CC BY
65НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология № 1 2011
УДК 556.164.048
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ РЕК ЖАЙЫК-КАСПИЙСКОГО БАССЕЙНА В ГРАНИЦАХ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Доктор геогр. наук С.К. Давлетгалиев
Дана оценка водных ресурсов рек Жайык-Каспийского бассейна за многолетний период с 1940 по 2007 гг. и за период 1974... 2007 гг. Водные ресурсы бассейна по наблюдённым данным за многолетний период составляют 11575 млн. м3, по восстановленному естественному стоку - 12805 млн. м3. За второй расчётный период эти ресурсы соответственно равны 11039 и 12836 млн. м3.
Результаты полной оценки водных ресурсов района приведены в монографиях «Ресурсы поверхностных вод СССР» [1, 2]. Эти материалы, опубликованные в 60-тые годы прошлого века, устарели и нуждаются в уточнении с учетом наблюденных данных последних десятилетий, отражающих происходящие климатические изменения и растущие антропогенные нагрузки на водосборы и водотоки. Вопрос приобретает особо важное значение в связи с принадлежностью частей района двум независимым государствам.
Жайык-Каспийский район в границах Республики Казахстан (РК) расположен на территории Атырауской, Актюбинской, Западно-Казахстанской и Мангистауской областей.
Основной водной артерией района является р. Жайык (Урал), протекающая через территории Российской Федерации (РФ) и РК. Формирование стока реки в основном происходит на территории РФ. В пределах РК река принимает ряд притоков, основными из которых являются Елек, Ор, Шын-гырлау (У тва), Шаган, Ембулатовка и Рубежка. С западной части района на юг стекают реки Чижа 1-я, Чижа 2-я, Караозен и Сарыозен (Большой и Малой Узени). Область питания последних двух рек находятся в Саратовской области. На юге района текут реки Ойыл, Сагиз и Жем, не имеющие постоянного устья и теряющие свои воды в песках на фильтрацию и испарение.
В бассейнах рек Жайык-Жемского района функционировало более сотни пунктов наблюдений за режимом стока. Продолжительность периодов наблюдений (число лет с полными данными) составляет от 1.. .2 до 90 лет (р.
56
Жайык - с. Кушум). На отдельных реках измерения расходов воды производились лишь в период весеннего половодья. Но даже и за этот период расходы определены не за все месяцы. В районе нет ни одной реки, с непрерывным рядом наблюдений, включая такие крупные реки, как Жайык, Елек и Жем. Например, на р. Жайык - с. Кушум и с. Махамбет отсутствуют данные о годовом стоке соответственно за 1999, 2007 и 1942 годы, у г. Атырау гидропост не действует с 1998 г. На р. Елек - г. Актобе в 1999, 2000...2006 гг. расходы воды не измерялись или измерялись в отдельные месяцы. Почти на всех реках района величина годового стока в 1998.1999 гг. не определялась. Перерывы в наблюдениях составляют от 1 до 10 лет.
Существенное влияние на качество материалов оказывают особенности режима и морфологии русел и долин рек региона. Русловая деформация, сложные ледовые явления и зарастаемость русел не позволяют получать устойчивую связь между расходом и уровнем воды. Кроме того, при очень высоких и при низких уровнях воды возникают трудности в определении скорости течения и расходов воды [1, 2]. Другим существенным недостатком материалов по расчету стока рек в ряде случаев является недоучет изъятий воды на хозяйственные нужды выше пунктов наблюдений. Воды рек и временных водотоков интенсивно используются на орошение, промышленное и питьевое водоснабжение, а также в сельском хозяйстве. Большое количество воды задерживается в многочисленных прудах и водохранилищах. Сток многих рек становится зарегулированным. Достоверная информация об объеме ежегодных изъятий выше гидрометрических створов и стоке, задержанном в прудах и водохранилищах, отсутствует. Поэтому расчеты, выполненные по восстановленному стоку, носят весьма приближённый характер. Трудно получить даже приближённые материалы о заборах воды за последние 10.15 лет и даже схему - «ёлочка».
В связи с отсутствием на большинстве рек достаточно длинных рядов наблюдений, позволяющих рассчитывать нормы стока в пределах требуемой точности, возникает задача восстановления пропущенных величин стока, т.е. приведения рядов к многолетнему периоду с привлечением данных наблюдений пунктов-аналогов. При выборе рек-аналогов учтены требования, изложенные в [3, 4].
В качестве основных опорных пунктов для приведения рядов наблюдений к многолетнему периоду приняты данные стока рек Жайык -с. Кушум, Елек - г. Актобе, Кобда - с. Новоалексеевка, Косистек - с. Кос-
57
Истек, Каракобда - с. Альпайсай. В отдельных случаях использованы также данные рек Сакмара, Караозен и Сарыозен.
На основе анализа данных наблюдений и с учетом наличия фактических материалов за расчетный период принят 1940.2007 гг. Для оценки стока различной обеспеченности вычислены параметры кривой распределения годового стока. Выбор типа кривой обеспеченности произведен по рекам, имеющим длинный ряд наблюдений. В качестве подходящего типа кривой, соответствующей эмпирическим данным, принята кривая Пирсона III типа при Cs = 2Cv . Этим законом распределения хорошо описываются почти все ряды, приведенные к многолетнему периоду. Величина годового стока различной обеспеченности определена для многолетнего периода 1940.2007 гг. и для последнего тридцатилетнего периода 1974.2007 гг. На основании этих данных оценены водные ресурсы региона.
Ресурсы поверхностных вод района представлены стоком р. Жайык, включая ее левые и правые притоки, а также реками, не являющимися притоками р. Жайык, протекающими в западной и юго-восточной частях района. Общий сток р. Жайык оценен по данным у с. Кушум без учёта забора воды выше гидропоста (канал Кушум). Водные ресурсы определены для отдельных частей района по данным стока в замыкающих створах.
К рекам, не являющимся притоками Жайык, относятся реки в западной и южной частях района: Караозен (Большой Узень) и Сарыозен (Малый Узень), Чижа 1-я, Чижа 2-я, Ойыл, Сагиз, Жем и др., а также реки восточной части Прикаспийской низменности: Куперанакты, Булдурты, Шидерти и др. На реках Караозен и Сарыозен в пределах РК в разные годы функционировало три поста: свх. Бостандык на р. Сарыозен и с. Фурманово (Жалпактал), с. Русская Таловка на р. Караозен. Из них в настоящее время действует восстановленный в 2001 г. пост у с. Жалпактал. Систематические наблюдения за режимом стока на этих постах не проводились, данные о годовом стоке носят отрывочный характер и сильно искажены хозяйственной деятельностью. Результаты восстановления и расчета стока по указанным пунктам дают лишь ориентировочное представление о режиме годового стока. Поэтому для расчета водных ресурсов рассматриваемой части Жайык-Жемского района использованы фактические наблюденные данные на р. Большой Узень - г. Новоузенск и данные р. Малый Узень - с. Малый Узень. Суммарные водные ресурсы 15-ти рек, не являющихся притоками р. Жайык, за многолетний период (1940.2007 гг.) составляют 1596 млн. м3, а за последний тридцатичетырехлетний период (1974.2007 гг.) -
58
1640 млн. м3. Суммарный приток воды из Саратовской области по рекам Больщой Узень - г. Новоузенск и Малый Узень - с. Малый Узень соответственно за 1940.2007 гг. и 1974.2007 гг. равен 445 и 580 млн. м3. При оценке притока воды из Саратовской области по данным постов, расположенных на территории РК - с. Жалпактал (с. Фурманово) и свх. Бостандык, объём поступления воды уменьшается до 232 и 218 млн. м3, т.е. количество поступающей воды в два раза меньше.
Многолетнее значение естественного стока как и следовало ожидать, получилось больше наблюдённого, а сток периода 1974.2007 гг. наоборот, оказался больше естественного, что объясняется увеличением стока Большой и Малой Узени за счёт поступления волжской воды с 1976 г. (табл. 1).
Среднее значение стока левых притоков р. Жайык в пределах РК по наблюдённым данным составляет 1678 млн. м3, а восстановленного естественного стока - 1769 млн. м3, что почти более чем в два раза превышает сток правых притоков (814 и 852 млн. м3). Для периода 1974.2007 гг. объёмы стока левых и правых притоков по наблюдённым данным соответственно равны 1489 и 751 млн. м3, что на 80. 100 млн. м3 меньше естественных значений (табл. 1).
Если рассматривать в отдельности правобережную и левобережную части бассейна р. Жайык в границах РК, то в правобережной части бассейна в многолетнем разрезе с учётом поступления воды из Саратовской области по рекам Большая и Малая Узени по наблюдённым данным имеем 1384 млн. м3, по естественному стоку - 1530 млн. м3, за период 1974.2007 гг. по наблюдённым данным - 1435 млн. м3, по естественному стоку - 1533 млн. м3. Повышение стока второго периода в основном произошло за счёт увеличения стока рек Большой и Малой Узени по отмеченным выше причинам. При оценке поступления воды из Саратовской области по пунктам Жалпактал и свх. Бостандык повышения стока во второй период не наблюдается, сток двух периодов примерно одинаков.
Сток левобережной части состоит из стока левых притоков р. Жайык и семи рек восточной части Прикаспийской низменности. Общие ресурсы речного стока района за многолетний период по наблюдённым данным - 1892 млн. м3, за период 1974.2007 гг. - 1678 млн. м3. На левом берегу большое количество воды сосредоточено в р. Елек -1262 млн. м3. (с. Шелек).
Ресурсы семи рек восточной части Прикаспийской низменности небольшие - около 200 млн. м3 (табл. 1).
59
Таблица 1
Характеристики суммарных поверхностных водных ресурсов Жайык-Каспийского региона (млн. м3)
Средний годовой сток Сток за характерные годы (1940. 2007 гг.) Сток за характерные годы (1974.2007 гг.)
Река - пункт 1940... 2007 гг. 1974.2007 гг. 25 % 50 % 75 % 90 % 95 % 97 % 25 % 50 % 75 % 90 % 95 % 97 %
9967 9336 12837 9052 6087 4100 3148 2611 11480 8863 6592 4952 4195 3659
Жайык - с. Кушум 11228 11259 14224 10376 7286 5109 3722 3469 13594 10786 8484 6592 5709 5109
Суммарный сток рек не впадающих в р. Жайык 1596 1640 2060 1444 962 640 492 404 2003 1561 1186 908 773 683
1608 1574 2075 1447 959 659 479 394 1936 1495 1132 864 738 656
Суммарный сток правых притоков 814 852 751 842 1088 1126 693 774 410 457 234 279 160 199 124 156 974 1076 675 773 442 533 289 336 218 288 176 242
Суммарный сток левых притоков 1678 1769 1489 1612 2248 2334 1426 1804 826 937 486 564 334 407 313 313 1877 2015 1385 1498 995 1079 700 773 587 543 504 548
Суммарный сток рек восточной части Прикаспийской низменности 202 210 118 194 307 278 166 178 110 104 47,3 59,9 29,0 40,7 24,0 31,8 245 235 169 186 109 144 71,6 112 52,7 95,9 42,9 85,8
Суммарный сток южных рек (Ойыл, Сагиз, Жем) 788 669 1040 694 426 268 189 142 870 615 423 288 227 192
801 774 1056 697 432 264 184 151 930 694 498 356 298 253
Суммарный сток рек, поступающих из РФ по р. Урал 8674 8610 11134 7916 5361 3627 2820 2349 10628 8137 6024 4479 3753 3280
9588 10093 12269 8768 5993 4100 3186 2674 12521 9494 7002 5172 4321 3753
Суммарный сток, рек Жайык-Каспийского региона 11575 11039 14824 10565 7160 4857 3753 3135 14382 10534 8074 6213 5336 4731
12805 12836 15959 11859 8390 5961 4794 4069 15454 12332 9682 7633 7664 5990
Примечание: Верхние цифры - для наблюдённого стока, нижние - для естественного стока.
Суммарные наблюдённые ресурсы поверхностных вод южных рек - Жем, Ойыл и Сагиз за многолетний период составляют 788 млн. м3, за период 1974.2007 гг. - 669 млн. м3, в годы 75 % обеспеченности сток этих рек соответственно будет 432 и 498 млн. м3, в очень маловодные годы (97 % обеспеченности) ресурсы могут понизиться до 150.250 млн. м3. Полученные результаты по району существенно отличается от данных, приведённых в [5]. Естественные ресурсы речных вод рек Ойыла, Жема и Сагиза мало отличаются от наблюдённых, а естественные ресурсы периода 1974.2007 гг. на 100 млн. м3 превышают наблюдённые величины. Большая часть ресурсов района приходится на р. Жем.
Суммарный приток воды из РФ по р. Урал (Жайык) оценивается как сумма стока рек Урал - г. Оренбург, Сакмара - с. Каргала (Сакмара), Шаган и других. Среднее многолетнее значение стока этих притоков равно 8674 млн. м3, из них 4510 и 3312 млн. м3 поступают по рекам Урал и Сакмара. Сток периода 1974.2007 гг. мало отличается от многолетнего значения. В среднемаловодные годы 75 % обеспеченности поступление воды из РФ уменьшается до 5361 и 6024 млн. м3 соответственно для указанных периодов. В очень маловодные годы (97 %) эти ресурсы составят 2349 и 3280 млн. м3. В естественных условиях объём поступления воды по р. Жайык из РФ за период 1940.2007 гг. составил бы 9588 млн. м3, за период 1974.2007 гг. - 10093 млн. м3.(табл. 1)
Местные ресурсы речного стока определяются как сумма стока рек, не впадающих в р. Жайык (1105 млн. м3 без учёта поступления воды из Саратовской области), и притоков, сток которых формируется в пределах РК: Елек - с. Шелек (1262 млн. м3), Ор - с. Бугетсай (124 млн. м3), Шынгырлау (Утва) - с. Григорьевка (с. Караобой) (138 млн. м3), Деркул -с. Белес (с. Ростошский) (80 млн. м3), Барбастау - с. Барбастау (89,6 млн. м). Среднее многолетнее значение этих ресурсов -2798 млн. м3, за период 1974.2007 гг. - 2512 млн. м3.
Средние многолетние ресурсы в маловодные годы 75 % и 97 % обеспеченности могут уменьшаться соответственно до 1350 и 267 млн. м3 т.е. в очень маловодные годы величина местного стока может уменьшаться почти в 10 раз.
Водные ресурсы Жайык-Каспийского района в границах РК можно определить как сумму ресурсов р. Жайык у с. Кушум и рек, не впадающих в р. Жайык. Среднее многолетнее значение (1940.2007 гг.) наблюдённого стока р. Жайык у с. Кушум - 316 м3/с, что составляет 9967 млн. м3, стока рек, не являющихся притоками р. Жайык, - 1596 млн. м3 (по кривой обеспе-
61
ченности суммарных расходов воды). В сумме получается 11563 млн. м3. Выше гидроствора с. Кушум с 1958 г. постоянно производится забор воды по каналу Кушум, соответствующие данные публикуются в «Гидрологических ежегодниках». Среднее значение забора воды - 18,7 м3/с (590 млн. м3). Если это значение стока отнести к наблюдённому стоку р. Жайык, то общие водные ресурсы бытового стока увеличатся до 12153 млн. м3.
За второй расчётный период 1974 - 2007 гг. ресурсы речного стока р. Жайык у с. Кушум равны 9336 млн. м3, а объём стока рек, не являющихся притоками р. Жайык, - 1640 млн. м3, тогда общие ресурсы бытового стока без учёта стока канала Кушум - 10976 млн. м3., т.е. уменьшение ресурсов последнего периода относительно многолетнего значения (11563) составляет 587 млн. м3, т.е. 5,08 %, а относительно стока (12233 млн. м3) условно-естественного периода 1940. 1973 гг. - 10,3 %.
Общие ресурсы бытового стока района в маловодные годы (75 %) понизятся до 7160 млн. м3, в годы 97 % до - 3135 млн. м3, а в многоводные годы (25 % обеспеченности) увеличатся до 14824 млн. м3.
Из Западно-Казахстанской области по р. Жайык до г. Атырау в среднем выносится 9020 млн. м3, а в маловодные годы (обеспеченностью 75 %) - 5456 млн. м3, в годы обеспеченностью 97 % - 3006 млн. м3.
Таким образом, суммарные ресурсы бытового стока исследуемого района по данным замыкающих створов равны 11563 млн. м3, из них 8674 млн. м3 поступает из РФ по р. Жайык, 445 млн. м3, из Саратовской области - 232 млн. м3 по рекам Большой Узень - (г. Новоузенск) и Малый Узень
- (с. Малый Узень) (по данным пунктов с. Жалпактал и свх. Бостандык.
По балансовому расчёту местные ресурсы равны ресурсу региона (по суммарному стоку района) с учётом стока канала Кушум минус приток воды из Оренбурской области равны: 11575 + 590 - 8674 - 445 = 3046 млн. м3. Местные ресурсы, определённые по данным в замыкающих створах, как отмечалось выше, составляют 2791 млн. м3, разность их в 255 млн. м3
- неучтённая величина стока, т.е. суммарная величина стока, которая формируется ниже замыкающих створов. При оценке объёма поступления воды из Саратовской области по пунктам, расположенным на территории РК (232 млн. м3), местные водные ресурсы будут 3259 млн. м3.
Рассмотрено три варианта восстановления естественного стока р. Жайык - с. Кушум с 1958 г.:
1) по аналогу р. Сакмара - с. Каргала (Сакмара), исходя из предположения о несущественности нарушения естественного стока этой ре-
62
ки. Связь между среднегодовыми расходами воды этих рек до 1958 г. тесная (г = 0,95) в результате расчёта норма естественного р. Жайык - с. Кушум за 1940.2007 гг. получилась равной 372 м3/с, за 1974.2007 гг. - 385 м3/с;
2) в качестве естественного стока р. Жайык - с. Кушум с 1958 г. принят сток, восстановленный ГГИ водно-балансовым методом. В этом случае норма стока за 1940.2007 гг. - 336 м3/с, а за 1974.2007 гг. -316 м3/с [6];
3) естественный сток с 1958 г. восстановлен с учётом регулирующего влияния Ириклинского водохранилища по методике, изложенной в [7]. В третьем варианте характеристики годового стока оказались равными соответственно 351 и 344 м3/с.
Все три варианта дают разные результаты. Для многолетнего периода это различие составляет 10 %, для тридцатичетырехлетнего периода - 18 %. Причём, во втором варианте средний сток второго периода получается больше первого, в двух других - наоборот. В качестве расчётного значения естественного стока рекомендуется принять характеристики стока, определённые по его осреднённому значению по годам.
Естественный сток 11228 млн. м3 р. Жайык у с. Кушум за многолетний период мало отличается от нормы стока, приведённой в [2]. Естественный сток превышает наблюдённое значение (9967 млн. м3) на 1261 млн. м3.
Результаты расчёта поверхностных водных ресурсов Жайык-Каспийского региона, без учёта стока канала Кушум, приведены в табл. 1. По наблюдённым данным водные ресурсы района за многолетний период 1940.2007 гг. равны 11575 млн. м3, это существенно отличается от данных, полученных в [5], а естественные ресурсы - 12805 млн. м3. Во втором расчётном периоде (1974.2007 гг.) эти величины соответственно равны 11039 и 12836 млн. м3. Уменьшение наблюдённого стока второго периода относительного первого - 4,63 %, естественного стока - 1,70 %. В годы 75 % и 97 % обеспеченности наблюдённые ресурсы понижаются соответственно до 7160 и 3135 млн. м3, естественные - до 8390 и 4069 млн. м3.
Уменьшение наблюдённого многолетнего стока всего района (11575 млн. м3) относительно стока (12078 млн. м3) условно естественного периода (1940. 1973 гг.) - 4,16 %, а стока второго периода (11039 млн. м3) - 8,60 %. Уменьшение стока отдельных рек может достигать величин 15.30 % (табл. 2).
63
Таблица 2
Сопоставление водных ресурсов рек Жайык-Каспийского региона
за два периода
Река - пункт Первый период 1940.1973 гг. Второй период 1974.2007 гг. Изменение, %
10534 9336 -11,4
Жайык - с. Кушум 11197 11260 -0,56
9430 8200 -13,0
Жайык - с. Махамбет 9809 9525 -2,89
1435 1091 -24,0
Елек - с. Шелек 1435 1217 -15,2
229 166 -27,5
Кобда - с. Новоалексеевка 229 229 -27,5
204 145 -28,9
Ор - с. Бугетсай 204 191 -6,37
Шынгырлау (Утва) -с. Георгиевка 155 155 106 110 -31,6 -29,0
297 273 -8,08
Ойыл - аул. Талтогай 297 272 -8,41
508 366 -28,0
Жем - с. Акмечет (аул. Аралтобе) 508 423 -16,7
172 132 -23,2
Темир - с. Ленинский 172 151 -12,2
12078 11039 -8,60
Жайык-Каспийский регион 12805 12836 +2,40
Примечание: В числителе приведены наблюдённые данные, в знаменателе - естественные величины стока.
Таким образом, поверхностные водные ресурсы Жайык-Каспийского региона без учёта количества воды (13000 млн. м3), сосредоточенной в р. Кигач (рукав дельты Волги), по наблюдённым данным за многолетний период (1940.2007 гг.) составляют 11575 млн. м3 по кривой обеспеченности суммарных расходов воды), по восстановленному естественному стоку - 13026 млн. м3, за последний расчётный период (1974.2007 гг.) эти ресурсы соответственно равны - 11039 и 12836 млн. м3. В среднемаловодные годы 75 % обеспеченности наблюдённые ресурсы второго периода понизятся до 7160 млн. м3, естественные - до 8547 млн. м3. Наблюдённые местные водные ресурсы района за многолетний период - 2791 млн. м3, с учётом нефиксированных величин -3259 млн. м3. По р. Жайык с территории РФ поступает в среднем 8390 млн. м3, примерно такое количество воды поступало и в 1974.2007 гг. В естественных условиях за 1940.2007 гг. поступало бы 9588 млн. м3, за 1974.2007 гг. -10093 млн. м3. В многолетнем разрезе из Саратовской области поступает 64
445 млн. м3 (по данным пунктов г. Новоузенск и с. М. Узень). При оценке по
пунктам, расположенным на территории РК, количество воды, поступающей из
этой области, в два раза меньше.
Работа выполнена при финансовой поддержке ГУ «Комитет науки
МОН РК». Номер договора № 73 от 2 марта 2010 г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том. 12, Вып. 2. Урало-Эмбинский район. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 511 с.
2. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том. 12. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Вып. 3. Актюбинская область. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. -514 с.
3. СП-33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. - М.: Госстрой России. - 2004. - 71 с.
4. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1984 - 448 с.
5. Дмитриев Л. Водные объекты и водные ресурсы Урало-Каспийского бассейна. Информационный бюллетень. / Современные проблемы Урало-Каспийского бассейна. - Атырау: 2007. - С. 125-127.
6. Водный кадастр РФ. Ресурсы поверхностных вод, их использование и качество. Ежегодное издание. - СПб.: АРТ Press. - 153 с.
7. Методическое указание по оценке влияния хозяйственной деятельности на сток средних и больших рек и восстановление его характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат. 1986 - 130 с.
Казахский национальный университет им. аль-Фараби
КАЗАХСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЬЩ ШЕКАРАСЫ БОЙЫНША ЖАЙЫК-КАСПИЙ АЛАБЫНЬЩ ЭЗЕНДЕРШЩ ЖЕРБЕТ1 СУ
РЕСУРСТАР1
Геогр. гылымд докторы С.К. Давлетгалиев
1940...2007 жылга dewmi жэне 1974...2000 жылга dewmi кепжылдыц кезецге арналган Жайыц-Каспий алабыныц езендертц су ресурсыныц багасы бертген. Байцалган деректер бойынша копжылдъщ кезец ушiне алабтыц су ресурсы 11575 млн. м3, цалпына келтiрiлген табиги агынды бойынша - 13026 млн. м3. Екiншi есептiк кезец ушт осы су ресурстары тшстше - 11039 жэне 12805 млн. м3.
65
