CC BY
0УДК 536.16
ОЦЕНКА НОРМЫ ГОДОВОГО СТОКА РЕК ПРАВОБЕРЕЖЬЯ БАССЕЙНА Р. ЕРТИС
А.Г. ЧИГРИНЕЦ1, М.В. ДОЛБЕШКИН2
1К.г.н. кафедры метеорологии и гидрологии (КазНУ им. Аль-Фараби) 2магистрант кафедры метеорологии и гидрологии (КазНУ им. Аль-Фараби)
Epmic езеш алабыныц оц жагалау белш езендершщ жсылдыц агынды сипаттамаларын цалпына KeMmipimeH шамаларды есепке ала отырып есептеу нэтижceлeрi усынылган: цалыпты жсылдыц агынды жалпы есептж кезец 19332009 жж.; шартты — табияи кезец (1933-1973 жж.) жэне агындыныц антропогендж жэне климаттыц взгeрiсi кезец (1974-2009 жж.) ушш аныцталды
Представлены результаты расчета характеристик годового стока рек правобережной части бассейна р. Ертис с учетом восстановленных величин. Нормы стока определены как за общий расчетный период 1933-2009 гг., так и за период условно-естественного стока (1933-1973 гг.) и период антропогенных и климатических изменений стока (19742009 гг.).
The results of calculation of the characteristics of annual river flow in the right bank part of Ertis river basin with taking into account the reconstructed quantities. The standards of flow are determined both for general counting period 1933-2009, and for the period of nominally natural flow (1933-1973), and for the period of flow's anthropogenic and climatic changes (19742009)
В пределах рассматриваемой правобережной части водохозяйственного бассейна р. Ертис расположены водосборные бассейны следующих основных её притоков: рр. Калжыр, Куршим, Нарын, Буктырма, Ульби и Оба. На территории этой части Ертисского водохозяйственного бассейна (ВХБ) формируется основной объём водных ресурсов (в пределах РК).
Наблюдения за гидрологическим режимом на расчетных постах основных рек исследуемого района ведутся уже в течение достаточно продолжительного периода времени. Так, на р. Куршим -с. Вознесенское - в течение 80 лет (с 1911 г. по настоящее время), на р. Калжыр - с. Черняевка - в течение 76 лет (с 1909 г. по 1995 г., когда пост был закрыт и перенесен выше по течению). Всего на рассматриваемой территории в разные периоды действовало свыше 80 гидрологических постов для наблюдения за стоком. Основная часть постов исследуемого района в настоящее время закрыта. По данным РГП «Казгидромет» на 2009 г. действующих осталось только 15 постов. В работе были использованы материалы наблюдений за стоком рек по 2009 г. включительно [1-8].
Естественный режим стока исследуемых рек подвержен антропогенной нагрузке и нарушен как русловыми водохранилищами, так и водозаборами на сельскохозяйственное, промышленное и жилищно-коммунальное водоснабжение [9]. Однако анализ величин объёмов водозаборов по данным таблиц «2ТПВодхоз» за период 1992-2008 гг. показал, что безвозвратный водозабор выше расчетных створов в бассейнах рассматриваемых рек в основном незначителен. Так по р. Калжыр за указанный период водозабор составил в среднем 3,7 %, варьируя от 13,1 % в 1995 г. до 0,2 % - в 1997 г. По р. Нарын среднее значение водозабора составило 0,25 %, максимальное 0,5 % - в 2002 г., а минимальное 0,1 % - в 2003 г. По р. Куршим соответственно среднее значение водозабора равно 2,1 %, максимальное 5,3 % - в 1992 г., а минимальное 0,6 % - в 2007 г. Для р. Буктырма объёмы водозабора соответственно составили - в среднем 0,07 %, максимальное значение 0,26 % в 1992 г., а минимальное 0,01 % - в 2007 г. По р. Оба среднее значение водозабора имеет величину 0,02 %, а по р. Ульби - он в среднем 4,0 %, его максимальное значение 7,2 % в 1992 г. а минимальное 0,3 % -в 1998 г. Таким образом, объёмы водозаборов в бассейнах рассматриваемых рек в среднем составляют 1,7 % с общей тенденцией к снижению. Эти объёмы водозаборов не оказывают значительного влияния на гидрологические характеристики стока рассматриваемых водотоков. Кроме того, в основном расчетные гидропосты располагаются выше зоны рассеивания стока, в створах с максимальной водностью. Поэтому характеристики годового стока были вычислены по рядам бытового (наблюдённого) стока, принятым как условно-естественные.
На основании анализа совмещенных разностных интегральных кривых модульных коэффициентов годового стока основных рек правобережья, представленных на рисунок 1, а также с учетом
имеющихся данных фактических наблюдений был выбран единый расчетный период с 1933 по 2009 г.
Х(К-1)/СУ 15
10
-5
-10
-15
■Калжыр-с.Черняевка Лев.Березовка-с.Средигорное Оба-г.Шемонаиха
■ Кур ши м-с. Возн есенка Тургусын-с.Кутиха
О Буктырма-с.Лев.Бер ■ Ул ьби -с. У. Перевалоч н ая
5
0
Рис. 1. Совмещённые разностные интегральные кривые модульных коэффициентов годового стока основных рек правобережья Ертисского водохозяйственного бассейна
В связи с наличием в рядах наблюдений отдельных пропусков, а также для приведения рядов к единому расчетному периоду, была проведена реконструкция рядов с привлечением данных пунктов-аналогов. При этом были соблюдены соответствующие требования [10-11]: однотипность условий формирования стока реки-аналога и исследуемой реки; территориальная близость расположения рассматриваемых водосборов; отсутствие факторов, существенно искажающих естественный сток; различие водосборных площадей исследуемой реки и реки-аналога не более 10; статистические условия: п>(6-10); Я>0,70;
где п - число совместных лет наблюдений в приводимом пункте и пунктах-аналогах (п>6 при одном аналоге, п>10 - при двух и более аналогах); Я - коэффициент парной или множественной корреляции между значениями стока в расчетном створе и в пунктах-аналогах.
По створу р. Калжыр - с. Черняевка данные наблюдений имеются не за все годы, хотя гидропост был действующим. Годовой сток за пропущенные годы был восстановлен поэтапно. За 193739, 1942-44, 1946-49, 1960-62, 1965-69, 1984-86, 1990-93, 1995-2003 и 2005 гг. он восстановлен по связи со стоком за период вегетации с мая по сентябрь (Я=0,98); за 1933-36 гг. - по реке-аналогу р. Ертис - г. Усть-Каменогорск (Я=0,79); за 2006-2009 гг. - по реке-аналогу Бас-Теректы - с. Мойыл-ды (Я=0,89).
По створу р. Куршим - с. Вознесенка также было проведено восстановление пропусков в рядах наблюдений. Годовой сток за 1933-34, 1938, 1940, 1942-44, 1998-2001 гг. восстановлен по связи со стоком за период вегетации с мая по сентябрь (Я=0,97); за 1936-37, 1946-47 гг. - по реке-аналогу р. Ертис - г. Усть-Каменогорск (Я=0,91).
Годовой сток правобережного притока р. Куршим - р. Женишке - клх. Женишке за 1934-41, 1946-62, 1967, 1970-78 гг. восстанавливался по связи со стоком за период вегетации с мая по сентябрь (Я=0,89); за 1933, 1942-45, 1979-2009 гг. - по реке-аналогу Куршим - с. Вознесенка (Я=0,82).
По створу р. Нарын - с. Улькен Нарын годовой сток за 1956-57, 1959-60 гг. восстановлен по связи со стоком за период вегетации с мая по сентябрь (Я=0,97); а за 1933, 1942-45, 1979-2009 гг. -по реке-аналогу Куршим - с. Вознесенка (Я=0,82), рисунки 2 и 3.
По створу р. Буктырма - с. Лесная Пристань годовой сток за 1954 и 2003 гг. восстановлен по связи со стоком за период вегетации с апреля по сентябрь (Я=0,97); за период 1933-39 гг. - по пункту-аналогу р. Буктырма - с. Заводино (Я=0,85), а за 1940-53 гг . - по пункту-аналогу р. Буктырма - с. Печи (Я=0,90).
По левобережному притоку р. Буктырма - р. Левая Березовка - с. Средигорное годовой сток за 1958 и 1971 гг. восстановлен по связи со стоком за период вегетации с мая по сентябрь (Я=0,93); за 1933-47, 2004 гг. - по реке-аналогу Нарын - с. Улькен Нарын (Я=0,77).
По правобережному притоку р. Буктырма - Тургысын - с. Кутиха годовой сток за 1956-57, 1963-64 гг. восстановлен по связи со стоком за период вегетации с апреля по сентябрь (Я=0,97); за 1932-48, 1958, 1994-2007 гг. по реке-аналогу Ульби - с. Ульба Перевалочная (Я=0,70).
Рисунок 2. Связь среднегодовых расходов воды с расходами за период вегетации (май-сентябрь) в расчетном
створе р. Нарын - с. Улькен Нарын
Рисунок 3. Связь среднегодовых расходов воды в расчетном створе р. Нарын - с. Улькен Нарын и в пункте-
аналоге р. Куршим - с. Вознесенка
По створу р. Ульби - с. Ульби Перевалочная годовой сток за 1940-41, 2002 гг. восстановлен по пункту-аналогу р. Буктырма - с. Печи (Я=0,75).
Годовой сток за пропущенные годы по створу р. Оба - г. Шемонаиха был также восстановлен поэтапно. За 1954, 1964, 2003 гг. он восстановлен по связи со стоком за период вегетации с мая по сентябрь (Я=0,93); за 1933-53 гг. - по реке-аналогу Ульби - с. Ульби Перевалочная (Я=0,89).
По р. Шульбинка - с. Новая Шульба, относящейся к многочисленным малым рекам правобережья и являющейся последним правобережным притоком в пределах Ертисского ВХБ, восстановление годового стока за пропущенные годы было проведено достаточно сложно, с использованием как стока за вегетационный период, так и пункта-аналога. За 1957-1958, 1960-1964, 1968, 19711972, 1974, 1982-1983 гг. он восстановлен по связи со стоком за период вегетации с апреля по сентябрь (Я=0,99); за 1933-1956, 1966-67, 1969-70, 1980, 1984-87, 1989-2009 гг. - по реке-аналогу Шар - а. Кентарлау (Николаевка) (Я=0,78).
В таблице 1 приведены результаты расчета нормы годового стока основных рек правобережья в трех вариантах: за период наблюдений, за многолетний расчетный период 1933-2009 гг. и за последние тридцать шесть лет 1974 - 2009 гг. Для первых двух вариантов в знаменателе приведены данные, опубликованные в «Ресурсах поверхностных вод СССР» [12].
Характеристики нормы годового стока основных правобережных притоков реки Ертис в Ертисском ВХБ
Река-пункт Площадь водосбора, Б, км2 Период наблюдений за годовым стоком Средние за период наблюдений Средние за многолетний период 1933-2009 гг. Средние за период 1974-2009 гг.
Р<>, м3/с Мс, л/схк м2 ь, мм Р<>, м3/с Ме, л/схкм 2 ь, мм Р<>, м3/с М0, л/схк м2 ь, мм
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Калжыр -с. Черняевка 3090 1909, 1911-16, 1937-2005 21,8 22,0 6,8 7,13 215 225 22,2 22,2 7,10 7,20 224 227 21,8 7,10 222
Куршим -с. Вознесенка 5840 1911-17, 1933-35, 1938-45, 1948-2009 58,3 58,0 9,98 9,93 307 313 59,6 58,4 10,2 10,0 322 315 57,1 9,78 308
Женишке -клх. Женышка 337 1934-1978 1,39 1,19 3,84 3,52 121 111 1,36 (1,5 4) 3,76 (4,57) 119 (144) 1,29 3,57 112
Нарын -с. Улькен Нарын 1960 1954-2009 9,77 8,90 4,86 4,54 159 143 9,68 8,43 4,91 4,30 155 135 9,72 4,96 156
Буктырма -с. Печи 6860 1940-2009 107 110 15,9 16,1 500 507 107 103 15,6 15,0 491 472 100 14,6 461
Буктырма -с. Лесная Пристань 10700 1954-2009 208 200 19,4 18,7 611 589 217 205 20,3 19,2 640 605 204 19,1 602
Левая Березовка - с. Средигорное 251 1948-2003, 2005-2009 1.04 1.05 4,11 4,19 130 132 1,04 1,08 4,15 4,30 131 135 1,02 4,05 128
Тургысын -с. Кутиха 1200 1926-32, 1949-94 45.3 42.4 38,3 35,3 1206 1112 45,6 48,0 38,0 40,0 1196 1260 43,8 36,5 1149
Ульби - с. Ульби Перевалочная 4900 1931-1939, 1942-2009 96,5 98,0 19,7 20,0 605 630 96,6 102 19.7 20.8 621 655 90,0 18,4 580
Оба - г. Шемонаиха 8470 1954-2009 171 175 20,4 20,7 644 652 172 169 20,3 20,0 641 630 164 19,4 611
Шульбинка -с. Новая Шульба 294 1955-1965, 1967-91 0,49 0,51 1,71 (1,72 ) 53,9 (54,2) 0,50 (0,5 1) 1,72 (1,72) 54,3 (54,2) 0,46 1,57 49,4
В знаменателе приведены данные, полученные из [3]
ХО, м3/с 1800
1600 ■ 1400 1200 1000 800 600 400 200
11111■IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII I III I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
МЮ^ГОт-МЮ^ГОт-МЮ^ГОт-МЮ^ГОт-МЮ^ГОт-МЮ^ГОт-МЮ^От-МЮ^С)
шшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшооооо
Рис 4. Суммарная интегральная кривая среднегодовых расходов воды р. Калжыр - с. Черняевка
Сравнение расчетных данных о среднем годовом стоке с данными, приведенными в «Ресурсах поверхностных вод СССР» [12], носит лишь иллюстративный характер, так как продолжительность исследуемых рядов разная и это дает определенные расхождения в результатах.
Сравнение норм годового стока за многолетний период (1933-2009 гг.) с данными о стоке за последние тридцать шесть лет (1974-2009 гг.) показывает снижение стока по всем расчетным створам, составляя в разных створах от 2 до 8 %. Например, по р. Калжыр эта величина составила 4,4 %, по р. Куршим - 4,2 %, по р. Женишке - 5,1 %, по р. Буктырма - 6,2 %, по р. Левая Березовка -2,0 %, по р. Тургысын - 3,9 %, по р. Ульби - 6,8 %, по р. Оба - 4,6 %, по р. Шульбинка - 8,0 %.
Только по р. Нарын получено незначительное увеличение годового стока, равное 0,4 %. В среднем же по исследуемому району средний годовой сток снизился на 5,0 %.
Таким образом, было произведено уточнение значений годового стока основных рек правобережной части Ертисского водохозяйственного бассейна, которое позволило выявить тенденцию к снижению стока в последние тридцать шесть лет, обусловленную, по всей видимости, климатической составляющей. Этот вывод подтверждают суммарные интегральные кривые годового стока, построенные по данным створов наблюдений, расположенных выше зоны рассеивания стока и не подверженных антропогенному влиянию (рисунок 4).
Линия экстраполяции, выделенная пунктиром, достаточно четко позволяет выявить снижение стока в первой половине 70-х годов 20 века, обусловленное, по всей видимости, изменением его климатической составляющей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Основные гидрологические характеристики. Алтай и Западная Сибирь. Горный Алтай и Верхний Иртыш. М.: Гидрометеоиздат,1965. - Т.15. - Вып.1. - 224 с.
2. Основные гидрологические характеристики (за 1963-1970 гг.). Алтай, Западная Сибирь и Северный Казахстан. Верхний Иртыш, Верхний Ишим, Верхний Тобол. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - Т.15. - Вып.2. - 384 с.
3. Основные гидрологические характеристики (за 1971-1975 гг.). Алтай, Западная Сибирь и Северный Казахстан. Верхний Иртыш, Верхний Ишим, Верхний Тобол. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - Т.15. - Вып.2. - 294 с.
4. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Казахская ССР. Бассейны Иртыша, Ишима, Тобола. 1976-1980 гг. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - Т.У. - Вып.1. - 468 с.
5. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 1981-1990 гг. Книга 1. Часть 1. Реки и каналы. Вып. 1. Бассейн рек Иртыш, Ишим, Тобол (верхнее течение), Алматы, 2002. - 384 с.
6. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 1991-2000 гг. Книга 1. Часть 1. Реки и каналы. Вып.1. Бассейн рек Иртыш, Ишим, Тобол (верхнее течение), Алматы, 2004. - 191 с.
7. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 2001-2007 гг. Часть 1. Реки и каналы. Часть 2. Озера иводохранилища. Вып.1. Бассейн рек Иртыш, Ишим, Тобол, Алматы.
8. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 2008-2009 гг. Часть 1. Реки и каналы. Часть 2. Озера и водохранилища. Вып. 1. Бассейн реки Ертис, Астана.
9. Кобегенов К.Ж. Водные ресурсы Иртышского бассейна и их использование // Информационный бюллетень. Современные проблемы Иртышского бассейна. Проект ПРООН «Разработка национального плана по ИУВР и водосбере-жению в Казахстане»; компонент создание Бассейновых советов. - Алматы: ТОО «Контур», 2007. - С. 7-21 с.
10. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. - М.: Стройиздат, 1983. - 36 с.
11. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 444 с.
12. Ресурсы поверхностных вод СССР. Алтай и Западная Сибирь. Горный Алтай и Верхний Иртыш. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - Т.15, вып.1.,ч.1. - 318 с.
