ИЗМЕНЕНИЕ ПРИТОКА ВОДЫ В КАСПИЙСКОЕ МОРЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА ПРИМЕРЕ Р. ЖАЙЫК (УРАЛ)

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология №3 2016

УДК 556.536

Канд. геогр. наук Н.И. Ивкина 1

ИЗМЕНЕНИЕ ПРИТОКА ВОДЫ В КАСПИЙСКОЕ МОРЕ В

РЕЗУЛЬТАТЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА ПРИМЕРЕ Р. ЖАЙЫК

Ключевые слова: годовой сток, внутригодовое распределение, обеспеченность среднегодовых расходов воды

В статье рассмотрены вопросы изменения притока воды в Каспийское море за различные периоды: условно-естественный, с нарушенным режимом стока в результате антропогенного воздействия и климатических изменений. Исследована межгодовая изменчивость расходов воды и приведены кривые обеспеченности среднегодовых расходов воды р. Жайык за различные периоды.

Река Жайык (Урал) является основной рекой прикаспийского региона в Республике Казахстан. Она берет свое начало в отрогах Уральских гор на территории Башкортостана (Российская Федерация) и имеет общую протяженность 2428 км, уступая в Европе по своей длине только Волге и Дунаю. Водосборный бассейн реки составляет 231 тыс. км2, а вместе с бессточным бассейном Урало-Эмбинского междуречья - почти 400 тыс. км2 [5]. Она является второй по значимости рекой, определяющей приток воды в Каспийское море. В связи с этим было важно исследовать, как изменился гидрологический режим, и как следствие приток воды в море в результате антропогенного влияния и климатических изменений. За основу был взят ряд наблюдений на посту р. Урал - с. Кушум, из которого было выделено 3 периода:

1. 1921...1957 гг. - условно-естественный, характеризующий гидрологический режим до введения в строй Ириклинского водохранилища.

2. 1958. 1990 гг. - с нарушенным режимом стока в результате антропогенного воздействия, но в естественных климатических условиях.

3. 1991.2015 гг. - с нарушенным режимом стока в результате антропогенного воздействия и климатических изменений.

За начало периода с нарушенным режимом стока выбран 1958 г., так как с этого года началась эксплуатация водохранилища при постоян-

1 Казгидромет, г. Алматы, Казахстан 50

ном водосливе, и это дало возможность удерживать весенний паводок в водохранилище [6].

Для определения пространственно-временных характеристик годового стока р. Жайык за различные периоды использовался статистический метод. Наиболее широкое применение в гидрологических статистических расчетах имеет биномиальная асимметричная кривая обеспеченности или кривая распределения Пирсона III типа [3]. Для построения теоретических кривых были вычислены их параметры: Q0 - среднемноголетний сток за

каждый период, Cv - коэффициент вариации, или изменчивости годового стока; Cs - коэффициент асимметрии годового стока. Вычислив по данным наблюдений коэффициенты вариации и асимметрии, были определены координаты сглаженной теоретической кривой в необходимых пределах обеспеченности с помощью таблицы интеграла ее уравнения. Параметры кривых обеспеченности приведены в табл. 1. Они дают основание полагать, что ряды имеют нормальное распределение. Анализ данных табл. 1 показывает, что в условно-естественный период изменчивость стока была гораздо выше.

Таблица 1

Параметры кривых обеспеченности

Период Обеспеченность, %

0,01 0,1 1 3 5 10 25 50 75 80 86 95

Q0 = 327 м3/с, Cv = 0,68, Сх = 0,80

1921... 1957 1619 1299 972 812 732 621 454 298 169 140 96 16

Q0 = 279 м3/с, Cv = 0,44, Сх = 1,05

1958... 1990 1103 877 658 593 507 440 344 259 192 177 156 118

Q0 = 294 м3/с, Cv = 0,40, Сх = 0,42

1991.2015 847 731 602 536 500 449 368 283 211 194 167 119

Сопоставление кривых обеспеченности среднегодовых расходов воды, представленное на рис. 1, наглядно демонстрирует, что изменилась величина расхода воды редкой повторяемости, характеризующая многоводные годы. В третьем периоде она практически в 2 раза меньше.

Исследования А. А. Чибилева и ряда других авторов показывают [1, 2, 4, 6], что главной особенностью р. Жайык является значительная межгодовая и сезонная изменчивость стока. В многоводные годы общий сток реки может быть значительно больше, чем в маловодный год (рис. 2). Анализ изменчивости стока в выделенные периоды показал, что в условно-естественный период

в многоводный год сток р. Жайык был в 8 раз больше, чем в маловодный. В период с нарушенным режимом стока в результате антропогенного воздействия, но в естественных климатических условиях в 7 раз, а в период с нарушенным режимом стока в результате антропогенного воздействия и климатических изменений только в 4 раза. Таким образом, четко прослеживается тенденция к снижению стока р. Жайык и изменение амплитуды колебаний стока в годы с различной водностью.

Обеспеченность. %

Рис. 1. Кривые обеспеченности среднегодовых расходов воды р. Жайык -с. Кушум за различные периоды.

Как было отмечено выше, особенностью р. Жайык является также неравномерность стока внутри года. По условиям водного режима она относится к типу рек с резко выраженным преобладанием стока в весенний период, основное питание формируется за счет талых снеговых вод. Для реки характерно высокое половодье и устойчивая межень до конца года. Исследования сезонной изменчивости за выделенные периоды показали, что эта особенность сохранилась (табл. 2). Самым многоводным месяцем является май, вторым по водности апрель. Несмотря на то, что доля половодья в годовом стоке по-прежнему высока, его объемы и доля в годовом стоке снизилась на 15 % по отношению к условно-естественному периоду.

Изменился диапазон колебания максимальных расходов воды, которые наблюдаются во время пика весеннего половодья. Если в условно-естественный период диапазон максимальных расходов воды по р. Жайык - с. Кушум составлял 14000.512 м3/с, в период с нарушенным режимом стока в результате антропогенного воздействия, но в естественных климатических условиях - 10600.331 м3/с, то в период с нарушенным режимом стока в результате антропогенного воздействия и климатических изменений -5540.566 м3/с.

^ч О "О ос ^ч

СП "О "О "О

^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч

оо О ОО О ОО О оо о

"О ОО оо оо оо оо

^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч ^ч

^ч ^ч "О ^ч "О

О о о о о ^ч ^ч ^ч

О о о о о о о о

^ч ^ч ^ч ^ч ^ч

Год

Рис. 2. Межгодовая изменчивость расходов воды по р. Жайык - с. Кушум за различные периоды наблюдений.

Таблица 2

Внутригодовое распределение стока за различные периоды по р. Жайык - с. Кушум

Среднемноголетний объем стока

Период Год, Половодье Летне-осенняя межень Зимняя межень

3 млн. м 3 млн. м % от годового 3 млн. м % от годового 3 млн. м % от годового

1921.1957 10369 8147 75 1687 19 539 9

1958.1990 8752 6128 68 1744 21 858 18

1991.2015 9181 5685 60 2256 25 1265 25

За весенним половодьем следует летне-осенняя, а затем и зимняя межень. Наиболее низкий сток наблюдается зимой. Минимальные значения обычно приходятся на декабрь - март. Следует отметить увеличение доли меженного стока, особенно зимнего, его доля за последние двадцать пять лет составляет примерно 25 %, что на 16 % больше, чем в условно-естественный период.

Таким образом, проведенные исследования показали, что современный период характеризуется тем, что наблюдается устойчивая тенденция к снижению притока воды из р. Жайык в Каспийское море. Происходит внутригодовое перераспределение стока: увеличивается минимальный сток за летний и зимний периоды и уменьшаются максимальные расходы весеннего половодья.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голубцов В.В., Линейцева А.В. О поступлении стока в Республику Казахстан по реке Жайык (Урал) // Гидрометеорология и экология. -2010. - №1. - С. 84-88.

2. Давлетгалиев С.К. Оценка водных ресурсов Жайык-Каспийского бассейна по водохозяйственным участкам // Гидрометеорология и экология. - 2015. - №4. - С. 73-80.

3. Клибашев К.П., Горошков И.Ф. Гидрологические расчеты. - Л.: Гид-рометеоиздат, - 1970. - 460 с.

4. Линейцева А.В. Поступление стока в Республику Казахстан по реке Урал на перспективу до 2035 года // Гидрометеорология и экология. -2010. - №2. - С. 64-68.

5. Ресурсы поверхностных вод СССР: Гидрологическая изученность. Т. 12. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Вып. 2. Урало-

Эмбинский район / Под ред. З.Г. Марковой - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 152 с.

6. Чибилев А.А. Бассейн Урала: история, география, экология - Екатеринбург: Изд-во «СВ-96». - 2008. - 310 с.

Поступила 3.10.2016 Геогр. гылымд. канд. Н.И. Ивкина

КАСПИЙ ТЕЩЗ1НЕ ^¥ЯТЫН АГЫННЬЩ АНТРОПОГЕНД1К ЬЩПАЛ ЖЭНЕ КЛИМАТ 0ЗГЕР1СШЩ ЭСЕРГНЕН ЖАЙЫЩ (ОРАЛ) 0ЗЕН1 МЫСАЛЫНДА 0ЗГЕРУ1

Тушн свздер: водыжылдьщ агын, жыл iшiндегi Yлестiрiлiмi, орташа жылдык су агыныныц кдмтамасыздыгы

Ма+алада Каспий me,i3irn +.ятын агынныц эртурл1: шартты табиги, агыннъщ антропогендт ы+пал жэне климат взгерШтц эсерiнен бузыглган Mep3iMdeprnde взгеру мэселелерi +арастыр^глган. Су агыныныц ж^гларалы+ взгергiштiгi зерттелген жэне Жайы+ взеншц орташа ж^глды+ су шыгыныныц эртYрлi кезецдегi +амтамасызды+ +исы+тары келтiрiлген.

Ivkina N.I.

CHANGE OF WATER INFLOW TO THE CASPIAN SEA AS A RESULT OF ANTHROPOGENOUS INFLUENCE AND CLIMATE CHANGE ON THE EXAMPLE OF ZHAYIK (URAL) RIVER

Keywords: annual runoff, intraannual distribution, interannual variability of flow

In article questions of inflow change the Caspian Sea for various periods are considered: conditionally natural, with the broken river flow as a result of anthropogenous impact and climatic changes. Interannual variability offlow is researched and curves of probability of the Zhayik River annual average water discharge for various periods are given.