Научная статья на тему 'Оценка состояния гидрологической сети бассейна Р. Иртыша в Республике Казахстан'

Оценка состояния гидрологической сети бассейна Р. Иртыша в Республике Казахстан Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
391
96
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕТЬ / ГИДРОФИЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ / СОСТОЯНИЕ / ОЦЕНКА / ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ РЕК / ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Михайлова Надежда Ивановна, Логиновская Алена Николаевна

Рассматриваются вопросы геологической истории, происхождения и возраста левобережной сети р. Иртыша. Дана характеристика гидрологического режима и многолетней изменчивости стока левых притоков в бассейне верхнего Иртыша.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Оценка состояния гидрологической сети бассейна Р. Иртыша в Республике Казахстан»

ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

УДК 551

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ БАССЕЙНА р. ИРТЫША В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН

Надежда Ивановна Михайлова

Восточно-Казахстанский государственный университет им. С. Аманжолова, 070007, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. 30-й Гвардейской дивизии, 34, кандидат геолого-минералогических наук, профессор ВКГУ, тел. (7232)25-32-70

Алена Николаевна Логиновская

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 070004, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова, 69, кандидат географических наук, старший преподаватель кафедры геодезии, землеустройства и кадастра, тел. (7232)28-94-16, e-mail: loginovskaia@bk.ru

Рассматриваются вопросы геологической истории, происхождения и возраста левобережной сети р. Иртыша. Дана характеристика гидрологического режима и многолетней изменчивости стока левых притоков в бассейне верхнего Иртыша.

Ключевые слова: сеть, гидрофизическая сеть, состояние, оценка, источники питания рек, гидрологический режим.

ESTIMATION OF HYDROLOGICAL NETWORK CONDITION OF THE IRTYSH RIVER BASIN IN KASAKHSTAN

Nadezhda I. Mikhailova

East Kazakhstan State University afler S. Amanzolov, 070007 Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk c., 30-Gv. Divisii St. 34, Prof., tel. (7232)25-32-70

Alyona N. Loginovskaya

East Kazakhstan State Technical University afler D. Serikbayev, 070004 Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk c., Protozanov St., 69, Ph.D., Assoc. Prof., senior lecturer, department of geodesy, land management and cadastre, tel. (7232)28-94-16, e-mail: loginovskaja@bk.ru

It is looked the questions of geological history, age of left bank net of Irtysh. It was given the characteristic of gidrological regimes changes of mix waters of left tributary in the basin high Irtysh.

Key words: network, hydrophysical network, conditions, estimation, river nutrition source, hydrological conditions.

88

Экология и природопользование

Республика Казахстан относится к числу вододефицитных. Система Зай-сан - Иртыш является крупнейшей речной системой Республики Казахстан, поэтому понятен к ней интерес специалистов разных направлений. К сожалению, река оказалась в настоящее время трансграничной, со всеми вытекающими последствиями. Уже сейчас, по данным гидропоста в пос. Буран, безвозвратный отъем воды Китаем составляет два миллиона кубометров в год. Возможно, это обстоятельство послужило причиной снижения уровня воды в Зайсанской части Бухтарминского водохранилища на три метра. Что ждет систему Зайсан - Иртыш через 100-500 и далее лет? Чтобы прогнозировать будущее системы, надо знать закономерности ее развития в прошлом, и на этом основании разрабатывать программы природопользования на будущее.

За более чем столетнюю историю изучения гидрографической сети ЮгоЗападного Алтая были решены основные проблемы. Было доказано, что структурный план речных систем консервативен, то есть не изменился, по крайней мере, с олигоцена до наших дней. В работах И.С. Чумакова, Ю.П. Селиверстова, В.С. Ерофеева и др. приводится обширный доказательный материал [1, 3, 4, 8, 10]. До сих пор остаются дискуссионными вопросы возраста и происхождения речных систем Юго-Западного Алтая.

История левобережных притоков тесно связана с происхождением и возрастом р. Иртыша. В раннем и начале позднего палеозоя между Сибирским и Казахским материками, по представлениям Л.Б. Зоненшайна, располагаются Иртыш-Заисанский, Джунгарский и др. океанические бассейны [5]. В них накапливаются мощные вулканогенно-осадочные толщи, будущая земная твердь Алтая. К концу намюра от океанических бассейнов сохраняется на какое-то время остаточный реликтовый морской бассейн. Его положение маркируется распространениями морских отложений в полосе от с. Белая Церковь через р. Кокпеты, р. Буконь, сопку Чекельмес в Заисанской впадине и Кендерлыкскую структуру. Эти отложения перекрываются толщей песчаников и алевролитов с конгломератами, местами угленосными растительными остатками (рис. 1).

На остальной территории возникла земная кора Алтая в виде суши. От палеоокеанов остается шовная зона. Возможно, это современная Иртышская зона смятия. Во второй половине каменноугольного периода это понижение в рельефе, названное Н.Б. Кассиным Иртышским понижением, также было приемником стока [6]. Эта зона картируется небольшими месторождениями углей и углепроявлений от р. Алей до р. Малоубинка. В основании угленосных отложений залегают конгломераты. Возможно, рельеф был достаточно высоким и расчлененным. Значительная часть той океанской коры, скорее всего, была переработана в зонах субдукции.

Судя по угленосности, влажность была достаточной, а это предполагает наличие речного стока во внутренние области стока. За поздний карбон и пермь герцинский рельеф и реки были трансформированы эрозией и денудацией.

В триасе Саур-Тарбагатай испытывает быстрое поднятие, которое распространяется и на блок Калбы. Формируется новый мезозойский рельеф и мезозойские реки. По мнению Н.Б. Кассина, одновременно начинает формироваться

89

Экология и природопользование

речная сеть будущего Калбинского нагорья, по-видимому, Иртышское понижение остается базисом стока.

О возможной древности речных долин Калбы можно предполагать по следующим фактам. Долины хорошо разработаны, а речные водотоки небольшие. Речные долины имеют сложную конфигурацию, множество мелких притоков, участки перехватов русел. На рис. 2 и 3 приведены гидрогеологические разрезы через долины рек Кызылсу и Уланка.

Рис. 1. Орогидрографическая схема территории водосборного бассейна левобережных притоков р. Иртыша

Рис. 2. Гидрогеологический разрез долины р. Кызылсу в створе с. Чалобай

(составил В.И. Белянин):

1 - гравийно-галечные отложения, участками заглинизированные; 2 - песок; 3 - суглинок с обломками коренных пород; 4 - глина с обломками коренных пород; 5 - палеозойские породы; 6 - уровень подземных вод; 7 - пьезометрические уровни по скважинам

90

Экология и природопользование

Рис. 3. Гидрогеологический разрез через долину р. Уланка в створе дачного поселка

1 - гравийно галечные отложения, участками заглинизированные; 2 - песок; 3 - суглинок с обломками коренных пород; 4 - глина с обломками коренных пород; 5 - палеозойские породы

По мнению Н.Б. Кассина, возраст красно-бурых глин, заполняющих как долины рек, так и ложбины стока, открытых в сторону долины р. Иртыша, имеют возраст от юрского до мелового времени.

Постепенно возникающая гипсометрическая разность между описываемой территорией и расположенными севернее блоками будущей Западно-Сибирской низменности начала обеспечивать общий сток на север по Иртышскому понижению. А.В. Гольберт считает, что в триасе и ранней-средней юре в пределах седи-ментационной области Западно-Сибирской плиты в это время существовал еще довольно контрастный эрозионно-тектонический рельеф, а Урал и Алтай-Саянская складчатая область представляли собой, по-видимому, горные сооружения с абсолютными отметками до 1 000-2 000 м. Сибирская платформа и Казахская складчатая страна, видимо, были высокими, холмистыми плоскогорьями [9]. Только в поздней юре, когда родилось Западно-Сибирское море, а в конце мела - Кулундинский прогиб, сформировались окончательно условия для стока вод по Иртышскому понижению. По-видимому, так родилась долина р. Иртыша, сама р. Иртыш. По мере роста Алтайского свода за счет попятной эрозии сформировались все его притоки.

Реки Тайнты, Аблайкетка, Уланка, Кызылсу формируют свой сток на северных склонах Калбинского нагорья. На южном склоне Калбинского хребта берет начало р. Кызылсу, также впадающая в р. Иртыш слева, и речки Кулуд-жун, Каинды, Большая и Малая Буконь, стекающие в Зайсанскую впадину. Река Чар, хотя и течет большую часть своего пути в северном направлении, но своими верховьями располагается на южных склонах Калбинского нагорья.

91

Экология и природопользование

Водный режим реки, или закономерное изменение во времени характеристик водности, во многом определяется величиной и соотношением источников питания рек. Нами для определения источников питания рек Калбинского нагорья принят метод К.П. Воскресенского. Для определения источников питания рек исследуемой территории было построено в общей сложности 32 гидрографа для

р. Большая Буконь (с. Джумба), р. Малая Буконь (с. Малая Буконь), р. Аблайкетка (с. Самсоновка), р. Кокпекты (с. Кокпекты), р. Чар (с. Николаевка), р. Тайнты (с. Огнёвка), р. Уланка (с. Уланское), р. Шигилек (с. Шигилек) за средние, максимальные и минимальные по водности годы. Анализ результатов показывает, что для рек данной территории главным источником питания является снеговое питание. Доля снегового питания в среднем составляет 52,8-78,8 %. На втором месте по значимости стоит грунтовое питание, его доля составляет 15,1-33,8 % соответственно. Доля дождевого питания составляет 6,1-13,4 %.

В результате анализа можно сделать вывод, что внутригодовое распределение стока рек Калбинского нагорья характеризуется растянутым весеннелетним половодьем и паводками в теплое время года, когда сток составляет

83.5 % (р. Большая Буконь - с. Джумба), 82,8 % (р. Кокпекты - с. Кокпекты), 74,7 % (р. Уланка - с. Уланское), 67,2 % (р. Аблайкетка - с. Самсоновка), 74,5 % (р. Тайнты - с. Огнёвка), 80,3 % (р. Шигилек - с. Шигилек), 85,1 % (р. Кызылсу -

с. Остиковка), 82 % (р. Чар - с. Николаевка), 88,9 % (р. Малая Буконь - с. Малая Буконь), 71,2 % (р. Сибинка - с. Алгабас).

Наблюдается сравнительно высокая осенняя межень, когда сток составляет

10.6 % (р. Большая Буконь - с. Джумба), 11 % (р. Кокпекты - с. Кокпекты), 10,4 % (р. Уланка - с. Уланское), 17,3 % (р. Аблайкетка - с. Самсоновка), 15,7 % (р. Тайнты - с. Огнёвка), 9 % (р. Шигилек - с. Шигилек), 11,8 % (р. Кызылсу -с. Остиковка), 11,8 % (р. Чар - с. Николаевка), 6,1 % (р. Малая Буконь - с. Малая Буконь), 12,6 % (р. Сибинка - с. Алгабас).

Зимний сток изменяется от 5,9 % (р. Большая Буконь - с. Джумба), 6,2 % (р. Кокпекты - с. Кокпекты), 14,9 % (р. Уланка - с. Уланское), 15,5 % (р. Аблайкетка - с. Самсоновка), 9,8 % (р. Тайнты - с. Огнёвка), 10,7 % (р. Шигилек -с. Шигилек), 3,1 % (р. Кызылсу - с. Остиковка), 6,2 % (р. Чар - с. Николаевка), 5 % (р. Малая Буконь - с. Малая Буконь), 16,5 % (р. Сибинка - с. Алгабас). Начало половодья приходится на начало апреля и марта. Продолжительность половодья составляет в среднем 106-119 дней. Водность рек в межень различна: средние модули меженного стока изменяются: 10,2 л/(скм2) р. Б. Буконь -с. Джумба, л/(скм2) р. Кокпекты - с. Кокпекты, 1,80 л/(скм2) р. Уланка -с. Уланское, 2,86 л/(с.км2) р. Аблайкетка - с. Самсоновка, л/(с.км2) р. Тайнты -с. Огнёвка, 6,90 л/(скм ) р. Шигелек - с. Шигелек, л/(скм ) р. Кызылсу - с. Ос-тиковка, 2,48 л/(скм ) р. Чар - с. Николаевка.

Характеристики годового стока левобережных притоков верхнего Иртыша за многолетний период приведены в таблице.

92

Экология и природопользование

Таблица

Характеристики годового стока левобережных притоков верхнего Иртыша

за многолетний период [2]

Река - пункт Расход воды, м /с Модуль стока, л/(с км ) Слой стока, мм Коэффи- циент вариации

р. Б. Буконь - с. Джумба 6,95 10,2 321 0,39

р. Тайнты - с. Огневка 5,44 - - 0,33

р. Уланка - с. Уланское 1,80 1,80 57 0,46

р. Сибинка - с. Алгабас 2,47 - - 0,99

р. Аблайкетка - с. Самсоновка 4,58 2,86 90 0,39

р. Шигилек - с. Шигилек 1,52 5,90 1,86 0,45

р. Кокпекты - с. Кокпекты 3,29 - - 0,62

р. Кызылсу - с. Остиковка 1,68 - - 0,59

р. Чар - с. Николаевка 4,52 2,48 78,0 0,40

р. М. Буконь - с. М. Буконь 1,19 - - 0,68

Анализ показывает, что водность р. Б. Буконь у с. Джумба составляет

О о

10,2 л/(скм ), а р. Уланка у с. Уланское 1,80 л/(скм ), р. Аблайкетка у с. Самсо-новка 2,86 л/(скм ), р. Шигилек у с. Шигилек 5,90 л/(скм ), р. Чар у с. Никола-евка 2,48 л/(скм2) [2].

Хронологические графики и разностные интегральные кривые годового стока левобережных притоков р. Иртыша представлены на рис. 4. Анализ показывает, что многолетним колебаниям стока р. Большая Буконь свойственна отчетливо выраженная цикличность. В ходе годового стока отчетливо проявляется 2-3- и 4-5-летняя цикличность, внутривековые циклы длительностью 8 и более лет.

В ходе стока р. Большая Буконь за 1958-2007 гг. можно выделить шесть полных внутривековых циклов: 1958-1963, 1964-1971, 1972-1982, 1983-1990, 1991-1999, 2000-2007 гг. с продолжительностью 6, 8, 11, 8, 9 и 8 лет соответственно.

Таким образом, средняя продолжительность внутривекового цикла для р. Большая Буконь за исследуемый период составила 8,3 лет. Средние цикловые расходы составили 7,93; 9,03; 6,86; 8,08; 6,25 и 7,54 м /с соответственно. Последний цикл оказался приближенный к среднему по водности, а предшествующий -самым маловодным из всего ряда наблюдений. Средний многолетний расход р. Большая Буконь в замыкающем створе за период наблюдений равен 7,53 м3/с.

Наиболее высокие годовые расходы р. Большая Буконь за анализируемый период наблюдались в 1958, 1966, 1971, 1990 и 2001 г. (13; 15,6; 13,5; 11,9

93

Экология и природопользование

3

и 14,9 м/с соответственно). Годами повышенной водности являются также 1960, 1988, 1991, 1994 и 2007 г. Можно считать, что исследуемый период относится к нисходящей ветви предыдущего векового цикла водности 1991-1999 гг. и к восходящей ветви цикла водности, начало которого приходится на интервал 2000-2007 гг.

Q, м3/с 1

!(к-1)

6

С 4

6 г 2

4 ■

2 ■ О -

10

5 |- 0

О

■5 L 4

8 г 2 6 ■ 0 4 -_2 2 ■ 8

0 • ■2 -

2

4 г 0 -2

10

годовые величины

сглаживание по скользящим пятилетиям

Рис. 4. Многолетние колебания и разностные интегральные кривые годового стока левобережных притоков р. Иртыша:

1 - р. Кокпекты - с. Кокпекты;

2 - р. Шигилек - с. Шигилек;

3 - р. Малая Буконь - с. Малая Буконь;

4 - р. Большая Буконь - с. Джумба;

5 - р. Тайнты - с. Огневка;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6 - р. Аблайкетка - с. Самсоновка;

7 - р. Уланка - с. Уланское;

8 - р. Чар - с. Николаевка

Колебания стока р. Тайнты - с. Огневка в общих чертах близки колебаниям стока р. Большая Буконь у с. Джумба. В ходе стока р. Тайнты можно выделить также шесть циклов, за период 1958-2007 гг.: 1958-1963, 1964-1971, 1972-1982, 1983-1990, 1991-2000, 2001-2007 гг. с продолжительностью 6, 8, 11, 8, 10 и 7 лет соответственно.

94

Экология и природопользование

Средняя продолжительность циклов составила 8,3 лет. Среднецикловые расходы равны 5,95; 5,61; 4,4; 5,63; 4,18 и 5,14 м /с соответственно. Наиболее высокие годовые расходы р. Тайнты за анализируемый период наблюдались в 1958, 1966, 1971, 1983, 1990 и в 2001 г. (7,66; 7,01; 9,12; 7,89; 8,15 и 14,9 м3/с соответственно). Средний многолетний расход р. Тайнты у с. Огнёвка за период наблюдений составил 4,92 м/с.

В ходе стока р. Кокпекты - с. Кокпекты можно выделить 6 циклов: 19581962, 1963-1972, 1973-1982, 1983-1990, 1991-1998, 1999-2007 гг. Продолжительностью циклов составила 8,3 лет. Наиболее низкие годовые расходы р. Тайнты за анализируемый период наблюдались в 1965, 1974, 1975, 1982 и 1996 гг. (1,06; 1,11; 1,11; 0,57 и 1,2 м /с соответственно). Средний многолетний расход р. Кокпекты составил 4,13 м3/с.

В ходе стока р. Кызылсу в 1958-2007 гг. можно выделить 6 циклов: 19581962; 1963-1974; 1975-1982; 1983-1987; 1999-1996, 1997-2007 гг. с продолжительностью 5, 11, 8, 5, 9 и 11 лет соответственно. Средняя продолжительность циклов составила 8,2 лет. Средний многолетний расход р. Кызылсу у с. Ости-ковка за период наблюдения составил 1,74 м /с.

Выявленные закономерности многолетнего хода годового стока рек в целом характерны для всех рассматриваемых левобережных притоков р. Иртыша с учетом их различий в высотном положении, экспозиции и других местных особенностей.

Палеографический анализ поведения гидротермических особенностей и изменения геосистем показывает, что направленная аридизация и похолодание, начавшееся в позднем эоцене, будут направленно продолжаться и дальше. За последние 7 млн. лет среднегодовые температуры понизились с +20 °С до +2 °С, количество осадков на равнинах понизилось с 1 500 до 220 мм, а в горах несколько увеличилось до 1 500-2 000 мм [7]. За этот промежуток времени прошло остепнение, уменьшение водности рек, исчезновение некрупных рек, особенно левобережных. Медленные, постепенные изменения компонентов геосистем приведут к их смене через 100-1 000 лет, уменьшению водности рек, к еще большему остепнению. Радикальные изменения в состоянии геосистем внес сам человек за последние 400 лет, осваивая природные ресурсы левобережья. Лес вырубался для строительства, на топливо, освобождались площади под посевы. Поэтому можно предположить, что малые левобережные реки не будут достигать р. Иртыша и со временем отомрут.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бувалкин А.К. Юрские отложения Восточного Казахстана. - Алма-Ата: Наука, 1978.

2. Гидрологические ежегодники рек бассейна Оби и Иртыша, 1954-2008 гг. (материалы фонда ВК ЦГМ).

3. Геология СССР. Восточный Казахстан, т. 41, ч. 1, под. ред. Нехорошева В.П. - М.: Недра, 1967.

4. Ерофеев В.С. Геологическая история южной периферии Алтая в палеогене и неогене. - Алма-Ата: Наука, 1969.

95

Экология и природопользование

5. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Моралев В.М. Глобальная тектоника, магматизм и металлогения. - М.: Недра, 1976.

6. Кассин Н.Г. Материалы по палеогеографии Казахстана. - Алма-Ата, 1947.

7. Михайлова Н.И. Ретрогностический анализ и прогноз развития геосистем ЮгоЗападного Алтая. // Материалы междунар. научно-практ. конф. «Глобализация: противоречия, проблемы и перспективы», ч. IV. - Усть-Каменогорск, 2004.

8. Селиверстов Ю.П. Основные этапы формирования рельефа Алтая. // Материалы по геологии и полезным ископаемым Алтая и Казахстана. Нов. сер. Вып. 33. - Л., 1960.

9. Гольберт А.В. Основы региональной палеоклиматологии. - М.: Недра, 1987.

10. Чумаков И.С. Кайнозой Рудного Алтая. - М.: Наука, 1965.

Получено 18.08.2011

© Н.И. Михайлова, А.Н. Логиновская, 2011

96

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.