CC BY
20НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №4 2011
УДК 556.114(282.255.45)
А.М. Бажиева *
СВЯЗЬ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО И ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМОВ РЕКИ ЧУ
ИОНЫ, КАТИОНЫ, МИНЕРАЛИЗАЦИЯ, ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ, ВОДНОСТЬ, ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ, УСЛОВНО-ЕСТЕСТВЕННЫЙ, НАРУШЕННЫЙ.
В статье рассматривается изменение ионного состава воды р. Чу в зависимости от водности реки (многоводные, среднемноговод-ные, маловодные и среднемаловодные) при условно-естественном и нарушенном режимах.
По гидрохимическим особенностям р. Чу условно разделена на три участка: верхнее течение (от поста с. Кочкорка до поста с. Милянфан), среднее течение (от поста с. Милянфан до поста свх им. Амангельды), нижнее течение (ниже поста свх им. Амангельды) [1].
В многоводные годы естественного гидрологического режима среднее значение минерализации воды р. Чу - с. Кочкорка (верхнее течение) составляет 262,4 мг/дм3. Изменение минерализации носит сезонный характер, что обусловлено изменением в течение года питания реки. При увеличении поверхностного стока минерализация падает до 212,7 мг/дм3, а при его уменьшении и увеличении грунтового питания она возрастает, и достигает наибольших величин (309,2 мг/дм3). Зависимость минерализации от расхода воды в створе с. Кочкорка характеризуется обратно пропорциональной связью, где корреляционное отношение находится в пределах -0,81.
В анионном составе воды верхнего течения реки в этот период доминируют ионы гидрокарбонатов, преобладание которых хорошо выражено (60,8 % экв.). Концентрации ионов сульфатов и хлоридов не превышают в большинстве случаев 10,98 и 3,9 % экв., соответственно. Преобладающими катионами в воде на этом участке реки являются ионы кальция, относительное содержание которых составляет 17,4 % экв. Концентрация суммы натрия и калия, ионов магния незначительная и не превышает соответственно 5,15 и 3,8 % экв. Жесткость воды в период половодья на этом участке реки составляет 1,88.. .3,03 мг-экв/дм3.
* Институт географии, г. Алматы 84
В естественных условиях в годы с Р = 25 % обеспеченностью зависимость минерализации от главных ионов характеризуется теснотой связи только с кальцием, где корреляционное отношение достигает 0,72, а с гидрокарбонатами и сульфатами корреляционное отношение находится в пределах 0,58. С остальными ионами связи практически нет. Сезонные изменения минерализации и ионного состава воды на р. Чу - с. Кочкорка в сопоставлении с расходом воды приводятся на рис. 1, где видно, что внутригодовое изменение минерализации воды и ионно-солевого состава происходит согласно с водным режимом реки. Наименьшие расходы воды наблюдаются в осенне-зимний период, наибольшие - летом, т.е. в период интенсивного поступления в реку талых ледниковых вод.
д м3/с 70
60
50
40
30
20
10
0
С мг/дм3
п 350
- 300
- 250
- 200
V 150
100
\
* - 50
0
1 2 3 4 5 6 7 Месяц
—Са
—— НСО3
9 10 11 12
—д
----№+К
—°— 8О4 -сумма ионов
Рис. 1. Сезонные изменения минерализации, главных ионов и расхода воды р. Чу - с. Кочкорка.
Связь минерализации и расхода воды в створе с. Милянфан не большая, корреляционное отношение имеет значения в пределах -0,42. В ходе исследования двойных интегральных кривых определяем, что с вводом в эксплуатацию в 1946 году Восточного Большого Чуйского канала (ВБЧК) и зарегулирования стока реки, соответственно произошло изменение ионно-
го состава. В годы с Р = 25 % обеспеченностью минерализация в среднем составляет 317,5 мг/дм3. Наибольшее значение наблюдается в сентябре (354,6 мг/дм3), а наименьшее - в августе (261,5 мг/дм3).
В анионном составе воды на этом участке также доминируют ионы гидрокарбонатов, преобладание которых хорошо выражено (57,5 % экв.). Второе место по содержанию занимают ионы сульфатов (13,9 % экв.). Концентрация ионов хлоридов невысокая и не превышает 2,85 % экв. Преобладающими катионами в воде является кальций, его относительное содержание составляет 14,64 % экв. Концентрация суммы натрия и калия и ионов магния незначительная и не превышает 7,82 и 3,27 % экв соответственно. Жесткость воды в этот период на этом участке реки составляет 0,81.. .4,23 мг-экв/дм3.
Зависимость минерализации от главных ионов характеризуется теснотой связи, с группой анионов, где корреляционное отношение колеблется в пределах 0,71.0,89, а с группой катионов корреляционное отношение незначительное, и находится в пределах 0,37.0,48. Сезонные изменения минерализации и ионного состава воды р. Чу в створе у с. Милянфан в сопоставлении с расходом воды в многоводные годы отражены графиками на рис. 2.
Месяц
—о—Са -д —11— м
----№+К —— НС03 -^^804
—а— С1 -сумма ионов
Рис. 2. Сезонные изменения минерализации, главных ионов и расхода воды р. Чу - с. Милянфан.
Верхнее течение р. Чу по гидрохимическим особенностям в годы с 25 % обеспеченностью условно-естественного гидрологического режима
характеризуется средней минерализацией воды 290 мг/дм3 при жесткости 2,36 мг-экв/дм3, окисляемость воды составила 2,43. Такая низкая величина минерализации, объясняется преобладанием в питании рек талых вод. Кроме того, притоки (Каракуджур, Кочкор, Каракол, Чон-Кемин и др.), поступающие в реку в верхнем течении характеризуются низкой минерализацией (от 86,3 до 288,9 мг/дм3) [2]. Химический состав имеет резко выраженный гидрокарбонатный характер.
В среднем течении реки в годы с 25 % обеспеченностью условно-естественного гидрологического режима, среднее значение минерализации воды составляет 512,6 мг/дм3, с 50 % обеспеченностью - 503,1 мг/дм3, а в годы с 95 % обеспеченностью достигает 541,1 мг/дм3. Внутригодовые колебания минерализации реки в среднем течении значительно отличаются от колебаний в верхнем течении. При увеличении поверхностного стока (108 м3/с), минерализация имеет также наивысшие значения (573,5 мг/дм3), а при его уменьшения (68,4 м3/с), она достигает наименьших величин (447,4 мг/дм3). Зависимость минерализации от расхода воды в створе с. Ташуткуль характеризуется слабой связью, где корреляционные отношения 0,37 в многоводные годы, в средне многоводные -0,51 и в маловодные годы -0,08.
В анионном составе воды в среднем течении реки в этот период также как и в верхнем течении доминируют ионы гидрокарбонатов, преобладание которых хорошо выражено (43,8.. .44,29 % экв.). Увеличивается концентрация ионов сульфатов до 22,6 % экв в годы с 25 % обеспеченностью, в годы с 50 % обеспеченностью до 24,35 % экв, в маловодные годы до 24,5 % экв. Ионы хлоридов невысокие в пределах 3,7.3,9 % экв. В катионном составе содержание кальция уменьшается, а концентрация щелочных элементов натрия и калия увеличивается, соответственно 13,24 % экв. и 10 % экв. в многоводные годы, в средне многоводные годы 14,1 % экв и 8,8 % экв, в маловодные годы до 12,32 % экв. и 10,15 % экв. В среднем течении жесткость воды варьирует в пределах 1,18.2,67 мг-экв/дм3.
Зависимость минерализации от главнейших ионов характеризуется теснотой связи в годы с 50 % обеспеченностью, где корреляционное отношение колеблется в пределах 0,78.0,91, кроме ионов кальция. А в многоводные и маловодные годы хорошая связь только с суммой натрия и калия, корреляционное отношение соответственно 0,88 и 0,73, связи с остальными ионами незначительные.
Для характеристики гидрохимического режима р. Чу в среднем течении использованы данные о химическом составе её воды у поста с. Тасоткель за многоводный, средне многоводный и маловодный период условно-естественного гидрологического режима.
В среднем течении река принимает ряд притоков (Ргайты, Калгата, Какпатас, Карабалты, Алаарча), которые интенсивно используются на орошение с 30 годов 20 века и значительно влияют на гидрохимический режим. Поэтому в условно-естественном гидрологическом режиме в среднем течении р. Чу наблюдается увеличение минерализации. Приток Ргайты отличается сульфатным характером, что сказывается на резком повышении концентрации ионов сульфатов. Преобладающими ионами в воде этого участка являются ионы гидрокарбонатов.
На водосборе нижнего течения р. Чу распространены среднезасолен-ные и сильнозасоленные почвенные покровы, вследствие чего минерализация воды на этом участке реки в годы с 25 % обеспеченностью увеличивается от 557,4 мг/дм3 (с. Амангельды) до 1458,4 мг/дм3 (с. Уланбель), в годы с 50 % обеспеченностью от 585,5 мг/дм3 (с. Амангельды) до 1590,8 мг/дм3 (с. Уланбель), в маловодные годы от 882,4 мг/дм3 и выше 2000 мг/дм3. Жесткость воды на этом участке р. Чу в маловодные годы достигает до 26,13 мг-экв/дм3 (с. Уланбель), в многоводные годы от 4,15 мг-экв/дм3 (с. Амангельды) до 13 мг-экв/дм3 (с. Уланбель).
Между минерализацией и расходом воды для створа р. Чу - с. Аман-гельды в маловодные годы существует хорошая обратная связь, где корреляционный коэффициент равняется -0,76, в многоводные и среднемноговодные годы корреляционные отношения незначительные от -0,24 до -0,27. Изменение концентрации главнейших ионов в зависимости от минерализации воды характеризуется теснотой связи, в многоводные годы эта связь незначительная для кальция и магния, а в маловодные годы для кальция и гидрокарбонатов.
В анионном составе воды в створе Амангельды доминируют ионы гидрокарбонатов, преобладание которых хорошо выражено в годы с 25 % и 50 % обеспеченностью (42,12.37,12 % экв.), в годы с 95 % обеспеченностью доминируют сульфаты 32,13 % экв. Ионы хлоридов невысокие в пределах 5,09.8,67 % экв. В катионном составе в многоводные и среднемноговодные годы содержания кальция и суммы натрия и калия увеличивается равномерно, в маловодные годы содержание кальция резко уменьшается, а концентрация щелочных элементов натрия и калия увеличивается до 16,52 % экв. Ионы магния невысокие в пределах 3,43.4,92 % экв.
В связи с низкой водностью наиболее минерализован участок р. Чу в районе с. Уланбель. Зависимость минерализации от расхода воды характеризуется теснотой связью, в годы с 25 %, 75 % и 95 % обеспеченностью корреляционный коэффициент в пределах -0,60.-0,74, в годы с 50 % обеспеченностью снижается до -0,40.
Минимальные величины минерализации воды в низовьях р. Чу (с. Уланбель) совпадают с максимальными значениями расхода воды. Сообразно с изменением минерализации изменяется и концентрация отдельных главнейших ионов. Зависимость минерализаций от главнейших ионов характеризуется теснотой связи, где корреляционное отношение колеблется в пределах 0,61.0,96, только в годы с 50 % обеспеченностью корреляционное отношение небольшое в пределах 0,22.0,42 (рис. 3).
700 г п 3000
600 500
^ 400
о
300 -
200 100 0
2500 2000 1500 1000 500 0
О
1 2 3 4 5 6 Месяц
10
-Са -НС03 - сумма ионов
-Мё
-Б04
■№+К -С1
Рис. 3. Сезонные изменения минерализации и главных ионов р. Чу - с. Уланбель.
В анионном составе воды нижнего течения доминируют почти одинаково ионы гидрокарбонатов и сульфатов, в маловодные годы преобладания сульфатов достигает 33,3 % экв. Ионы хлоридов в пределах от 7,98 % экв до 12,01 % экв. В катионном составе содержания щелочных элементов натрия и калия увеличивается до 14,68 % экв. Ионы кальция на втором месте среди катионов и колеблются в пределах 6,1.7,94 % экв, ионы магния невысокие в пределах 3,29.5,17 % экв.
Преобладающими ионами в воде нижнего течения р. Чу в многоводные, среднемноговодные и среднемаловодные годы являются ионы гидрокарбонатов, в маловодные годы преобладающими ионами являются сульфатные ионы.
В этом участке река принимает один из крупных притоков р. Курага-ты, у которой анионный состав характеризуется выраженным преобладанием сульфатных ионов, также этот участок реки питается в основном грунтовыми водами. Таким образом, минерализация воды увеличивается, что обусловлено главным образом водным режимом, а также влиянием геологических, гидрогеологических и др. условий на водосборах реки. Поэтому р. Чу в нижнем течении имеет своеобразный гидрохимический режим.
Ионный сток [3] р. Чу, рассчитанный для створа с. Уланбель, составляет 811,5 тыс. т в год. По гидрологическим сезонам ионный сток распределяется следующим образом: зима (декабрь - февраль) - 24,8 %, весна (март - май) - 60,9 %, лето (июнь - август) - 9,5 %, осень (сентябрь - ноябрь) - 4,8 %. Показатель ионного стока на единицу площади составляет 12,0 т/км2 в год.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Влияние гидрометеорологических условий на рост и развитие пойменной растительности // Научный отчет по теме № 312 / Под ред. С. А. Бедарева
- КазНИГМИ, Алматы 1972. - С. 20-28.
2. Ресурсы поверхностных вод СССР. - Средняя Азия. - Вып. 2. Бассейны оз. Иссык-Куль и рек Чу, Талас, Тарим. - Л: Гидрометеоиздат, 1973. - 36 с.
3. Никаноров А.М., Посохов Е.В. Гидрохимия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
- 351 с.
Поступила 14.10.2011
А.М. Бажиева
ШУ вЗЕНШЩ ГИДРОХИМИЯЛЬЩ ЖЭНЕ ГИДРОЛОГИЯЛЬЩ ТЭРТ1ПТЕР1 АРАСЫНДАГЫ БАЙЛАНЫСЫ
Мацалада Шу езетнщ шартты-табиги жэне реттелген тэртттердег1 сулылыгына (квп сулы, орташа квп сулы, аз сулы жэне орташа аз сулы жылдар) байланысты иондыц цурамынъщ взгеру1 царастырылады.
