Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Современная морфодинамика и история развития устьевых областей рек Иссыккульского бассейна

ВАК РФ 11.00.04, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Современная морфодинамика и история развития устьевых областей рек Иссыккульского бассейна"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА ^^ ^ географический факультет

г ' с

на правах рукописи

СУЛТАНАЛИЕВ ЭРМЕК НУРДИНОВИЧ

СОВРЕМЕННАЯ МОРФОДИНАМИКА И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЕЙ РЕК ИССЫККУЛЬСКОГО БАССЕЙНА

11.00.04 - Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель

Официальные оппоненты

- доктор географических наук, старший научный сотрудник

В.Н. Коротаев

- доктор географических наук, профессор

H.A. Айбулатов

- кандидат географических наук, доцент

Л.Г. Бондарев

Ведущая организация - лаборатория устьев рек Госу-

дарственного океанографического института Госкомгидромета

Защита диссертации состоится "<ЭО" 995 года на

заседании специализированного совета по геоморфологии, эволюционной географии, мерзлотоведению и картографии (Д-053.05.06) при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, аудитория 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета на 21 этаже.

Автореферат разослан " 6 " (jl^M^O-t^ 1995 года.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор географических наук, профессор

Книжников

О

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. За последние 30 лет сделан ощутимый вклад в гидрологическое и геолого-геоморфологическое изучение озера Иссык-Куль и его побережья. С одной стороны, накоплен обширный натурный материал, который требует дальнейшей систематизации и обобщения, а с другой -насущные задачи и проблемы развивающегося хозяйства Иссык-Кульской котловины диктуют проведение более детального анализа и конкретных разработок в области гидрофизики и литодинамики береговой зоны озера Иссык-Куль, а главное - надежных прогнозов изменения береговой линии и природы Прииссыккулья.

Для Прииссыккулья, где значительная часть территории освоена под сельское хозяйство и промышленные объекты, а прибрежная и частично предгорная зоны активно используются для строительства баз отдыха и бальнеологических комплексов, эта проблема приобретает особенную актуальность, так как оздоровительная функция природы, составляющая национальное достояние республики Кыргызстан, может исчезнуть, если превышена биосанитарная емкость природы Прииссыккулья.

За последние 150 лет в береговой зоне озера Иссык-Куль произошли серьезные изменения в направленности и интенсивности эрозионно-аккумулятивных процессов: устойчивое снижение уровня озера в среднем по 5-6 см в год привела к повсеместному ослаблению абразионных процессов и уменьшению поступающих во вдольбереговой поток пляжеобразующих наносов. Повсеместно происходит перестройка профиля подводного склона, усиливаются процессы поперечного к берегу перемещения озерных наносов со дна к берегу, компенсирующие на современном этапе развития береговой линии дефицит наносов в пляжной зоне. Кратковременный подъем уровня озера или его относительная стабилизация не вносят значительных изменений в общий регрессивный характер формирования береговой зоны Иссык-Куля.

Сохраняющаяся и в настоящее время тенденция к снижению уровня озера, связанная с независимыми климатическими факторами и активными водохозяйственными мероприятиями в бассейнах иссыккульских рек, может активно вмешиваться в планы рекреационного и хозяйственного использования береговой зоны и побережья Прииссыккулья, в частности, неконтролируемым приростом берега за счет пассивного осушения мелководий, аккумуля-

ции наносов на пляжах и выдвижением речных дельт в акватории заливов и на открытое взморье. По предварительным расчетам при снижении уровня озера на 1 м может произойти выдвижение береговой линии от рекреационных коммуникаций на 0,5 - 2 км.

Цели и задачи работы: Главной научной целью диссертационной работы является изучение современного состояния гидрологических, устьевых и русловых процессов в устьевых областях рек иссыккульского бассейна и определение тенденции развития дельтоформирующих процессов в условиях колеблющегося уровня озера Иссык-Куль и интенсивной хозяйственной деятельности в прибрежной зоне.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи: 1) анализ природных особенностей Прииссыккулья в контексте их влияния на формирование устьевых областей рек; 2) палеогеоморфологичес-кие реконструкции формирования низовьев рек иссыккульского бассейна в условиях колеблющегося уровня озера; 3) выделение морфогенетических типов иссыккульских дельт; 4) описание региональных особенностей современной морфологии и динамики дельт озера Иссык-Куль; 5) разработка принципиальных схем механизма заполнения аллювием ингрессионных заливов.

Научная новизна работы. Диссертация представляет собой научный труд, в котором решена новая задача - дан региональный геоморфологический анализ интенсивности и направленности процессов дельтообразования в устьях рек бассейна озера Иссык-Куль и разработана геоморфологическая концепция формирования дельт заполнения ингрессионных заливов.

В результате исследований получены новые научные результаты: 1) разработана морфодинамическая классификация устьев рек бассейна озера Иссык-Куль и эволюционный ряд их развития при различных сценариях колебания уровня воды; 2) обоснована геоморфологическая концепция и разработаны принципиальные схемы механизмов заполнения долинных заливов аллювием; 3) впервые выполнены палеогеоморфологические реконструкции формирования низовьев рек иссыккульского бассейна и составлены региональные геоморфологические карто-схемы динамики и морфологии речных дельт; 4) рассчитаны на основе картометрических методов скорость прироста речных дельт и объемы дельтовых накоплений за

последние 120 лет.

Практическое значение. Материалы диссертационной работы могут быть использованы для разработки комплексных планов рекреационного и хозяйственного освоения береговой зоны и побережья озера Иссык-Куль. В частности, определения интенсивности и направленности современных процессов дельтообразования дают возможность более рационального размещения и эксплуатации причалов и гидротехнических сооружений в устьях рек. Основные практические результаты диссертационного исследования были внедрены в практику работ Госкомприроды республики Кыргызстан.

Методика исследований. Для решения конкретных научно-исследовательских задач, связанных с разработкой поставленной перед автором цели, были использованы достаточно апробированные приемы изучения многолетней и сезонной изменчивости гидрологических и гидродинамических характеристик речного стока и озера и инструментальные наблюдения за динамикой речных дельт. Сток воды и наносов рек иссыккульского бассейна был изучен на основе данных наблюдений по 15 гидрометрическим постам с 1930 по 1992 гг., а уровенный и ветроволновой режим по 6 озерным постам. Для анализа многолетней изменчивости речного стока использовались графо-аналитичес-кие приемы построения разностных интегральных кривых для стока воды и взвешенных наносов.

Современная динамика речных дельт исследовалась на основе метода повторной фототеодолитной съемки и путем сравнительного анализа аэросъемочного и картографического материала за периоде 1943 по 1988 гг.

Апробация исследований. Основные положения работы докладывались на Восьмом и Девятом межвузовских координационных совещаниях по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов в гг. Псков (1994) и Брянск (1994).

Итоги исследований опубликованы в статье и тезисах докладов. По материалам хоздоговорны* работ подготовлен научно-исследовательский отчет по теме "Разработка прогнозов развития устьевых областей рек иссыккульского бассейна в условиях колеблющегося уровня озера Иссык-Куль и хозяйственной деятельности в прибрежной зоне" (итоги работ 1992 г.), который находится в фондах географического факультета МГУ и Госкомприроды Кыргызстана (рукопись, 30 м.п. стр., 4 приложения).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 117 страниц. Текст иллюстрирован 26 рисунками и 10 таблицами. Список литературы включает 70 названий.

Работа выполнена под руководством ведущего научного сотрудника, доктора географических наук В.Н. Коротаева, которому автор выражает свою искреннюю признательность. Автор благодарит сотрудников НИЛ эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ, способствовавших успешному выполнению работы и выражает глубокую благодарность профессору кафедры гидрологии суши МГУ P.C. Чалову.

Глава 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ УСТЬЕВ РЕК БАССЕЙНА ОЗЕРА ИССЫК-КУЛЬ.

Устьевая область любой реки, являясь одним из типов географического ландшафта, испытывает влияние такихмощныхрельефообразующихфакторов как климата, геологии и тектоники. Поэтому для выяснения истории формирования устьев рек необходимо было рассматривать в отдельности каждый природный фактор, суммарное воздействие которых влечет за собой проявление определенного географического ландшафта с только ему одному присущими специфическими чертами рельефообразования, в частности, устьевыми процессами.

Решающим фактором формирования любой дельты является речной сток воды и наносов, в особенности его абсолютные величины, многолетняя и сезонная изменчивость.

Основная приходная часть водного баланса озера Иссык-Куль формируется реками со среднегодовыми расходами воды более 2 м3/с, которые в сумме дают 73 % многолетнего стока всех рек иссыккульского бассейна. Общий сток в озеро оценивается по разному: 3,62 км3 (Голубев, 1964), 3,72 км3 (Большаков, 1974) и 1,3 км3 (Каплинский,Тимченко,1977). Суммарный среднемноголетний сток взвешенных наносов оценивается от 0,914 до 0,360 млн тонн (Сапожников и Виселкина,1960). Поскольку большая часть речного стока приходится на реки восточного и южного побережий озера, то и

значительная часть стока наносов поступает именно на эти участки. Практически весь аллювий откладывается в устьях рек, впадающих в заливы длиной не менее 1 км. За пределы заливов может уходить только глинистая фракция речных наносов в виде взвешенной мути, ареалы которой на аэроснимках фиксируют направление компенсационных течений. Песчаные и алевритовые фракции русловых наносов идут на формирование речных дельт и устьевых баров. Галечный материал разгружается реками в среднем и нижнем течении.

Сток влекомых наносов на речных гидрометрических постах в Иссык-Кульской котловине не измеряется. Нами сделана попытка оценить реальный вынос реками терригенного материала по объему накоплений в дельтовых конусах выноса. Для этого по данным буровых скважин в низовьях рек был определен характерный горизонт, маркирующий время голоценовых трансгрессий по контакту тонких (глинисто-алевритовых) озерных осадков с более грубыми (пески, галька) аллювиальными отложениями накопленными в долинных заливах по мере их заполнения в последующую регрессивную фазу озера. Площади разновременных дельтовых конусов определялись на основе палеогеоморфологического анализа речных долин. Речные объемы выноса аллювия в устья рек представлены в табл.1.

Разнообразие природных условий формирования стока рек иссыккульско-го бассейна, существенные различия в морфологии речных долин и русел находят непосредственное выражение в режимных характеристиках рек, в частности, в своеобразии изменчивости стока за многолетний период. Для рек восточного побережья (рр. Тюп, Джыргалан, Ирдык) четко выделяются 4-6 летние циклы изменения водности. Сток рек южного побережья имеет менее выраженную цикличность, не совпадающую по времени с циклами у рек восточной зоны озера. Возможно, это связано с особенностями в питании (типах питания) рек, со средней высотой водосбора и с различиями в оледенении северного склона хребта Терскей Ала-Тоо. Общим для всех интегральных кривых является синхронность периода высокой водности в 1958-1960 гг., и периодов низкой водности в 1946-1948 гг. и в 1960-1963 гг., а также в начале 70-х годов.

В целом реки иссыккульского бассейна с 60-х годов вступили в период пониженной водности и общего потепления, что, в целом, согласуется со схемой изменения многовековой и вековой увлажненности материков

Таблица 1.

Вычисленные объемы накоплений аллювия в устьях рек иссыккульского бассейна за период с 1870 по 1992 гг., (млн. м3)

I Периоды накопления Всего I

| Река 1870-1943 1943-1955 1955-1965 1965-1976 1976-1986 1986-1992 (млн. м3) |

Тюп 5,737 0,808 1,455 0,566 0,404 - 8.970 I

Джыргалан 5,555 1,617 0,847 0.700 0,281 9,000

Каракол 0,770 0,205 0,362 0,078 0,063 - 1,478

Ирдык 1,516 0,598 0,689 0,460 0,368 0,184 3,815

Чон-и Кичи-Кызыл-Суу 0,663 0,288 0,259 0,331 0,115 - 1,656

Джуука 0,780 0,286 0,247 0,247 0,190 - 1,750

Барскоон 0,978 0,344 0,294 0,144 - 1,760

Тамга 0,650 0,144 0,072 - 0,866

Тосор - - - - - - 0,986

Тон (Ак-Сай) 0,546 0,189 0,105 0,168 - 1,008

Ак-Терек (Ордо-Кочор) 0,608 0,329 0,175 0,155 0,089 - 1,429

Северного полушария (Шнитников.1975). На этот естественный процесс накладывается антропогенный фактор - уменьшение стока рек в озеро за счет забора воды на орошение: 26,3 мэ/с, или 0,25 км3 в год.

Таким образом, речной сток, являясь главным, а в некоторых случаях единственным рельефообразующим фактором, может существенно вмешиваться в процессы дельтобразования и определять их специфику в зависимости от величины речного стока, его многолетней и внутригодовой изменчивости. Повышенная концентрация взвеси в речном потоке и селевой характер стока резко увеличивают скорость русловых деформаций и активизируют процессы перестройки гидрографической сети дельты. Повышение отметок дна вследствие лиманной аккумуляции и большие скорости устьевого удлинения приводят к прорывам береговых валов, изменениям направления течения дельтовых рукавов, созданию новых узлов разветвления и формированию региональных дельт прорывного типа (р. Ирдык).

Уровенный режим озера является одним из главных факторов развития устьевых областей рек, определяющих направленность дельтоформирующих процессов.

За период инструментальных наблюдений с 1927 по 1992 гг. уровень озера понизился на 4,6 м. Темпы снижения уровня озера составили в 1942 -1950 гг. 11 см/год, 1960-1969 гг. - 9 см/год. Подъемы уровня имели меньшую интенсивность: 1927-1929 гг. - 5 см/год, 1955-1960 гг. - 6 см/год, 1986-1987 гг. - 13 см/год. В последнее десятилетие темп падения уровня озера Иссык-Куль снизился и не превышал 2 см/год. Абсолютная отметка уреза озера в 1992 году составила 1606,30 м.

Анализ результатов фототеодолитных съемок, а также аэросъемочный материал разных лет позволил оценить динамику гидрографической сети устьев рек иссыккульского бассейна и скорость выдвижения дельт в различные фазы уровенного режима: во-первых, во время быстрого снижения уровня озера после 1942 года, а затем - в период небольшого подъема уровня с 1955 по 1960 гг.; во-вторых, на фоне медленного снижения уровня после 1960 года и во время относительно стабильного положения уровня озера после 1974 года, когда он испытывал незначительные (от 2 до 6 см) подъемы или снижения в течение 2-5 лет.

Таким образом, фоновый уровень приемного водоема существенно

влияет на механизм образования речных дельт, стратиграфию дельтовых тел и эволюцию устьевых областей. В регрессивные фазы озера реки, следуя за опускающимся уровнем, формировали глубокие эрозионные долины, а во время трансгрессий воды озера превращали долины в ингрессионные заливы, где при определенных условиях возникали лиманно-дельтовые системы.

Ветро-волновой режим озера Иссык-Куль определяет гидродинамическую обстановку в зоне соединения реки с приемным водоемом и оказывает значительное влияние на современную морфодинамику устьев рек озера Иссык-Куль.

Наиболее сильными ветрами в Иссык-Кульской котловине являются: западный - "улан" или "боом", и восточный - "сан-таш". В зимнее время "улан" дует иногда с ураганной силой, когда скорости ветра превышают 40 м/с. Эти ветры охватывают зону от выхода с перевалов к северо-востоку от Тор-Айгыра и к юго-востоку от мыса Ак-Булун. Восточный ветер "сан-таш" имеет меньшую повторяемость и силу: максимальные их значения - 22 м/с при продолжительности до 3-х часов. Оба ветра имеют характер "боры", так как обусловлены вторжениями холодного воздуха в котловину, и именно с ними связаны участки акватории озера с повышенной волновой активностью.

Помимо ветров основного направления в Иссык-Кульской котловине формируются разнообразные местные ветры: чоктал (северо-западный), тор-айгыр (север-северо-западный), нарын (запад-юго-западный), ак-терек и тонский (южный), относящиеся к категории реверсивных ветров: бризов и горно-долинных. Эти ветры наиболее характерны для северного и южного побережий, где оказывают заметное влияние на формирование волнового режима в ингрессионных заливах. Средняя скорость бризов не превышает 6 м/с, а продуцированная ими высота волн составляет от 0,4 до 0,7 м.

Таким образом, ветроволновой режим береговой зоны озера Иссык-Куль на открытых участках побережья, особенно в зоне действия ураганных ветров "улан" и "сан-таш", может существенно вмешиваться в дельтоформирующие процессы. При большой емкости наносодвижущих потоков речной сток наносов почти полностью вовлекается во вдольбереговые потоки озерных наносов, что препятствует формированию дельтового конуса выноса и надводной дельты. Устья рек на таких участках побережья, как правило, блокированы береговой косой и отклонены по направлению преобладающих

волнений. В некоторых ингрессионных заливах длиной менее 4 км, расположенных в зоне развития ураганных ветров, штормовые течения вдоль наветренного берега залива перемещает терригенный материал, из которого затем формируются пересыпи, соединяющие "клюв" дельты с берегом.

Структурно-тектонические особенности иссыккульского побережья, связанные с развитием в пределах Иссык-Кульской котловины куполовидных структур, синклинальных и предгорных прогибов, находят прямое отражение в рельефе и определяют характер долинных комплексов. Например, в восточной части котловины большинство речных долин унаследованно развиваются вдоль синклинальных прогибов (рр. Тюп, Джыргалан).

Яркий пример взаимодействия положительных структур и долинных комплексов представляет собой устьевая область реки Джети-Огуз, которая расположена на периферии активно воздымающейся брахиантиклинали Большой Оргочор. Суммарным результатом новейших поднятий и активных берегоформирующих процессов во время голоценовой трансгрессии явилось блокирование долины реки Джети-Огуз мощной пересыпью по линии абразионного среза древней озерной равнины и прекращение стока реки в озеро. На современном этапе река выходит к озеру, врезаясь в отложения, пересыпи и поднятого коренного цоколя (абразионной платформы). Релието-вая подводная долина Джети-Огуза отделена от современного устья подводной отмелью, на которой за 20 лет сформировалась небольшая дельта выдвижения в виде треугольного конуса выноса, оконтуренного береговыми барами. Выдвижение дельты идет очень медленно из-за вовлечения большей части речного стока в поток вдольбереговых наносов.

Таким образом, особенности структурно-тектонического плана и характер новейших движений в отдельных случаях определяют геоморфологический облик устьевой области и топографию подводного склона. Однако, в целом на побережье озера Иссык-Куль амплитуда уровенных колебаний на порядок величин больше самых интенсивных тектонических движений, что сильно осложняет выделение собственно тектонического фактора из комплекса других природных факторов.

Морфология и динамика береговой зоны озера, куда составной частью входят устьевые области рек иссыккульского побережья, является интегрированным показателем влияния перечисленных выше природных факторов

(климата, тектоники, стока рек, колебания уровня озера, ветро-волнового режима). Главным фактором формирования берегов Иссык-Куля являются волны и прибрежные течения (Коротаев, 1967). Однако, специфика берегофор-мирующих процессов на этом высокогорном озере определяется в первую очередь характером колебаний уровня озера. Результатом изменений водного объема Иссык-Куля является смещение его береговой зоны, приводящее к перестройке подводного склона, интенсификации абразионных или аккумулятивных процессов, осушению или подтоплению прибрежных мелководий.

Для целей нашего исследования наиболее интересны периоды глубоких регрессий и высоких трансгрессий, когда происходила резкая смена направленности берегоформирующих процессов. Во время голоценовых трансгрессий в береговую зону озера поступило большое количество терригенного материала из-за интенсивной абразии по всему периметру озера различных по литологии и генезису отложений, которые послужили основой для формирования немногочисленных, но мощных аккумулятивных форм, остатки которых можно наблюдать и сейчас под отмершими абразионными обрывами. В регрессивные фазы озера преобладает поперечное к берегу перемещение наносов. Вдольбереговые потоки наносов на озере Иссык-Куль на современном этапе регрессивного развития береговой линии также существуют, но протяженность их невелика и мощность незначительна. Они как бы перераспределяют вдоль берега то, что поступает со дна в поперечном потоке. На озере Иссык-Куль, где запас донных наносов незначителен, сейчас резко возрастает роль рек, как транспортеров терригенного материала в береговую зону.

Глава 2. МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ РЕЧНЫХ ДЕЛЬТ И ДИНАМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЕЙ РЕК ИССЫККУЛЬСКОГО БАССЕЙНА.

В настоящей работе на основе новейшего материала предпринята попытка унифицировать и несколько упростить имеющиеся морфолого-генетические классификации.

Все устьевые области водотоков с постоянным стоком в озеро Иссык-Куль по степени воздействия волнения на устьевые участки реки можно разделить на впадающие: а) непосредственно в озеро на открытом берегу (влияние озерного фактора преобладающее); б) в открытые бухты (влияние озерного фактора велико); в) в короткие заливы длиной до 4 км (устья подвержены воздействию волнения); г) в длинные заливы длиной более 7 км и закрытые бухты (преобладает речной фактор). В основу этой классификации положен динамический принцип: учитывался характер связи потока с озером и особенности режима устьевой области. Всего выделено восемь основных типов устьев, развивающихся в условиях неравномерных по величине волнового воздействия озера и речного факторов : 1) "сухие дельты" рек, не доходящих до озера (аллювиально-дельтового конуса); 2) выдвинутые в озеро дугообразные аккумулятивные выступы в местах выхода к озеру временных водотоков, окаймленные береговым валом, временного действия (дельты селевых потоков); 3) блокированные (временно клювовидные); 4) выдвинутые в озеро однорукавные, окаймленные береговым баром; 5) дельты заполнения заливов, блокированные (временно клювовидные); 6) дугообразные, одно- или многорукавные дельты заполнения заливов, однорукавные клювовидные с устьевым баром на внешнем крае; 8) многорукавные лопастные или однорукавные дельты заполнения заливов (рис.1).

Речные дельты, как и любой другой морфогенетический тип берегового рельефа, развиваются на фоне медленных или быстрых во времени изменений климата и геологической структуры района. Последнее иногда находит непосредственное выражение в морфологическом типе дельты, скорости нарастания и выдвижения.

Сопоставляя обзор тектоники с местоположением различныхтипов дельт, можно сделать следующий вывод: устьевые участки рек бассейна озера Иссык-Куль, расположенные в пределах одних и тех же структурных единиц, формируют различные по типу дельты, что является свидетельством невозможности проследить влияние новейших движений на развитие современных устьев. На фоне быстрых во времени и значительных по амплитуде колебаний уровня озера тектонические подвижки не находят своего выражения в морфологическом облике дельт, исключая катастрофические землетрясения, которые изменяют направление течения рек. Особенности

Рис.1. Основные типы дельт рек бассейна озера Иссык-Куль: 1 - "сухие дельты". 2 - выдвинутые в озеро, дугообразные аккумулятивные выступы в местах выхода к озеру временных водотоков. 3 - блокированные (временно клювовидные). 4 - выдвинутые в озеро однорукавные, окаймленные береговым баром. 5 - дельты заполнения заливов, блокированные (временно клювовидные). 6 -дугообразные, одно- или многорукавные дельты заполнения заливов, оконтуренные баром. 7 - дельты заполнения заливов, однорукавные клювовидные с устьевым баром на внешнем крае. 8 - многорукавные лопастные или однорукавные дельты заполнения заливов

тектонического строения котловины и новейшие движения проявляются в более крупном плане. Развитие устьевых областей рек происходит в первую очередь в результате соотношения двух противоположных режимов - речного и озерного. Определяющим условием для формирования того или иного типа дельты является прежде всего характер связи с озером (впадает в залив, бухту или на открытом берегу), величина расходов воды и наносов, а также уклон дна в месте впадения реки.

Реки бассейна озера Иссык-Куль, как и многие реки на побережье Мирового океана, прошли или проходят этап развития, связанный с заполнением заливов. Одни реки выполнили своими отложениями заливы и теперь формируют дельты выдвижения в озеро или блокированные устья, другие -лишь частично заполнили заливы и бухты аллювиальным материалом и находятся на различном расстоянии от выходных мысов своих заливов, что определяет неравномерное воздействие на дельтовые участки волновой деятельности озера и находит непосредственное выражение в морфологическом облике дельты и специфике приустьевых процессов. Так или иначе, большинство рек в разное время формировало дельты выполнения заливов. Поэтому мы считаем верным поставить в начале генетического ряда поступательного развития рек иссыккульского бассейна одно- или многорукавные дельты заполнения заливов. В обобщенном виде генетический ряд можно представить следующим образом:

одно- или многорукавные дельты заполнения заливов I

клювовидные дельты заполнения заливов с баром на внешнем крае I I

дугообразные многорукавные, окаймленные баром дельты заполнения заливов и бухт I однорукавные блокированные дельты заполнения заливов и бухт I

выдвижения в озеро, окаймленные баром, на открытом берегу однорукавные блокированные на открытом берегу

ГлаваЗ. СОВРЕМЕННАЯ МОРФОЛОГИЯ И ДИНАМИКА ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ РЕЧНЫХ ДЕЛЬТ ОЗЕРА ИССЫК-КУЛЬ.

Реки иссыккульского бассейна при впадении в озеро формируют свои дельты либо в вершинах глубоких (от 1 до 7 км) ингрессионных заливов, либо на открытом побережье озера. Останавливая свой выбор, в первую очередь, на рекахТюп, Джыргалан, Каракол, Ирдык, Джети-Огуз, Чон-Кичи-Кызыл-Суу, Джуука, Барскоон, Тамга, Тосор, Тон (Ак-Сай), Ак-Терек (Ордо-Кочор), мы руководствовались прежде всего тем, что это - самые многоводные реки с динамичными устьями. Кроме того, эти природные объекты давали возможность проследить трансформацию процессов дельтообразования в заливе по мере увеличения степени волнового воздействия озера.

Истоки всех перечисленных рек, за исключением реки Чон-Ак-Суу, располагаются на северном склоне Терскей Ала-Тоо в пределах высот от 2500 до 3500 м абс. В верхнем течении реки формируют валунно-галечные порожисто-водопадные русла в крутосклонных ущельях. Прорезав предгорные увалы, реки восточной части озера Иссык-Куль, выходят на плоскую приозерную равнину, а реки южной части на наклонную предгорную равнину. В первом случае реки выработали широкие плоскодонные долины с крутостенными бортами в древнеозерных отложениях. Высота бортов колеблется от 10 до 30 м (рр. Тюп, Джыргалан, Каракол). Широко меандрируя в пределах своих долин, реки впадают в глубокие (до 7 км) заливы (Тюпский и Пржевальский), которые являются естественными продолжениями речных долин, большая часть которых оказалась затопленной водами озера во время последних голоценовых трансгрессий. Во втором случае в пределах наклонной предгорной равнины реки выработали узкие прямолинейные крутостенные II-образные долины, расширяющиеся лишь на придельтовых .и дельтовых участках. Ширина долин обычно не превышает 400-500 м, а высота бортов -50 м. Реки южного побережья впадают в открытые заливы различной протяженности (от 0,5 до 4 км). На дне заливов наблюдаются подводные продолжения речных долин, привязанные к изобате 100 м (1500 м абс).

Динамика гидрографической сети и скорости заполнения долинных заливов изучены, на основе сравнительного анализа разновременного картографического и фототеодолитного материалов за периоде 1943 по 1988 гг. Проведенный геоморфологический анализ позволяет сделать вывод о том,

что за последние 300-400 лет процессы дельтообразования рек иссыккульско-го бассейна складывались по разному.

Объемы и площади дельтовых накоплений за период с 1870 по 1992 гг. приведены в табл. 1 и 2. Динамика гидрографической сети дельтовых водотоков некоторых рек иссыккульского бассейна показана на рис. 2.

Глава 4. ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ И УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЕЙ РЕК ОЗЕРА ИССЫК-КУЛЬ.

История формирования и эволюция гидрографической сети бассейна озера Иссык-Куль тесно связана с геологической историей Иссык-Кульской котловины и озера. Известно, что не менее 270 млн лет назад, по крайней мере со среднего карбона, возникла иссыккульская депрессия и положительные структуры Терскея и Кургея (Королев, 1956; Крестников, 1954; Турбин, 1966). Однако, главнейшие черты современной структуры были созданы в период проявления новейшего орогенеза, начиная с конца палеогена, когда стали формироваться крупные антиклинали и синклинали и произошло заложение основных речных систем.

На границе четвертичного времени оформились современные горные сооружения Кунгей и Терскей Ала-Тоо. Резкое увеличение высот обрамляющих горных хребтов и углубление котловины вызвали значительную регрессию озера, уровень которого в то время мог быть на 250-300 м ниже современного.

К нижнечетвертичному времени Иссык-Кульская впадина приобретает почти современный облик. Возникшие еще в нижнеюрское время разрозненные водоемы на дне впадины на протяжении дочетвертичного этапа претерпели значительные изменения, разрастаясь и сливаясь в единый водоем во влажные периоды и значительно сокращаясь в более сухое время.

Следующий уровень высокого стояния озера связывают с джыргаланским комплексом (Ог). В это время береговая линия располагалась на высотах от 30 до 80 м над современным уровнем озера. Площадь Иссык-Куля в то время составляла около 8000 км2 (Квасов.Селиверстов, 1960). Поданным геохимических анализов и ископаемой флоре и фауне озеро было проточным; по всей вероятности оно имело сток через Боомское ущелье по реке Чу (рис.3).

Еще один высокий уровень стояния озера подтверждается фрагментар-

Таблица 2.

Площади дельтовых накоплений в устьях рек иссыккульского бассейна за период с 1870 по 1992 гг., (тыс. м2)

- Река Периоды накоплений Всего Средняя годовая скорость прироста дельты

1870-1943 1943-1955 1955-1965 1965-1976 1976-1986 1986-1992 (тыс. мг)

Тюп 1406,0 984,0 313,0 703,0 - 3406,0 46,5

Джыргалан - - 111,6 209,0 154,0 475,0 12,8

Каракол 132,5 145,0 120,0 127,0 35,0 - 562,5 13,08

Ирдык 121,25 247,5 77,5 73,75 520,0 14,05

Чон-и Кичи-Кызыл-Суу 320,0 90,0 117,5 150,0 53,0 - 730,0 9,53

Джуука 180,0 150,0 40,0 40,0 33,0 - 443,8 6,13

| Барскоон 35,0 22,5 12,5 - 70,0 1,66

Тамга 112,5 17,5 10,0 15,0 - 155,0 0,98

Тон (Ак-Сай) 65,0 173,7 43,5 50,0 - 336,25 8,75

Ак-Терек (Ордо-Кочор) 58,75 71,25 57,5 112,5 - 300.0 7,78

Примечание: инструментальные наблюдения за устьями рек ведутся с 1943 года.

- I

м - 2

- 3

и - 4

'Ш - 5

111111! - 6

II 1 - 7

ЬЙ - 8

- 9

- 10

- II

Рис.2. Морфодинамические схемы устьевых областей рек: а) река Тюп; б) река Джуука.

Площади дельтовых накоплений: 1 ■ 1943; 2 - 1955; 3 ■ 1965; 4 ■ 1976; 5 - 1986 гг. 6 - речные поймы; 7 - приозерная равнина; 8 - современное руспо; 9 - голоценовая озерная терраса и береговые валы; 10 - позднеголоценовая озерная терраса; 11 - направление речного потока.

ными находками озерных отложений на высоте 30 м (михайловские слои) в урочище Кара-Тоо, селе Чоктал. По данным З.В. Алешинской и др. (1971) стояние уровня озера лимитировалось порогом стока на Караташском водоразделе с отметкой 1640 м абс.

Две максимальные трансгрессии озера вероятно были разделены регрессивной фазой стояния уровня, которая могла соответствовать первой ксеротермической эпохе в начале среднего плейстоцена. Точно установить отметку понижения уровня невозможно, но существование на дне озера подводной террасы на глубине 150-170 м можно связать с этим понижением уровня. Судя по возрасту абразионно-аккумулятивных террас, развитых выше современного уровня озера, можно полагать, что последующие трансгрессии в четвертичное время достигали меньших абсолютных высот из-за так называемых "порогов стока", через Боомское ущелье регулировавших высоту стояния уровня озера (Караташский, Кутемалдинский и.т.п.).

Сокращение площади оледенения и уменьшение стока рек в эпоху второго межледниковья привели к новому снижению уровня озера Иссык-Куль. В результате этого вдоль всего иссыккульского побережья были выработаны глубокие эрозионные долины, следы которых сейчас можно наблюдать в виде затопленных подводных долин. Анализ затопленного субаэрального рельефа и морфология подводного склона дает основание предполагать, что береговая линия послеледниковой регрессии располагалась на абсолютных отметках 1500 м, т.е. на 100 м ниже современного. Площадь водной поверхности озера сократилась до 4226 км2. С этого момента начинается история озера как бессточного солоноватого водоема (рис 4).

Практически все реки иссыккульского бассейна, в том числе и маловодные водотоки западного и северного побережий озера, не теряли связь с усыхающим озером, за исключением водотоков северо-западных, которые в наиболее засушливых районах Прииссыккулья формировали "сухие внутренние дельты" (Коротаев,1966).

На рубеже 0'э - О1, на озере Иссык-Куль начинается новый период подъема уровня, совпавший с началом новой плювиальной эпохи. Высота отметки уровня раннеголоценового водоема не превышала 1618 м ёбс (на 1012 м выше современного уровня), площадь водной поверхности озера составляла примерно 6220 кмг. Вероятнее всего, у озера появился опять сток где-нибудь в районе Боома.. Отметим, что на протяжении всей голоценовой истории озеро неоднократно приобретало и теряло сток из-за колебаний

Рис. 3. Схема гидрографической сети озера Иссык-Куль во время максимальной

среднеплейстоценовой трансгрессии. Площадь озера составляет около 8000 км2.

1 - береговая линия на абс. отметке 1606,3 м

2 - береговая линия на абс. отметке 1660 м

3 - подтопленные останцы куполовидных поднятий

уровня, связанных с многовековыми ритмами увлажненности (Шнитни-ков,1979). Глубоко врезанные долины многих рек оказались затопленными и превратились в ингрессионные заливы (риасы). Реки впадали в вершины длинных и глубоких заливов и формировали дельты заполнения заливов. В течение этого подъема многие заливы были отчленены от озера песчаными пересыпями, за пределами которых установился лиманный режим рек.

Возраст современных дельт, сформированных реками за пределами древних пересыпей, определяется временем последнего высокого стояния озёра - второй половиной XIX века (около 120 лет). Устьевое удлинение наиболее многоводных рек, твердый сток которых колеблется от 35 до 86 тыс. тонн в год, за этот период составило от 1 до 3 км.

Таким образом, в регрессивные фазы озера реки следовали за опускающимся уровнем озера, углубляя свои речные долины с выдвижением дельт, а в трансгрессивные фазы речные долины подтапливались водами озера и превращались в ингрессионные заливы. С региональными характеристиками дельтообразующих факторов связаны такие показатели как морфолого-генетический тип дельты (от блокированных на открытом берегу до многорукавных выполнения заливов), геоморфология долинно-речного комплекса в пределах приозерной равнины (от прямолинейной долины до серии вложенных аллювиальных конусов) и геометрия связи реки с озером и реликтовой подводной долиной. В последнем случае не последнюю роль сыграла степень соотношения речных и озерных факторов.

Маловодность и расположение в зонах молодых тектонических поднятий большинства иссыккульских рек способствовали заполнению долинных заливов и формированию выдвинутых конусов выноса, не имеющих прямой связи с подводными реликтами этих рек.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Бассейн озера Иссык-Куль представляет собой уникальную природную лабораторию, где значительные колебания объема водной массы и смена базиса эрозии отразились на морфологии долин, русловых процессах и на эволюции устьевых областей рек. С точки зрения динамики речных устьев иссыккульского бассейна наибольший интерес представляет отрезок

Рис. 4. Схема гидрографической сети озера Иссык-Куль во время позднеплейстоценовой регрессии. Площадь озера составляет 4226 км2.

1 - береговая линия на абс. отметке 1606,3 м

2 - береговая линия на абс. отметке 1500 м

позднеплейстоценовой и голоценовой истории озера.

Глубокая регрессия озера Иссык-Куль в позднем плейстоцене на 100 м ниже современного уровня привела к коренной перестройке гидрографической сети, врезанию рек в отложения предгорных равнин и в поверхность . осушающегося иссыккульского шельфа. Главным результатом позднеголоце-нового подъема уровня привела к коренной перестройке гидрографической сети, врезанию рек в отложения предгорных равнин и в поверхность осушающегося иссыккульского шельфа. Главным результатом позднеголоце-нового подъема уровня стало превращение речных долин иссыккульских рек сначала в ингрессионные заливы различной протяженности, а затем отчленение этих заливов от озера песчаными пересыпями и установление в них лиманного режима. Лиманная стадия развития речных долин закончилась не ранее 120 лет назад, когда реки заполнили лиманы аллювием и, прорвав блокирующие песчаные перемычки, последовали за отступающим уровнем озера.

2. Современная фаза развития озера Иссык-Куль происходит на фоне общего понижения увлажненности и устойчивой тенденции уровня к снижению в среднем на 5-6 см в год. За последние 150 лет уровень озера упал не менее чем на 12 м и достиг отметки 1606,3 м абс. на 1992 г.

3. С региональными характеристиками дельтообразующих факторов связаны морфогенетические типы речных дельт (от блокированных устьев на открытом берегу до многорукавных дельт выполнения заливов).

4. Анализ многолетней динамики речных дельт иссыккульского бассейна и палеогеоморфологические реконструкции эволюции речных дельт и долин позволили исследовать механизм заполнения ингрессионных заливов и типизировать этот процесс. По характеру динамики гидрографической сети . и особенностям накопления речных и озерных наносов выделены три типа заполнения заливов (рис.5).

А. Миграционный тип характерен для заливов длиной более 4 км, где в процессах дельтообразования преобладает речной, фактор (рр. Тюп; Джыргалан), и связан с формированием многорукавной лопастной дельты и устьевым удлинением барового типа. Река постепенно выдвигает дельтовый конус вдоль одного из бортов подтопленной долины, первоначально оставляя боковой залив. После потери гидравлической выгодности главного рукава дельтовый конус начинает смещаться в сторону бокового залива, заполняя его и выдвигая многорукавную дельту вдоль противоположного борта долинного

АЛ А.2 "хТз

Б Л Ж Б.2 | Б.З

ч.

Рис. 5. Региональные особенности механизма заполнения долинных заливов.

A. 1.2.3. - Миграционный Б. 1.2.3. - Прорывной

B. 1.2.3. - Лагунно-пересылной

залива. Второстепенные дельтовые рукава либо отмирают, либо имеют очень короткий период активного развития (в половодье и в паводки). Процесс миграции речного русла повторяется многократно, пока ингрессионный залив не заполняется полностью.

' Б. Прорывной тип также характерен для закрытых заливов и дельтовых участков, где в процессах формирования преобладает речной сток и образуется дельта заполнения заливов. Однако, здесь происходит чередование периодов развития первоначально однорукавной клювовидной дельты с периодами формирования многорукавной лопастной дельты, что обусловлено прорывным характером устьевого удлинения. Прорывы русел и дробление устьевых водотоков происходит вследствие изменения гидравлических характеристик русла и водного потока (потерь напора по длине, уменьшения уклонов водной поверхности, резкого увеличения водности и временного селевого режима водотока). Как правило, прорыв главного водотока происходит в пониженные участки дельты, где ранее были бывшие остаточные заливы по обе стороны выдвигавшегося "клюва" дельты в вершинной части залива (р. Ирдык).

В. Лагунно-пересыпной тип заполнения характерен для заливов длиной менее 4 км, где в процессах формирования дельты помимо речных начинают преобладать и озерные факторы (волнение, прибрежные течения). Река как правило образует клювовидную однорукавную дельту, смещенную к одному из бортов залива в зависимости от преобладающих на этом участке побережья волновых течений. Перемещение вдоль наветренного берега залива вдольбереговых озерных потоков наносов приводит к отклонению выдвигающегося дельтового конуса к противоположного борту и периодическому формированию песчаных пересыпей между наветренным берегом и "клювом" дельты и появлению лагунных озер (рр. Тон, Ак-Терек (западный).

По теме диссертации опубликованы две работы:

1. Современная морфодинамика речных дельт на побережье озера Иссык-Куль. Деп. в ВИНИТИ N 1394 от 07.06.1994. /2 стр.

2. Региональные особенности процессов дельтообразования на побережье озера Иссык-Куль. Тезисы докладов на девятом межвузовском совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов, г.