Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Трансформация стока рек севернго склона Заилийского Алатау

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Трансформация стока рек севернго склона Заилийского Алатау"

ШШСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР ЛЕНИНГРАДСКИЙ ЩЩШТЕОРОЛОПИБСИЙ ИНСТИТУТ .

На правах рукошсл

ДОСТАЕВ ЖАКИПЕАЙ

УДК: 556,01+556.16:556.9

ТР АН0$ 0ШАЦ1Ш СТОКА РЕК СЕВЕРНОГО СКЛОНА ЗАМИЙСКОГО АЛАТАУ

Сшциальность 11.00.07-гидрологая суш,водные ресурса й гидрохимия

Автореферат диссертации на соискание уча ной Степана кандидата географических наук

Ленинград 1990

Работа выполнена в Иномтуте география Академии Наук Казахской СЙР.

Научные рук своди тем: доктор технических наук, профессор А.А.Турсунов, кашшдз" те)Ж5ёких наук.доцект Й.М.Иальковский

* Официальные огшона ига:за слуге шшй деятель науки РСФСР,

доктор географических наук, просгссор А.П.Владимиров, кандидат географических наук, СНС Б. С. Устюжанин

Ведущая организация - Казахский ордена Знак Почета государственный институт по проектирований водохозяйственных сооружений

( Казгипроводхоз )

* 3 ^

Защита съътътсяЗО с,к/>7 £ 1990 г. в часов на

заседаний специализированного совета К.063.19.01 Ленинградского гидрометеорологического института

О диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ленинградского гидрометеорологического института

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять ученому секретарю по адресу: 195196, Ленинград, Мал о охтинский проспект,98,Ленинградский гидрометеорологический институт,

Автореферат разослан

а4 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.г.н., доцент

Л.М.Догановский

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность темы исследований обусловлена вавшостыэ пред-горно-равнинной территории северного склона Заилийского Алатау,ко-гирая благодаря уникальным почве нно-клима,!йчбскйм условиям испокон веков использовалась для орошаемого земледелия.Старшим поколением русских пере села вдев здесь была создана специфическая форма почвозащитного орошения, с гидравлически устойчивой арычной сзтыо, тра-эопольнш севооборотом и многоярусным (последовательно-многократ-■ш) использованием стока мастных горных рек.

Однако, в середина 60-х годов.текущего столетия традиционная система орошения здесь была нарушена, началась необоснованная перепланировка полей и оросительных систем, стала увеличиваться ело-зада орошаемых земель и населенных пунктов,. В результате началась юста пенная деградация почв и уменьшение водных ресурсов.

Традиционная многоярусная система использования стока местных )ек основана на характерных гидрогеологических условиях региона, благодаря которым сток горных рек сразу после выхода из гор слоа-шм образом трансформируется: поверхностные воды сначала "провали-заются" на конусах выноса, пополняя запас подземных вод, затем на завшнной части они снова "выклиниваются" в виде многочисленных )ечак "карасу". Этот естественный процесс много раз по длине реки ируэдется человеком, который то забирает воду из рек на поля, то 'страивает запруды и собирает вода рачек "карасу" и т.д. В резуль-'атв происходят сложный процесс трансформации стока местных рак; I этих условиях без подробного изучения процесса рациональное ис-юльзоваме природных ресурсов изучаемой территории, а в целом и юего Или-Балхашского бассейна, невозмокно.

Вместе с тем, изучение сложных .'процессов трансформации сто-:а рек, как: показал опыт преды дудах исследований, практически не-юзмоано осуществить без использования современных методов матема-ического моделирования. В свою очередь это требует более глубоких наний о природных процессах на содержательном уровне, в связи с ем нвобходамгепыполнять специальные натурные исследовр/шя иэуча-мых объектов.

Цель работы. Предлагаемая работа имеет цель«' изучить процес- _ ы трансформации стока рек на основа современных данных и дать ценку водных ресурсов всей предгорно-равнинной территории Закладного Алатау с учетом взаимосвязи поверхностных и подземных вод,

в том числе определять приток в Капчагайское водохранилище.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачиi

- уточнить параметры сформировавлшхся закономерностей взаиш действия поверхностных и подземных вод рассматриваемой территории на основе обобщения информации последних лет и специальных полев! исследований русловых водных балансов (РВБ) рек на выбранных модельных балансовых участках;

- разработать имитационную математическую модель (ЙММ) трат формации стока рек и дать прогноз состояния водных ресурсов раса триваемой территории;

- составить прогноз изменения притока в Капчагайское водохр; ншшще при различных вариантах водопользования.

Методика исследований. Предлагаемая работа основана на комплексном решении целей и задач, сформулированных, выше. Натурные инструментальные измерения РВБ рек выполнялись автором работы в I98I-I985 гг. на 10-ги специально выбранных, модельных участках предгорно-равнинной территории северного склона Заюшйского Алат Эти материалы обобщены при помоем метода имитационного моделирог ния, который позволил их использовать для расчета РВБ всех рек и чаемой территории. Комплексность предлагаемых исследований видит в дополнении натурных экспедиционных работ методами математяческ го моделирования.

Арсенал примененных методик включает: полустационарную -синхронные измерения (274 измерений) стока по длине водотоков не модальных участках с учетом временя добзгакия вода и при йяагощ ятшх погодных условиях; расчетную - статистическая обработка о( ширного гидрометрического материала по притоку и водозаборам в j гионе за цикл лат 1937.,.,1985 гг.; модельную - исследования вза! мосвязя поверхностных и подземных вод путем ШМ процесса на ЭШ

Научная новизна. Бшрвне для рассматриваемой территории пр извздено районирование бассейнов рек по условиям взаимодействия поверхностных й подземных вод. Разработана ЙММ трансформации ст рок на рассматриваемой территории на основе внявленных закономе носгей модельных участков. Составлен водный баланс всего изучав го района с учетом взаимодействия поверхностных и подземных вод дана оценка водных ресурсов в ь-'ниагащих створах.

Получены коэсМищиенты,показы1)аю'ше принципиально новие соо ношения мзкду поверхностным и подземным стоками для ти

вых цриродно-гаографдчаских зон и выделенных бассейнов; существен- k но развиты представления о процессах трансформации стока изучаемых рек.

Определены объемы притока в Капчагайское водохранилище с изучаемой территории при различных вариантах водопользования к составлен его долгосрочный прогноз.

Практическая значимость и внедрений. Полученные результата 5шш использованы при составлении П очереди "Схемы комплексного «¡пользования водно-земельннх ресурсов бассейна оз.Балхаш". Они гакке имеют непосредственное практическое значение при составлении уточненного водного баланса КапчагаГкжого водохранилищ - основного управляющего звена Или-Балхааской ВХС.

Некоторые результаты исследований, передавались в разные годы заказчику, а такка были'использованы в заключительном отчете о шучных исследованиях по Или-Балхааской проблеме за I98I-I885 гг. Разработанная включена в комплекс имитационно-оптимизационных вделай управления развитием Или-Балхааской ВХС, разрабатываемых ибораторивй гидрологии ИГ АН КазССР в рамках Или-Балхаиской пробами (задание 04.04.HI плана ШТ СССР на 1985-1990 гг.).

Фактяческий маге риал. В-основу диссертации полокеш материалы шоголетшх полевых рабо? автора (1981-1535 гг. ),которые выполняясь вначале на кафедра гадролота» суш Казахского ордена Трудзво->о Красного Знамена государственного университета им.С.М.Кирова, а атом продолжена в аспирантуре института географии АН Казахской ¡СР.

Данная тема относится к йли-Балхашской проблеме, входящей в остав программы важнейших научннх исследований FKHT СССР (0.85.01 адание 10.02.Н5) и она выполнялась по хозяйственному договору номер гос.раг.01818008496) о ГШ (г.Ленинград) и с Министерством еляорации и водного хозяйства Казахской ССР, При написании работу ополнительно были использованы материалы гидрометеорологических аблюдений в 1970-1985 гг. на сети КазУТКС, материалы эксшуатаод-нной гидрометрии Управлений оросительных систем (УОС) Алма-Атмнс-ой области зао-е же годы, материалы института "Казгипр .водхоз" и ругах организаций, а таккз соответствующие публикации, Теоратичас-ой основой работы явилась методология системных исследования и ониепции равновесного природопользования, разрабатываемая профес-ором A.A.Турсуновым и доцентом И.М.Мальковским применительно к пи-Балхашской ВХС.

Апробация работы. Результата работы били доложены и получили одобрз:ше на научных конференциях КазГУ (Алма-Ата,1982;83;84;85гг.); КазНИИ Госкомгвдроиета СССР (Алма-Ата,апрель 1983 г.); на Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов по вопросу "Проблемы повышения аТхрективности развития производительных сил Казахстана на-перспективу" (Алма-Ата,октябрь 1984 r^j на Всесоюзной конференции на тему "Гидрология 2000 г." ( Москва, май I98S г.); на конференции молодых ученых и специалистов института географии АН КазССР (Алма-Ата, 1987 г.); на семинаре лаборатории гидрологии ИГ АН КазССР (Алма-Ата»февраль 1989 г.); на заседании Ученого Совета ИГ АН КазССР (Алма-Ата, февраль 1989 г.); на заседании секции "Мелиоративная гидрология" Географического общества Казахской ССР (Алма-Ата, март 1989 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 163 наименований и приложения. Содержание изложено на 120 страницах машинописного текста, сопровождаемая 39 рисунками и 27 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматриваются закономерности трансформации (транзита) водных ресурсов на северном склоне Заялийского Алатау и примыкающей к горному склону предгорно-равнинной территопии. Здесь кратко описываются природные условия исследуемой территории. По условиям формирования и характеру взаимодействия водных ресурсов северный склон Зашшйского Алатау и рассматриваемый в диссертации территория районирована на три зоны (Л.А.Емельянова, 1970, 1972; Е.Достаев, 1986): -

1. Зона формирования водных ресурсов - горный склон, сложенный скальными палеозойскими породами и являющийся основной областью питания рек региона;

2. Зона конусов выноса - цредгорный шейф, сложенный слившимися конусами выносов рек и являющийся зоной интенсивного поглощения поверхностного стока рек, ирригационных и метеорных вод;

3. Дредгорная наклонная равнина, сложенная мелкозернистыми слабопроницаемыми никне четвертичными отложениями, являющаяся зоной ~эзгрузки подземных вод конусов г'чоса, кратко - зона рек "карасу".

В данной главе из л оке ни также .¿»акторы взаимосвязи поверхностям и подземных вод (гидрометеорологические условия и характер подстилающей поверхности, водный реаим поверхностных водотоков рассматри-

I. Схема расположения природно-гвографических зон на северном склоне Занлийского Алатау.

| > 11 - зона формирования водных ресурсов; - зона потерь сгока на конусах выноса;

-_г-| - зона выклинивания подземных вод на предгорной равнине;

® - номера модельных участков.

заемой территорий в различных, выделанных нами цриродно-географя-ческих зонах), сделан вывод о воднорегулиррхцей роли зоны конусов выноса. Приводится величина притока в Капчагайское водохранилище по данным различных источников (тзбл.1)

Таблица I

Сток левобережных притоков в р„Или (Капчагай) без р.Шарнн

1 По Л.А.Емельяновой!По монографии!По данным автора Река - пункт !(сР-за 1958-63гг.)| / и / ¡(ср. за 1970-85гг.

]м3/с |млн.м3/год ¡м3/с|шш.м3/г|м3/с ¡млн.м3/год

Каскелен-устье 15,2 478,80 14,9 569,35 II,I 348,80

■Талгар-усгье 5,40 170,10 4,50 141,75 3,50 110,32

йссык-Устье 3,00 94,50 1,38 62,37

Тургень-устье 4,10 129,15 ( - - 0,653 20,57

Шилик-устьв 30,5 960,75 ' 5,99 188,68 8,81 277,40

"йтогоТ 58,2 ~1833,3 2774~86272~ ~ 24~1~ 757,09

В конце главы изложена методика исследований, предлагаемая автором для решений целей и задач, сформулированные во введении.

Во второй главе дается обзор состояния изученности общих вод нкх ресурсов рассматриваемой.территории, где .поверхностные и подземные составляющие их рассматриваются как единые, неразрывно свя занные между собой.

Показаны различные пути изучения взаимосвязи поверхностных и подземных вод с'древних времен до наших дней. В зависимости от на правленности вез работы выделены в группы. Здесь ке показано состояние изученности основных гидрометеорологических элементов и по земных вод региона.

Письменные источники по исследованиям взаимосвязи поверхност них и подземных вод встречаются в работах Марка Витрувия Поллия (I в.до н.э.), Лбу-Райхана Беруна ( X в.) и ученых конца ХУТ нача ХУЛ веков.

Количественная оценка подземного питания рек один из наиболе трудных вопросов современной гидрологии и гидрогеологии. До конца 40-х и в начале П-х годов нашего столетия она выполнялась преиму щественно специалистами гидрологической школы ( Ф.Г.Зброжек, Е.В. Опшжов, В.Г.Глувков, Б.В.Поляк А.Г.Огяевский, М.И.Львовичи др.). В 40-х годах в этой проблеме активнее участие стали прини-

3£ - ИлийскиЯ артезианский бассейн. -Алма-Ата-.Наука КазССР, 1980.

мать представители гидрогеологической школы ( Ф.П.Саваренпкий, Г.Н.Каминский, Н.А.Кенесарин, А.В.Лебедев и др.). В это время В.И. Куделин впервые указал о необходимости комплексного изучения режима поверхностных и подземных вод методами гидрологии я гидрогеологии.

На современном этапа вакнвйшуа роль приобретают вопросы комплексного использования всех водных ресурсов в целом, а также комплексное изучение их взаимосвязи ( О.В.Попов, С.М.Семенова, Н.А.Кёнесарин, Г.П.Кумсиашвшш, У.М.Ахмедсафян, В.Ф.1Шшгина , В.М.Шестаков и др.). Вопросы учета 'запасов подземных вод в водохозяйственных балансах этими авторами трактуются весьма неоднозначно, что сдергивает рациональное использование подземных вод.

Исследования влияния хозяйственных мероприятий на запасы подземных вод { Н.А.Кенесарин, С.М.Мярзаев, Н.Н.Ходжибаев и др.) показывают, что ирригация оказывает огромное воздействие на баланс водных ресурсов орошаемых территорий.

Здесь в этой ке главе выполнен анализ исследований, условий формирования и трансформации поверхностного и подземного составляй-щих водных ресурсов рассматриваемой территории*. Данный анализ

указывает на отсутствие исследований по системному анализу процессов трансформации стока и по оценке водных ресурсов равнинной, наиболее освоенной части территории. Лишь в работа Л.А.Емельяновой ( 1972 г.),, непосредственно предшествовавшей нашей работа, приведены некоторые из указанных положений.

Третья глава посвящена специальным инструментальным исследованиям взаимосвязи поверхностных и подземных вод. Разработана методика полевых исследований изменения стока по длине водотоков. Приводится результаты полевых инструментальных измерений под руководством и при ^«посредственном участии автора на вабранных модельных участках ( рис.1 ), анализ их распределения по количеству изо

меренных расходов воды в регионе ( табл.2 ).

С учетом изменения водохозяйотвенных условий региона решение

задачи по установлению закономерностей трансформации стока рек

обеспечивается производством синхронных инструментальных гидрометрических работ на модельных участках. Проведение инструментальных

Таблица 2

Распределение измеренных расходов воды по модельным участкам на предгорно-равнинной территории северного склона Заилийского Алатау

.Номера участков согласно рисЛ ! !

—! I I 2

родно- —! !

географические зоны -—^__, . |

Итого

88

I. Зона потерь стока на конусах

. выноса 30 15 8 .II 24

.2. Зона выклинивания подземных

вод на предгорной равнине 80 .32 4 20 50 186

Всего: 274

измерений по длине позволяет установить особенности взаимосвязи • поверхностных и подземных вод на отдельных унастках, определить места интенсивной разгрузки подземных вод я потерь речного стока на фильтрацию ( питание подземных вод ). Составление РВБ такие является одним из методов количественной оценки взаимосвязи генетически разных водных ресурсэв.

Полевые исследования РВБ водотоков заключались в согласованных измерениях расходов воды на гидростворах, с учетом времени добе-гавдя воды и сопутствующие этим измерениям благоприятные погодные условия: бездовдные дни летом и дни без оттепелей зимой. Атмосферные озадки и снеготаяние формируют дополнительный поверхностный сто! с площади бассейна участка реки, учесть которые в экспедиционных условиях нет возможности. Поэтому дополнительно были учтены следующие факторы:

1. Расстояние между двумя бли&айшими гидростворами выбирались таким, чтобы разность расходов вода (дй ) между ними превышала ошибку в измерении расхода воды, т.е.

¿ьй^г-б'ц или <5^6 0,5- |ао) .

2. Измерение расходов воды только на двух створах на неболь- том участке дает величину измен.....;я стока только для этого участка.

Так как выбранные участки рек ЗашЬйского Алатау фактически не имеют пойм, а измерения производились в бездовдные летом и без от-

италей зимой периоды, то рядом элементов РВБ вынуаданы пренебрегать. Предварительные расчеты показали, что доля этих элементов в общем балансе составляет 0,1 - 0,5$,

Тогда для рассматриваемых двух природно-ге ографических зон уравнение РВБ имеет вид:

I) для зоны потерь поверхностного стока на рыхлых отлоасени-ях конусов выноса рек

5$ = °в ^ % ~ °н - °вз + °вс » ' <1>

2) для зоны вторичного формирования поверхностного стока за счет выклинивания подземных вод в русла рек "карасу" -

5гр = °н - «в + °вз - °щ> - °вс» ■ I 2 >

где ¿ф, З^р -соответственно абсолютные величины потерь поверхностного стока на фильтрацию и выклинивания подземных вод;

0В,0Н -расхода воды в верхнем и нижнем створах; (Звэ -суммарный водозабор на участке реки; СЗвс. -суммарный водосбрвс на участке раки.

Надёжность данных о стоке воды в наших условиях определяет эффективность расчета РВБ, т.к. расходы в ограничивающих створах обычно значительно превосходят величину остальных элементов. Расходы воды в ограничиваюпщх створах ( (3В,0Н ) измерялись вертушками ГР-99 я ГР-2Ш одновременно с учетом времени добегания стока.

В конце главы приводится выводы, сделанные в результате специальных инструментальных измерений на модельных участка:::

- потери поверхностного стока на конусах выноса изменяются с запада ( бассейн р.Каскелен ) на восток ( бассейн р.Шилик ), уменьшаясь с 70-80 до 9 - 15? от расходов воды в верхних створах;'

- интенсивность выклинивания подземных вод в зоне предгорной наклонной равнял от флангов'к середине зоны уменьшает«-, и максимальное значение их наблюдаются на первых километрах от истоков карасу постепенно замедляясь до полного прекращения;

- наибольшей йнтенс:штстьх)в выклинивания подземных вод обладает бассейн реки Каскелен, где интенсивность выклинивания-сохраняется до впадения в Капчагайское водохранилищу

Рис. 2.Схематизированный плановый вид модели "Трансформация сто-? ка рек северного склона Заалдйского Алатау" ( К -водноба-лансовыи зоны: 1-зона конусов выноса; 2-зона'выклинивания подземных вод. 3 - камеры модели: 1-бассейн р.Каскелен; -2-бассей.н рек Иссык, Талгар; 3-бассейн реки Тургень; 4 -бассейн реки

Четвертая глава поовящена разработке и построению ИММ трансформации стока рек на предгорно-равнинной территории оевор-ного склона Заилийокого Алатау. Дается анализ имитационного моделирования оложных водохозяйственных оисте.* (ВХС) и показывается перспективность этого направления в изучении взаимосвязи поверхностных и подземных вод в зоне разбора водных ресурсов, которой__

является рассматривавшая территория. В разрабатываемой МММ яэу- .; чаемая территория представлена в виде 5 камер (.балансовых участков) (рио.2), состояние которых описывается набором гидрома* теорологических характеристик, последовательно изменяемых с временный шагом в I меояц.

В основу модели положены уравнения РВо рек, составляемых для каждой выделенной камеры:

а) для зоны конусов выноса '

7Ш + =■ У21) * + Ш 1ц , (3)

б) для зоны выклинивания подземных вод

у2и + + ЧЪй " * ^ + . < * > '

где У^у , -ооответственно поверхностный и подземный составлявшие стока из зоны формирования водных.^ресурсов;"

суммарный боковой приток (сброс) в.. 1-ой и 2-ой зонах; ооотватственао величины суммарного водозабора на I и 2 участках;

, З^ц -соответственно поверхностный и подземный составлявшие оттока из 1-ой зоны (приток во 2-ую зону); , 53у -поверхностный и подземный составляющие оттока из 2-ой зоны,т.е. приток п КапчагаЯское водохранилище; х -порядковый номер месяца внутри года от I до 12; J -порядковый номер камер от р.Каскелен до реки Шилик (рио.2).

Подземные составляющие уравнении ( 3 ) и ( 4 ) определяются по выражениям

Зш * <*ГУЫ . -С 5 )

5ги . 6)

где ос^ , , эд -соответственно безразмерные коэффициенты пропорциональности между поверхностными и подземными составляющими стока на границах природно-гоографических зон (рис,2), которые Зыли определены автором на основе' подробного анализа инструментальных исследований и численных экспериментов на модели по минимуму отклонений смоделированных рядов от фактических рядов в за-

Рис.3. Блокт_-хема модели "Трансформация стока рек северного склона Заилийского Алатау".

мыкающих створах.

Совместно решая выражения ( 3 ), ( 4 ). ( 5 V ( 6 ) и ( 7 ) получим:

V2tJ= ^{Уш + ( 8 )

. Ysíj = JW 0 ^О^Зам < 9 )

Дня 2-ой зоны бассейнов рзк Каскелен я Талгар,Иссык, где имеются ряд прудов-водохранилищ сезонного регулирования, выраноние ( 9 ) примет вид:

YsU^T-^-^uÓ^O^V/S^i-WZztrE^, ( Ю )

где E^j^j -месячная суша испарения из зеркал прудов-водохранилищ, которое определяется по формуле

Е = 24,5.13o'8. Р-Ю-3, (П)

где В -среднемесячный дефицит влажности воздуха,, да;'

F -суммарная площадь зеркал прудов на каждом, из бассейнов, км2.

.Для программного обеспечения подели составлена ее блок-схема (ряс.З). Все составляющие уравнения FBB рассчитываются" в млн.м? в месяц. Как видно из блок-схемы модели входными параметрами являются поверхностный сток аз цоны формирования (У-ц] ), объемы водозаборов (H'Zt¿j »W2¿tj ) и сбросов (WSuj ,W5¿¿j) на участках, величины'дефицита влажности воздуха(U2Ü ^ в зош выклинивания подземных вод для 1-ой и 2-ой камер и суммарные площади прудов -водохранилищ j) ка каздои из этих камер. Остальные параметры определяются относительно входных параметров модели.

Здесь же приводится программное обеспечение разработанного алгоритма ИШ для реализация на ОС ЕС ЭШ на языке Фортран.

Численные эксперименты и ретроспективный анализ смоделяро-ванных рядов показали, что разработанная ИЛ адекватно описывает исследуемый процесс. Установлено, что величина притока в Капча-. гайское водохранилище однозначно зависит , от водозаборов на орове-ние и хозяйственные нужда (рис.4), что дает возможность разработать методику расчета притока в водоем с рассматриваемой территории, основанной на зависимостях У3 C/jj , WZj )• Искомая зависимость получилась практически линейной,т.е. каждая выделенная камера работала самостоятельно, без бокового обмана.

В, этой же главе приведен водный баланс исследуемого региона, ставленный на основе совместного решения уравнений руслового баланса

0

0,5 -г р

«1

V -и

«с 45

£ О

Т/ар,

,«7С «72 1т №6 19/6 »9^0! 1904

Рас.4.Ход изменения среднегодовых величин элементов водохозяйственного баланса цредгорно-равнинной территории северного склона Заилийского Алатау ( 1-ход стока рек из зоны формирования водных ресурсов; 2-объем водозаборов в.регионе.; 3- объем притока в Капчагайское водохранилище,т.е.отток за пределы территории; 4- навязка баланса ).

м

рак и водного баланса территории. Уравнение РВБ для рек региона имеет, вид

. УГ + ^ + уэ = У3 + $3 + , ( 12 )

а уравнение водного баланса территория, исключая гидрографическую сеть

X » Уй + Б , • ( 13 )

где Ур ^ -"соответственно поверхностный и подземный составляю-. щие притока с гор; Уд, $з -соответственно поверхностный и подземный отток за

■ пределы территории, т.е. приток в Капчагайское водохранилище; , У1 -суммарный водозабор из рек на орошение; УЗ -суммарный водосброс в рем с площади региона; X -годовая величина атмосферных осадков на поверхность территорий;

Е -годовая.величина суммарного испарения с поверхности региона. *

Суммируя выра&вняя (12) и (13) получим уравнение водного баланса для всего северного склона Заилийского Алатау (рис.1):

У1 + % + Х = У3 + 53 + Е ( 14 ).

Водный баланс региона'составлен за период 1970-1982 гг. и имеет достаточно высокую сходимость мевду приходной и расходной частями (табл.3).'

. Таблица 3

Водный баланс прздгорно-равнинной территории северного склона Заилийского Алатау (среднее за 1970-82 гг.,км3/год) .

Источник ]___Элементы водного баланса______| Невязка „

информации | Приходная часть ] Расходная часть ¡1Щ|з | а

!Ут~!~57 Т X Сумма ! У "ПС Т ё "¡Оумгда ! ! ______! 1 1._М _ _! 1 _ _! _ _! __! __!___!_„!___

Моиогра- .. - . ....

фия / ЗЕ / 2,18 0,13 2,43 4,74 0,862 0,13 3,28 4,27 0,47 10

Автор 2,17 0,11 1,80 4,08 0,752 0,19 3,30 4,24 -0,16 4,0

«

Надо отметить, чго величина суммарного испарения с поверхности исследуемой территории определена автором двумя независимыми методами и достаточно апробированы. Сравнительный анализ расче-

к— Илийский артезианский бассейн. -Алма-Ата:Наука КазСС?,1930.

тйв показываю® их достаточную надежность.

Расчеты показали, что годовая сумма величин атмосферных осадков и водозаборов на орошение в регионе стремится к величина суммарного испарения за тот аа период. Это подтвервдаат положение о том, чтй^цравильном режиме полива вся влага должна расходоваться на транспироцию и рост растений, а также на испарение с поверхности почвы. Построены зависимости Егад = }ЧХ+\»/г)род и ЕГОД=^(ХГСД ' коэффициенты корреляция связи которых равны соответственно 0,84 и 0.79. Они аппроксимируются упавнениями

Егод = 0,456 (Х+«г)рад + 1,852 , ( 15 )

Вгвд » 0,388 ¿рад+ 2,624 , - \ (16)

где Егод - годовая величина суммарного испарения с поверхности . исследуемого региона, км3/год;

Хр0Д - годовая сумма осадков в регионе, ш3/год;

V/! - годовая суша водозаборов на орошение, ш3/год. -Эти выражения имеют достаточные для практического применения, точности и могут быть использованы при воднобалансовых я водохозяйственных расчетах в условиях прадгорно-равшнной территории северного склона Зашшйского Алатау,

Математическое моделирование позволило дать оценку антропогенного воздействия на водные ресурсы региона (табл.4), которая . показывает уменьшение естественного стока при впадении в Капчагай-ское водохранилище на 1,14 км3/год или на 60,3$. Естественный сток восстановлен по методу имитационного математического моделирования.

Таблица 4

Антропогенное изменение поверхностного стока при впадении в Капчагайское водохранилище за 1970-1982 гг, (среднее за триод, км3/год)

X а рО| ктериотиио | Объем | %

Естественный сток (восстановленный) 1,89 хоо. •;

Фактический сток 0,762 39,7

Изменение отока , ,-1,14 60,3

Эта величина представляет собой в основном суммарное влияние орошения и частично забора вода на бытовые нунды населения.

При помощи ШМ впервые била произведена оценка водных ресурсов рассматриваемой территория при впадении в Капчагайское водохранилище за период с 1970 по 1982 гг. Естественные водные ресурсы црздгорно-равнинной территории определены в объеме 2,71 км3/год (табл.5). Среднемноголетяме естественные потери стока за этот период от выходя с гор до замыкающих створов (рр.Каскелек-устье, Мал.Алматинка-устье, Иссык-усгье, Тургень-устье, Шшшк-устьа) составили 0,62 км3/год дли 23,3%,

Таблица 5

Среднегодовые водные ресурсы цредгорно-рявшнной территории северного склона Заилийского Алатау за 1970 - 1982 гг.

Наименование створа | Объем ! общие ! стока, км3/год повзрхн. ! подземные

I. Сток рек цри выходе с гор 2,71 2,60 0,106

2. Сток рек при впадении в Кап-

чагайскоа водохранилище 2,08 1,89 0,304

Изменение стока в зона рассеивания, от выхода.с гор до замыкающих створов -0,62 -0,71 +0,095

Пятая глава 'посвящена долгосрочному прогнозу годового объема притока в Капчагайское водохранилище со сгоронч рассматриваемой территории на период 10 и 20 лет в зависимости от обеспеченности

водности рек региона М стратегии водопользования. Излояены ме- : годы вероятностного прогноза стока при выходе их с гор а левобе- j режного притока в водоем. Выполненная оценка этих методов показа- : ла, что предлагаемая методика расчета годового объема левоберек-ного притока в водоем имеет достаточно высокую точность (*^=0,2I, ' t =0,98 ) и может быть рекомендована для практического использова- j ния при водохозяйственных расчетах и разработке природоохранных j мероприятий в региона.

ОСНОВШЕ вывода И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Проведенные исследования процесса трансформации водных ресурсов северного склона Заилийского Алатау комплексным методом i позволили сделать следующие вывода и предложения:

1. Установлены основные закономерности трансформации стока рек в регионе.и особенности режима взаимосвязи поверхностных и подземных вод. Определены параметры, показывающие степень взаимодействия поверхностных и подземных вод в различных природно-географических зонах региона для каждой камеры модели (рис.2). Эти закономерности характеризуются следующими параметрам!:

а) регулирухщие емкости подземных вод в регионе с запада на .восток уменьшазтся, величина русловых потерь поверхностного стока рек на конусах выноса изменяется с запада на восток, уменьшаясь

с 70-80 до 9-15$ от расходов воды в верхнем створе;

б) рыхлые отлокзшш конусов выноса региона играют роль регулятора водных ресурсов, которые являются такке коллектором и зоной транзита стока. Роль регулирующей емкости хорошо видно при анализе внутригодового распределения стока в створах рек, располокенных

на разных природно-географических зонах (при выходе с гор, при выходе на предгорную равнину, при впадении в Капчагайское водохранилище). Чем мотнеее водоносные толща на конусах выноса, тем глубже регулирование (бассейн р.Каскелзн); чем меньше мощность конгломерата водоносных пород, тем ыеныле глубина регулирован!« (бассейн р.Шалмк);

в) выклинивание подземных вод в зоне рек "карасу" происходит в следующем порядке: -интенсивность выклинивания от истоков рак до устьев замедляется вплоть до прекращения, достигая максимума

на первых километрах; -интенсивность выклинивания также уменьшается от флангов к середина зоны, теряя сток на фильтрацию вторично в бассейне реки Тургень и прилегающей к нему части бассейна реки .' Иссык; -наибольшей интенсивностью выклинивания подземных вод из-зе характера геологического строения подстилающей поверхности обладает бассейн реки Каскелен, где по-видимому, также происходит перехват подземного стока из других бассейнов*

2. Разработана имитационная математическая модель трансформации водных ресурсов северного склона Заилийского Алатау на предгорной-равнинной территории', основанная на закономерностях взаимосвязи поверхностных и подземных вод региона. Численные экспари». менты и ретроспек' . ный анализ показали, что разработанная ШМ адекватно описывает исследуемы^ процасс.

3. По результатам численных экспериментов на ШМ составлен водный баланс территории за пзриод с 1970 по 1982 гг. (табл.3). Навязка баланса составляет в среднем ± 4%. Произведена оценка ан-

тропогешого воздействия на водные ресурса региона при впадения в Капчагайское водохранилища, которая показывает уменьшайте естественного стока на 1,14 км3/год или 60,3$. Все это позволило оценить общие водные ресурсы региона. Естественные воднне ресурсы предгорно-равнинной территории-определены в объеме 2,71 км3/год, Среднзмноголетние естественные потеря стока рек за рассматриваемый период от выхода их с гор до Капчагайского водохранилища составили 0,62 км3/год или 23,3$.

4. Для изучаемой территории получены расчетные зависимости

Егпд.= 0,388 Хрод^ 2,624 И

Егвд = 0,456 (X +ыг)гад + 1,852, , которые имеют достаточные"для практического применения точности и могут быть использованы при воднобалансовых и водохозяйственных расчетах.

5. Установлена однозначная зависимость объема притока в Капчагайское водохранилище от объема водозабора'в регионе, что дало возможность разработать методику расчета притока в водоем со сто-' роны исследуемой территории. С помощью этой методики определены прогнозные величины притока в Капчагайское водохранилища в различные по обеспеченности ( Р= .5,25,50,75 и 95$ ) водности 10 и 20-латия, т.о. на период до 1995 и 2005 годов, в зависимости от величин стока рек из зоны формирования при различных вариантах водопользования. Оценка предлагаемой методики показала достаточную точность, что позволяет рекомендовать ее при проектных расчетах.

6. Перераспределение .водных ресурсов региона вдоль Большого Ллматинского канала является линейным, причем обдая закономерность процесса трансформации стока рек после строительства канала в принципе не изменится. Однако возиокш негативные экологические процессы, для снижения которая необходимы специальные исследования с учетом изменившейся гидрографической сети;,необходимо такие учесть, что канал прохрдат в основном по зоне конусов выноса.

Для обеспечения более высокого уровня исследований по водным проблемам региона необходимо повысить качество учета водозаборов и сбросов на .гидропостах, принадлежащим министерству мелиорации п водного хозяйства и другим ведомствам.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Исследование водно-солевого баланса Капчагайского водохранилища // Таз.докл.Респуб.научн.-практ.конф.мол.ученых и специалистов / Проблемы повыше!шя эффективности развития производительных сил Казахстана на перспективу. - Алма-Ата, 1984. -С.78-79.

2. Состояние изученности основных элементов водного баланса орошаемых земель предгррной равнины северного склона Заилийского Алатау в мевдуречьв Чшшк-Чемолган // Сб.научн.ст. / Проблемы комплексного использования водных ресурсов Йли-Балхашского бассейна. - Алма-Ата, издЛСазГУ, 1985. -С. 20-26.

3. Управление водными ресурсами северного склона Заилийского Алатау в мзвдуречьа Чшшк-Чемолган с помощью Большого Алматинско-го канала (БАК) на песпактаву // Тез.докл..Вез союз, научн.конф, / "Гидрология 2000 г." - М., 1986. -С. 57-58.

4. Трансформация поверхностного стока рек северного склона Заилийского Алатау // Сб.научн.ст, / Вопросы гидрологии ороиаемых земель Казахстана. -Алма-Ата, изд.КазГУ, 1986. -С.17-22.

5. Математическая модель трансформации стока рек северного склона Заилийского Алатау // Сб.научн.ст. / Природные ресурсы Или-Балхашского региона. -Алма-Ата: Наука КазССР, 1989» - С.56-65.

6. Водные ресурсы предгорной равнины северного склона Заилийского Алатау // Сб.научн.ст.ГО КазССР / Географические проблемы Или-Балхаиского бас се Г. на. -Алма-Ата: Наука КАзССР. (сдано в почать).

{3X6} тип- Минтранса КазССР. За*. Тир. /¿О 1990 т.И Ш