of natural systems //Reports of the national academy of
sciences of the republic of Kazakhstan, 2022. – №3.–
132-144 р.
19. Мустафаев Ж.С., Козыкеева А.Т., Алдиярова
А.Е., Рыскулбекова Л.М. Математическая модель
динамики качества поверхностных вод водосборов
речных бассейнов // Вестник КазНУ, серия географическая. – 2022. – №2. – С. 75-83.
20. Mustafayev Zh. S., Kenzhaliyeva B.T., Daldabayeva
G.T., Alimbayev E. N. Hydrochemical exploration and
ecological state of the territory in the lower down of the
Syrdarya river // N E W S of the National Academy of
Sciences of the Republic of Kazakhstan. – 2023.– №4.
– P. 157-175.
21. Мустафаев Ж. С., Кенжалиева Б. Т., Далдабаева Г. Т. Способ определения нормативов предельно-допустимой концентрации загрязняющих
веществ в водных объектах речных бассейнов //
Мелиорация земель в решении геоэкологических
проблем Евразии: Материалы международной научно-практической конференции «Костяковские
чтения». – М.: ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н.
Костякова», 2024. – 303-309 с.
22. Отчет о деятельности РГУ «Тобол - Торгайская
бассейновая инспекция по регулированию использования и охране водных ресурсов». – Костанай,
2005-2022. – 252 с.
23. Информационный бюллетень «Современные
проблемы Тобол-Торгайского бассейна». – Костанай, 2005-2020. – 115 с.
109
Гидрометеорология и экология №3 2024
24. Национально экологический бюллетень Костанайской области. – Костанай, 2005-2020. – С. 135.
25. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. – М.: Высшая школа, 1966. – 392 с.
26. Цибудеева Д. Ц. Геоэкологические условия водопользования в речных бассейнах Республики Бурятия: диссертация ... кандидата географических наук:
25.00.36. – Барнаул, 2014. – 202 с.
27. Шабанов В.В., Маркин В.Н. Оценка качества
воды и экологического состояния водных объектов
// Водоочистка, Водоподготовка, Водоснабжение. –
2008. – №10. – С. 28-37.
28. Маркин В.Н. Нормирование антропогенной нагрузки на реки //Природообустройство. – 2009. –
№5.– С. 86-91.
29. Козыкеева А.Т., Jozef Mosiej, Тастемирова Б.Е.
Комплексная оценка гидрохимического режима стока водосбора бассейна реки Тобол // Исследования,
результаты. – 2019.– №1(81). – С. 97-103.
30. Мустафаев Ж.С., Козыкеева А.Т., Арвидас Повилайтис, Альдиярова А.К., Калмашова А.Н. Геоэкологическая оценка водосбора бассейна реки Есиль в
условиях антропогенной деятельности // Исследования, результаты. – 2018. – №3(79). – С. 101-112.
31. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990. – 637 с.
REFERENCES
1. Vershinskaya M.E., Shabanov V.V., Markin V.N.
Ecological and water management assessment of water
systems: Monograph / M.E. Vershinskaya, V.V. Shabanov,
V.N. Markin. – M.: Publishing house RGAU-MSHA, 2016.
– 148 р.
2. Bimagambetova L.N., Imangalieva A.K. Analysis of the
distribution of pollutants in the Tobol River basin //Vestnik
KazATK, 2017. – No. 1 (100). – 48-52 р.
3. Lomakina S. S. Geoecological monitoring of surface waters
of Northern Kazakhstan using remote sensing methods and
GIS technologies: Geoecology (Earth sciences): 25.00.36,
Dissertation for the degree of candidate of geographical
sciences. – Omsk, 2019. – 124 р.
4. Yasinsky S. V., Kashutina E. A., Sidorova M. V., Narykova
A. N. Anthropogenic load and the influence of the catchment
area on the diffuse flow of biogenic elements into a large
water body (using the catchment area of the Cheboksary
Reservoir as an example) // Water resource, 2020. – Volume
47. – No. 5. – 630-648 р.
5. Danilov-Danilyana V. I., Polyanina V. O., Fashchevskaya
T. B., Kirpichnikova N. V., Kozlova M. A., Venitsianova E.
V. The problem of reducing diffuse pollution of water bodies
and increasing the effectiveness of water protection programs
// Water Resources, 2020. – Vol. 47. – No. 5. – 503-514 р.
6. Stoyashcheva N. V. Anthropogenic load on water bodies
of the Upper Ob basin in different periods of water content:
dynamics and forecast // Water management of Russia. –
2020. – No. 3. – P. 52-67.
7. Burlibaev M.Zh., Shenberger I.V., Burlibayeva D.M.,
Simernova D.A., Sokal’skiy V.A., Aitureev A.M., Linnik
A.S., Milyukov D.Yu. Problems of pollution of the main
transboundary rivers of Kazakhstan. – Almaty: Kanagat,
2014. – Volume 2. – 552 р.
8. Korytny L.M., Bezrukov L.A. Water resources of the
Angara-Yenisei region (geosystem analysis). – Novosibirsk:
Nauka, 1990. – 216 p.
9. Stoyashcheva N.V. Assessment of anthropogenic load on
water bodies of the upper Ob basin in periods of different
water content // Izvestiya AO RGO, 2018. - No. 4 (51). –
17-26 р.
10. Selezneva A.V. Anthropogenic load on rivers from point
sources of pollution // Bulletin of the Samarara Scientific
Center of the Russian Academy of Sciences. – 2003. – Vol.
5. – No. 2. – P. 268-277.
11. Korolev A.A., Rosenberg G.S., Gelashvili D.B., Panyutin
A.A., Iudin D.I. Ecological zoning of the Volga basin territory
by the degree of wastewater load based on the basin principle
(on the example of the Upper Volga) // Bulletin of the Samara
Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2007. – Vol. 9. – No. 1. – P. 265-269.
12. Orlov M.S., Abramova E.A., Shcherba V.A. On the
assessment of anthropogenic load on the waters of river
basins of the Moscow region and Crimea // Geopolitics and
ecogeodynamics of regions. – 2014. – V. 10. – No. 2 (13). –
P. 681-684.
13. GolikovA.P. Territorial organization of water management
of the USSR. – Kharkov: Vishcha shkola, 1982. – 144 p.
14. Ratanova M.P. Typology of industrial hubs by their
impact on the environment // Geographical forecasting and
nature conservation. – Moscow: Moscow State University
Publishing House, 1990. – 120-128 р.
15. Bezrukov L.A., Misyurkeev Yu.A. Geographical and
cartographic assessment of the use, pollution and protection
of rivers in the Irkutsk region // Geography and natural
resources. – 1995. – No. 2. – P. 40-50.
16. Bibikova T.S. Comparative analysis of anthropogenic
impacts on water resources of Russia, Belarus, Ukraine in
the post-Soviet period // Water resources. – 2011. – Vol. 38. –
No. 5. – P. 515-523.
17. Skornyakov V.A. Accounting for the distribution of
natural factors and anthropogenic loads when assessing water
quality in rivers // Problems of hydrology and hydroecology.
– M.: Moscow State University Publishing House, 1999. –
Issue. 1. – 238-262 р.
18. Mustafayev Zh. S. Forecast of surface water quality
in river basins using physical and chemical indicators
of natural systems //Reports of the national academy of
sciences of the republic of Kazakhstan, 2022. –№3.–
132-144 р.
19. Mustafayev Zh.S., Kozykeyeva A.T., Aldiyarova
A.E., Ryskulbekova L.M. Mathematical model of
the dynamics of surface water quality in river basin
catchments // Bulletin of KazNU, geographical series. –
2022. – No. 2. – P. 75-83.
110
Научная статья
Мустафаев, Козыкеева и др. Оценка антропогенной нагрузки...
20. Mustafayev Zh. S., Kenzhaliyeva B.T.,
Daldabayeva G.T., Alimbayev E. N. Hydrochemical
exploration and ecological state of the territory in
the lower down of the Syrdarya river // N E W S of
the National Academy of Sciences of the Republic of
Kazakhstan. – 2023. – №4. – P. 157-175.
21. Mustafayev Zh. S., Kenzhalieva B. T.,
Daldabaeva G. T. Method for determining standards
for maximum permissible concentrations of
pollutants in water bodies of river basins // Land
reclamation in solving geoecological problems of
Eurasia: Proceedings of the international scientific
and practical conference «Kostyakov Readings».
– M.: FGBNU «FNC VNIIGiM named after A.N.
Kostyakov», 2024. – 303-309 р.
22. Report on the activities of the RGU «Tobol
-Torgay Basin Inspectorate for Regulation of Use
and Protection of Water Resources». – Kostanay,
2005-2022. – 252 р.
23. Information bulletin «Modern problems of the
Tobol-Torgay basin». – Kostanay, 2005-2020.– 115 p.
24. National environmental bulletin of the Kostanay
region. - Kostanay, 2005-2020. – 135 р.
25. Perelman A.I. Landscape geochemistry. M.:
Higher school, 1966. – 392 р.
26. Runova T.G., Volkova I.N., Nefedova T.G.
Territorial organization of nature management. – M.:
Science, 1993. – 102-109 р.
27. Shabanov V.V., Markin V.N. Assessment of water
quality and ecological state of water bodies // Water
purification, Water treatment, Water supply. – 2008.
– №10. – P. 28-37.
28. Markin V.N. Standardization of anthropogenic
load on rivers // Nature management. – 2009. – №5.–
P. 86-91.
29. Kozykeyeva A.T., Jozef Mosiej, Tastemirova B.E.
Comprehensive assessment of the hydrochemical
regime of runoff of the Tobol River basin catchment
area // Research, results. – 2019. – №1(81). – P. 97-103.
30. Mustafaev Zh.S., Kozykeyeva A.T., Arvydas
Povilaitis, Aldiyarova A.K., Kalmashova A.N.
Geoecological assessment of the catchment area of
the Yesil River basin under anthropogenic activity
// Research, results. – 2018.– №3(79). – P. 101-112.
31. Reimers N.F. Nature management. Dictionaryreference book. – M.: Mysl, 1990.– 637 р.
ТОБЫЛ ӨЗЕНІНІҢ СУ ЖИНАУ АЛАБЫНА ЛАСТАНУ КӨЗДЕРІНЕН ТҮСЕТІН
АНТРОПОГЕНДІК ЖҮКТЕМЕНІ ЖЕР БЕТІ СУЛАРЫНЫҢ САПАСЫН
МАТЕМАТИКАЛЫҚ МОДЕЛЬДЕУ АРҚЫЛЫ БАҒАЛАУ
Ж.С. Мұстафаев1* т.ғ.д., профессор, Ә.Т. Қозыкеева2 т.ғ.д., доцент, Б.Е. Тастемирова2 PhD,
Л.М. Рыскулбекова2 PhD
1«Институт географии және су қауіпсіздігі» АҚ, Алматы, Қазақстан
2Қазақ ұлттық аграрлық зерттеу университеті, Алматы, Қазақстан
E-mail: z-mustafa@rambler.ru
Тобыл өзенінің су жинау алабындағы су ресурстарын пайдалану құрылымы мен динамикасына жүйелі талдау негізінде, Қазақстан Республикасының Қостанай облысындағы
экономика салаларында суды пайдаланудың геоэкологиялық жағдайының қалыптасу
динамикасы зерттелді. Қайтарма сулар мен ластаушы заттардың жүктемесі анықталып,
олардың жоғары апатты жүктемемен сипатталатыны анықталды, бұл аймақтың болашақтағы орнықты дамуын қамтамасыз ету үшін табиғи және антропогендік қызметті
реттеуді қажет етеді. Тобыл өзенінің (Қазақстан аумағындағы) су жинау алабындағы су
пайдаланудың жалпы схемасы жасалып, ол су шаруашылығы мен гидрохимиялық баланс теңдеуінің математикалық, физикалық және химиялық белгілерін қалыптастыруға
мүмкіндік берді. Бұл модель өзен алабындағы қайтарма сулардың шекті рұқсат етілген көлемін анықтап, судың санитарлық-эпидемиологиялық стандарттарға сай болуын
қамтамасыз етеді, су нысандарының экологиялық жағдайын сақтауға және өзендегі су
сапасының қажетті деңгейін қамтамасыз ету үшін су қорғау шараларын жоспарлауға
мүмкіндік береді.
Түйін сөздер: өзен алабы, су жинау алабы, жүктеме, желі, теңдеу, тепе-теңдік, модель, судың сапасы,
қайтарма су, суды пайдалану.
111
Гидрометеорология и экология №3 2024
ASSESSMENT OF ANTHROPOGENIC LOAD ON THE TOBYL RIVER BASIN
CATCHMENT FROM POLLUTION SOURCES WITH MATHEMATICAL
MODELING OF SURFACE WATER QUALITY
Zh. Mustafayev1* Doctor of Technical Sciences, Professor, A. Kozykeyeva2 Doctor of Technical Sciences,
Associate Professor, B.Tastemirova2 PhD, L. Ryskulbekova2 PhD
1JSC «Institute of Geography and Water Security», Almaty, Kazakhstan
2Kazakh National Agrarian Research University, Almaty, Kazakhstan
E-mail: z-mustafa@rambler.ru
Based on a systematic analysis of the structure and dynamics of water resource usage in the
catchment area of the Tobyl River basin, the dynamics of the formation of geoecological
conditions of water use in the economic sectors within the Kostanay region of the Republic
of Kazakhstan were studied. The analysis revealed a significant load from return waters and
pollutants, indicating a high and potentially catastrophic pressure that requires regulation of
both natural and anthropogenic activities to ensure the region’s sustainable development in
the future. A generalized water use scheme for the Kazakh part of the Tobyl River basin was
developed, which facilitates the formation of mathematical, physical, and chemical indicators
for water management and hydrochemical balance equations. This, in turn, allowed for the
creation of a mathematical model of water quality and the determination of the maximum
permissible discharge volume of return waters in the river basins. The model ensures
compliance with sanitary-epidemiological standards and helps preserve the ecological state
of water bodies while supporting the planning of water protection measures to achieve the
desired level of water quality in the river.
Keywords: river basin, catchment, loads, scheme, equation, balance, model, water quality, return water,
water use.
Сведения об авторах/Авторлар туралы мәліметтер/ Information about authors:
Мустафаев Жумахан Сулейменович – д.т.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории
ландшафтоведения и проблем природопользования АО «Институт географии и водной безопасности»,
г. Алматы, пр. Сейфуллина, 458/1, z-mustafa@rambler.ru
Козыкеева Алия Тобожановна – д.т.н., доцент, профессор кафедры «Водные ресурсы и мелиорация» Казахский национальный аграрный исследовательский университет, г. Алматы, проспект Абая, 8,
aliya270863@gmail.com
Тастемирова Бактыгуль Ельденовна - PhD, старший преподователь кафедры «Водные ресурсы и
мелиорация» Казахский национальный аграрный исследовательский университет, г. Алматы, проспект
Абая, 8, tastemirovab@mail.ru
Рыскулбекова Лаура Молдаханоовна - PhD, старший преподователь кафедры «Водные ресурсы и
мелиорация» Казахский национальный аграрный исследовательский университет, г. Алматы, проспект
Абая, 8, ryskulbekova.laura@mail.ru
Мустафаев Жумахан Сулейменович –т.ғ.д., профессор, «География және су қауіпсіздігі институты» АҚ ландшафттану және табиғатты пайдалану мәселелері зертханасының бас ғылыми қызметкері,
Алматы қ., Сейфуллина даңғылы, 458/1, z-mustafa@rambler.ru
Қозыкеева Әлия Тобожановна – т.ғ.д., доцент, Қазақ ұлттық аграрлық зерттеу университетінің
«Су ресурстары және мелиорация» кафедрасының профессоры, Алматы қ., Абай даңғылы, 8,
aliya270863@gmail.com
Тастемірова Бақтыгүл Ельденовна - PhD, Қазақ ұлттық аграрлық зерттеу университетінің
«Су ресурстары және мелиорация» кафедрасының аға оқытушысы, Алматы қ., Абай даңғылы, 8,
tastemirovab@mail.ru
Рысқұлбекова Лаура Молдахановна - PhD, Қазақ ұлттық аграрлық зерттеу университетінің
«Су ресурстары және мелиорация» кафедрасының аға оқытушысы, Алматы қ., Абай даңғылы, 8,
ryskulbekova.laura@mail.ru
112
Научная статья
Мустафаев, Козыкеева и др. Оценка антропогенной нагрузки...
Mustafayev Zhumakhan – Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher, Laboratory of
Landscape Science and Environmental Management Problems of JSC «Institute of Geography and Water
Security», Almaty, Seifullina ave., 458/1, z-mustafa@rambler.ru
Kozykeyeva Aliya - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Water
Resources and Land Reclamation, Kazakh National Agrarian Research University, Almaty, Abay Avenue, 8,
aliya.kt@yandex.ru
Tastemirova Baktykul - PhD, Senior Lecturer, Department of Water Resources and Land Reclamation,
Kazakh National Agrarian Research University, Almaty, Abay Avenue, 8, tastemirovab@mail.ru
Ryskulbekova Laura - PhD, Senior Lecturer of the Department of Water Resources and Land Reclamation,
Kazakh National Agrarian Research University, Almaty, Abay Avenue, 8, ryskulbekova.laura@mail.ru
Вклад авторов/ Авторлардың қосқан үлесі/ Authors contribution
Мустафаев Ж.С. – разработка концепции, разработка методологии
Козыкеева А.Т.- разработка концепции, разработка методологии, подготовка и редактирование текста
Тастемирова Б.Е.- проведение статистического анализа
Рыскулбекова Л.М. - проведение статистического анализа и подготовка текста
Мустафаев Ж.С.– тұжырымдаманы әзірлеу, әдістемені әзірлеу
Қозыкеева Ә,Т. - тұжырымдаманы әзірлеу, әдістемені әзірлеу, мәтінді дайындау және өңдеу
Тастемірова Б.Е. - статистикалық талдау жүргізу
Рысқұлбекова Л. М. - статистикалық талдау жүргізу және мәтінді дайындау
Mustafayev Zh. – concept development, methodology development
Kozykeyeva A.- concept development, methodology development, preparing and editing the text
Tastemirova B. - conducting statistical analysis
Ryskulbekova L. - conducting statistical analysis and text preparation
113
