Рассмотрены вопросы методики расчета внутригодового распределения стока основных рек правобережной части Ертисского водохозяйственного бассейна. Проведен сравнительный анализ полученных результатов за последние тридцать четыре года с результатами, приведенными в «Ресурсах поверхностных вод СССР» по исследуемому району, а также с данными, полученными за период с условно-естественным стоком воды (1933-73 гг.). Приведены данные об изменениях в сезонном распределении стока, произошедших за последние тридцать четыре года.
Внутригодовое распределение стока, исследование закономерностей которого является одним из важнейших вопросов при комплексном использовании водных ресурсов, от года к году постоянно изменяется. Это связано с различиями в величинах расхода воды в одинаковые фазы водного режима (пики половодья, паводков, низкая межень и т.п.), а также со сдвигами во времени наступления однозначных фаз режима в различные годы.
Прежде всего, внутригодовое распределение стока определяет основные параметры водохозяйственных сооружений и, следовательно, экономическую эффективность водохозяйственных мероприятий и объектов. Большое практическое значение имеет разработка методов расчета характеристик внутригодового распределения стока горных рек, к которым относятся исследуемые реки правобережной части Ертисского водохозяйственного бассейна (ВХБ).любых типах внутригодового режима. В этой схеме принимается одинаковая обеспеченность стока за год, за лимитирующий период года и внутри последнего - за лимитирующий сезон. Расчет внутригодового распределения производится для нескольких градаций водности.
Раздельно рассматривается посезонное и внутрисезонное распределение стока. Лимитирующий период и сезон выбираются в зависимости от преобладающего вида хозяйственного использования.
Эта методика вошла в СНиП 2.01.14-83 [3] как основная рекомендуемая для расчета вну-тригодового распределения стока рек. Именно поэтому она и была принята нами для расчета внутригодового распределения стока основных рек рассматриваемого района.
Для большинства этих рек, особенно горных, характерно растянутое весенне-летнее половодье и паводки в теплое время года. За половодный период, продолжительностью от 4 до 6 месяцев, проходит от 70 до 90% годового стока воды. В связи с неравномерностью внутриго-дового распределения стока осложняется его хозяйственное использование. При использовании водных ресурсов в различных сферах хозяйственной деятельности наибольший интерес представляет маловодный период года - межень.
Достаточно подробно вопрос внутригодового распределения стока был ранее рассмотрен в монографии «Ресурсы поверхностных вод СССР» [4], изданной в 1969 году, в которой приводятся сведения о внутригодовом распределении по 29 постам на реках правобережной части Ертисского водохозяйственного бассейна. Следует отметить, что по 12 из вышеуказанных створов приводятся сведения только за средний по водности год в связи с недостатком фактических рядов наблюдений за стоком воды. За прошедшее время, а это более 40 лет, не только значительно удлинились ряды наблюдений, но и были открыты новые посты наблюдений, закрыты некоторые старые, а также произошли изменения стока воды под влиянием климатических и антропогенных факторов. Исходя из этого, были проведены расчеты внутригодового распределения стока рек по 25 гидропостам, расположенным в основном в замыкающих створах на нижней границе зоны формирования стока правобережной части водохозяйственного бассейна Верхнего Ертиса. Расчет внутригодового распределения стока производился по методу компановки в последовательности, изложенной в [2, 4]. При этом использованы данные за весь период фактических наблюдений, который был условно разделен на два периода - до 1973 года (условно-естественного стока) и с 1974 года по 2007 г. (с антропогенным влиянием на естественный режим стока). По 5 гидропостам данные получены впервые. При расчетах принимались ряды, имеющие не менее 12 лет наблюдений. При рядах, недостаточных для выделения лет различной водности, расчет проводился в среднем за весь период наблюдений. К таким постам относятся только 3 поста, два из которых были открыты после 1974 года (р. Глубочанка - с. Белокаменка, 1974 г. и р. Оба - с. Каракожа, 1978 г.), а гидропост р. Шульбинка - с. Новая Шульба, хотя и действовал в период 1958-1988 гг. (30 лет), но имеет значительные пропуски в рядах наблюдений за стоком, что не позволило подобрать для расчета необходимое количество полных лет наблюдений.
Результаты расчета внутригодового распределения стока основных рек правобережной части Ертисского водохозяйственного бассейна по месяцам и расчетным периодам для разных по водности лет, а также вновь полученные данные приведены в таблице 1. В качестве сравнительного анализа в знаменателе приводятся данные о внутригодовом распределении стока в соответствующих створах за период фактических многолетних наблюдений по данным [4].
Анализ результатов расчета внутригодового распределения стока показал следующие особенности распределение стока в соответствии с принятым районированием территории правобережной части водохозяйственного бассейна Ертиса.
Для рек бассейна Буктырма со средней высотой водосбора не менее 1600 м, относящихся к 1 району, характерна большая продолжительность половодья и, соответственно, многоводного сезона (апрель-сентябрь). Доля его стока составляет от 83,3 до 89,9% годового стока. Сток нели-митирующего маловодного сезона (октябрь-ноябрь) лежит в пределах от 5,2 до 9,8%, а лимитирующего сезона (декабрь-март) - в пределах от 4 до 9,1%. Это хорошо видно по графикам распределения стока по месяцам, построенным на основании полученных расчетных данных.
Для примера на рисунке 1 приводятся гистограммы распределения стока основных рек правобережной части Ертисского ВХБ - в гидрометрических створах: р. Буктырма - с. Лесная Пристань, р. Ульби - с. Ульби Перевалочная, р. Оба - г. Шемонаиха, р. Калжыр - с. Черняев-ка, р. Куршим - с. Вознесенка и р. Тургысын -с. Кутиха за период 1974-2007 гг. с учетом произошедших изменений под влиянием климата и хозяйственной деятельности в бассейнах исследуемых рек. На рисунке 2 приводятся гистограммы внутригодового распределения стока, полученные впервые для гидропостов р. Бас Теректы - с. Мойылды, р. Глубочанка - с. Белокаменка, р. Оба - с. Каракожа и р. Шульбинка - с. Новая Шульба, а также р. Нарын - с. Улькен Нарын и р. Киши Ульбинка - с. Быструха.
Несмотря на различия в условиях питания и формирования стока, основной фазой всех рек правобережья Ертисского водохозяйственного бассейна является половодье, в период которого осуществляется большая часть годового стока.
На рисунке Э приведены циклограммы распределения стока по сезонам в разные по водности годы основных рек правобережья Ертисско-го водохозяйственного бассейна.
Как показал анализ распределения стока по месяцам и расчетным периодам, а также в сравнении с имеющимися данными из [4] по району I (р. Буктырма и её притоки рр. Берель, Черновая, Белая) - отклонения в многоводный и средний по водности годы в период половодья (апрель-июнь) составляют до 5%. Только в маловодные и очень маловодные годы отклонения по сравнению с данными [4] увеличиваются на 9-10%. В остальные месяцы значительных изменений не выявлено.
Район II охватывает основные правобережные притоки - Калжыр, Куршим, Нарын, Уль -би и Оба, а также бассейны рек Бас-Теректы и Шульбинка, сведения о которых в [4] не приведены.
Анализ распределения стока по месяцам и расчетным периодам показал, что для р. Бас-Теректы в створе с. Мойылды за последние тридцать четыре года доля стока за апрель возросла на j% для многоводных лет, за май произошло снижение доли стока на 9%, а за июнь снижение составило 1I%. Для среднего по водности года доля стока за последние десятилетия для апреля практически не изменилась, за май она снизилась на 1)%, а за июнь - возросла на 4%. Значение доли стока за остальные месяцы осталось практически неизменным.
По р. Калжыр в створе с. Черняевка сток практически не подвержен антропогенному влиянию, так как водозаборы из реки расположены ниже по течению и все изменения в распределения стока происходят под влиянием климатических факторов. Как показал анализ полученных результатов, для периода условно-естественного стока (до 19j) г.) распределение по месяцам для разных по водности лет по материалам [4] и проведенным исследованиям имеют незначительные расхождения (до )%). За последний период (после 19j4 г.) для многоводных лет данные для апреля несколько выше расчетных данных (до 19j) г.). Для средних по водности лет расхождения составили 4%, а для маловодных лет - 9%. Доля стока за май для рассматриваемых периодов практически не изменилась.
За июнь доля стока для многоводных лет осталась неизменной, а для маловодных снижение составило около i%. Для июля значение доли стока также снизилось до i% для разных по водности лет.
По р. Куршим в створе с. Вознесенка анализ полученных результатов показал, что значения стока практически не претерпели значительных изменений ни по условным периодам, ни в сравнении с данными [4]. Только для многоводных лет в апреле доля стока увеличилась на )%.
Внутригодовое распределение стока р. На-рын в створе с. Улькен Нарын в [4] приведено только для средних по водности лет. Анализ этих материалов и результатов проведенных исследований не выявил значительных расхождений в распределении по месяцам. Практически такой же вывод получен при анализе внутригодового распределения стока р. Нарын по выбранным периодам (до 197) г. и после 1974 г.).
По створу р. Ульби - с. Ульби Перевалочная сравнительный анализ данных [4] и данных, полученных в работе, показал практически полное совпадение внутригодового распределения стока по месяцам для разных по водности лет.
Внутригодовое распределение стока по створу р. Оба - г. Шемонаиха в [4] приведены только для среднего по водности года. Анализ этих данных и результатов, полученных для периода наблюдений до 19j) г. показал их совпадение. За последний период (1974-2007 гг.) изменения также незначительны.
Данные по створу р. Шульбинка - с. Новая Шульба в [4] отсутствуют. Внутригодовое распределение стока по этому пункту рассчитано по фактическому ряду наблюдений с 1955 по 19JJ гг. Анализ результатов расчетов показал, что внутригодовое распределение стока данного правобережного притока значительно отличается от стока рек, рассмотренных ранее. За три весенних месяца (апрель-июнь) через створ проходит до 90% годового стока реки. А для зимнего периода в средний, маловодный и очень маловодный периоды характерно полное отсутствие стока.
В результате исследований внутригодового распределения стока правобережных притоков р. Ертис (в пределах Республики Казахстан) были получены уточненные данные о распределении стока рек в сравнении с приводимыми в [4]. Выявленные изменения во внутригодовом распределении стока обусловлены удлинением рядов фактических наблюдений и произошедшими изменениями стока под влиянием климатических и антропогенных факторов. Кроме того, по пяти гидрометрическим створам получены новые данные, по которым результаты расчетов ранее не приводились.
Литература
1 Оценить и дать прогноз возобновляемых водных ресурсов в речных системах Восточного, Центрального, Северного и Западного Казахстана с учетом влияния климатических и антропогенных факторов. Промежуточный отчет НИР / Алматы: ТОО «Институт Географии», 2010. -415 с.
2 Андреянов В.Г. Внутригодовое распределение стока. - Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - )28 с.
3 СНиП 2.01.14-8). Определение расчетных гидрологических характеристик. - М.: Стройиз-дат, 1985. - )6 с.
4 Ресурсы поверхностных вод СССР. Алтай и Западная Сибирь. Горный Алтай и Верхний Иртыш. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - Т. 15. Вып. 1. Ч. 1. - )18 с.