CC BY
29НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология № 1 2018
УДК 556.5; 556.5.048; 556.11
Канд. техн. наук Р.Г. Абдрахимов 1 А.С. Амиргалиева 2
ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ГОДОВОГО СТОКА РЕК ИЛЕ-БАЛКАШСКОГО ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАССЕЙНА
Ключевые слова: изменчивость, годовой сток, температура воздуха, количество осадков, расходы воды различной обеспеченности
В данной статье приведены результаты расчетов характеристик годового стока и его изменчивости рек Иле-Балкашского региона в условиях хозяйственного использования воды в бассейне и современных климатических изменений. Рассматриваются изменения многолетнего температурного режима и годовых осадков на данной территории по репрезентативным метеостанциям и их влияние на характеристики годового стока рек бассейна. Приведены расчетные показатели годового стока рек, характеризующие водные ресурсы региона.
Экономическое развитие Иле-Балкашского региона во многом определяется культурой водопользования и состоянием водных ресурсов. Оценка характеристик стока основных рек бассейна и степень их использования показывают современный потенциал развития региона и возможность рационального хозяйственного использования.
Водные ресурсы региона в первую очередь складываются из речных и озерных вод. Кроме того на территории находятся заболоченные земли, ледники, водохранилища, ирригационные водоводы и магистральные каналы. Наиболее крупными гидротехническими сооружениями являются водохранилища: Капшагайское на р. Иле, Бестюбинское на р. Шарын, Бартогайское на р. Шелек, Куртинское на р. Курты; а также магистральный канал им. Д.А. Кунаева (Большой Алматинский канал) и ирригационные каналы систем рисовых массивов орошения - Акдалинского и Каратальского.
Гидрологическая изученность бассейна началась с открытия постов наблюдения за характеристиками стока на р. Иле (Или) в 1910...1916 годах. В настоящее время на реке функционируют 10 гидрологических постов.
1 КазНу им. аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан;
2 Казгидромет, г. Алматы, Казахстан
Ряды наблюдений по некоторым из них составляют 105 лет. Большинство же действующих пунктов наблюдений на реках региона открыты в конце 20-х начале 30-х годов прошлого столетия. Анализ характеристик стока рек Иле-Балкашского бассейна и их хозяйственного использования позволил выявить наиболее качественные данные, восстановить пропуски в наблюдениях и исследовать влияние, в первую очередь, руслового регулирования на годовой сток. Результаты данных исследований изложены в работах [1, 2]. Оценка характеристик годового стока рек требует выделения характерных периодов наблюдения и восстановления значений средних годовых расходов воды, подверженных изменениям за счет хозяйственной деятельности. Их необходимо привести к общему расчетному периоду. При этом кроме антропогенных нагрузок естественный водный режим рек меняется и вследствие климатических изменений. В связи с этим рассмотрены колебания средних годовых температур воздуха и количества осадков по наблюдениям метеостанций (М), данные которых являются репрезентативными для разных регионов Иле-Балкашского бассейна, отличающихся по средней высоте местности и отдаленности. Метеостанции и реки, находящиеся в зоне климатических изменений приведены в табл. 1.
Таблица 1
Метеостанции и реки, находящиеся в исследуемой зоне климатических изменений
Метеостанция Высота над уровнем моря, м Река, приуроченная к метеостанции
лматинская область
Кеген 1845 Шарын, Каскелен
Когалы 1410 Иле, Лепси, Каратал, Коксу
Кыргызсай 1943 Киши Алматы
Лепси 1012 Лепси, Каратал, Коксу
Мынжилки 3017 Иле, Шелек, Турген, Киши Алматы, Улькен Алматъ:
Нарынкол 1806 Иле, Шелек
Ушарал 386 Тентек
Шымбулак 2710 Каскелен, Киши Алматы
Шелек 606 Шарын, Каскелен
Каменское плато 1317 Каскелен
Метеостанция Высота над уровнем моря, м Река, приуроченная к метеостанции
Карагандинская область
Актогай 779 Мойынты, Токырауын
Восточно-Казахстанская область
Уржар 489 Аягоз, Емель
Бахты 441
Жамбылская область
Кордай 1141 Курты
Анализ многолетних колебаний средней годовой температуры воздуха и количества осадков по данным указанных метеостанций (табл. 1) показывает: на высотах более 2500 м (М Мынжилки) отмечаются следующие тенденции. Средняя годовая температура воздуха с конца 30-х годов прошлого столетия, несмотря на ее значительную изменчивость от года к году, в среднем за десятилетия растет. Наиболее интенсивный рост годовой температуры на данной высоте начался с 1975 года. Количество осадков при этом, в среднем, с 1937 г. по 1960 г. составило 895 мм в год, достигнув максимальных значений за десятилетия 1951... 1960 гг. - 920 мм. В последующем количество осадков снижается, показав за период с 1971 по 1980 годы в среднем 826 мм, а с 2011 по 2015 годы - 806 мм. На рис. 1 приведены некоторые характерные графики изменений рассматриваемых метеорологических показателей и характеристик годового стока рек.
а
г
д
Рис. 1. Изменение метеорологических параметров и годового стока рек в
Иле-Балхашском бассейне. а) 1 - количество осадков, 2 - температура воздуха по М Мынжилкы,
3 - средние годовые расходы воды по р. Шелек - с. Малыбай и 4 -р. Турген - с. Таутурген; б) 1 - количество осадков, 2 - температура воздуха по МКаменское плато, 3 - средние годовые расходы воды по р. Каскелен - г. Каскелен; в) 1 - количество осадков, 2 - температура воздуха по М Кордай, 3 - средние годовые расходы воды по р. Курты -Ленинский мост; г) 1 - количество осадков по МНарынкол и 3 - средние годовые расходы воды по р. Шелек - с. Малыбай; д) 1 - количество осадков, 2 - температура воздуха по М Лепси и 3 - средние годовые расходы воды по р. Лепси - а. Лепси.
а
Рис. 2. Разностно-интегральные кривые средних годовых температур воздуха (а), количества осадков (б): 1 - М Мынжилкы, 2 -МКаменское плато, 3 - М Кордай, 4 - МНарынкол, 5 - МЛепси и годового стока рек (в): 6 - р. Турген - с. Таутурген, 7 - р. Каскелен - г. Каскелен, 8 - р. Курты - Ленинский мост, 9 - р. Шелек - с. Малыбай, 10 - р. Лепси - а. Лепси.
Как видно, изменения средних величин осадков и годового стока рек Шелек и Турген за десятилетия вполне согласуются. При этом очевидно, что процессы формирования стока в горах связаны и с интенсивным таянием ледников с увеличением температуры воздуха.
в
Для Илейского Алатау по данным метеостанций, расположенных на высотах от 2500 м до 500 м (Каменское плато, Кыргызсай, Кеген, На-рынкол и Кордай) характерны следующие периоды, отражающие длительные тенденции в изменениях температур и осадков. Так, по данным М Каменское плато, рост средних годовых температур воздуха к середине 70-х годов обусловил увеличение годового стока р. Каскелен. В районе Кор-дайского перевала (М Кордай) средняя годовая температура воздуха в 70-е годы превысила 3 °С, а в настоящее время составляет 3,6 °С. При этом среднее количество осадков за период с 1940 по 1970 гг. находилось в пределах 531 мм, а в следующие десятилетия до 2000 г. около 458 мм в год, что отражается и на характеристиках стока р. Курты. Сходные черты многолетнего температурного режима и количества осадков наблюдаются и по метеостанциям Кеген и Кыргызсай. При значительном росте средней годовой температуры с 50-х - 60-х годов до 2010 г., количество осадков с 70-х годов до 2000 года находится в пределах 400 мм. Показатели по М Нарынкол, которая расположена восточнее, по характеру колебаний годовой температуры и годовых осадков больше походят на режим данных характеристик М Каменское плато. Значения количества осадков на восточной окраине Илейского Алатау сравнительно меньше, так как вла-гонесущие воздушные массы здесь уже обеднены и составляют за десять лет с 1971 по 1980 гг. в среднем 347 мм. Это самый низкий показатель с 1950-х годов. В последующем данная величина возросла в среднем до 370...405 мм в год.
Устойчивое повышение среднегодовой температуры воздуха по данным М Лепси и М Когалы началось с 50-х...60-х годов прошлого века. В изменениях количества средних годовых осадков за десятилетия и средних многолетних расходов воды р. Лепси заметны повышения данных характеристик, которые приходились на 50-е...70-е годы и 2000.2010-е годы. При этом на разностно-интегральных кривых средних годовых температур воздуха прослеживается две продолжительные фазы - спада до середины 70-х годов и подъема сумм аномалий (рис. 2).
В изменениях климатических показателей в восточных территориях региона на высотах ниже 500 м (М Уржар, Ушарал и Бахты) прослеживается тенденция заметных увеличений температуры воздуха с середины 70-х годов. При этом с ростом средних годовых температур воздуха сумма годовых осадков так же растет, что отражается и на величине годового стока рек Тентек и Аягоз.
Средняя годовая температура воздуха северо-западного Прибал-кашья (М Актогай) характеризуется ростом с 1940-х годов до 2010 г., с заметным снижением величин за десятилетия 1971...1980 гг. и 1991...2000 гг.. Сумма годовых осадков в среднем уменьшилась с 266 мм в 1951. 1960 гг. до 138 мм в 2011.2015 гг. Средние многолетние расходы воды р. Мойынты уменьшились с 0,32 м3/с в 1951.1960 гг. до 0,06 м3/с в 2001.2010 гг.
Таким образом, анализ гидрометеорологических характеристик Иле-Балкашского бассейна позволяет сделать следующие выводы:
1. Условия формирования стока можно считать характерным для современного периода начиная с середины 70-х годов прошлого столетия.
2. В целом, для выбора репрезентативного периода оценки водных ресурсов региона, кроме характерных климатических характеристик, необходимы надежные, полноценные наблюдения за стоком.
3. Оценка водных ресурсов Казахстана, выполненная Институтом Географии МОН РК, основывалась на статистических параметрах стока в период с 1975 по 2007 годы.
Исходя из проведенного анализа современных гидрометеорологических условий региона в качестве расчетного периода для оценки характеристик стока рек и водных ресурсов региона в целом, выбраны годы с 1975 по 2015 гг. Расчетные величины характеристик годового стока рек приведены в табл. 2.
Таблица 2
Характеристики годового стока рек Иле-Балкашского бассейна
Период Q, С, Расходы воды различной обеспеченности, %
м /с 5 10 20 50 75 90 95
р. Иле - пристань Добын
2001. .2015 429 0,17 555 525 489 425 378 339 317
р. Иле - 164 км выше Капшагаайской ГЭС
1975. .2015 463 0,22 641 597 547 456 р. Иле - урочище Капшагай 391 338 308
1911. .2015 454 0,20 615 574 528 447 389 343 319
1975. .2015 443 0,23 643 578 512 417 р. Иле - с. Ушжарма 369 342 331
1975. .2015 434 0,23 632 565 497 405 362 342 336
р. Иле, рукав Жидели - 16 км ниже истока
1976. .2015 425 0,23 604 556 501 413 354 310 289
р. Иле - 1 км ниже ответвления рукава Жидели
1975. .2015 18,1 0,36 30,9 26,7 22,5 16,4 13,4 11,7 11,0
Период 9' м /с С, Расходы воды различной обеспеченности, %
5 10 20 50 75 90 95
р . Иле - а. Жидели
1975. .2015 11,4 0,59 24,2 20,4 16,3 10,2 6,42 4,11 3,01
р. Шарын - урочище Сарытогай
1975. .2015 40,2 0,24 58,0 53,1 47,7 38,9 33,2 29,0 27,1
р. Шелек - с. Малыбай
1975. 2015 36,1 0,16 46,9 43,8 40,5 35,2 31,9 29,5 28,4
р. Тур ген - с. Таутурген
1975. 2015 7,38 0,17 9,70 9,06 8,4 7,21 6,46 5,92 5,67
р. Киши Алматы - г. Алматы
1975. 2015 1,78 0,23 2,48 2,31 2,12 1,77 1,50 1,27 1,14
р. Каскелен - г. Каскелен
1929. 2015 4,08 0,19 5,43 5,10 4,72 4,03 3,53 3,12 2,90
1975. 2015 3,98 0,21 5,44 5,08 4,67 3,92 3,39 2,95 2,71
р . Каскелен - устье
1975. 2015 8,9 0,38 15,1 13,5 11,6 8,61 6,61 5,08 4,33
р. Улькен Алматы - 1,1 км выше оз. Улькен Алматы
1975. 2015 1,98 0,21 2,74 2,53 2,31 1,93 1,68 1,49 1,39
р. Улькен Алматы - в 2 км выше р. Проходной
1975. 2015 2,12 0,47 3,93 3,45 2,91 2,00 1,40 0,94 0,70
р. Курты - Ленинский мост
1975. 2015 4,03 0,60 8,56 7,27 5,87 3,64 2,26 1,28 0,80
р. Мойынты - ж.-д . ст. Киик
1975. 2015 0,11 0,98 0,33 0,25 0,18 0,08 0,03 0,01 0,01
р. Токырауын - а. Актогай
1975. 2015 2,21 0,79 5,67 4,51 3,33 1,72 0,95 0,58 0,44
р. Аягоз - пос. Тарбагатай
1975. 2015 2,51 0,44 4,63 3,99 3,31 2,29 1,69 1,33 1,16
р . Аягоз - г. Аягоз
1975. 2015 7,28 0,46 13,7 11,8 9,7 6,62 4,80 3,69 3,18
р. Лепси - аул Лепси
1932. 2015 19,6 0,22 27,1 25,2 23,1 19,2 16,5 14,3 13,1
1975. 2015 19,8 0,21 27,1 25,3 23,2 19,5 16,9 14,7 13,5
р. Лепси - а. Толебаев
1975. 2015 24,2 0,44 43,9 38,5 32,5 22,7 16,4 11,9 9,83
р. Каратал - г. Уштобе
1975. 2015 65,7 0,34 107 95,6 83,1 62,5 49,4 39,8 35,5
р. Коксу - с. Коксу
1975. 2015 41,2 0,26 61,0 55,6 49,5 39,7 33,4 28,8 26,7
р. Емель - пос. Кызылту (автодорожный мост)
2003. 2015 12,1 0,56 25,3 21,2 17,0 10,6 7,17 5,07 4,18
р. Тентек - урочище Тонкерис
1930. 2015 47,8 0,24 68,0 62,9 57,1 46,9 39,6 33,8 30,6
1975. .2015 47,8 0,23 67,2 62,3 56,8 46,9 39,9 34,4 31,3
Для сравнения результатов характеристик стока рек за выбранный период и их величин за весь период наблюдений были определены значения годового стока с использованием всех совокупностей данных рассматриваемых гидрологических постов. В табл. 2 приведены данные некоторых из них. Видно, что разница в стоковых характеристиках за весь период наблюдений и с 1975 г. не существенная и находится в пределах точности оценки. Таким образом, можно считать, что выполненная оценка годового стока рек региона отражает современные гидрометеорологические тенденции и дает основание для выполнения рациональных водохозяйственных расчетов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Амиргалиева А.С. Реконструкция рядов годового стока рек Иле-Балкашского бассейна // Труды Всероссийской конференции «Гидрометеорология и экология: Научные и образовательные достижения и перспективы развития». - 2017. - С. 57-61.
2. Ресурсы речного стока Казахстана. / Кн. 2, Т. VII. Возобновляемые ресурсы поверхностных вод юга и юго-востока Казахстана. // Достай Ж. Д., Алимкулов С.К., Сапарова А.А. - 360 с.
Поступила15.03.2018
Техн. гылымд. канд. Р.Г. Абдрахимов
А.С. ЭмiрFалиева
ЫЕ-БАЛЦАШ СУШАРУАШЫЛЬЩ АЛАБЫ еЗЕНДЕРШЩ ЖЫЛДЬЩ АГЫНДЫ СИПАТТАМАЛАРЫН БАГАЛАУ
Тушн свздер: езгерпштш, жылдыщ аFынды, ауа температурасы, жауын-шашын мелшер^ ^амтамасыздыны эр тYрлi су етiмдерi
Осы мащалада 1ле-Балщаш ауданы езендертщ жылдъщ агынды мен езгергшт1г1 сипаттамаларыныц нэтижелер1 алаптагы суды шаруашыглыщ шартында щолдану мен щаз1рг1 тацдагы климаттыц езгеру1не байланысты келт1ртген. Берыген аумащтагы репрезентативт1 метеостансалар бойынша температуралыщ режим/ мен жылдыщ жауын-шашынныц кепж^глдыщ езгергсг алап езендертщ жылдыщ агынды сипаттамаларына эсер1 щарастыр^глды. Аумащтыц су щорын сипаттайтын езендердщ ж^глдыщ агындысыныц есепт!к керсетюштерг келтгртдг.
Abdrahimov R.G., Amirgaliyeva A.S.
ASSESSMENT OF CHARACTERISTICS OF THE ANNUAL RUNOFF OF THE RIVERS OF THE ILE-BALKASH WATER BASIN
Key words, variability, annual runoff, air temperature, precipitation, water flow of various kinds
This article presents the results of calculations of the characteristics of the annual runoff and its variability in the rivers of the Ile-Balkhash region in conditions of economic use of water in the basin and modern climate changes. Changes in the long-term temperature regime and annual precipitation in a given territory are considered at representative meteorological stations and their influence on the characteristics of the annual run-off of the basin rivers. The estimated indicators of annual river runoff, characterizing the water resources of the region, are given.
