CC BY
12НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология № 3 2016
УДК 551.510.42
Канд. геогр. наук Э.А. Турсунов 1 Канд. физ-мат наук Д.Б. Нурсеитов 2 Д.К. Джалалов 2 Л.Ж. Альмагамбетова 3
РЕЗУЛЬТАТЫ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ НА АКВАТОРИИ ОЗ. БАЛХАШ В 2011...2015 ГОДАХ
Ключевые слова, сравнение результатов, площадь, объем, современная батиметрическая карта
В статье приводится описание гидрографических работ, проводимых на озере Балхаш в 1970, и 2011... 2015 годах. Представлена современная батиметрическая карта озера, приведено сравнение площади акватории и объема воды при разных уровнях заполнения котловины озера. Дано сравнение результатов гидрографических работ, проводимых на акватории озера в 2011.2015 годах, с аналогичными работами на озере в другие периоды времени.
Введение. Оз. Балхаш существует более 35 тыс. лет, причем за это время оно пережило несколько стадий трансгрессии - медленного подъема и регрессии - такого же медленного падения уровня воды. Природная система озера состоит из внешней бассейновой части и внутренней озерной части. Природные условия внутренней части экосистемы, самого озера, определяются отличительной морфологической особенностью котловины и балансом между притоком речных вод и испарением. Озеро представляет собой вытянутый в субширотном направлении мелководный водоем, который по длине разделяется на 8 плесов. Современная площадь озера составляет около 16,4 тыс. км2, что делает его самым крупным из озёр, целиком расположенных на территории Казахстана. Балхаш лежит на высоте 340 м над уровнем моря и имеет форму полумесяца. Его длина составляет 600 км, ширина изменяется от 9 до 19 км в восточной части, и до 74 км в западной. Полуостров Сарыесик, расположенный примерно посередине озера, гидрографически делит его на две сильно отличающиеся части. За-
1 Казахстанское Агенство прикладной Экологии, г. Алматы, Казахстан;
2 КазНТУ им. К.И. Сатпаева, г. Алматы, Казахстан;
3 Институт Географии РК, г. Алматы, Казахстан 56
падная часть (58 % общей площади озера и 46 % его объёма) относительно мелководная и почти пресная, а восточная имеет большую глубину и солёную воду. Через формируемый полуостровом пролив Узынарал (каз. ¥зынарал - «длинный остров») шириной 3,5 км вода из западной части перетекает в восточную. Глубина пролива составляет около 6 м. В восточной части озера выделяется самый древний и глубокий Бурлитобинский плес (глубиной до 24,6 м) [1, 3].
Котловина озера состоит из нескольких маленьких впадин. В западной части Балхаша имеются две впадины глубиной до 7___11 м — одна из
них протянулась с западного побережья от острова Тасарал до мыса Кор-жынтубек, вторая тянется на юге от залива Бертис, который является самым глубоким местом западного Балхаша. Глубина впадины восточного Балхаша достигает 16 м, наибольшая глубина всей восточной части - 27 м [2]. Средняя глубина всего озера составляет 5,8 м, общий объём воды - около 112 км3. Длина озера составляет 614 км, средняя ширина 30 км. Площадь водосбора 413 тыс. км2, из них 113 тыс. км2 или более 27 % приходится на территорию Синцзянь Уйгурского автономного района (СУАР) КНР [4].
Материалы и методы. Морфометрические характеристики оз. Балхаш впервые были определены в 1930-х годах с бортов рыболовецких баркасов. В процессе гидрографических работ использовали лотлинь (специальный груз на веревке с погрешностью измерения в 33 см или один фут). Определение местоположения производилось по привязке к береговым ориентирам и с помощью секстанта. Следует отметить, что ближе к середине акватории западного Балхаша присутствует эффект нахождения в море, так как берега остаются за горизонтом и определение местоположения судна по секстанту было единственно возможно в то время. Впоследствии, эти данные уточнялась в 1970 г. институтом «Гидропроект им. Жуко» (г. Ленинград), а в 1977 г. Шиваревой С.П. были введены поправки. В настоящее время батиграфическая и объемная кривые, построенные по этим данным используются гидрометслужбой Казахстана и являются официальными.
В 2011_2015 годах институтом Географии Республики Казахстан (РК) были выполнены батиметрические работы на оз. Балхаш по уточнению морфометрических характеристик с применением каютного катера Quicksilver-640 с установленным эхолотом LOWRANCE ИБ8-10 - навигатор, где отражалось местоположение катера с указанием координат, курс судна, его скорость, глубина воды. Сама батиметрическая карта создана с
помощью таких программ, как: приложения ArcGIS 10.1, ArcCatalog, MS Excel 2007. На основании полученных данных была построена батиметрическая карта оз. Балхаш, представленная на рис. 1.
Рис. 1. Батиметрическая карта оз. Балхаш в масштабе 1: 200 000.
Нахождение координат батиграфической и объемных кривых определялось по общепринятой методике, где находятся площади полигонов, ограниченные изобатами 0...2 м; 2...4 м и т.д., вплоть до максимальной глубины 20...22 м. Объем воды между глубинами определяется согласно уравнению усеченного конуса. Результаты расчетов представлены на рис. 2 [5].
S км2 V км3
H м абс
Рис. 2. Батиграфическая и объемная кривые оз. Балкаш, 2013 г. 1 - площадь, 2- объем.
В таблице приведены данные по площади и объему оз. Балхаш, полученные в различные периоды времени (Гидропоектом в 1970 году и Институтом географии в 2011...2015 гг.), как для всего озера, так и отдельно для его западной и восточной части, что обусловлено существенными различиями строения их котловин.
Таблица
Сравнение картометрических характеристик оз. Балхаш, полученных по результатам гидрографических работ, проводимых на акватории озера в
разные периоды времени
о Глубина, м Гидропроект, 1970 Институт Географии, 2011.2015 гг. 100 %
сЗ м а к т ш я т О Е к ,ь £ щ о л п объем, км3 N Ъ к ,ь £ щ о л п отклонение от данных Гидропроекта, о/ % объем, км3 отклонение от данных Гидропроекта, о/ %
Западный Балхаш
336 6 3830 3,1 2645 44,8 2,56 22
338 4 6550 13,5 6015 8,9 10,8 25
339 3 7600 20,8 7612 0,2 24,4 14,8
340 2 8440 28,6 8413 0,3 36,2 21
341 1 9640 37,7 9077 6,2 44,9 16
342 0 10630 48,5 9679 9,8 54,3 10,7
Восточный Балхаш
328 14 1250 4,8 983 27,16 2,72 76,4
330 12 1760 7,5 1580 11,4 5,26 42,6
332 10 2590 4,9 2178 18,9 9,00 45,6
334 8 3225 16,3 2807 14,5 13,97 16,7
336 6 3970 24,5 3624 9,5 20,4 20,1
338 4 4790 33,1 4540 5,5 28,5 16,1
339 3 5250 38,2 5155 1,9 38,2 0
340 2 5680 43,6 5522 2,9 46,1 5,4
341 1 6810 49,2 6053 12,5 51,9 5,2
342 0 7580 57,5 6642 14,1 58,3 1,37
Все озеро
328 14 1250 4,8 983 27,16 2,7 76,4
330 12 1760 7,5 1580 11,4 5,2 42,6
332 10 2590 4,9 2179 18,9 9,0 45,5
334 8 3225 16,3 3032 6,4 14,1 15,0
336 6 7800 27,6 6270 24,4 23,0 20,0
338 4 11340 46,6 10556 7,4 39,3 18,6
339 3 12850 59 12768 0,6 62,6 5,8
340 2 14120 72,2 13935 1,32 82,3 12,3
341 1 16450 86,9 15130 8,72 96,9 10,3
342 0 18210 106 16321 11,5 112,6 5,8
В первом столбце таблицы показаны отметки уровня воды в озере в м абс. Отметка 342 показывает нулевую изобату, а отметка 328 показывает изобату озера с глубиной в 14 м.
Не вызывает сомнения тот факт, что использованная технология при гидрографических работах 2011.2015 гг., значительно точнее как при определении глубины в точке измерения, так и при определении ее местоположения на акватории озера, по сравнению с аналогичными инструментальными измерениями выполненными Гидропроектом в 1970 году. Так же не вызывает сомнения, что использование ГИС технологий при построении батиметрической карты оз. Балхаш, дали более точные результаты относительно ручных методов построения батиметрических карт и подсчета площадей и объемов воды, выполненными Гидропроектом в 1970 г.
Сравнивая приведенные в таблице значения площадей и объемов воды видим, что до глубины в 4 м, что соответствует уровню в 338 м абс, за редким исключением полученные в 1970 году и в 2011.2015 гг. лежат в пределах 10 % погрешности, что вполне допустимо. Измерение на малых глубинах с использованием лотлиня или Футштока (шеста с делениями на футы и дюймы) достаточно точны, так же, как и местоположение судна в пределах прямой видимости берега с привязкой к береговым ориентирам.
С увеличением глубины озера ожидаемо увеличиваются отклонения в значениях площади, которые достигают 44,8 % для западного Балхаша при 6 метровой изобате. Для восточной части Балхаша, как и для всего озера, наибольшие отклонения начинаются с 10 метровой изобаты и достигают максимума при 14 м изобате. Отклонения площади при 14 метровой изобате достигает 27,16 % при отклонении объема 76 %.
Выводы. Результаты сравнения картометрических характеристик оз. Балхаш, полученные в ходе гидрографических работ, проводимых на акватории озера в 1970 году и в 2011.2015 гг., так же как и их отличия, объясняются, в первую очередь, разностью использованных технологий. Так на мелководных частях озера, где инструментальные погрешности при определении значений глубин, а, так же, местоположения точек измерений незначительны мы имеем малые отклонения между значениями площадей и объемов воды. С ростом глубины, и соответственно удаления от береговой линии инструментальные погрешности при измерении глубин и местоположения точек измерения увеличиваются, следовательно, возрастают и отклонения.
Так же можно отметить, что значимых изменений в строении озерной котловины, более чем за 40 лет, не произошло. Отмечены незначи-
тельные изменения за счет образования песчаных баров в мелководных частях озера. Существенно увеличились камышовые заросли. Довольно значительно изменились морфометрические характеристики пролива Са-рыесик. Если в 1984 г. свободная поверхность протоки составляла около 8 км в ширину, при максимальных глубинах до 2-х м, то по результатам съемки 2012 г., свободная от зарослей камыша ширина пролива составила 1,25 км, при этом максимальные глубины достигали 6 м. В 2012 г. в проливе Сарыесик было выполнено измерение на 3 разрезах. На разрезе в самой восточной части пролива, в начале его расширения, в подводном рельефе прослеживается три рукава. Если в период исследований 1984 г., выполненных в проливе кафедрой гидрологии суши КазГУ им. С.М. Кирова, переток воды в основном определялся скоростью и направлением ветра, то результаты наблюдений 2012 г. показали, что переток воды из западной части озера в восточную, осуществляется, в основном, за счет подпора воды в западной части озера [5].
Для построения карт более крупного масштаба, чем 1: 200000, потребуются дополнительные гидрографические работы, а так же гидродинамические исследования в протоке Узынарал при различных метеоусловиях над акваторией озера. Это необходимо для расчета перетока воды из западной части озера в восточную часть, что необходимо как для точного расчета водного баланса, так и для расчета переноса различных примесей.
Наиболее важным результатом данной работы является различие между значениями площадей водной поверхности озера при отметке уровня 342 м абс определенной в 1970 г. и равной 18 210 км2 и полученной в 2011.2015 гг. и равной 16 321 км2 (разница составляет 1889 км2). Так же важно определение различий между объемами воды озера определенной в 1970 г. и равной 106 км3 и полученной в 2015 г. и равной 112, км3 (разница составляет 6,6 км3), что отразится при расчете основных элементов водного баланса озера.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бурлибаев М., Достай Ж., Миркашимов И., Николаенко А., Турсу-нов Э. Современное экологическое состояние Иле-Балхашского бассейна - Алматы: ОО «OST - XX век», 2009 - 130 с.
2. Джуркашев Т.Н. Антропогеновая история Балхаш-Алакольской впадины. - Алма-Ата: Наука, 1972. - 131 с.
3. Достай Ж. Д. Управление гидроэкосистемой бассейна озера Балкаш. -Алматы: 2009. - 235 с.
4. Турсунов А.А. От Арала до Лобнора / Гидроэкология бессточных бассейнов Центральной Азии - Алматы: ТОО «Верена», 2002. - 384 с.
5. Tursunov JA.A., Madibekov A.S., Bazhiyeva А.М. Balkhash lake bathy-metric investigations results/6th IWA YWP European Water Professionals Conference «EAST meets WEST». 28-30 May 2014, Istambul, Turkey -С. 339-343.
Поступила 16.09.2016
Геогр. гылымд. канд. Э.А. Турсунов Физ-мат. гылымд. канд. Д.Б. Нурсеитов
Д.К. Джалалов Л.Ж. Альмагамбетова
БАЛХАШ КЭЛ1 СУ АЙДЫНЫНДА 2011...2015 ЖЫЛДАРДА ЖYРГIЗIЛГЕН ГИДРОГРАФИЯЛЬЩ Ж¥МЫС НЭТИЖЕЛЕР1
Тушн свздер: нэтижелердi салыстыру, аудан, келем, ^эзiрri батиметрияльщ карта
Ма-алада Бал-аш колшде 1970 жэне 20И...2015 жылдарда журглзшген гидрографиялы- жумыстар суреттелед1. Келдщ -аз1рг1 батиметриялы- картасы корсетшген, кол -азаншун-ырыныц эртурл1 децгейдег1 толуыныц су колемдерт жэне суайдын аудандарын салыстырулар кел1ршген. Кол суайдынында 2011...2015 жылдарда жург1зыген гидрографиялы- жумыс нэтижелерт бас-а уа-ыт кезецтде колде жург1зыген у-сас жумыстармен салыстырулары берл1ген.
Tursunov JA.A., Nurseitov D.B., Dzhalalov D.K., Al'magambetova L.ZH.
THE RESULTS OF HYDROGRAPHIC WORKS IN THE BALKHASH LAKE'S WATER AREA IN 2011 ... 2015
Keywords: comparison of the results, area, volume, modern bathymetric map
The article describes the hydrographic work carried out on the lake in 1970 and 2011... 2015, presented modern bathymetric chart of the lake, is a comparison of the water area and water volume of the lake. Balkhash at different levels of filling the basin of the lake as result of hy-drographic work carried out on the waters of the lake in the 2011... 2015 years, with the same work on the lake at different times.
