CC BY
0Геоморфология жэне w3oaeHdiK урдютер Геоморфология и экзогенные процессы Geomorphology and exogenous processes
https://doi.org/10.55764/2957-9856/2023-l-24-35.3
МРНТИ 38.47.01
С. К. Вейсов1, Г. О. Хамраев2
:К. г. н., ведущий научный сотрудник (Национальный институт пустынь, растительного и животного мира Министерства охраны природы Туркменистана, Ашхабад, Туркменистан) 2К. г. н., заведующий кафедрой гидрометеорологии (Туркменский государственный университет им. Магтымгулы, Ашхабад, Туркменистан)
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕТРОВОГО РЕЖИМА НА ПЕСЧАНЫХ МАССИВАХ ЗАПАДНОГО ТУРКМЕНИСТАНА И ПОЛУОСТРОВА МАНГЫСТАУ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РАЗВИТИЕ ДЕФЛЯЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
Аннотация. Приводится сравнительная характеристика многолетних показателей ветрового режима и их влияние на интенсивность развития дефляционных процессов на эоловых формах Западного Туркмени- стана и полуострова Мангыстау. Проведен комплексный анализ ветрового режима по шести метеостанциям изученной территории с учетом показателя среднемноголетней скорости ветра и прогнозных количественных данных по переносу песка для разработки эффективных методов защиты различных типов инженерных объектов от песчаных заносов и выдувания.
Ключевые слова: дефляция, ветровой режим, скорость ветра, повторяемость ветра, перенос песка, песчаные массивы.
Развитие дефляционных процессов напрямую зависит от многолетнего режима скорости ветра, что определяет общую интенсивность выноса, переноса и аккумуляции песка, ветроустойчивость поверхности и обтекаемость элементов рельефа. Вынос и отложение песка и пыли в условиях дефляции всегда сосуществуют на любой поверхности и являются лишь этапами единого процесса переноса песчаных частиц. При изучении эоловых процессов важную роль играет определение функциональной зависимости количества переносимого песка от скорости ветра. С увеличением скорости ветра все большее число песчаных частиц будет вовлекаться в движение, а при скорости примерно 15-16 м/с (на высоте флюгера) весь поверхностный слой песка придет в движение. Для определения степени угрозы выдувания или песчаных заносов на инженерных сооружениях, возводимых в условиях песчаной пустыни Каракум, вводится величина переноса песка в единицу времени через линию фронта в 1 м, выражаемая в тоннах или кубометрах при данной скорости ветра. Вынос с территории характеризуется глубиной расчленения поверхности и ее возрастом. Дефляция песков тесно связана с количеством переносимого ветром песчаного материала и последующим его отложением в зоне аккумуляции [1].
Важным показателем такого процесса является зависимость количества переносимого песка от ветрового режима. Анализ этих данных имеет не только теоретическое, но и практическое значение, так как позволяет судить об угрозе песчаных заносов и выдувания около различных инженерных объектов [2, 3]. Проведенные исследования позволили вскрыть основные причинные связи явлений, в результате которых происходят активизация переноса песка и зарождение различных эоловых форм рельефа, в том числе барханных [4-7].
Интенсивность выноса, переноса и аккумуляции песка зависит от скорости ветра, ветроустойчивости поверхности и обтекаемости элементов рельефа. Вынос и отложение песка и пыли в условиях дефляции всегда сосуществуют на любой поверхности и являются лишь этапами единого процесса переноса песчаных частиц. Вынос с территории характеризуется глубиной расчленения поверхности и ее возрастом.
Кроме того, она связана со скоростью ветра, шероховатостью поверхности, обтекаемостью элементов эолового рельефа. Так, при самых слабых ветрах (0-3,5 м/с на высоте 10 см) переноса не происходит, но при 4-5 м/с (на высоте флюгера) наблюдается только перекатывание [8]. При более высоких скоростях ветра песчаные частицы передвигаются скачками, а частицы мельче 0,05 мм переносятся ветром во взвешенном состоянии на большие расстояния. На такырах песок из ветропесчаного потока не отлагается, но наблюдается отложение песка на пухлом солончаке. Аккумуляция песка и пыли отмечается там, где происходит резкое падение скорости ветра, которое может быть вызвано любым препятствием, образующим ветровую тень. Перенос песка происходит при каждом активном ветре, однако преобладающее направление переноса осуществляется ветрами сезонных направлений.
Перемещение барханных форм встречается при каждом активном ветре. В настоящее время для определения степени угрозы выдувания или песчаных заносов инженерных сооружений, возводимых в условиях песчаной пустыни, вводится величина переноса песка и пыли в единицу времени через линию фронта в 1 м, выражаемая в тоннах или кубометрах при данной скорости ветра. Для определения возможных объемов переносимого ветром песка нами использована формула А. П. Иванова:
Q = 0,006 • п (Уср.г. - 4)3 м3/м-год,
где Q - перенос песка по какому-либо направлению в кубометрах через линию фронта в 1 м в год; 0,006 - безразмерный коэффициент; п - число случаев повторяемости ветров данного направления; ^ср.г. - среднегодовая скорость ветра [1, 9].
Рассмотрим многолетние показатели скорости ветра и переноса песка по метеостанциям Айдин, Джебел и Ясхан. Они расположены на песчаных массивах Западного Туркменистана.
Метеорологическая станция Айдин. Она располагается к юго-востоку от подножия Большого Балхана. Среднемноголетнее число случаев активных ветров в год составляет 801,8, а средняя годовая многолетняя скорость ветра равна 7,0 м/с. Господствующее направление ветров в течение года северо-восточное. Оно составляет 442 случая (при среднегодовой скорости 8,8 м/с, анализ многолетних данных), т.е. 56% от общего числа случаев активных ветров. За ними по активности следует ветры ЮЗ, ВСВ и В направлений, имеющие соответственно 117, 67 и 54 случая при скорости 7,0; 8,5 и 7,5 м/с, которые составляют соответственно 14,9; 8,4 и 6,8% от числа всех случаев. Активность ветра этих направлений проявляется на протяжении всего года, но четко выраженный максимум приходится на весенне-летний период.
Из западных румбов необходимо выделить ветры З и ЗЮЗ направлений, которые составляют 40 и 30 случаев при скорости 7,3 и 7,2 м/с, что равны соответственно 5,1 и 3,8% от числа всех случаев. Они проявляют активность с февраля по июль. Краткий анализ ветрового режима показывает, что основную угрозу песчаных заносов создают ветры, дующие с северо-востока на юго-запад. Их повторяемость составляет 56% от общего числа случаев активных ветров, а среднегодовая скорость довольно высокая - 8,8 м/с. Ветры, дующие с юго-запада, составляют 14,9%, а их среднегодовая скорость - 8,5 м/с. Следовательно, для метеорологической станции Айдин характерны ветры двух основных направлений: северо-восточного и юго-западного. Преобладают в течение всего года ветры северо-восточного направления, но резко они выражены в зимние месяцы с максимумом в декабре - 65 случаев. Если среднегодовая скорость ветра равна 7,0 м/с, тогда в соответствии с приведенной формулой будем иметь для СВ ветров при повторяемости Н - 442 случая (рисунок 1):
Q = 0,006 • 422 (7,0 - 4)3 = 71,7 м3/мгод;
для ЮЗ ветров при повторяемости Н - 118 случаев:
Q = 0,006 • 118 (7,0 - 4)3 = 19,0 м3/мгод.
Объем песка, переносимого ветром по направлениям (Q м3/м-год) по ст. Айдин
С
зю:
ЗС
З
ВСВ
ВЮВ
В
Ю
Рисунок 1 - График возможных объемов переноса незакрепленного песка (м3/мгод) по метеостанции Айдин.
Масштаб: в 1 см - 5 м3
Эти расчеты показывают суммарный перенос песка по двум направлениям за год. В соответствии с расчетами перенос песка ветрами северо-восточного направления составляет:
1) в теплый ветровой сезон
Q = 0,006 ■ 76 (7,0 - 4)3 = 12,3 м3/мгод (за сезон);
2) в холодный ветровой сезон
Q = 0,006 ■ 366 (7,0 - 4)3 = 59,4 м3/мгод (за сезон).
Для юго-западного направления составляет:
1) в теплый ветровой сезон перенос
Q = 0,006 ■ 65 (7,0 - 4)3 = 10,5 м3/мгод (за сезон);
2) в холодный ветровой сезон перенос
Q = 0,006 ■ 53 (7,0 - 4)3 = 8,5 м3/мгод (за сезон).
Метеорологическая станция Джебел. Она располагается к юго-западу от подножия Большого Балхана. По данной станции среднее многолетнее число случаев активных ветров за год составляет 358,9, а показатель скорости ветра равен 6,4 м/с. Преобладают ветры северного и северо-западного румбов. Так, среднее число активных ветров северного направления составляет 68 случаев в год при средней многолетней скорости 6,9 м/с. Эти ветры представляют 19% от общего числа случаев. За ними следуют ветры СЗ и ССЗ направлений, имеющие соответственно 37 и 29 случаев при скорости 6,8 и 6,9 м/с, что равно 10 и 8% от общего числа. Эти ветры активны в течение всего года, пик интенсивности приходится на лето и начало осени.
Вторым доминирующим направлением является южное и юго-восточное. На южные ветры приходится в среднем 44 случая со средней скоростью 6,4 м/с, что составляет 12% от общего числа случаев. На ЮЮВ и ЮВ румбы приходится соответственно 40 и 34 случая со средними скоростями 6,7 и 6,3 м/с соответственно, что составляет 11 и 9%. Наибольшую активность они проявляют в конце весны - начале лета.
На ветры западных румбов приходятся от 6 до 3% от общего числа случаев при средних скоростях около 6 м/с. Краткий ветровой анализ показывает, что в районе Джебела главную роль играют ветры двух противоположных направлений: север-северо-западное и юг-юго-восточное.
Ветры первого направления составляют 37% случаев, а второго - 32%. При этом средние скорости ветров север-северо-западных румбов несколько выше, чем у противоположных. На ветры всех остальных направлений приходится 30% случаев и скорости их ниже, чем у господствующих румбов.
В районе Моллакара часть потока отклоняется севернее и продолжается вдоль отрогов Большого Балхана. Тогда в соответствии с приведенной формулой будем иметь для С и СЗ при повторяемости Н - 133 случая (в сумме данных направлений) (рисунок 2):
Объем песка, переносимого ветром по направлениям ^ м3/м-год) по ст. Джебел
Рисунок 2 - График возможных объемов переноса незакрепленного песка (м3/мгод) по метеостанции Джебел.
Масштаб: в 1 см - м3
Q = 0,006 • 133 (6,4 - 4)3 = 11,0 м3/мгод;
для Ю и ЮВ ветров при повторяемости Н - 117 случаев (в сумме данных направлений): Q = 0,006 • 117 (6,4 - 4)3 = 9,7 м3/мгод.
В соответствии с расчетами перенос песка ветрами северного и северо-западного направления составляет:
1) в теплый ветровой сезон
Q = 0,006 • 66,7 (6,4 - 4)3 = 5,5 м3/мгод (за сезон);
2) в холодный ветровой сезон
Q = 0,006 • 66,3 (6,4 - 4)3 = 5,5 м3/мгод (за сезон). Для южных и юго-восточных направлений составляет:
1) в теплый ветровой сезон
Q = 0,006 • 74,4 (6,4 - 4)3 = 6,2 м3/мгод (за сезон);
2) в холодный ветровой сезон
Q = 0,006 • 42,6 (6,4 - 4)3 = 3,5 м3/мгод (за сезон).
Метеорологическая станция Ясхан. Среднегодовая скорость ветра здесь равна 6,1 м/с. Тогда в соответствии с приведенной формулой будем иметь: для восточных ветров при повторяемости п - 188 случаев: Q = 0,006 • 188 (6,1 - 4)3 = 10,44 м3/мгод;
для восточных-юго-восточных ветров при повторяемости п - 50 случаев: Q = 0,006 • 50 (6,1 - 4)3 = 2,78 м3/мгод; а для западных ветров при повторяемости п - 45 случая: Q = 0,006 • 45 (6,1 - 4)3 = 2,50 м3/мгод.
Эти расчёты дают суммарный перенос песка по преобладающим направлениям за год. Представленные расчёты показывают, что в районе метеостанции Ясхан возможный объём переноса (незакреплённого) песка может достигать за год меньше 26 м3/мгод, движение песков происходит в основном с востока на запад и с восток-юго-востока на запад-северо-запад (рисунок 3).
Объём песка, переносимого ветром
по направлениям (Q м3/м-год) по ст. Ясхан
с
ссз^ 12 -.„ссв
10
сз 8 св
6
зсз 4 всв
2
3 в
зюз вюв
юз юв
юю3 ююв
ю
Рисунок 3 - График возможных объемов переноса незакрепленного песка (м3/м-год) по метеостанции Ясхан.
Масштаб: в 1 см - 2 м3
Таким образом, перенос идёт в поступательно-колебательном ритме в основном на запад и запад-северо-запад.
Эти расчеты показывают суммарный перенос песка по преобладающим направлениям за год. В районе метеостанции Айдин возможный объем переноса (незакрепленного) песка может достигать за год свыше 128 м3/год. Расчеты по данным метеостанции Джебел дают возможный объем переноса меньше 30 м3/год. В районе станции Айдин движение песков происходит в основном с северо-запада на юго-восток и с север-северо-востока на юг-юго-запад. Таким образом, перенос идёт в поступательно-колебательном ритме в основном на юго-восток.
В районе станции Джебел движение песков происходит с север-северо-запада на юг-юго-восток и с юг-юго-востока на север-северо-запад. Таким образом, перенос идёт в колебательно-поступательном ритме в основном на юг-юго-восток. В районе метеостанции Ясхан возможный объём переноса (незакреплённого) песка может достигать за год меньше 26 м3/мгод, движение песков происходит в основном с востока на запад и с восток-юго-востока на запад-северо-запад. Итак, перенос идёт в поступательно-колебательном ритме в основном на запад и запад-северо-запад.
Этот ветровой режим формирует в основном песчаные формы рельефа, которые характерны для Западного Туркменистана: типичные мелко-, средне- и крупнобарханные цепи [3, 10]. Мелкобарханные формы не образуют сплошных массивов, а создают в основном одиночные барханы, расположенные на солончаке Келькор и образующие узкие полосы длиной 50-100 м, чаще всего переходящие в барханные цепи, высотой до 3 м. Они мелкозернистые, в них много ракушек новокаспийской фауны. Мелкобарханные цепи вытянуты с ССВ на ЮЮЗ и образуют валообразные песчаные накопления. Среднебарханные цепи высотой 3-7 м и длиной 0,3-3 км ориентированы с севера на юг (реже с ССВ на ЮЮЗ). Ориентация наветренных склонов восточная, а подветренных западная. Они подстилаются новокаспийскими отложениями. Ширина межбарханных пространств - 5-25 м, в отдельных случаях такие промежутки отсутствуют. Ветры западных направлений выполаживают крутые склоны, а гребни перемещаются на верхнюю часть пологих. Крупнобарханные пески занимают значительную часть Дарджакумов. Относительная высота их составляет 10-15 м (иногда 20 м). Они ориентированы с севера на юг и характеризуются четко выраженной асимметрией склонов. Пологие (наветренные) склоны обращены на северо-восток, а крутые (подветренные) - на юго-запад. В отличие от мелких и средних форм барханных цепей они переходят в сплошную форму барханных грядовых песков.
У них подвижны только гребни барханных гряд, а ширина межбарханных пространств - 5001500 м. На пологих склонах и вершинах гряд имеются редкие кусты саксаула белого, кандыма древовидного и черкеза Палецкого; из травянистых растений - селин, полынь и эфемеры. Пески
мелкозернистые: фракция 0,25-0,05 мм - 82,0-94,7 %, физическая глина - 1,9-6,1%. Объемный вес -1,44, удельный - 2,63 г/см3, порозность - 45,2%, гигроскопичность - 0,5, доступная влага в июле (в 0-150 см слое песка) - 13,7, общий запас влаги - 33,1 мм. Влажность песков в летние месяцы в 0-150 см слое в среднем составляет 0,6-0,9%. Пески слабозасолены: сухой остаток - 0,34, хлор -0,04%, содержание гумуса в верхних горизонтах (0-50 см) - 0,55-0,80, а в нижних (50-150 см) -0,26-0,41%.
Прогнозные данные по объемам переноса песка даются по трем метеостанциям, расположенным в Западных Каракумах (таблица 1).
Таблица 1 - Объем песка, переносимого ветром по направлениям м3/м-год) для метеорологических станций
Станция С ССВ СВ ВСВ В ВЮВ ЮВ ЮЮВ Ю ЮЮЗ ЮЗ ЗЮЗ З ЗСЗ СЗ ССЗ Перенос за год
Айдин 0,7 2,2 71,7 10,8 8,7 - 0,1 - 0,4 2,2 19,0 4,9 6,6 0,1 0,3 0,1 127,8
Джебел 5,6 1,3 1,0 0,2 0,3 0,3 2,8 3,3 3,6 0,9 1,2 0,8 1,8 1,2 3,0 2,4 29,7
Ясхан 0,28 0,28 0,56 1,39 10,44 2,78 1,61 0,17 0,11 0,17 1,0 1,50 2,5 0,89 1,39 0,44 25,51
Рассмотренные методы исследования интенсивности выноса песчаного материала позволили нам определить скорость движения барханных форм в Западном Туркменистане. Результаты наблюдений свидетельствуют о перемещении барханных форм перпендикулярно своему гребню, что возможно только при значительном преобладании одного направления ветра или группы ветров. На остальной части Каракумов барханные формы за счёт бокового сноса движутся в направлении параллельно своему гребню или под острым углом к нему. Границы барханных массивов имеют тенденцию к смещению в подветренную сторону, однако скорость движения по сравнению с отдельными барханами меньше во много раз. На скорость движения барханных цепей оказывают большое влияние сила и направление ветра, масса песка и наличие растительности. В передвижении барханов наблюдается общая закономерность: скорость движения их цепи обратно пропорциональна их массе. При этом более крупные барханные формы движутся медленнее, чем мелкие. Пустынная растительность задерживает движение песка и существенно уменьшает его вынос, образуя при этом прикустовые накопления в виде песчаных холмов или бугров. Со временем они превращают барханные цепи в неподвижные формы. Существенно замедляет движение эоловых форм кустарниковая и полукустарниковая растительность, которая покрывает песчаные бугры. Наибольшая скорость движения барханных цепей характерна для Западного Туркменистана. Они перемещаются на расстояние от 20-30 до 60-65 м, а одиночные барханы - на 130 м. Для сравнения: в Северном Туркменистане этот показатель составляет 6-16 м, в Низменных Каракумах - 3-8, а в Приамударьинской барханной полосе - 1-3 м в год.
Знание интенсивности развития эоловых процессов в Западном Туркменистане позволяет правильно определить места размещения различных инженерных объектов в существующих формах эолового рельефа, включая барханные цепи [10]. Кроме того, изучение инженерно-геоморфологических особенностей территории Туркменистана и Казахстана поможет выбрать приемлемые и эффективные методы защиты различных инженерных объектов от песчаных заносов и выдувания [2, 11].
Ниже приводится анализ многолетних показателей скорости ветра и объемы переноса песка по трем метеостанциям полуострова Мангыстау: Дукен, Сенек и Аккудук.
Метеорологическая станция Дукен. Активные ветры (выше 5 м/с) измеряются по месяцам, их высокая активность наблюдается в марте. В летние месяцы она постепенно падает до относительно низкой отметки, доходя до минимума в октябре (35 случаев в год). К конце осени в ноябре и зимой в январе и феврале количество случаев активных ветров начинает нарастать и достигает максимума в марте (68 случаев). Среднегодовое (берутся только многолетние показатели) число случаев активных ветров составляет 630,0. Преобладающими ветрами по числу случаев повторения являются восточные и юго-восточные, среди которых выделяются ЮВ (125,8), В (81,2) и ВЮВ (49,2). Из северных направлений выделяются ветры только северо-западных румбов (67,6). Повторяемость ветров данных направлений в отличие от ветров всех направлений соответственно составляет 20,0; 12,9; 7,8 и 10,7%. Активность ветров и их направлений проявляется на протяжении
всего года. Чётко выраженный максимум в сумме по числу случаев приходится на зимне-весенний период. Следует отметить, что по двум направлениям (восточному и юго-восточному) весной (в марте и мае) число случае соответственно составляет 19,4 и 17,6. Из других направлений ветров можно отметить ЗСЗ (54,2), З (53,0) и ЮЮВ (32,2 случая). Их повторяемость от числа случаев ветров всех направлений соответственно составляет 8,6; 8,4 и 5,1%. Остальные ветры имеют меньшее число случаев повторения (29,2).
Среднемноголетние месячные скорости активных ветров преобладающих направлений равны 5,5-10,1 м/с. В феврале среднемесячные скорости северо-восточных ветров - 13,5 м/с, а число случаев всего 0,4 (в среднем за год).
Для района метеостанции Дукен среднегодовая скорость ветра (по многолетним данным) равна 6,7 м/с. Тогда в соответствии с формулой перенос песка для ЮВ ветров при повторяемости h - 116 случаев составит:
Q = 0,006 • 116 (6,7 - 4)3 = 13,6 м3/мтод;
для ветров при повторяемости к - 81 случай:
Q = 0,006 • 81 (6,78 - 4)3 = 9,6 м3/м-год;
для СЗ ветров при повторяемости к - 68 случаев:
Q = 0,006 • 68 (6,7 - 4)3 = 8,0 м3/м-год.
Эти расчеты показывают суммарный перенос песка по преобладающим направлениям за год. По всем направлениям расчёты представлены на рисунке 4.
Объём песка, переносимого ветром
по румбам (Q м3/м-год) по метеостанции Дукен
с
ссз 15 ~-ссв
сз сз 10 св
: к всв D
3 0 зюз V в вюв
юз юв
юю3 ююв
ю
Рисунок 4 - График возможных объемов переноса незакрепленного песка (м3/мгод) по метеостанции Дукен.
Масштаб: в 1 см - м3
Метеорологическая станция Сенек. Распределение активных ветров неодинаково по месяцам. Наиболее высокая активность чаще всего наблюдается в весенние месяцы - март, апрель, май. В летние месяцы она начинает падать и остается относительно низкой весь осенний период. Зимой (декабрь-январь) количество случаев активных ветров начинает нарастать и достигает максимума в марте.
Среднегодовое число случаев активных ветров составляет 671,0. Преобладающими ветрами по числу случаев являются восточные и северо-северо-западные направления, среди которых выделяются ВЮВ (133), В (86), ЮВ (52), ССЗ (50), СЗ (48), С (46 случаев) (рисунок 5). Активность ветров этих направлений проявляется на протяжении всего года. Однако четко выраженный максимум приходится на летне-весенний период. Из других ветров можно отметить ЗСЗ (46), З (34), ЮЮВ (30) и ЗЮЗ (29 случаев). Среднемноголетние месячные скорости активных ветров преобладающих направлений достигают 6-7 м/с. Но в течение года они уменьшаются до 5-6 м/с. На ветры восточных румбов максимум скоростей (7,1; 7,0 и 7,9 м/с) приходится на период их наибольшей повторяемости - март, апрель. Западные и северо-западные ветры не имеют такой выраженной локализации по месяцам, их максимум (7,0; 7,2 и 7,1 м/с) отмечается в течение года.
Для района метеостанции Сенек среднегодовая скорость ветра равна 6,4 м/с. Тогда в соответствии с формулой будем иметь для ВЮВ ветров при повторяемости к - 134 случаев объем переноса песка будет составлять:
Q = 0,006 • 134 (6, 4 - 4)3 = 11, 1 м3/мгод; для В ветров при повторяемости к - 87 случаев: Q = 0,006 • 87 (6,4 - 4)3 = 7,2 м3/мтод.
Перенос песка ветрами восток-юго-восточного направления составляет:
1) в теплый ветровой сезон
Q = 0,006 • 60 (6,4 - 4)3 = 5,0 м3/м ( за сезон);
2) в холодный ветровой сезон
Q = 0,006 • 74 (6,4 - 4)3 = 6, 1 м3/м (за сезон). Для восточного направления:
3) в теплый сезон перенос равен
Q = 0,006 • 39 (6,4 - 4)3 = 3,2 м3/м ( за сезон);
4) в холодный сезон перенос равен Q = 0,006 • 48(6,4 - 4)3 = 4,0 м3/м.
Объём песка, переносимого ветром по направлениям ^ м3/м-год) по ст. Сенек
сз с ссз,-12 10 8 —ссв св
зсз 6 4 всв
3 0 в
зюз \ вюв
юз юв
юю3 ю ююв
Рисунок 5 - График возможных объемов переноса незакрепленного песка в м3/м год по метеостанции Сенек.
Масштаб: в 1 см - м3
Метеорологическая станция Аккудук. За период наблюдения (10 лет) среднегодовое число случаев активных ветров составляет 598. Господствующими ветрами по числу случаев повторения являются северо-западные и группа восточных румбов, среди которых выделяются СЗ (80,9), В (63,7), ВЮВ (61,1) и ЮВ (61,0). Активность ветров этих направлений проявляется на протяжении всего года, но максимум приходится на весенний период. Повторяемость ветров данных направлении от ветров всех направлении соответственно составляет 13,5; 10,7; 10,2 и 10,2% (рисунок 6).
Среднемноголетние месячные скорости активных ветров господствующих направлений находятся на уровне 5,1-9,8 м/с.
Из других направлений ветров можно отметить З (57,5), С (52,4) и ССЗ (39,0 случаев). Их повторяемость от числа случаев ветров всех направлений соответственно составляет 9,6; 8,8 и 6,5%. Остальные ветры имеют меньшее число случаев повторения (32,0).
Для метеостанции Аккудук характерны в основном ветры северо-западного направления (8,5 м3/мгод), у остальных ветров их суммарный перенос меньше - 6,4 м3/м-год.
Для определения возможных объемов переносимого ветром песка нами также была использована формула А. П. Иванова [1].
Для района метеостанции Аккудук среднегодовая скорость ветра (по многолетним данным) равна 6,6 м/с. Тогда в соответствии с приведенной формулой будем иметь для СЗ ветров при повторяемости к - 81 случай
Q = 0,006 • 81 (6,6 - 4)3 = 8,5 м3/м-год.
Эти расчеты показывают суммарный перенос песка по одному направлению за год.
Перенос песка ветрами северо-западного направления составляет:
1) в теплый сезон
Q = 0,006 • 53 (6,6 - 4)3 = 5,6 м3/м ( за сезон);
2) в холодный сезон перенос
Q = 0,006 • 28 (6,6 - 4)3 = 2,9 м3/м ( за сезон).
Объём песка, переносимого ветром по направлениям (Q м3/м-год) по ст. Аккудук
с ссз^10 —ссв
сз 8 6 св
зсз 2 всв
3 0 в
зюз \ вюв
юз юв
юю3 ю ююв
Рисунок 6 - График возможных объемов переноса незакрепленного песка (м3/мгод) по метеостанции Аккудук.
Масштаб: в 1 см - м3
Основной причиной образования песчаных заносов являются ветры: для метеостанции Ду-кен - юго-восточных, восточных и северо-западных направлений (13,6; 9,6 и 8,0 м3/мгод); для метеостанции Сенек - восток-юго-восточных и восточных направлений (11,1 7,2 м3/м*год), а по метеостанции Аккудук - в основном северо-западных направлений (8,5 м3/мгод), у остальных ветров их суммарный перенос меньше - 6,4 м3/м-год.
Расчеты показывают, что в районе метеостанции Дукен возможный объем переноса (незакрепленного) песка может достигать за год свыше 72,1 м3/мгод. Расчеты по данным метеостанций Сенек и Аккудук соответственно дают возможный объем переноса меньше - 55,1 и 62,6 м3/мгод.
В районе ст. Дукен движение песков происходит в основном с юго-востока на северо-запад и северо-запада на юго-восток и юг. Таким образом, перенос идёт в поступательно-колебательном ритме в основном на северо-запад и приходится на летний период.
В районе ст. Сенек пески движутся с юг-юго-востока на север-северо-запад и север-северо-запада на юг-юго-восток. Итак, перенос идёт в колебательно-поступательном ритме в основном на север-северо-запад.
В районе ст. Аккудук движение песков осуществляется с северо-запада на юго-восток и восток-юго-восток и, наоборот, с юго-востока на северо-запад.
Таким образом, перенос песчаного материала происходит в колебательно-поступательном ритме и в основном на северо-запад. Объемы песка, переносимого ветром по направлениям м3/м-год) для метеорологических станций Дукен, Сенек и Аккудук, приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Объемы песка, переносимого ветром по направлениям ^ м3/м-год) для метеорологических станций
Станция С ССВ СВ ВСВ В ВЮВ ЮВ ЮЮВ Ю ЮЮЗ ЮЗ ЗЮЗ З ЗСЗ СЗ ССЗ Перенос за год
Дукен 2,7 1,0 1,8 1,4 9,6 5,5 13,6 3,8 3,1 1,1 2,5 2,1 6,2 6,3 8,0 3,4 72,1
Сенек 3,8 1,7 1,2 1,5 7,2 4,4 2,4 1,5 1,5 1,5 2,4 2,8 3,9 4,0 4,2 55,1
Аккудук 5,5 2,2 2,9 2,7 6,7 6,4 6,4 1,7 1,3 0,9 2,1 1,9 6,0 3,3 8,5 4,1 62,6
Рассмотрим схожие условия и специфические различия ветровых режимов и переноса песчаного материала по метеостанциям Западного Туркменистана и полуострова Мангыстау, влияющих на развитие дефляционных процессов:
проведенные многолетние расчеты ветрового режима исследованных территорий ясно показывают общий суммарный перенос песка и количество активных ветров по преобладающим направлениям за год;
общий суммарный перенос песка для песчаных массивов Туркменистана и Казахстана составляет соответственно 183,01 и 189 м3/мтод, то есть почти равное количество переносимого песка;
однако главным различием в количестве переноса песка является более равномерный показатель объема песка для метеостанций полуострова Мангыстау и значительно больший перенос объемов песка по метеостанции Айдин - 127,8 м3/м-год;
в годовом ходе ветрового режима Западного Туркменистана доминируют две взаимно противоположные группы ветров СВ, С и В (с преобладанием первой), что определяет перемещение барханных форм в ЮЗ, ЮЮВ и З направлениях в течение года;
в годовом ходе ветрового режима полуострова Мангыстау доминируют две взаимно противоположные группы ветров ЮВ-В, ВЮВ и СЗ (с преобладанием первой и второй), что определяет перемещение барханных форм в СЗ, ЗСЗ, ЮВ направлениях в течение года.
Территории Западного Туркменистана и полуострова Мангыстау относятся к регионам с интенсивной добычей нефти и газового конденсата, что обусловливает активное развитие дефляционных процессов на песчаных массивах и приводит к увеличению площадей техногенных форм эолового рельефа.
Знание особенностей ветрового режима позволяет правильно определить место размещения различных инженерных объектов в существующих формах эолового рельефа, включая и барханные цепи [3]. Кроме того, знание сложных инженерно-геоморфологических условий территорий Казахстана и Туркменистана позволяет выбрать наиболее эффективные методы защиты линейных и площадных объектов от песчаных заносов и выдувания [4, 10, 11]. Математический расчет возможных объемов переноса позволяет разработать эффективные практические методы для предотвращения дефляционных процессов для конкретных регионов исследованных территорий.
Практическое использование материалов ветрового режима, именно скорости и направлений ветра, а также математический расчет переноса возможных объемов песка особенно актуальны в настоящее время, когда увеличивается антропогенное влияние на экосистемы пустынь на фоне усиления процессов опустынивания и засухи.
Для правильного размещения и защиты инженерных объектов в пустыне необходимо тщательно изучить особенности формирования эолового рельефа, определить пути и механизм переноса ветром песчаного материала. В этом контексте значительный научный и практический интерес представляют исследования процессов дефляции и аккумуляции песков на полуострове Мангыстау.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Иванов А.П. Формирование профилей эоловых форм рельефа песчаных пустынь. - Ашхабад: Ылым, 1989. -
67 с.
[2] Вейсов С.К., Хамраев Г.О. Методы защиты трубопроводов от выдувания в Западном Туркменистане // Проблемы освоения пустынь. - Ашхабад, 2004. - № 3.
[3] Вейсов С.К., Хамраев Г.О. Особенности защиты инженерных объектов от дефляционных условий в Западном Туркменистане// Проблемы освоения пустынь. - Ашхабад, 1999. - № 6.
[4] Бабаев А.Г. Проблемы пустынь и опустынивания. - Ашхабад: Туркменская государственная издательская служба, 2012. - 408 с.
[5] Вейсов С.К., Курбанов О.Р., Хамраев Г.О., Акыниязов А.Д. Эоловые равнинные ландшафты Каракумов // Проблемы пустынь и опустынивания. - Ашхабад, 2009. - № 1-2. - С. 18-23.
[6] Вейсов С.К., Хамраев Г. О., Добрин А.Л. Развитие техногенного опустынивания на территории Туркменистана и борьба с ними. - Алматы, 2008.
[7] Леваднюк А.Т. Инженерно-геоморфологический анализ равнинных территорий. - Кишинев: Штиинца, 1983. -
254 с.
[8] Чередниченко В.П., Дарымов В.Я. Геоморфологические основы индустриального освоения песчаных пустынь Туркменистана. - Ашхабад: Ылым, 1985. - 152 с.
[9] Иванов А.П. Физические основы дефляции песков пустыни. - Ашхабад: Ылым, 1972. - 112 с.
[10] Вейсов С.К., Хамраев Г.О., Акыниязов А.Д. Динамика барханного рельефа Западного Туркменистана // Проблемы пустынь и опустынивания. - Ашхабад, 2008. - № 4 - С. 16-19.
[11] Вейсов С.К., Хамраев Г.О., Аннаева Г.О. Методы проектирования и защиты линейных инженерных объектов в Каракумах // Проблемы пустынь и опустынивания. - Ашхабад, 2007. - № 4. - С. 56-57.
REFERENCES
[1] Ivanov A.P. Formation of profiles of eolian forms of relief of sandy deserts. Ashhabad: Ylym, 1989. 67 р. (in Russ.).
[2] Weisov S.K., Khamrayev G.O. Methods of defense of pipelines from deflation in the West Tukmenistan // Problems of deserts development. Ashhabad, 2004. No. 3 (in Russ.).
[3] Weisov S.K., Khamrayev G.O. Specific of defense of engineering objects from deflation processes in the West Turkmenistan // Problems of deserts development. Ashhabad, 1999. No. 6 (in Russ.).
[4] Babayev A.G. Problems of deserts and desertification. Ashkhabad: Turkmen state publishing service, 2012. 408 с. (in Russ.).
[5] Weisov S.K., Kurbanov O.R., Khamrayev G.O., Akyniyazov A.D. Aeolian flat landscapes of the Karakum // Problems of deserts and desertification. Ashkhabad, 2009. No. 1-2. P. 18-23 (in Russ.).
[6] Weisov S.K., Khamrayev G.O., Dobrin A.L. Development of the processes of anthropogenic desertification on the territory of Turkmenistan and desertification control. Almaty, 2008 (in Russ.).
[7] Levadnyuk A.T. Engineering-geomorphological analysis of the flat territories. Kishinev: Shtiinca, 1983. 254 p. (in Russ.).
[8] Cherednichenko V.P., Darymov V.Ya. Geomorphological bases of industrial development of sandy deserts of Turkmenistan. Ashhabad: Ylym, 1985. 152 p. (in Russ.)
[9] Ivanov A.P. Phisical bases of deflation of sands of deserts. Ashhabad: Ylym, 1972. 112 p. (in Russ.)
[10] Weisov S.K., Khamrayev G.O., Akyniyazov A.D. Dynamics of the dune relief of Western Turkmenistan // Problems of deserts and desertification. Ashkhabad, 2008. No. 4. P. 16-19 (in Russ.).
[11] Weisov S.K., Khamrayev G.O., Annayeva G.N. Methods of designing and defense of linear engineering objects in KaraKum // Problems of deserts development. Ashhabad, 2007. No. 4 (in Russ.).
С. К. Вейсов,1 Г. О. Хамраев2
1Г. f. к., жетекш гылыми кызметкер (ТYрiкменстан табигатты коргау Министрлтнщ шелдер, еамджтер мен жануарлар дуниесшщ ^лттьщ институты, Ашхабад, ТYрiкменстан) 2Г. г. к., гидрометеорология кафедрасыныц мецгерушга (Магтымг^лы атындагы ТYркiмен мемлекетпк университет^ Ашхабад, ТYрiкменстан)
БАТЫС ТУРШМЕНСТАН МЕН МАЦГЫСТАУ ТYБЕГШЩ Ц¥МДЫ МАССИВТЕР1НДЕГ1 ЖЕЛ РЕЖИМ1НЩ САЛЫСТЫРУ СИПАТТАМАСЫ ЖЭНЕ ОНЬЩ ДЕФЛЯЦИЯЛЬЩ YДЕРIСТЕРДЩ ДАМУЫНА ЭСЕР1
Аннотация. Жел режимшщ кепжылдык керсетшштершщ салыстырмалы сипаттамасы жэне олардыц Батыс ТYрiкменстан мен Мацгыстау тубепнщ эолды пiшiндерiндегi дефляциялык процестердщ даму каркын-дылыгына эсер етуi келпршген. Зерттелш отырган аумактыц алты метеостанциясы бойынша, к¥м Yйiндiлерi мен Yрлеуден инженерлш нысандардыц эртYрлi тYрлерiмен коргаудыц тиiмдi эдютерш дайындау Yшiн, желдщ орташа кепжылдык жылдамдыгы жэне к^мды тасымалдаудыц болжамды сандык мэлiметтер бойынша кешендi талдау жYргiзiлдi.
ТYЙiн сездер: дефляция, жел режим^ жеддiц жылдамдыгы, желдiц кайталануы, к¥мныц тасымалдануы, к^мды массивтер.
S. K. Veysov1, G. O. Hamrayev2
Candidate of geographical sciences, lead research worker (National Institute of Deserts, Flora and Wildlife Ministry of Agriculture and Environmental Protection, Ashgabat, Turkmenistan) 2Candidate of geographical sciences, head of a chair of hydrometeorology (Turkmen State University named after Magtymguly, Ashgabat, Turkmenistan)
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF THE WIND REGIME ON THE SANDY MASSIFS OF WESTERN TURKMENISTAN AND THE MANGYSTAU PENINSULA AND ITS INFLUENCE ON THE DEVELOPMENT OF DEFLATION PROCESSES
Abstract. A comparative description of the long-term indicators of the wind regime and their influence on the intensity of the development of deflationary processes in the eolian forms of Western Turkmenistan and the Mangystau Peninsula is given. A comprehensive analysis of the wind regime at six meteorological stations of the studied territory was carried out with indicators of the average annual wind speed and predictive quantitative data on the transfer of sand to develop effective methods for protecting various types of engineering objects from sand drifts and blowing.
Keywords: deflation, wind regime, wind speed, wind frequency, sand transport, sandy massifs.
