CC BY
15НА УЧНЫЕ СТА ТЬИ
Гидрометеорология и экология № 3 2010
УДК 556.16
ОЦЕНКА РЕЧНОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ МАЛОГО АРАЛЬСКОГО МОРЯ
Ж.Ж. Смагулов
Проведена количественная оценка произошедших антропогенных изменений речного стока, по данным фактических наблюдений, по рядам приведенных к многолетнему периоду.
Бассейн Аральского моря, как известно, относится к районам древнего орошения, и вначале прошлого столетия водный режим реки был естественным и характеризовался чертами, присущими рекам снегово-ледникового питания. Нарушение естественного режима реки начало ощущаться с 30-40-х годов прошлого столетия, когда началась активная водохозяйственная деятельность в бассейнах притоков и на самой реке, и с началом монопольного возделывания хлопчатника (1938 г.). Постепенный рост антропогенных нагрузок в 40-х и 50-х годах 20-столетия компенсировался за счет многоводной фазы 1948...1960 гг. Однако, отъем воды все увеличивался и в 70-е годы в сравнении с 30-ми годами антропогенные затраты воды в бассейне возросли почти вдвое. С 70-х годов наступил маловодный период, и с 1974 г. произошло резкое уменьшение стока в нижнем течении Сырдарьи. Начиная с 1987 г. наблюдается повышение объемов стока реки, и это связано с естественным многоводьем в верховьях реки, которое прослеживается до настоящего времени.
Промышленные, коммунальные и прочие водоотведения значительно малы по сравнению с орошаемым земледелием, которое потребляет свыше 90 % всего используемого объема воды, и поэтому водная мелиорация оказывает преобладающее влияние на состояние ресурсов поверхностных вод и водные объекты. Наряду с этим равнозначным компонентом водохозяйственной отрасли региона является гидроэнергетика, вследствие чего все основные гидроузлы в бассейне р. Сырдарьи созданы как комплексные. В последнее время происходит противоречие, которое заключается в том, что в верховьях бассейна формируется большая часть водных ресурсов региона и преобладают интересы водопользователей, эксплуатирующих энергетический потенциал воды, т.е. основная часть
187
объемов годового стока проходит в зимний период, в то время как ниже расположенным орошаемым землям вода необходима летом.
Развитие хозяйственной деятельности в бассейне р. Сырдарьи, интенсивный рост водопотребления для нужд экономики привели к основательной трансформации гидрологического режима рек бассейна, и нарушили естественный водный режим. В этих условиях количественная оценка произошедших антропогенных изменений стока и восстановление естественного стока в гидрологических створах имеет большое значение для гидрологических расчетов и водохозяйственного анализа [2, 7, 8, 10]. Таким образом, можно выделить 2 периода с неодинаковым гидрологическим режимом в нижнем течении, а именно, первый - условно-естественный, начиная с 1911 г. по 1956 г., когда началось интенсивное водопользование наряду со строительством Кайраккумского водохранилища, и второй - антропогенный, после указанного периода, хотя воздействия на сток в течение последнего тоже неоднородно.
По характеру воздействия на гидрологические процессы все факторы хозяйственной деятельности можно условно объединить в две основные группы:
1) факторы, обусловленные русловым регулированием и непосредственными изъятиями воды из русловой сети на хозяйственные нужды (создание и эксплуатация водохранилищ, крупные водозаборы и сбросы, переброски стока и т.п.);
2) факторы, не связанные с непосредственными изъятиями воды, но изменяющие условия формирования поверхностных вод и других элементов водного баланса на водосборах рек за счет преобразования подстилающей поверхности (агротехнические и мелиоративные мероприятия, урбанизация, осушение земель и т.п.) [3].
В крупных обжитых водосборах, как правило, одновременно действует большое количество факторов, относящихся к обеим группам, которые находятся в сложном взаимодействии друг с другом. Однако, в зависимости от физико-географических условий и особенностей хозяйственной деятельности населения в том или ином бассейне обычно можно выделить главные факторы, оказывающие на водные ресурсы и гидрологические процессы основное, превалирующее воздействие, и вспомогательные факторы, имеющие подчиненное значение.
В бассейне р. Сырдарья в качестве основного фактора выступает орошаемое земледелие, а все остальные факторы имеют подчиненное зна-
188
чение. Действительно, для улучшения условий орошения в бассейнах производится регулирование стока, осуществляется оросительная мелиорация, совершенствуются приемы агротехники, одновременно с которыми растут урбанизированные площади и увеличивается водопотребление на промышленные и коммунальные нужды.
Количественная оценка влияния хозяйственной деятельности на сток рек представляет собой чрезвычайно сложную задачу не только из-за множества действующих (нередко в разных направлениях) факторов, но и потому, что антропогенные изменения, имеющие, как правило, направленный характер, накладываются на естественные колебания стока. Кроме того, не всегда имеются надежные данные полного учета на речных водосборах объемов водозаборов и безвозвратных потерь воды на различные хозяйственные нужды.
Для количественной оценки произошедших и ожидаемых антропогенных изменений речного стока применяются различные расчетные методы. При этом, в первую очередь, естественно, оцениваются и анализируются происшедшие изменения стока рек. Для этого применительно к большим водосборам возможны два принципиально различных методических подхода.
Первый методический подход предполагает интегральную оценку антропогенных изменений гидрологического режима в результате исследования динамики наблюденного стока в гидрологических створах за многолетний период одновременно с основными естественными стокообразующими факторами и развитием хозяйственной деятельности в бассейнах.
Второй - основывается на дифференцированной оценке роли каждого антропогенного фактора в отдельности, путем учета данных по непосредственным изъятиям воды на хозяйственные нужды и сбросам использованных вод в реки, а также путем применения балансовых методов расчета влияния косвенных факторов, преобразующих характер подстилающей поверхности водосборов.
Нами выбранная методика основана на исследовании колебания стока в различных створах р. Сырдарьи в различные, в отношении антропогенного изменения, периоды. Такой подход объясняется в первую очередь сложностями, возникшими в связи как с недостаточностью информации об водопользовании, так и их ненадежностью. Как отметили выше, период до 1955 г. можно отнести к условно-естественному. Для створов на р. Сырдарье на территории Республики Казахстан, имеющих данные на-
189
блюдений до указанного года, когда начались ощутимые изменения стока рек бассейна, в качестве пункта-аналога выбран - суммарный приток в Токтогульское и Андижанское водохранилища, выше которых воздействие хозяйственной деятельности на сток рек Нарын и Карадария невелики. Для некоторых створов, по которым не было фактических данных о стоке до 1955 г., аналогами послужили самые ближайшие по расположению пункты, с которыми имелась связь за совместный с наблюдениями период, и естественный сток которых был восстановлен. При этом, исследовался фактический наблюденный сток на указанных створах, а для восстановления использовался восстановленный (условно-естественный) сток пункта-аналога. Материалы по гидрологическому режиму рек бассейна р. Сырда-рьи взяты согласно [1, 4, 5, 6, 9].
Сток воды как опорных пунктов, имеющих условно-естественный сток, так и восстановленных, проверен на однородность. Данные расчетов, произведенных для проверки однородности на уровне 5 %-й значимости не противоречат предположению об однородности восстановленных рядов.
Зарегулирование Сырдарьи водохранилищами, гидроузлами в связи с интенсивным развитием орошаемого земледелия обусловило глубокие изменения стока реки на всем протяжении. Наибольшие изменения стока реки произошли, начиная с Ферганской долины.
До конца 50-х годов прошлого столетия безвозвратные расходы воды в бассейне р. Сырдарьи не были столь ощутимы как после 60-х годов того же столетия в связи с естественным многоводием в зоне формирования стока, но естественный режим был нарушен. Наглядно это видно на рис. 1.
Общая тенденция сокращения стока, начатая с 60-х годов 20 в., сохраняется до сих пор для всех створов наблюдения, расположенных на казахстанской части р. Сырдарьи.
На р. Сырдарье и ее основных притоках на территории Казахстана (рр. Арыс и Келес) за период с 1912 по 2004 гг. наблюдались два маловодных и три многоводных цикла. Начало первого многоводного периода полностью не охвачены наблюдениями, а второй продолжается до настоящего времени. На рис. 2 приведена динамика изменения условно-естественного стока восстановленного с учетом водохозяйственных мероприятий в рассматриваемом бассейне, а также общая для всего бассейна тенденция в виде общего для всех створов 10-летнего скользящего среднего. На рис. 2 хорошо прослеживается снижение стока 40-х и 80-х и увеличение 60-х и 90-х годов.
190
Р, м /с
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Год
Рис.1. Динамика изменения фактического стока. 1 - суммарный сток р. Нарын и р. Карадарья в зоне формирования, 2 - р. Сырдарья -с. Кокбулак, 3 - р. Сырдарья - г. Казалы.
Р, м /с
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Р, м /с 100 80 60 40 20 0
слслслслслслслслслслслслслслслслслслоо Год
Рис. 2. Многолетние колебание условно-естественного стока. 1 -рр. Нарын и Карадарья, 2 - р. Сырдарья - выше устья р. Келес, 3 - р. Сырдарья - ж.-д. ст. Томенарык, 4 - р. Арыс - ж.-д. ст. Арыс, 5 - р. Келес Устье, 6 -осредненная по всем створам 10-летняя скользящая кривая.
Начало маловодья 40-50-х годов приходится на 1935... 1937 гг., конец на 1947. 1952 гг. Далее наступивший многоводный цикл продолжался в 1960. 1961 гг., 1961. 1974 гг. сток рек колебался около нормы. Второй охваченный инструментальными наблюдениями период маловодья характеризуется более резким, чем первый, но не уступающим по глубине снижением водности. Наблюдающиеся с 1987.1992 гг. до сих пор многоводье, как и последнее маловодье короче по времени, чем предыдущий аналогичный цикл.
191
Изменение условно-естественного стока р. Сырдарьи по длине имеет некоторые особенности (рис. 3). В основном на территории Казахстана сток р. Сырдарьи равномерно снижается, хотя имеют место некоторые подъемы. Сформированный в верховье сток начинает рассеиваться при выходе в Голодную степь (характерный спад водности ниже НБ Шардаринского вдхр). Далее некоторые увеличения заметны с впадением р. Арыс (у ж.-д. ст. Томе-нарык) и мелких водотоков с юго-восточных склонов хр. Каратау. Разветвляющиеся ниже г. Кызылорды от основного русла Сырдарьи отдельные рукава и протоки сливаются в одно русло ниже с. Жосалы, чем можно объяснить некоторые изменения водности на тех участках.
км /год
35 30 25 20 15 10 5 0
Л ^
Я «
о Л
а р
« О щ
Ц * О
8 у „ я ^
м И М & о 5 о X ^
« э
«
з & •
о н о о
г о
* I
Н
ю
Яэт л о и й а Н
о о «
й
чд н
а у
о '.
ч Ч
3 «
эт <>
3 «
к о л
эт е
о а
Й о а о Й ¡^
Рис. 3. Динамика изменения водных ресурсов р. Сырдарьи по длине за
многолетний период.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бурлибаев М.Ж., Достай Ж. Д., Турсунов А. А., Арало-Сырдарьинский бассейн. Гидроэкологические проблемы и вопросы вододеления. -Алматы: Дэуiр, 2001. - 180 с.
2. Водогрецкий В.Е. Антропогенное изменение стока малых рек. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - 176 с.
3. Государственный водный кадастр Республики Казахстан. Бюллетень. Поверхностные воды 2000 г., 2001 г., 2002 г. - Алматы: РГП «Казги-дромет», 2002. - 33 с.
192
4. Государственный водный кадастр Республики Казахстан. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 2005, 2006, 2007 гг. Выпуск 5. Части 1 и 2. - Алматы.
5. Государственный водный кадастр Республики Казахстан. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 19912000 гг. Выпуск 4. Части 1 и 2. - Алматы. 2006.
6. Давлетгалиев С.К. Оценка однородности гидрологических данных: Учебное пособие. - Алматы: Казак университет^ 2000. - 103 с.
7. Зайцева И.С. Методы анализа гидрологических рядов с целью оценки антропогенных изменений (на примере Волги) // Изв. АН СССР. Сер. Географическая. - 1984. - №1. - С. 116-123.
8. Обобщенные данные каталогов водопользования по бассейну р. Арысь. // Материалы Государственного водного кадастра. Раздел 3. Использование вод. - Чимкент: Союзгипрорис, 1980 - 152 с.
9. Отчеты о деятельности Арало-Сырдарьинского бассейнового водохозяйственного управления Комитета по водным ресурсам МСХ РК за 1990-2003 гг. - Кызылорда, АС БВУ. - 1990-2003. - 190 с.
10. Рубинова Ф.Е. Изменения стока р. Сырдарьи под влиянием водохозяйственного строительства в ее бассейне // Тр. САРНИГМИ. - 1979. -Вып. 58 (139). - 138 с.
Институт географии, г. Алматы
К1Ш1 АРАЛ АЛАБЫ ЭЗЕНДЕРШЩ АГЫНДЫСЫН ЕСЕПТЕУ
Ж.Ж. Смагулов
Нацты бацылау деректер1 мен квпжылдъщ кезецге келт1ртген деректер бойынша взен агындысыныц антропогенд1к взгер1стер1 багаланган.
193
