автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Русловые процессы на дельтовых участках рек при гидротехническом строительстве (на примере дельты реки Или)

РГ6 од

1 Ар&Йзво'Дственное объединение по изысканиям,

ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ «СОВИНТЕРВОД»

На правах рукописи УДК 627.81:556.54 + 556.537

АБДРАСИЛОВ Сейлхан Абдрасилович

РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ДЕЛЬТОВЫХ УЧАСТКАХ РЕК ПРИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ (На примере дельты реки Или)

Специальность 05.23.07 — Гидротехническое и мелиоративное строительство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

(Москва — 1993

Работа выполнена- на кафедре гидрологии суши Казахского государственного национального университета им. Аль-Фараби.

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор А. А. ТУРСУНОВ.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Т. А. АЛИЕВ,

заслуженный изобретатель, доктор технических наук, профессор А. И. ЖАНГАРИН,

доктор технических наук, профессор Д. В. ШТЕРЕНЛИХТ.

Ведущая организация — Государственный комитет по водным ресурсам Республики Казахстан.

Защита состоится «^ » /С&я£>}^_ 1993 г.

на заседании специализированного совета Д.099.08.01 при производственном объединении «СОВИНТЕРВОД» по адресу: 129344, Москва, ул. Енисейская, д. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

ПО «СОВИНТЕРВОД».

Просим Ваш отзыв, заверенный печатью, направить в 2-х экземплярах по адресу: 129344, Москва, ул. Енисейская, д. 2.

Автореферат разослан «£Г» уя*?1993 г.

Ученый секертарь специализированного совета, к.т.н., с.н.с.

В. С. ЗАДН ЕП РЯ НЕЦ

3 /,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования;. Речные дельты являются своеобразный географическими объектами,выполняющими функцию геоэкологи-гского барьера меаду рекой и приемным водоемом* Они обладают: тагаприятными климатическими условиями; богатыми водно-земелыш-I ресурсами. В дельтах рек керестя? ся и нагуливаются рыбы, мно-э зверей и птиц.

Имеются две категории речных дельт: «/ дельты рек,- впадающих открытое коре /морские дельты/ и 3/ дельты рек9 зпадающюс во зутриконтинентальные дельты /внутриконтинентэлъные или оэериые эльты/.

До настоящего времени океанологами в основном изучены морене дельты. Они рассматривают устьевую область реки как часть рибрежной зоны моря» При этом основные модели дельтообразозанкя троя? для дельты выдвижения в открытое море«, В этом направление гаолнекы значительные .исследования в Государственном океанологи-зеком и Арктическом и Антарктическом научно-исследовательских ¡¡статутах, 3 частности разработаны: теория цикличности я стадий-зсти речных дельт /ффБа8дин/; механизм изменения гидролого-эрфологических характеристик водотоков дельт /В Л „Михайлов/» Раз-кчные аспекты гидравлического и гидродинамического релина устье-» ах областей рек. рассмотрены в работах Т „А »Алиева,- В „С „Антонова;,, .С^агЪцика, А Л»Бутакова, Т„Г^3ойнич-Сяноненецкого0 К.ЗД'ркт-вна, В „В „Иванова, В Л «Михайлова» М „А .Михалева» МоИЦРогова, кЛ, иыоноза, Н.А.Скриптунова, В„ФеПолонского и др.,

Геоморфология устьевой области рек представлен исследования--к Московского государственного университета» Института география Ш и др„ •

В данной работе рассматривеатся закономерности формирования русловые процессы в дельтах рек„ впадающих.во внутриконтинента-ьные водоемы. Это основном дельты рек Средней Азии и Юга Ка-ахстана. . .

Дельты рек указанных районов имеют исключительно ванное хозяйственное значение, что связано; здесь располояенн основные наеденные пункты региона; дельта - самая благоприятная зона для емледелия, поскольку реки приносят воду сюда летом, когда тают едники, а поля нуждаются в орошении.-

Мезшу тем процесс формирования и режим морских и внутрикон-ииентальннх дельт существенно отличается друг от друга» В частости крупномасштабные колебания фонового уровня внутриконтинен-

сального водоема оказывают сущеетвеннвге влияние ка формирование к решк дельты. С другой стороны стаям развития: дельтовой система; оказн: ает влияние на величину притока воды в озеро и тем салим влияет на пщродина\саческие процессы, происходящие в приемном водоеме. Эти вопросы до сех пор никем не изучены.

Предыдущие ксследователи,хотя правильно выделяет основные факторы дельтообраэования,не обращают внимания ка продолжительность .ех воздействия,к в связи с этим стремятся создать единую модель дельтосбразованияо Мезду тем» быстрота проявления различных факторов на дельтовые процесса различна. Например* влияние рель-есрообразующих факторов проявляется в течение нескольких тысячелетий ш дате млн.летс а влияние силового воздействия потока ка час-типу грунта» лежащего на дне русла /гидродинамический фактор/, сказывается в течение весьма короткого промежутка времени, Следовательно, не моает быть единой ьадеж, которая охватывала бы все этапк формирования к развития речных дельт о Таких моделей должно быть несколько«,

В последние годы в ряде дельт проводятся различные гидротехнические работы г возведены вше по реке водохранилища, построены в дельте вододелители и дамбы обвалования» выполняются руслорегу-лирзвдие и руслоочистительные и другие виды работ. Эти работы^ в большинстве случаев, проводятся без достаточного научного обоснования и без учета специфики речных дельт» В результате появились крайне негативные последствия проводимых работ. Итоги выполненных рабэт в дельтах региона не нашли должного научного анализа и обобщения.

В этой связи восстановление истории формирования» изучение процессов,происходящие в водотоках дельты в естественных условиях к в условиях антропогенного воздействия^ име®г большое научко-крактическоз значение. Так как зная естественную тенденцию развития гидрографической сети рассматриваемой дельты и выявив закономерности ее переформирования в результате антропогенного воздействия ^можно более обоснованно и с большей экономической зффекгив-. костью планировать и осуществлять гидротехнические работы в дельтах рек с минимальным ущербом их природе.

Целью работы является развитие методологии факторного анализа в теории дельтообраэовання и на этой основе исследование формирования и динамики внутриконтинектальннх дельт с учетом геоморфологических» гидрологических, гидравлических, гидродинамических и антропогенных факторов. В этой связи необходимо решить следующие

5 К

задачи:

1. Найти место геоморфологических, гидрологических, гидравлкче.с-ких и гидродинамических факторов в сложном процессе взаимодействия речного стока» приемного водоема;с учетом особенностей эонн дедьтообразовакия.

2. Исследование механизма формирования дельт: а/ у морского края; б/ у концевого озерам в/ конусов выноса у подножья гор: г/ рек, впадающих з другие рзки„

3» Изучение истории формирования дельты рДли. 4„ Исследование взаимного влияния озЛэалхгш и дельты рЛлв.

5, Изучение гадролого-морфологических процессов, происходящих з современной дельте р.йЛЕ»

6, Изучение влияния хозяйственной деятельности на гидрологический режим и динамику дельты р.Или.

Объекты и методика, исследозанкй. Объектом исследований .выбрана дельта рЛли» Она является единственной дельтой Республики, выполняющей функцию геоэкологического барьера между рекой к приемным водоемок. Хотя сток р.Или зарегулирован Напчагайсяим водо~ хранящем и несколько уменьшен забором водн на -орошение» в дельте нет перегораживающих сооружений и отсутствует.дамб« обвалования '£ другие инженерные. сооружений ' стесняющие, русло проток в платке к поперечном сечения, Только в голоеэ некоторых проток Ероно-« дятся работы по очистке от накосов и углублению их начальных участков» ' '

Ввиду того, что механизм формирования и развитая внутрякон-гкнентальных дельт является чрезвычайно сложит« и многофакторнкм} вря теоретических я экспериментальных исследованиях пользовались методами геоморфологии, гидрологии, гидравлики, динамики русловых процессов и гидромеханики. В частности, при восстановлении истории формирования древних дели'применили методы палеогеогра-» йического анализа, Ври изучении взаимного влияния колебания уровня оз .Балхаш и динамики дельты р„Или пользовались методами гвдро-гоют и гйдроморфологкчзскэй тзоргш русловых процессов« Наконец, фи изучении гидро?лорфологическшс процессов, ■ происходящих з зодо-гоках дельты, применили методы гидравлика, гидрометрии и дгяашг-га русловых процессов.

При исследованиях широко применили метод натурного экспери-?анта и сопоставления карт и аэрофотопланов различных' лет съемок, 'акяе пользовались опубликованными литературными данными.

Личный вклад'автора. В диссертации изложены результаты неао-:редственных натурных и лабораторных изысканий и теоретически

исследований автора в период с 1974-1992 гг. Авторам составлялись программы научных исследований, которые реализовались при его личном участии, проводилась обработка данных наблюдений, их обобщение, написание основных глав научных и научно-производственных отчетов. Автор принимал участие также во внедрении результатов исследований в практику народного хозяйства. Основные теоретические разработки, лабораторные и натурные данные, выводы и практические рекомендации, приведенные в диссертации, принадлежат автору.

Научная новизна работу; 1 • Разработаны основные принципы факторного анализа процесса формирования и перестройки внутриконтинентапьных дельт: а/ выявлены основные факторы', влияющие на дельтовые процессы в различные этапы ее развития; в/ разработана методология анализа и расчета режима дельт с учетом геоморфологических, гидрологических, гидравлических, гидродинамических факторов; в/ осуществлена реализация методологии факторного анализа на примере дельты рЛли.

2. Впервые изучены русловые процессы и дельтообразования рек, впадающих в концевыз водоемами установлены некоторые закономерное ти этой проблемы,

3. Изучены устьевые процессы и сделано дополнение к теории дельтообразования, связанное с процессами втекания первоначального водотока в коре» •

4. Изучены особенности дельтообразования рек, впадающих в другие реки, оттеснение главной реки и другие руслоформирувдие процессы.

5. Установлены принципиальные различия образования .сухих дельт, морских и озерных дельт*

6. УстановленХарактер русловых процессов при образовании конусов выкоса у подножья гор, распластывание реки, расширение доликн и др.

7. Впервые изученыг а/ палеогеографическая история формирования оз.Балхаш и дельт р.Или; 6/ влияние циклического колебания уровня оз«Балхаш на формирование и перестройку дельты р.Или; в/ влияние динамики дельты р.Или на колебание фонового уровня оз.Балхаш.

8. Для условий дельты р.Или:

а/ разработана математическая модель расчета распределения жидкого и твердого стоков по наиболее крупным протокам; б/ получены количественные данные о деформациях русел водотоков дельты в естественных и зарегулированных условиях; ь/ выполнен анализ изменения связи между расходом, площадью живого сечения и уровнем воды по 12 гидропостам дельты за период с

969 по 1990 гг.;

т/ получены количественные характеристики крупномасштабной турбу-гентности;

\У выполнен анализ влияния проводимых в бассейне р.Или и в ее (ельте инженерных работ на гидрологический режим и динамику дель-'ы;

■/ разработаны рекомендации по улучшению водного режима и пропускной способности водотоков дельты. • . •'

Основные положения, представляемые к защите; ■

- методология факторного анализа внутриконтинентальных дельт;

■ результаты реализации факторного анализа для условий дельты р.Или;

- механизм формирования дельт: у концевого озера; у подножья гор; рек, впадающих в другие реки;

■ гкдролого-морфологические характеристики водотоков дельты р.Или в естественных и зарегулированных условиях;

■ увеличение пропускной способности дельтн р.Или в- зиший период гидравлической промывкой;

• способы управления кинематической структурой потока сквозными. сооружениями, установленными в различных•застях открытого русла. Практическое значение работыРезультаты выполненных теорети-сеских и экспериментальных исследований.позволяют восстановить ис-

•орию формирования внутриконтинентальных дельт в различные этапы ;е развития, установить естественную тенденцию развития гидрогра-жческой сети дельты» выявить закономерности ее перефорщровайкй . . ! результате антропогенного воздействия» Эти данные позволяю? е юльшой'экономической эффективностью планировать тг осуществлять .. 'йдротехнические работа в дельтах рек с минимальным ущербом йй г/х грироде« ' '■/ ¡' ;.'••' -'

Реализация результатов работы. Полученные результаты исследований использовались институтом •Казгипроводхоз" при состазде-» паи И' очереди "Схемы комплексного использования и.охрана водно-хмельных ресурсов Или-Балхакскогобассейна" А 939Д Р заработана [ переданы в Балхаш-Длакольекое бассейновое водохозяйственное объ-¡динение "Р екомендации по - обеспечению устойчивого водозабора в 'опарскую систему" и "Рекомендации по улучшению условий водозабо~ за-в протоку йвде^и". ' \

Зимой 1986-4987 гг. произведена зимняя гидравлическая промыв- ' са дельты. В результате которой) повысилась общая пропускная спо-;обность дельты, что позволило в многоводном 1988 г. увеличить по-

пуски Капчагайского водохранилища до 17,2 кг.-Р» из них и оз.Бал-хая; попал© 13,8 км^»

Теоретические и прикладные работы автора вошли в программу ГККТ СССР 0.85.01 /ÎS81-1У65 гг./ и постановления №364 /19861988 гг./. С 1989 г. работы проводятся по хоздоговору с Государственным комитетом по водным ресурсам Республики Казахстан»

Материалы исследований используются в учебном ¡процессе в Ка захском государственном университете та.аль-Фараби по курсу "Динамика русловых потоков и русловые процессы", а также при выпо. нении курсовых и дипломных работ студентами-гидрологами.

• Апробация работы. Основные результаты исследований доклаыва лись на: -

1. Ежегодных научно-техничесюк конференциях Джамбулского гидро-мелиоративно-строительного института в 1974-198Î гг. /г.Джамбул/ 2» Ка республиканских научно-технич-еекях конференциях и .советами ях /Алма-Ата, 1977, 1935/.

3, На XX Конгрессе МАГИ /Москва, 1983/.

4, На Всесоюзных координационных совещаниях по проблеме ГКНТ CGC С .85.01 /Москва, 1984, 1985/.

5, Ка координационных совещаниях по заданию 09.04 Постановления ГКНТ СССР № 364 /Ажа-Ата. 1986» 1937» 1988/.

6, На У Всесоюзном гидрологическом съезде /Ленинград, 1986/.

7, На !И Межвузовском координационном совещании по проблеме эрози онннх» русловых и устьевых процессов /Луцк, 1989/»'

8„ На 1 Всесоюзном съезде гвдроэкологов СССР /Москва, 1990/.

9. НаП Всесоюзном съезде гидроэкологов СССР /Москва» 1991/,

10. На научно-техническом Совете Госкомлодресурсы Республики Казахстан Длма-Ата, 1992/.

It. На Международном симпозиуме: Водные ресурсы Центральной Азии и проблемы охраны окрузасцей среды /Урумчи» КНР, 1993/. 12. На расширенных научных семинарах кафедры гидрологии суаи Каэ госуниверситета Алма-Ата, 1989, 1990, 1992, 1993/.

Публикации, Результаты исследований по теме опубликованы в 40 печатных работах и отчетах по НИР, в том числе 3 работы на , • английском языке» Основные из них указаны в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит иг введения» семи глав, заключения, списка использованной литературы из 230 наименований. Работа изложена на Ъ2о страницах, в тог, числе 57 рисунка^ 24 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ! РАБОТЫ ШВА } . ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО В ИЛИ-БАЛХЛШСКОМ БАССЕЙНЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ГИДРОЭКОЛОГИЮ ДЕЛЬТЫ РЕКИ ИЛИ И ОЗЕРА БАЛХАШ Или-Балхзшский бассейн - крупный регион республики, обладающий значительным природным ресурсом и экономическим потенциалом. Он занимает- 13 % территории, на которой проживает 16 $5 населения республики* Здесь сосредоточено 42 % гидроэнергетических, 22 % водння ресурсов, значительные запасы полезных ископаемых» •

В настоящее врег.'л в регионе репаютоя дге противоречивые задачи» С одной стороны нельзя допустить дапьнексу» деградации уникального природного объекта - озера Балхап в дельты реки Или» С другой стороны, нельзя таете остановить дальнейшее развитие производительных сил Пркбалхашьяо

В этих услозияк стратегия а регионе должна состоять в том, чтобы дальнейшее развитие экокостип з регионе осуществлять на основе глубокого взвзаенного» разумного, рздаояольного прхродополь~ зованйя. Необходимо оптимальное сочетание экокогляхш и экологии'. 3 слоаивзейся кризисной экологической ситуации езссйй пркорягет з использования водпг: рзелюоз бассейна долгея пряназле-агь оз.Бас-хаз к дельта р.Или>

В настоящее зреуя в бйссЛгз орешается.523„5 т;:с,га, в том числа сельскохозяйетоеншзс утодкй 562„7 ткс.га, На оркпгак земляк размещаются 18 овцезедпзскЕс». 7 рцсовэдчзсхшх, £6 свегкосез-щкх, в овсщно-г'олочнетг 9 тгбспозодчэскпх совхозов к колхозов, а •гагате около 180 кяео-юоашвг к друпк хозяйств,- якеазяк то »ли иное количество поливных

В -целом по бассейну оросятолышэ опотеш /за нсюЕгсеякеа нов ев:, построениях в последние 15-30 лет/ характеризуется чартагда

колутяезенеряо-й техника г? тшяшнчзс орегззняя»

На площади £80_тис,га /75 й/ ороигекие сельхозкультур производится поверхности!»! способом,, по. борозди.! и полосал. Дождеванием орошается ТОО ?иа*га земель в бассейне, канальным и дру~ гкутг специальны!.® впястя! орегазнля - около 1,0 тыс.га, Уровень механизация поверхностного полива- невысок, около 70 % площадей поливается ' вручную.

Мелиоративное состояние 'земель до данным материалов инвентаризации харзотсрЕзуется следутадвш показателям!г в хорошем состоянии - 420,4 гас»гя» з удовлетворительном - 124,0 тыс.га в й яе-ровлетвор'тгельиом - 45,1 тыс.га.

Несовершенны!* уровень оросительишс систем является одной из глптмих причин низкой эффективности орошаемых земель» Только 45 %

забранной от источника воды используется по назначению, остально} объем ее вдет на инфильтрацию, пополнение грунтовых и подземных вод, вызывая заболачивание или подтопление нижележащих земель.

По состоянию природной среды Или-Балхашского бассейна выделяется два характерных периода: до и после t970 г. В 1939-1969 и средний многолетний приток воды в озеро был равен 14,Эта?/год, в т.ч. в Западный Балхаш - .11,9 ки^/год, в Восточный - 3,0 кь?/год.

В 1970-1У85 гг. в связи с наполнением Капчагайского водохранилища и ростом безвозвратных потерь стока на орошение поверхноса ный приток сократился до 12,2 кг^/год, испарение составило 17,36 к;.^/год, осадки -3,36 щр/год, изменение объема озера -1 ,8 ки^/год /12,0 см/год/. Вследствие этого уровень озера с 1970 по 1987 гг. понизился на 2 ,3 м. На долю климатических факторов приходится около 80 см падения уровня, на долю хозяйственной деятельности - 1 ,5 м /из них доля Капчагайско го водохранилища состаг ляег 1,1 м/. Снизился и воднобалансовый переток из западной част: в восточную с 2,69 до 2,17 ю?, или почти на 20 %, что в оснотоь привело к повышен!® минерализации воды в западной части озера. Минерализация воды в озере за период с 1970 по 1985 гг. возросла почти на 1 г/л - с 2,28 до 3,3 г/л, а по Западному Балхашу с 1 ,23 до 1,99 г/л. Очень существенно возросла минерализация воды в районе г .Балхаш - с 1 ,52 до 2,66.г/л.

Строительство Калчагайской ГЭС с водохранилищем многолетнего регулирования оказало весьма большую нагрузку на экосистему оз.Бг лхаш и дельты р.Или. Располагая практически неограниченными возможностями перераспределения стока р.Или во времени, гидроузел стал основным .управляющим элементом всей водной системы бассейна. Таким образом, Капчагайское водохранилище с одной стороны создалс благоприятное условие для наиболее рационального использования ре сурсов, с другой стороны обусловило возникновение ряда негативные последствий в низовье р.Или и в ёе дельте. При этом ошибкой является не сам факт строительства водохранилища, а отказ от строительства в нижнем бъефе ГЭС контррегулирующего гидроузла и чрезвычайно большой объем водохранилища. Полный объем водохранилища/ равный 28,0 км?, почти в два раза оказался больше стока реки в створе ГЭС, равного 14,7 и около 1,5 раза больше максимального стока, равного 17,8 ккР.в год.

По рекомендации профессора А.А.Турсунова полный объем водохранилища уменьшен до 14,5 юг, а регулирующий объем доведен до 9,5 Kfi3, против 6,6 кгР по проекту-.. При рекомендуемых параметрах

IT

не прекратилось разрушительное действие Капчагайского водохранилища на окружающую среду; из стока р.Йли изымается около 1 ,5 тР в год воды на испарение с поверхности водохранилища и фильтрацию;; полностью исключаются паводки редкой повторяемости, промывающие ij обводняющие пойму низовьев и дельту р,Или и т.д.

Однако самый большой урон нанесло природе появление совершенно несвойственных реке зимних суточных паводкор. Вследствие этого вниз по реке вдут волны в. створе.ГЭС до 2,0 'М и до 0,5 с в вершине дельты. Зимой эти волны вызывают ледоход', образуют заторы.и многочисленные разливы. Такие изменения гидрологического режима в низовьях обуславливают дополнительные потери,'

Во-первых, часть зимних попусков разливается в межбарханное понижение, заполняет потерявшие гидравлическую связь о рекой озера дельты и другие емкости. Весной эта вода в реку не возвращается. и полностью теряется на испарение и фильтрацию в песках.

Во-вторых, зимние подъема уровня, воды, усиливаемые заторами,' быстро заполняют хатки ондатра а гнезда других животных, находящихся в спячке, что приводит к иг массовой гибели. Процесс образования' заторов и перераспределения зимних расходов-по рукавам не управляем. . .• ■ ■

В-третьих, резкая смена гидрологического ренима реки: частые волновые попуски /две волны в сутки/, зимние ледоходы и заторы.

Для предотвращения отмеченных вше негативных влияний Капча-. гайского водохранилища на экосистему низовья необходимо ст!>оите-льство контррегулиругацего гидроузла в нианем бъефе рЛли, который полностью исключит 'зимние большие затопления и связанные с ниш потери воды.

Вместе с тем, Капчагайское водохранилище, обладая практически неограниченными возможностями перераспределения- стока рЛли во времени позволяв^ выравнить величину притока воды в оз .Балхаш. По подсчетам института "Казгипроводхоз" на t юР"регулируемой емкости испарения о поверхности Капчагайского водохранилища составляет 32-33 млн.ьР,- а испарения с поверхности оз .Балхаш - до 20 wm.fP, т;е. в 3 раза меныве.-В этой связи в многоводные .годы выгодно держать определенный объем воды в водохранилище. Так например, в многоводном 1988 г. регулирование ртока р,Или позволило . увеличить объем воды в оз .Багосаз на 7 Kxf*.

Со строительством Капчагайского водохранилища и вводом в эксплуатации ГЭС /1970 г./ режим обводнения дельты резко ухудшился, среднемноголетний объем попусков снизился на 2,5 тР в год, уве-

дичились зимние потери, что привело к несвойственному дельте р< жиму зимних наводнений при одновременном иссушении ее в летний период. Большие потери рыбных ресурсов имеют место в .период нереста и появления мальков. В этот период при больших колебания? уровней большая часть их гибнет. Кроме того усиливается общий размыв низовьев р.Или.

Зарегулирование стока р.Или и возросший забор воды на сел! скохозяйственные нужды привело к значительному сокращению озерк го фонда дельты. В современных условиях естественные дельтовые водоемы, которые до периода зарегулирования образовывали 16 кру ных Озерных систем, на 75 % снизили свое рыбохозяйственные знач ния /теперь обводнено всего 4-5 озерных систем/.

Антропогенные воздействия, связанные с интенсивным использ ванием водных, земельных и других природных ресурсов бассейна» привели к существенному ухудшению экологической обстановки в ре июне, особенно озера Балхаш и дельты р.Или. Сток малых рек зна чительно сократился, водные источники интенсивно загрязняются недоочмценными стоками городов, промышленности, сельскохозяйственного производства. Поймы рек опустыниваются, деградируют, сн кается продуктивность природных объектов, беднеет ввдовый соста флоры и фауны. Озеро Балхаш мелеет, загрязняется отходами произ водства /тяжелые металлы, пестициды и т.д./, минерализация вод достигла критических пределов возможности их использования.

Нарушение экологического состояния достигло таких величин, что западную часть озера Балхаш молено характеризовать как зону совершившегося экологического бедствия. Дальнейшее ухудшение эк< логической обстановки может привести к необратимым последствиям к потере уникального природного комплекса озера Балхаш - дельты р.Или. При этом данные „по загрязнению природной среды свидетельствуют о том, что.сегодня задача состоит не только в том, чтобы снизить общую минерализацию воды озера путем увеличения притока и поднятия его уровня, сколько в том, чтобы кардинально решить вопрос резкого уменьшения вредных сбросов от промышленных, тепл< энергетических источников, транспорта и сельскохозяйственного п] изводства в реки бассейна и само озеро. Дельта, устья рек и прилегающие к ним основные поймы, русла и протоки являются особо ц< Ш'Ш; природными территориями, поэтому здесь любая человеческая деятельность должна быть ограничена.

ГЛАВА П. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЧНЫХ ДЕЛЬТ

Дельтой рек называют аккумулятивную равнину или конус выноса, ¡разующийся в устье реки в результате падения скорости ее тече-и и отложения речных наносов. Она является самой молодой и ди-1Мичной частью речных систем. ,

Фондирование_дельтц у мо£с:цого_кЕая,

Реки, стекая с гор или возвышенности, встречав сопротивление, оячей воды, теряя скорость, сбрасывают твердые частицы на дно ря. Речные•наносы ложатся слоем на дно по уклону рельефа, поете-нно выполачшваясь в сторону моря. Со временем на них ложатся орой, третий слои и тем самым формируется надводная часть делъ-» Река постепенно "поднимает"'дно моря, и в конце концов эти адки окажутся на поверхности воды, т.е. образуется надводная сть дельты, сначала у берега, а затем разрастается в сторону г.:о-. С течением времени дельта уже занимает обширную территорию, евращаясь почти в идеальную равнину. Река тогхе продвигается по оей делите в сторону моря. Поскольку уклон рельефа здесь очень лый, при малейших половодьях река широко разливается в пределах лъты, возникают новые протоки, озера в небольших понижениях. В рошо увлажненных поймах, понижениях возникает богатая растите-ность и т.д. Эти явления могут повторяться многократно со вре-нем, и аккумулируются значительные объемы наносов.

Фо£мирование_дельтн. у концевого озера.

Водоток, идущий со стороны, встречая на своем пути какое-ли-понижение постепенно заполняет его. При этом он, не встречая какого сопротивления, сначала легко достигает самого глубокого астка•впадины и образует небольшой водоем. Здесь же оставляет эи наносы. По мере поступления воды со временем водоем разрас-зтся, превращаясь в крупное озеро, поднимая его уровень* 0 рос-VI акватории низовья реки затапливаются, ее устье постепеко ступает назад.-Затем озеро-приобретает более или менее постоянное зртаяие. Оно, систематически откладывая свои наносы, созда'е^ вводную часть дельты, с течением времени появляется надводная зть. Дальше развитие дельты,происходит как описано выше.

Фо£шрование_кону:сов_вйнос1. х п°йиожья_гор.

Они формируются чаще 'зсега в предгорьях засушливых райоков к ■ эдставдяю? веерообразно раоходящие у подножья гор скоаяеняг не-зов горных рек, также наблюдается к на равнине далеко от гор» говия формирования сухих дельт совершенно друтиз чем юрсхгэ: к >,рннх дельт. Они сводятся к следушему; погазекга охороип при

формировании сухих дельт связано не с тормозящим влиянием приемного водоема, а перегибом профиля реки у подножья гор или прекращением самого потока в связи с испарением, фильтрацией в грунт; при этом отключение речных наносов происходит на суше, и поверхность дельты становится не равниной, а выпуклой с уклоном в сторону от гор; состав отложений конусов выноса у подножья гор крупнообломочной. Все эти конусы выноса рек в предгорьях густо населены и здесь широко развиты как промышленные, так и сельскохозяйственные производства.

Дельты_рекЛ впадающих в другие_реки.

•На характер развития устьевой части притоков и основной реки влияют водность их половодья, твердый сток, соотношение уровней рек, рельеф долин и многие другие явления, В связи с этим, здесь по разному протекают русловые процессы, особенно в период половодья. Бесподпорнне половодья бывают тогда, когда приток имеет большую высоту чем главная река или половодья проходят в разные сроки» В низовьях притока вдут усиленные размывы, возникает плесы, ямы значительной глубины, русло суживается, Но чаще всего половодья притоков встречают подпор основной реки, поскольку ее уровень в это время выие, Тогда значительная часть наносов оседает в низовьях притоков, формируя дельту,

В мекеиь, когда уровень главной реки опадает, здесь образуется крупное падение, пойма расширяется, появляются перекаты. Когда приток несет обильный крупнооблог,очный материал, нередко происходит оттеснение главной реки и образование изгиба. Такой изгиб делает рЛли на 18 км к северу при впадении левого притока Чарын, что видно на любой школьной карте.

Одна из особенностей развития рек заключается в горизонтальной миграции их в зоне ^ельт, когда вся речная система перемещается в какую-либо сторону. В связи с этим периодически формируется новая дельта на новом месте, а старые постепенно разрушаясь, преврзаат'ея в степные равнины. Эта перестройка объясняется тем, что рельеф дельт .представляет почти идеальную равнину с очень незначительными уклонами. Он образуется в результате блуадения многочисленных протоков и отложения аллювиального материала, что также связано с широкими разливами рек во время половодья, когда происходит равномерное отложение твердого материала на значительной шетади дельты,. Этому такке способствует богатая растительность: тростник, рогоз» ежеголовка, рдест и др. При этом рельеф со временем становится выше„ чем соседняя территория или зоны старой дель-

ты, где реки пересыхают,, оставляя сухие русла, бугры, прирусловые валы, песчаные холмы постепенно разрушаются и рельеф посте-' пенно нивелируется. В этих условиях,' когда возникает разница высот новой и старой дельт, во время половодий рекк могут легко гтрорваться, образуя широкие разливк. Во врем,« разлива возникает новые протоки, озера, заболоченные участки,,-.?ак происходит перестройка всей гидрографической сети к фораирозгцгаз новей дельты. Этот процесс з течение веков шкет повторяться мкогскратко, Cns-циалкшо палеогеографические исследования п'оказата, что з после- ■ ледниковое время: /около 10 тыс,лет/ происходил!-! неоднократные емзшекг'я реки Или в низовьях, что привело к образования 5 серии дельт,. Отсюда следует» что явление перестройки гидрографической сз-ги и формирование новых дельт связано з теми процесса1.«!, которые происходят? з бассейна данной река? оледенение и таяние_ледников, периода услаанения или иссушения кшшата, крупные перестрой-ж речной сети з верховьях в результате тектонических движений землетрясений и другие явления,» Оно таете связано -с траиегресек-ей я регрессией приемного водоема. Наконец» большое влияние ка развитие дельт оказывает хозяйственная деятельность .человека,

Факторы» влияющие на формирование решала дельт*, делятся на природные и антропогенные» Природные факторы з евоа очередь разделяются на;'речные, морские, общие физксо-географнческие'и ,гео~ логическиео

Ввиду того, что работа посвящена рассмотрен® знутрякокти-' иеятальянх дельт, рассмотрим влияние приемного водоема;■ уюрского - для дельт рек, впадающих в Мировой океан п озерного -> для деяьх-рек, впадающих ео вкутриконтинентальннё водоемы»--..., ..

В первом случае средний уровень приемного водоема изменяется весьма незначительно к проявляется только в разрезе' геологических эпох, но зато более активно проявляются приливные явления, волнения к вдольберегсЕые течения? во втором случае - уровни замкнутая водоемов подвержены значительным циклическим колебаниям, приливных явлений нет» а волнения и течения играют менызу» роль.

Таким образом, процесс формирования и режим мзроккх к внуг-риконтияеятальных дельт различен, '

3 первом случае формирование дельты происходит за счет вед-вкяенкя а море устьевого бара реки» При атом перемещения морского' края дельты /наступление в море или отступление о? моря/ зависят от величины жидкого к твердого стока реки и от энергии морского вдольберегового течения. При увеличении авдкого и твердого

тгока река интенсивно выдвигается в море, а при уменьшении стока гоки происходит размыв устьевого бара и дельта отступает.

Таким образом, интенсивность роста дельты зависит от стока реки, т.е. процесс дельтообразования идет в основном по направлению течения реки. Выдвижение вверх зоны разветвления происходит в результате роста устьевого бара, повышения базиса эрозии и увеличения его гидравлического сопротивления.

Во втором случае направление перемещения зоны откладывания наносов, при прочих равных условиях, зависит от колебания уровня приемного водоема и от стадий развития дельтовой системы.

Резкие колебания уровня приемного водоема, особенно в трансгрессивные периоды, приводят к существенной перестройке гидрографической сети речных дельт, вплоть до образования новой дельтовой системы»

В историческом развитии каждой дельте свойственна своя гидрографическая сеть, на фоне которой совершаются все современные русловые деформации. Своеобразным связующим звеном между общим рельефообразукшш и русловым процессами являются жидкий и твердый сток реки. Взаимосвязь между ними имеет некоторые особенности при установлении общих закономерностей в развитии кандого из этих процессов.

Так, при оценке процесса формирования дельты как общего геоморфологического учитываем особенности гидрологического режима реки лишь с качественных позиций проявления эрозионно-аякуыулятив-ных процессов.

При оценке условий формирования и перестройки дельт в историческом аспекте должны .учитывать как особенности гидрологического режима реки, так к реаима приемного водоема.

Как только мы переходим к рассмотрению процессов дальнейшего развития и перестройки гидрографической сети существующих дельт, уже необходим более'полный учет осреднение гидравлических и морфометрических характеристик потока в дельтовых протоках, так как в данном случае речь идет о процессах, происходящих по длине отдельных водотоков дельты.

Наконец, при оценке устойчивости данных отложении и поп изучении процесса образования и развития локальных русловых форм необходим учет кинематической /турбулентной/ структуры потока в дельтовых протоках, так как в данном случае речь идет о коротком интервале времени.

Таким образом» пс масштабу воздействия во времени и пространстве природные Факторы дельтообразования мы разделили на 4 группы: геоморфологические, гидрологические, гидравлические и гздро-динамические. Такие отдельно выделили антропогенные Факторы.

Геомор(^логические_фаято£ы. Рассматриваются вопросы форлмро-вания дельт вод влиянием рельефообразующих факторов. Основной фак~• тор рельефообразутаий; сопутствующий - климатический. Подходить к процессу дельтообразования с позиции микромасштабов как во времени, так и в пространстве. Временной масштаб охватывает целые геологические эпохи, в течение которых происходит: поднятие и опускание отдельных участков земной поверхности, т.е. образуются горы и понижения; формируется речная сеть; происходит эрозионно-аккумуля-тпвные процессы; формируются серки дельт.

Процесс дельтообразования рассматривается э историческом аспекте. Хорошие результаты дает палеогеографический анализ /см. главу Ш/,

Гидрологические факторы. Рассматриваются закономерности формирования и перестройки речных дельт под действием речных /кидкий и твердый сток реки и их изменения во времени/ а озерных /колебания фонового .уровня приемного водоема/ факторо?. Временной масштаб значительно превышает продолжительность цикла крупномасштабных колебаний фонового уровня водоема и цикла дельтосбразовэния.

Особенности: рельсфосбрпзущие факторы установйвотеся, т.е. нет крупных изменений в рэлъс-фе и климате района; гидрологический режим рек также -установившийся, имеют место только циклические колебания стока реки во многовековом, вековом и внутривсковом разрезе; фоновый уровень приемного водоема такне испытывает циклические колебания в соответствии с изменениями климата района.

Ход событий определяют: нндкий и твердый сток реки; рельеф местности. Колебания фонового уровня приемного водоема могут ускорить и замедлить Ьроцесс дельтообразования.

Продолжительность дельтового цикла /смена озерной фазы на русловую и обратно/ зависит от величины жидкого и твердого стока реки и емкости зоны дельтообразования. При значительном твердом стоке реки, плоском рельефе и пологой устьевом взморье перестройка русловой сети дельты будет протекать с большой скоростью, и как следствие, продолжительность дельтового цикла будет короткой. При обратных соотношениях между указанными факторами продолжительность дельтового цикла .удлиняется. В случае, когда период крупномасштабного циклического колебания фонового уровня водоема будет

больше продолжительности дельтового цикла, процесс дельтообразо-вания будет идти естественным путем и закончится тогда, когда закланные дельтовые протоки не в состоянии будут пропустить повышенный расход реки, В случае зке, когда период колебания уровня приемного водоема будет меньше продолжительности цикла дельтообразо-вания, последний может завершиться на более ранней стадии.

Рассмотрению влияния гэдрологических факторов на формирование и перестройку дельты р.Или посвящена 1У глава диссертации

Ги£равлические_факторн, т.е. факторы обуславливающие перестройку гидрографической сети речных дельт. Временной масштаб не превшает продолжительность одного дельтового цикла. Пространственный --охватывает территорию существующей дельты. Рассматриваются процессы, происходящие в водных объектах дельты - как результат взаимодействия турбулентного потока с деформируемым руслом. Рассматриваются процессы, происходящие в пределах каждой протоки, начиная от истока до ее устья. Сюда включаются местные явления, происходящие в узлах разветвления и слияния, а также процессы, происходящие в устьях проток.

Учитывают: особенности гидравлического режима проток» грунтовых условий и глорфокетрко русел водотоков.

Ход события зависит: от гидравлических условий входа и выхода потока, а также процессов, происходящих по длине кавдой протоки.

Устанавливается: тенденция развития русловых деформаций водотоков, закономерности распределения и перераспределения жидкого и твердого стока по рукавам дельты» изменения гидравлических и других характеристик потока по пространству дельты /более подробно см. У главу работы/.

Пщрадинамические факторы, т.е. факторы кратковременного /мгновенного/ воздействия.

В данном случае рассматриваются факторы, нарушающие локальную устойчивость потока и обуславливающие возникновение в русле первичных морфологических структур. В результате этого теряется плановая устойчивость потока и русло начинает меандрировать.

М.А«Великанов считает, что движение наносов, их отрыв от дна, их перенос во взвешенном состоянии и их обратное осаждение в русле происходит под действием пульсации самых низких частот.

По исследованиям НЛ.Михайловой первичные песчаные волны, появившиеся-на первоначально плоском дне, имеют продольные размеры весьма близкие к размерам структурных образований и являются следствием воздействия последних на песчаное дно. Возникшие на

дне русловые образования сказываются на структуре потока»

Таким образом» прогноз руслового процесса нельзя выполнить без учета турбулентной структуры потока» т.к. размеры, русловых форм, включая микроформы и мезоформи, тесно связаны с крупномасштабными турбулентными образованиями,

В шестой главе работы приводятся результаты исследований характеристик крупномасштабной турбулентности потока в магистральных каналах Аздалинской рисовой системы и яа'р.Шш и их связь с русловыми формами, обнаруженными з земляных каналах.

Антропогенные факторы начали оказывать существенные влияния в последние десятилетия вследствии интенсивного изъятия стока воды на орошение. В настоящее время антропогенные изменения стока некоторых рек значительно превосходят влияния, природных факторов.

Человек воздействует на реним речных дельт: путем изъятия части стока и путем перераспределения какого к твердого стока реки зо времени» а также осуществляя гидротехнические мероприятия з пределах, дельты. • . ' •

Искусственное уменьшение и регулирование стока реки ускоряет процессы дельтообразования: происходит уменьшение' обводненности • территории дельты; ускоряется процесс.отмирания мелких'водотоков я сосредоточение основного стока реки в наиболее зфупнне рукава* нередко происходит отмирание целых дельтовых систем и изменяется природный ландшафт дельтj уменьшается,вынос биогенных веществ <з озеро; увеличивается минерализация воды приемного водоема; йзманя-ется водообмен между отдельными частями озера, •

Результаты исследований по изучению влияния регулирования,' стбка р.Илп Капчагайскшл водохранилищем и уменьшения пратока воды . к вершине дельты, а такяе влияние проводимых в дельте гкйротеида-чзских работ на' гидролого-мэрфологические процессы»'происходящие . в водотоках дельты» приводятся в УП главе диссертации. ' • ' ГЛАВА ill. ФОРМИРОВАНИЕ ДРЕВНИХ ДЕЛЬТ, РЕКИ. ИЛИ' В плиоценовый период /вторая, половина кайназоя/ в йлийско'й долине существовало так назнваеше Идийское.сзерб, В начала сред-яечетвертичной эпохи произошел прорыв'этого озера через плато Карой, в результате чего создается огрошоз озеро - древний Балхаш, Мощный поток при этом постепенно, образовывал в устойчивых магматических, породах палеозоя глубокое Капчагайокое ущелье длиной до 15 км. Вначале поток, минуя возвышенность., распластывался здесь, откладывая твердый материал, я образуя обширный конус выноса в вк-

де Андаликской дельты /рис.1/. Этот процесс продолжался в течени всей среднечетвертичкой эпохи* т.е. около 300 тыс.дет.

В следующую эпоху акватория Балхаша резко сокрадается и озе ро принимает близкое к современному очертание. Вместе с отступе® ■дкм озером к северу продвигается и дельта Или. Ее кногочисленные рукава дренируют большую территорию Южного Прибалхашья и, отклад вая -аллювиальный материал, образую? новую Батпактинскую дельту. Она расположена севернее Акцалинской дельты, слагающие es осадки хорошо видны ка геологических картах. Передний край дельты не до дкт до современного берега озера /рнсЛ/„ Процесс миграция озера на север и формирование этой дельты происходил в течение всей ве ■яечетвертзчной эпохи, т„е„ примерно 100 тыс.лет. Окончательно со ременный зид Балхаш принимает уяе в послеледниковую эпоху. Река Или в то время впадала з среднюю часть озера в виде древней реки Ортасуе формируя выдвинутую дельту - современный полуостров Узун рал.

О дальнейшем развитии низовьев Или можно судить по озерным речным отлояениям, особенностям речной сети, наличием сухих руса берегознх форм рельефа, строению дельт, полуостровов, бухт, а та; see по археологическим остаткам /поселения, оросительные каналы/. В результате анализа всего этого материала была восстановлена история развития низовьев р.Или в современную эпоху: происходило н однократное перемещение реки и миграция ее рукавов как в западно! так и в восточном направлениях. В результате сформировались нес» лько серий, наложенных друг на друга дельт.

Наибольший интерес для палеогеографического анализа предста: ляет полуостров Узунарал, имеющий сложное строение. Будучи часты древней дельты Или, он вдается далеко в озеро /более чем на 25 ш при ширине в средней, части 6-7 км /рис.2/. Сначала полуостров направлен на северо-запад, затем, не доходя 4 км до северного бере] озера, дугообразно изгибается сначала на северо-восток, а затем ■ на юго-восток. К головной части его примыкает несколько островов разных размеров; пять таких островов приурочено к восточной окон« чности дельтн. К северу от них расположены еще три острова. Посередине Узунарал расчленяется сухим руслом Ортасу, которое, не доходя до вершины полуострова резко, под прямым углом, поворачивав: на северо-запад и впадает в озеро. Оно идет прямо, не делая никаких изгибов'и не образуя частную дельту в своем устье. На его прс должения в сторону вершины полуострова никаких следов старого рус

. Jl&UïàTht \oa¿tiji<3 0fí.t<!iu<s

Isiase

'б а

¿Ьгпякгпнсхаа бог ¿О®

Í *•*•'•') 'h '/ксрал&сха® йц 'iß

fc~ä ScrwMipcfeaß л. S я

tv» V U^uUSкая 1 fO/jfl,

[%>! Ш(JS'S/MH с мая \eoSp.

pypsn fáznvaizaéejsQQ CäbsJ одедде i........fàznvc?&ae/ca<2<3 I ¡сзф1 ■

Рис.1, Дельты р.Или

Рис.2. Полуостров Узунарал

ла не прослеживается. Очевидно, что Ортасу не связан с формированием этой дельтч, а вторичное образование. Следовательно, раньше здесь существовала друга, река, с которой было связано образование Узунаралской дельты.

Очевидно, древний Ортасу или Узунаралская река была довольно крупной и выносила много наносов, образовав длинную дельту С тех пор Или ни разу не могла создать такую форму. Узунарал все ке не дошел в своем выдвижении до северного берега озера. Этому могло помешать интенсивное течение в проливе, с одной стороны ' и уменьшение стока самой реки - с другой. Основной сток переходит в другой рукав, расположенный западнее, в районе мыса Садырбек. Тогда же усиливается сток по Уэукяраяскому проливу, что пшяодит к повороту верхней части дельты на восток. На это также указывают ее ровные берега. Такой же характер рельефа имеет северный берег Балхаша, который представляет собой дельту реки Токрау. текучей с севера. В самом проливе течение усиливается, глубина здесь становится больше. В настоящее время она равна 6-7 м, но при выходе ИЗ него глубина озера - всего лиоь 1 ,5 - 2,0 м. Очевидно, поток здесь распластывается и, теряя скорость, откидывает, материал, об-

разувдий подводный бар. Примерно то же самое происходило и раньше.

В дальнейшем снова зачетно сокращается сток Или* что южно объяснить некоторым.иссушением климата и большой потерей воды на огромном песчаном массиве Юяного Прибалхашья. С этим связано уменьшение скорости течения в проливе к его заиление, 3 восточной части пролива откладывается значительное количество наносов, которые постепенно превращаются в остров. Затем», очевидно, происходит полное перекрытие пролива и деление Балхаша на западней и восточный плесы. Остаток этой плотины сохранился до сих пор в виде нескольких мелких островов» Ее образованию способствовала и р.Тс— крау, которая интенсивно выдвигала свок> дельту в озеро с севера. Эта дельта и сейчас хорошо'видна, особенно на космическом снимке-Ее ширина 45 км, длина 50 км-' С востока к этой дельте доходит другая безымянная речка, которая также' откладывает свой материал» образуя единый с Токрау конус. Р;ка Тохрау до сих пор периодически выносит в озеро свои осадки,, способствуя его обмелению /от берега примерно до километра глубина озера не более Л мД У зунарабский протек пересыхает, его русло в головкой часта полуострова засыпано песком. Об этом.говорит поперечное русло» отсекающее головную часть дельты. Ширина его 90-400 и,'при входе глубина русла небольшая, дальше становится глубже. Образование'этого русла связано с тем, что после перекрытия пролива подпруяенныв воды. •• прорываются на юг, формируя сквозной проток. Если бы пролив не , был перекрыт, го образование его, а такле."указанных островов не-'' возможно было бы объяснить. ..,,-. ' •

Дальнейшие события развивались примерно по следующей схема.. ' -Изолированный восточный плес Балхаша имел огромную .акваторию - ' длиной около 300 юл. С его поверхности происходило большое испарение, что привело к интенсивному засоленйо плеса,,с одной стороны, и к пониженна уровня, с другой. Реки западной части Джунгарс-кого Алатау /восточные части отошли к бассейну Алаколя/ не могли компенсировать эти потери. Сток Или начинает повышать уровень западного плеса, возникает перепад уровней, а в результате скова ■ появляется течение через пролив.,Оба плеса соединяются» Тем не. менее сток в восточный плес был затруднен узостью пролива; поэтому соленость его постоянно. повышается. - ';

, , В течение послеледниковой эпохи'климат периодически увлажняется, несмотря на продолжающуюся его арвдизацюо в целом. На это указывает, например, стадиальные морены отступающих горных ледни-

ков. Количество их не более семи. Они совпадают с 1850—летними ритмами общей увлажненности Евразии. Количество береговых валов Балхаша тоже семь. Поэтому можно предполагать примерную связь между колебаниями уровня озера Балхаш и указанными климатическими ритмами» В шшвиальнвв периоды озеро увеличивало, а в промежутках между ниш - значительно сокращало свою площадь. Поэтому вполне допустимо неоднократное смещение восточного и западного плесов Балхаша» По данным Е.В .Максимова первое значительное увлажнение климата в историческое время было 10000 - 11400 лет тому назад s последнее - 100 - 300 лет. Или и ее рукава блуждают западнее Узунарала и формируют здесь новую дельту. Это - более молодая наложенная Баканасская дельта /рис.1/. Ее следы остались в вице сухих русел: Шетбаканас, Ортасу, Карабаканас, Нарын и др. Русла прежних Узунаральских рек к этому времени были уничтожены и в рельефе не проявляются. Современное русло Ортасу на поверхности Узунарала образовалось именно в это время.

Баканасская дельта начинается от поселка Баканас- ее длина 200 км. Поверхность ее ожжена песком, на ней распространены солончаки, соленые озера, песчаные гряды высотой 3 - 10 м„ Ориентировка кх северо-западная, закреплены разрешенной растительностью. По озерам и рукавам дельты широко распространены заросли тростника. Глубина сухих русел - до 2 - 5 м. АЛ„Макшеев указывает на "калмыцкие" поселения, оросительные каналы, связанные с "бакана-сами". Он не отмечает, что "баканасы"-отмерли в период с 1733 по 1785 года, и речной сток сосредоточился в русле Или. Это был период наиболее существенного увлажнения климата. С тех пор начинает формироваться йлийская дельта, т.е. ее возраст около 200 лет. В таком случае образование Баканасской. дельты, очевидно, продол-галось в течение всего исторического времени за вычетом 200 лет, т.е. примерно 1800 лет» Возраст Узунаральской дельты условно надо считать доисторическим»

Современная дельта р.йли имеет значительно меньшие размеры, она начинается у села лралтобе в 125 км от Балхаша, Здесь река разветвляется на несколько рукавов; Топар, Или, Яидели к др. В дельте много засыхающих озер, болот, зарастающих тростником. Одни озера исчезают, другие возникают,, много заброшенных русел, появля ются новые протоки. Однако, за последние тысячелетия рукав Или ослабевает, становится маловодным и с 1957 г. 90 % стока р.йли иет по йвделинскому рукаву. В связи с этим формируется новая Ий-

делинская дельта, пока что слабо выраженная в релье^о^ ГЛАВА 17. ФОРМИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ДЕЛЬТЫ РЕКИ ИЛИ ■ Многолетними исследованиями установлено, что в течении исторического периода на территории'полуаридной и аридной зонклимат не подвергся одностороннему изменению, а испытывая лишь циклические колебания. Как показал А .В .Шнитнкков, за этот период имели место несколько циклов изменения водности рек этой зонн продолжительностью около 1800 лет каждый. .

В соответствии с этим уровни внутриконтиненталь'ных водоемов ' арвдной зоны испатываш! крупномасштабные циклические колебание различных типов; короткопериодные многолетние -.3-7 лет; вкутрк-вековые - 20-60 лет; вековые - 60-500 лет; многовековые - 16001900 летг .

Таким образом, исследование связи мевду''крупномасштабными колебаниями уровня приемного водоема к формирование*! серии'дельт имзет большое научно-практическое значение.

Уровни оз.Балхаш, тавзв как х уровня шутригоятзнеягааьшк водоемов арвдной зоны, подвержены значительном вековым и многовековым колебаниям з соответствия с комзметаглйг тсяятта, К со:кпле-нк», наблюдение за ходом уровня Баясаса за столь арододгаигельш:?. период не'проводилось, Икзются данные' лвдь о срачяегодошгх уровнях озера, начиная с ИХ' столетня. За белее дллтзлышй яервод даяние об экстремальных величина уроню озД>асшз установлены приближенно, косвенним'0утс?:.

Согласно иссдздован^к ДЛДурдкиа, наншетас отмзток урагля Балхаша достигали аа исторический пзряод: в ЖЗ-ЗУ отолзтюп. /548 ,5 и « нкоговекозей наксг-муч/? з первой' половине ШЗ вело • ' /346 «0 м - высокий зоковой максимум/ п в 1208-1910 .гг. /34-1,7 мг вековой максимум/. Наяштзппз отг.сткл уровня ккзла место; в У~Х столетиях /335,5. м - гаоговехогэй «авгиум/? в 1840 г. /5.33,0 м -вековой шшинуц/. ОСчрл акплптуца кслзбанкй урохзня оз.Балхаш за исторический период по этой сценке ориентировочно достигает ,8-1 Зп.

Схема колебаний уровня соЗслксл 2 Х1Х-ХХ' столетия?; представляется з следующем вцдз: 1010-1840. гг, ~ спад с доодутзкз около 1852 г.} 1051-1852 гг, - подмен с макскчу;;.ом около 1852 г»; 18531885 гг. - спад с миишумом о:;одо 1885 г.; .1886-1909 гг, подъем с максимумом около 1909 г, г 1910-1945 гг» - спад с каатмуком з 1946 г,;'1947-1974 гг» - подъем прервашшй в 1970 г.-'наполнением Капчагайского водохранилища.

Таким образом, в течение Х1Х-ХХ столетий ка оз.Балхач имел;;

место четыре максимума и три минимума стояния уровня воды, соответствующие двум полным циклам колебаний, считая от минимума до максимума» Продолжительность внутривековых циклов 45-65 лет» Продолжительность фазы спада уровня составляет 30-35 лет, фазы подъема 12-15. лет« Продолжительность вековых циклов равна трем внут-ривекоЕым цикла; /около 140-190 лет/. Наступление очередного минимума уровня озера предполагается в начале ХХ1 века. Очередной вековой максимум должен наступить в первой половине ХХ1 века.

Анализ литературных источников по истории формирования дельты ройли дает следующие результаты: с 1735 по 1785 гг. "бакачасы" отмерли и образовалась современная Илкйская дельта; образование Топарской-дельтовой системы приходится на конец XIX - начало XX столетия, самая молодая Нвделикская дельтовая система образовалась в 1908-1910 гг.

В таблице 1 приведен« данные о циклических колебаниях среднегодового уровня оз,Балхаш и об изменениях в дельте р.Или, Как якдног между этими величинами прослеживается тесная взаимосвязь. На трансгрессивные периоды /точнее на конец периода/ приходятся сроки образования новых дельт или дельтовых систем, а на регрессивные периоды - развитие и перестройка гидрографической сети этих систем. Причем, сроки образования новых дельт приходятся на периоды очень высокого стояния уровня озера: Еаканасская дельта образовалась когда наблюдался многовековой максимум; образование Илийской дельты приходится на период стояния высокого векового максимума с отметкой 346,0 м БС0 При достижении векового максимума /1908-4 910 гг./ образовалась самая молодая Киделинская дельтовая система»

Приходим к выводу о том, что многовековые и вековые колебании уровня оз .Балхаш приводили к образованию новых дельт с сильно развитой гидрографической сетью кавдая, а внутривековые - к обра-зочаниж небольших дельтовых систем,, типа современной Топарской, или происходила крупная перестройка внутри существующей дельтовой систему. Например, наступление внутривекового максимума 1961-1970 годов привело к резкой активизации протоки Когалы, и в настоящее время основной сток р.Или проходит по зтой протоке,,

Представляет интерес сравнение ритмов крупномасштабных циклических колебаний утавней озер Балхаш я Алаколь, находящихся в сходных физико-географических условиях» Это'позволит выявить роль дельта р.Или на колебания уроьня оз.Балхаш в различные фазы развк-:4ол дзды'олой. системы.

Таблица 1

Влияние циклических колебаний уровня озера Балхаш на динамику дельты реки Или

Период. яьнн1вуро4 Изм5Нения в Дельте

год эни озерам пеки Или _____М ЁР_ _ _ _______

Фазы колебаний уоов-■ ня оз .Балхаш

Многовековой минимум У-Х /335,5/

столетия

Многовековой максимум ХШ-ХУ /348,5/

столетия

В нсокий вековой мак- 1 половина/345,0/ симум . ХУШ-взка

Вековой шши?лум 1840 338,0 г

Внутривековой макси- 1850-1853 343,0 МуМ

Внутриаёковой минимум 1834-1885 340,5

Вековой максимум 1£03-1910 344,7

Внутривековой минимум 1916 340,7

Внутривековой манси- 1У6$ мутя

343,0

Вековой минимум

Вакогой максимум

начало /337„5/ . ХХ1 сто-

летия

1 поло- /343,0/ вина АХИ ; века.

Древняя дельта исчезла. Озеро разделилось на два плеса.

Произошла крупная перестройка в Бананасской дельте.

Образовалась Илийская дельта

Активизировалась Илий-ская дельта. Образовалась Топарская дельтовая система, Активизация Топарской дельтовой системы. Образовалась Евделинс-кая дельтовая система. Бурное развитие Киделин-ской дельтовой системы. Отмяраниа Илийской двль-. чигм перехват основного стока р.Илн протокой Когали.

Исчезнут сущсстзувщкз . озерннэ системы и соврз-мэниая дельта окончательно деградирует. Образуется новая дельтовая система.

В таблица 2 приведены схемы колебаний уровней оз.Балхаз и Алаколь в Х1Х-ЛХ столетиях. Кая видим в Х1Х-ХХ столетиях на оз .Алаколь, кал я-на оз.Балхап, имели место четыре малезмума к тр7:

минимума стояния уровня воды, соответствующие двум полным циклам от минимума до максимума. Продолжительность циклов, определяемая по времени наступления минимумов, для обоих озер одинакова к колебалась в пределах 42-65 лет. Максимум-вкутригодовых циклов уровней на оз.Алаколь наступает на 7-й лег позже, чем на Балхаше, а сроки наступления минимальных уровней совпадают. В этой связи продолжительность Фазы подъема среднегодовых уровней оз .Балхаш значительно короче /для оз .Алаколь она равна 21+32 года, а для Балхаша -12+15 лет/, а фазы спада несколько длинее /для оз .Алаколь - 25+33 года, для оз .Балхаша - 30+35 лет/, чем на оз .Алаколь.

Таблица 2

Вековой ход уровней оз^Балхаш к Алаколь в Х1Х-ХХ столетиях

Озеро Балхаш I Озеро Алаколь

1810 —1840 гг. - спад с минимумом около 1840 г.

1841-1652 гг. - подъем с максимумом около 1852 г. 1853-1В85 гг. - спад с минимумом около 1885 г.

1886-1УОУ гг. - подъем с максимумом около г. 1910-1946 гг. - спад с минимумом в 1У46 г.

1947-1 У?4 гг. - подъем, прерванный в 1У70 г. наполнением Капча-гайского водохранилища

1810-1840 гг. - спад с минимумом около 1840-1845 гг. 1850-1860 гг. - подъем с максимумом в 1860 г. 1860-1665 гг. - спад с минкму-ком в 1664-1665 гг. 1886-1917 гг. - подъем с 7акси-куком около 1У11 -1У17 гг. 1У17-1Ы46 гг. - спад с минимумом в 1946 г.

1У47-Ъ64 гг. - подъем с максимумом в 1^74 г.

О теша можно заключить, что на оз.Балхаш трансгрессивная фаза крупномасштабных'колебаний его уровня прерывается на более ранней стадии, чем на оз.Алаколь. Причиной этого является наличие огромной дельты р.Илк, площадь которой равна почти половине площади оз.Балхаш. В то время основные реки и протоки, владаядие в оз.Алаколь /их около 15/ не имеют сколько-нибудь крупных дельт. Отсутствие данных о стоке р.Или до 1У11 г. не позволяет выделить доли вклада климатических факторов v динамики ее дельты на колебания уровня оз.Балхаш за достаточно продолжительный период, который охватывал бы циклы колебаний вековых, многовековых пит-до г,,, В этой связи, рассмотрим период с 1911 по 1У69 гг., когда проводи-

лись инструментальные наблюдения эа стоком р.Или, а река не была зарегулирована. Указанный период включает один внугривековой цикл крупномасштабных колебаний уровня оз.Балхаш /с 1911. по 1961 гг./. Для периода с 1У11 по 1961 гг. В.В.Голубиовым и А,Н.Киркевкчем был составлен водный баланс оз.Балхаш. Средние значения основных элементов водного баланса озера за 59 лег следующее: поверхностный приток рек /без потерь стока в дельте р.Илз/ 17,96 , атмосферные осадки на поверхность озера 2,87 ш?\ подземный приток 0,8 , испарение с поверхности озера 17,83 т/Р, потери стока в дельте р.Или 4,24 км3 з год. Отметим, что потеря стока в дельте р.'Лли определены косвенным путем, а подземный приток в озеро в объеме 0,8 к,? несколько завышен, т.е. погрешность их определения выше по сравнению с погрешностями остальных элементов водного баланса озера.

Разнит мезду основными элементами приходной /поверхностной приток V/np.s 17,96 Ki?/ и расходной /видимое испарение с. поверхности озера VJiuc.- 14,96 гаД/ составляет 3,0 кг/*' в год /баз подземного притока п потерн стока в дальте р.Или/. Приняв эту разницу равной сумме подземного притока /оттока/ и потерям стока в дельте р.Или» рассмотрим влияние климатических-факторов на колебания фонового уровня 03.oEa.Txa3.

На рзс.З приведены мггогологшгй ход. уровня оз .Балхаш /кривая а/, разностная интегральная крдзая приращений притона вода в озеро Балхаш /кривая б/.

Как зздно из рис«За, с 1911 по 1946. гг, среднегодовой уровень озера снизился на 3,6 м /фаза регрессии/ а с 1946 по 1960 гг, уровень озера повысился на 2,3 ы /фаза трансгрессии/. Проанализируем причину такого резкого колебания уровня Балхаша.

В фазу регрессии приток воды к вершине дельты р.Или бал около нормы /2. /К-1 / ^ 0,03/, а а фазу трансгрессии - сток р.Или насколько повысился. Полонительное накоплений величины Z Д-1 / составило 0,67, 0бьем яцдкмого испарения с поверхности озера оа рассматриваемые периоды колебался з болеэ широких пределах. С 1911 по 1У19 гг. ZL Д-1/ возросла до 1 ,2, а затем до 1932 г. содержалась около корма, начиная о 1933 г. резко снизилась. К 1946 году Z. /К-1/ достигла значения 0,64 гг гс 1960 г. уменьшилась до минус 0 £3. Дальнейший анализ хода изменения фоновых значений ос-ноаных элементов водного баланса озера показал, что разность между поверхности притоком к объемом видимого испарения имеет минимальное значение в 1952 г., т.е.. з 1У52-1953 гг. должен был бы

2 (\Л/Пр-\4>..)

Км»

о

5

10

15

20 25

30

б/ Интегральная кривая разности между годовыми значениями приходной и расходной частей водного баланса озера Балхаш

годы

1920

1930

1940 1У50 1960

1970

Рис. 3.

5

наступить минимум внутривекового цикла, а его максимум в 1У60 году, после чего уровень озера должен был опять снизиться. Фактический ход уровня озера за 1911-1969 гг. показан на рис.За, Такое несоответствие хода среднегодовых значений уровня воды с тенденциями изменения основных элементов водного баланса озера является следствием влияния фазы развития дельты р.Или, которое заключает- • ся в резком•увеличении потерь стока в дельте, в озерной фазе и снижении их в русловую фазу по сравнению со средяемноголетним значением этих потерь.

По данным исследований P.M.Хабарова с 1911 гг. до середины 40-х годов дельта р.Или находилась в озерной фазе развития, В то время обводненность территории дельты была максимальной,, и как следствие максимальными были потери стока в дельте. До середины 40-х годов разливы дельты увеличивались из года в год. В дальнейшем началось высыхание левого крыла дельты в результате уменьшения стока Гопарекой системы. Таюхе интенсивно заиливались дельто- -вые озера и боковые протоютИцрелинской системы, В. результате, обводненности территория дельты существенно сократилась,' что явилось причиной снижения потерь' стока в дельте р.Или.' •

Попытаемся оценить как изменился бы уровень оз.Балхаш при неизменности значений потерь стока в° дельте р.Или. Расчеты показали, что в фазу регрессии /с 1911 по 1946 гг. приток воды к озеру составил 534,0 кит, а в фазу трансгрессии - 217,0 mi*. Объем видимого испарения за фазу регрессии составил 549,0 и был на • 15,0 км3 больше притока воды в оз.Балхаш, т.е. водный бадане озера с 1911 по 1946 гг. был отрицательным /рис.З/.

Превышение объема видимого испарения над притоком воды в озеро в объеме Д\л/ я 15,01 ¡аР должно привести к снижению уровня Балхаша на величину . ' '

> ; /4.1 /

где - средневзвешенная площадь поверхности оэ.Балхаш,

За период с' 1911 по 1946 гг., в диапазоне изменений уровня озера с 344,4 до 340,7 м, -pep а 18559 W*. Подставим значения AW и -Ftp в ¡рзрыулу/4,1/юлучт

и «. 15.0 ' IP"3 _ n on u н я ЧВБ5Т~—«0,80 м,

Если бн в 1910 г. не образовалась Лиделинская дельтовая система уровень Балхаша к 1946 г. снизился бы всего на 0,8 м вместо 3,60 м наблюденного. Таким образом, изменения климатических факторов за фазу регрессии /с 1911 по 1946 гг./ снизили уровень озера

на 0,8 м, что составляет 22 % от общего снижения уровня Балхаша. РЛ.Курцин считает фоновые значения поверхностного притока в оз.Балхаш и слоя видимого испарения с поверхности озера изменяются за фазы подъема или спада на 10 + 15 % и, в сумме для уровня озера дают 20 + 30 что согласуется с вышепроизведенным1 расчетом. В соответствии с расчетом фаза образования новой Ниделинской дельтовой системы снизила уровень Балхаша на 2,80 м или на 78 %,

Рассмотрим фазу трансгрессии уровня Балхаша. За период с 1946 по 1У61 гг. приращение элементов водного баланса оз.Балхаш составило 26,0 /рис.3/. Средняя площадь озера 17552 . При указанных значениях д\л/и Fcp уровень озера повысился бы на •

н - 261'7Ь^1°3 = 1 -48 м-

Фактическое повышение уровня озера 2,3 м. За счет фазы развития дельты р.Или /"русловая фаза" по Р .М.Хайдарову/ уровень Балхаша дополнительно повысился на 0,81 м, что составляет 35 %.

Таким образом, динамика дельты р.Или оказывает определяющее влияние на изменение водного баланса и уровенного режима оз .Балхаш, В отдельные фазы развития дельты влияние ее динамики значительно превосходит влияние климатических факторов /см. период с 1911 по 1946 тт./.

В заключении отметим, что процессы, происходящие в дельте р.Или и в оз .Балхаш, взаишсвязшш и взаимообусловлены. Так крупномасштабные циклические колебания фонового уровня озера иногда прерывают естественный ход дельтового процесса и приводят к образованию новой дельтовой системы, тем самым сокращяя продолжительность дельтового цикла.

Динамика дельты р.Или в своя очередь влияет как на амплитуду, так и на длительность-цикла колебаний уровня озера. В частности начавшаяся фаза дельтогого цикла срезает пик максимальной ординаты уровня в конце трансгрессивного периода, еще более снижает минимальные отметки уровня водоема в конце регрессивного периода, а также ускоряет стоки наступления отдельных фаз внутривекового. цикла.

ГЛАВА У. ШРОЖ)К)м'.10Р10ЛОГЛЧЕСШ ПРОЦЕССЫ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

¡ЭДКОГО 1! ТВЕРДОГО, СТОКА ПО ВОДОТОКАМ ДЗЛЬТЫ Следует отметить, что русловые процессы, происходящие в дельтовых протоках, имеют свои отличительные особенности. Основные из них следуоние. Дельтовне водотоки протекают в собственных отложениях, и в русловом процессе аккумуляция преобладает над эрозией,

т.е. р,условие деформации в основном носят однонаправленный характер. В большинстве случаев нет ограничений плановых перемещений русел водотоков, и русловые деформации происходят по типу свободного и незавершенного меандриррвания» Продолжительность "жизни" дельтовых проток значительно /в десятки и сотни раз/ короче времени существования рек, и по этой причине русловые процессы в дельтовых протоках протекают с большей активностью. Ввиду того, что процесс дельтообразования является стадийным к цикличным, направленность и интенсивность протекания русловых деформаций в разнне фазы развития дельты-будут различными. Эти особенности деформации дельтовых водотоков характерны к для проток дельты р.Или. Схема современной дельты р.Или показана на рис.4.

Также отметим, что удлинение водотоков прорывных дельт, в отличие дельт выдвижения, в основном происходит за счет меандрирова-ния. Например, по данным P.M.ХаДцарова длина рукава Или в начальной стадии развития составляла 145 км. Со временем русло удлинилось на 85 км. Из них 15 км приходится за счет дельты выдвижения, ' а остальные 70 км - за счет меандр.'Для более шлодой протоки Жидели это соотношение равно 8 на 26 км.

Для количественной оценки величины деформаций русел водотоков дельты р.Или рассмотрим следующие вопросы: 1/ путем сопоставления топографических карт различных лет съемки изучили плановую деформацию русла основных проток дельты; 2/ путем измерения глубины потока в различных створах по длине излучин рукава Жидели и проток Когалы. Иир исследовали глубинную деформацию русла проток на характерных их участках; 3/ путем периодического снятия отметок дна на фиксированных вертикалях основных проток исследовали изменения отметок дна русла в течение года.

Эти материалы показали, что русла проток интенсивно меандри-руят. Причем, процесс меандрирования начинается с истока протоки, постепенно перемещаясь вниз, вслед за зоной отложения наносов. Например, длина рукава Жидели от истока до развилки Когалн - Кипели по топокарте 1956 г. составила 26 км, а по топокарте 1&65 г. длина указанного участка равняется 35 км, т.е. за 9 лет длина водотока увеличилась на 9 км, а коэффициент извилистости возрос от . 1,1 до t ,5. В то же время длина протоки Когалы от развилки до истока протоки Белоноговская за период с 1У56 по 1S65 гг. не изменилась, При этом за У лет на первом участке, длиной около 35 км, образовались 10 речных излучин. Причем 4 из них прошли все фаза своего развития /от начала меандрирования до прорыва перешейкй/.

Рис.4. Схема гидрографической сети дельты реки Или

Таким образом, полная фаза развития излучин для условий р.1!ли, до зарегулирования стока, т.е. в условиях свободного транзита наносов и большой мутности потока не превшие? 10 лет.

В таблицах 3 и 4 приведены данные о размывах и намывах русла рукава Кидели, вычисленные по результата« сопоставления топокппти 1956 г. с топокартой 1965 г. /табл.3/ и топокарты 1^65 г. с картой 196у г. /табл.4/.

Как видно из табл.3, средняя скорость размыва берега составляет Сй = 46,4 м в. год, а средняя скорость намыва берега с 1^56 г. по 1965 г. составила 36,3 м/год» При этом крайние значения средней скорости деформации береговой линии лежат в пределах 1Т,0 * 131 „9 м/год для размыва и Сбн = 3,6 - 65,2 м/год для намыва. Площадь размыва колеблется от 100000 до 1^00000 1? „ а намыва -120000 * 940000 М2. Длина фронта размыва изменяется от 700 до 2100 м. За указанный период береговая линия, дли различных излучин, сместилась от 200 до 1300 м.

Отметим, что величина для протоки Хвдели в 7-У раз больше скорости размыва берега транзитных участков рек.

Данные таблицы 4 показывают, что начиная с 1у65 г,, особенно после зарегулирования стока р.Или Капчагайским водохранилищем, интенсивность плановых смещений береговой линии уменьшилась примерно в 4 раза. Например, за 24 года скорость размыва берега составила 12 м/год, а намыва - 9 м/год.

Это объясняется тем, что в зарегулированных условиях приток наносов в дельту резко сократился более чем в 4 раза /с 14 до 3,4 млн.т в год/, Такяе значительно сократился максимальный паводковый расход реки.

Основная энергия осветвленного потока расходуется на общий размыв русла в нижнем бъефе Капчагайской ГЭС, За 20 лет эксплуатации КГХ об'дий размяв русла и понижение отметок дна достигли верпганн дельты /более 200 км от створа ГЭС/, Пря этом уровень воды на гидропосту р.Или - уроч.Калчагай /п 26 км от КГЗС/ упад на 70 см.

Таким образом, в зарегулированных условиях, особенно з начальный период эксплуатации Капчагайской ГЭС, интенсивность бокового размыва русла проток сильно, ослабла и в среднем уменьшалась более чем в 4 раза.

В результате построения совмещенных графиков притока к вершине дельты и оттока из нее установлено, что в гидравлическом режиме дельты ввделяется три характерных периода: £/ зимний я ран-

Деформация русла рукава Жидели за 1956 - 1965 гг.

Таблица 3

:______Левый берег_ _ ___ ' Правый берег__

_/„ Хна де~, С/леш.. Площадь .Длина .Макс. . СредкТ П"ип ' ТТЗме-. ГГлоаадБ Длина . ^ТайсТ .Средй.-

Зюрла~ : ение : размыва : фронта : ско- : ско- : д&£ор- : те- : размыва : фтонта : скорости скор. „Г.™ дай • беР0 ' /нашва/ 'размыва рость : рость ; мацки : ние ; /натава/ : размыва; сме;це- ; смещен. : берега; говоД ,2 '/намыва/, смез,: смеден.: берега ; бер-; ,Р- : и : яия, .'берега, ' линии;: и : м :с .'берега: : ега* м : ;С .'С

: « ; I р^0«:^^ : : м : ! ! м/год : м/год

1. размыв; 500 620000 2000 55.6 34,4 . намыв 500 580000 1ВОО 55,6 35,8

2. кадив 800 940000 1600 88,9 65,3 разшв 1300 1900000 1600 144,4 131 ,9

3. К£ШЗ . 700 540000 • 11Ш 77.8 54,2 размыв 500 360000 700 55,6 30,8

4. намыв 700 780000 2100 77,8 41 ,3 разшв 700 840000 1800 77,8 51 3

5. раздав 600 880000 1300 66,7 75,2 намыв 700 360000 1100 77,8 3,6

6. каинв 500 360000 800 55.6 50,0 разшв 500 540000 1100 55,6 54,5

?. разшв 300 220000 2000 33.3 12 »2 намыв 300 180000 1200 33,3 16,7

6. памыв 400 260000 ' 1300 44.4 22,2 разшв 300 •360000 1900 33.3 11 .0

9. разшв 200 100000 1000 22 11 »2 намыв 200 120000 1000 22,2 13,3

10. разыаз 4.00 ' 3200С0 1100 44.4 32,3 намыв 600 180000 800 66,7 25,0

11. какав 600 500000 800 66,7 61 ,7 разшв 600 500000 1400 66,7 55,6

= 6640000 £Ьг = 15900 м, = 4476000 г.?, = 13700 м,

С„ - 6640000 . ¿с < м/гоп

„ 4476000 ч „ - „ бн ~ ТЗЖЯ? " 36 м/год •

Суммарная площадь размах» ХГр Суммарная пдщадь начина ¿{г1!

Средняя скорость раг-шва берега Средняя скорость ко?.р.та берега

Деформация

~ 3 3 3 3 3 3 3 3"

• • » ж-*

Ж: Тип : С ые-: Площадь : Длина :

лэ-ч дефор- : цения: разлива ; фоонта :

лу-{ мации : бере-* /намыва/, /оазмнв;

чи-{ берега : говой: 2 : наш:

ны : : линии; ьг :

Таблица 4

русла рукава Жидели за период с 1965 по 1989 гг»

------- 3:3 3 3 3 3 2 Г 3 З^!3!5^ 5е1е13 3 31

Макс. : ско- : рость : дефоо : мации: берегу с : м/год :

Средняя : Тип : скорость: де- : де<?орма-1 -форм.: ции : оере-ч берега, : га

С I

м/год I

Смещеч Площадь : Длина : ния : размыва : фронта : беое- : /нарыва/: разш- : гокзй : ; ва

линии м

намыва/. мации

Макс, : ско- ; рость : дефор-:

Средняя скорость деформации

м : ¡берега,: С

: м/год : м/год

700 14,6 8,3

1750 29,2 16,4

1050 14,6 8,3

1300 14,6 9,9

30 2,1 27,8

1900 8,3 5,5

1150 8,3 7,6

950 10,4 -7,0

900 6,2 5,8

1600 22,9 20,3

600 6,2 3,7

1. размыв

2. намыв

3. намнв

4. размыв

5. намыв .

6. размыв

7. намыв

8. намыв

9. намыв

10. намыв

11. размыв

650 450 300 350 200 300 200 200 100 350 250

445000 430000 425000 320000 155000 ЗУОООО 110000 140000 160000 515000 10000

1150 1600 1300 1250 500 2500 1000 950 1100 1150 700

27.1 18,7

12.5

14.6 8,3

12.5 8.3 8,3 4,2

14.6 10.4

16,1 11.2

13.6

10.7

4.4

6.5

4.6 6,9 6,1

18.7 6^0

намыв

размыв

размыв

намыв

размыв

намыв

размыв

размыв

размыв

размыв

намыв

350 700 300 350 50 200 200 250 150 550 150

140000 690000 210000 310000 20000 250000 210000 160000 125000 780000 45000

Суммарная площадь размыва = 3350100 ДЬр = 11590 м,

Суммарная шгояадь намыва = 2580000 ¿Ьи .= 12000

Средняя скорость размыва Сйр = = 12,0

Средняя скорость намыва

п _ 2580000 бн ~ ТЖЯР2Т"

9,0 м/год .

не-весеннй пегиод /1-Ш и ХП месяцы/. Расход поступающий в дельту ггаоходкт практически транзитом /при отсутствии заторов и заборов/« 2/ З.есенне-летний период /1У-УП месяцы/. При увеличении С}], происходит разлив и накопление воды в озерных системах. Уровень воды в озерах повышается. До 50 % стока рукава Ж вдели задергивается б дельтовых озерах. Так при увеличении поступающей в дельту еоДы от 350 до 620 ¿»/о отток составляет от 300 до 400 (¿*/с» 3/ Осенкй период /¡Х-Х1 месяцы/. Начинается отток из дельты. Отток происходит практически при постоянном расходе.' ^

Результаты совестного анализ а кривых 0. - ^ ; построенных для гидропостов по данным за многолетний период» показывает, что на всех постах наблюдается неоднозначность зависимостей между расходом и уровняет воды из-за ледовых явлений и деформации русел как внутри года, так я в-многолетнем разрезе. Ледовые явления весьма существенно влияют на эти зависимости. Расходы воды в зимний период при определенном уровне в 1 ,5-3,0 раза меньше, чем при том же уровне, ко при свободном русле. В периоды свободного русла дяюголетними кривыми расходов воды оказалось возможным пользоваться только по 3 гвдропостам /в верхней части дельты/. Это гвдропосты р.'Ляк « урочДапчагай, р.Или - свинарка и протока Су-пинка - з 6 км ниже истока» По остальным гидропостам кривыми расходов, осредненнывд за многолетний период„ пользоваться нельзя, либо в результате большого разброса точек, измеренных расходов во-* ды, либо из-за односторонней направленности деформации русла /намыв или размыв а точении ряда лет подряд/» В этих случаях необходимо пользоваться крйвыьш расходов конкретного года, в котором русло по своему состояния близка к расчетному»

Анализ графиков связи соответственных уровней и расходов води по гидропосту р.Или - уроч.Капчагай и гидропостам в низовье и дельте р.Или показал» что ош^зиолне удовлетворительные для верхней части дельты» имеют более сложный и приближенный характер в ее низшей части, вследствие большой деформации русел, перераспределения стока кезду протоками, наличия а этом районе озер, а такав вследствие влияния уровня оз.Балхап,

Наблюдения за узлами разветвления водогоняв дельты р.Или показали, что с течением времени оголовок второстепенной протоки /бокового отвода/ постепенно смещается вниз и искривляется,. Пра -яе;г,чеы вила возраст бокового отвода, тем больше кривизна головной части протоки и на большую величину смещен вниз ее оголовок. Такая форма оголовка узла разветвления, сформированная при свобод-

ном развитии русловых деформаций„ обеспечивает минимальныа захват влекомых наносов в боковой отвод я удлиняет срок работы протоки. Спрямление головкой части протоки с целью увеличения ее пропускной способности не дает полонительного результата, т.к. она быстро закляется,

Разработача математическая модель расчета распределения жидкого я твердого стока по водотокам дельты р.Или и выполнены расчеты для 4-х вариантов:

'¡/Расход воды в вершине дельты 565 if/с, уровень в озере Балхаш 341 ,00 м БС ;

2/ Расход в вершине дельта 600 i?/с, уровень води з озере Балхаш 341 „40 м БС s

3/Расход з вершине дельты 565 i?/c, уровень в озере Балхаш 341 „40 м БС |

4/Расход в вершине дельты ЗО'О it1/о, уровень воды в озере Балхаш 341 ,00 и БС,

Расчет выполнен наЭЕМ, В основу использованного метода Д.В. Грипаника к 3J3 «Л вагона/ положено уравнение установившегося равномерного движения к уравнения баланса расходов» Прадлоаенная математическая модель позволяет определить расходы воды н какосов, а также уровни води so всех водотоках, зашвчеккш: в расгетяузо схему, по величине расхода воды а'вершине дельтн и по уроанз воды в оз .Балхаш, В математическую модель расчета включена все основные РУказа а протоки дельты, их значительно больше /25 водотоков/ по. сравнению с водотоками, в которнх имеются гадропостн Казгосгидро-мета /их всего девять/. Результата сопоставления,расчетных и измеренных значений расходов воды в протоках дали приемлемые отклонения.

ГЛАВА 7!. КРУПНОМАСШТАБНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ И ВОПРОСЫ

УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕМЛЯНЫХ РУСЕЛ . Опыта проводились на магистральных каналах Акдадинокой рисовой системы и на участке р.Йли с грядовым рельефом дна,

В таблице 5 приведены гхдравлкчесготе характеристики потока на участках исследований. '

Полевые исследования проводились ежегодно в течение 19801985 гг., в три срока: весной перед пуском воды? летом после наполнения канала, а осенью после его опорожнения.

Для каждого выбранного участка были выполнены три серии опытов. Первая серия посвящена поиску и выделению из общего спектра пульсаций крупномасштабных возмуденнЯ. Для этого на осевой вер-

Таблиц-

Основные гидравлические параметры потока в гидро'

Каналы : : У час— ; Расход : Средняя Средня^ ЫаксиЧ JL hep ! fi « J „ „ „

: ток ; L. » _ _ i да ; скорость : м/с • глуби-; : на, м : о « L ____1 мальн.: глуйи : на. м„*

Tf.CH.ypy;:- КГ 40 49-61 0 »48-0 „61 1 »72 2,30 33,5 • 0,013

сккй ГК 63 49-61 0,48-0,61 1 „74 2,36 33.5 0,013

ГК 86 43-60 0,45-0,62 2,20 3 '„06 22.5 .0, 01

Бакалавр-

ский ГК 18 55-72 0.38-0,59 2,52 4 „31 17,4 0.01

Акцалин—

ский Ш 30 17-50 0,47-0,63 1.74 . 2 „78 •2.2 0*013

тикали каждого створа, б zscta точквх из глубкнз /дно; 0,8 К ? 0,6 h ; 0,4h ; 0,2 k и сов,/. Провалилась непрерывная регистрация показаигй тллкровзртзшЕ в senses 1500 с.

Вторая серия опнгов посвящена иссдедованЕ» характера распре« деление турбулентных пул^сашб нормальной -скоростз в различных точках IXB3TQ стать-,,, Еродолгжтеяьнсоть кзазранкй 300 с.

Опггн третьей с .cessa кзученщ простран-

ctbskhís «acarados -?]прс>улск?носгзг ejtcs; одновременных взызраниЁ в трах точка?; До вэрижажз» по вврвас русла в в продольном направленна/.

Пульсации скоростей Езкзрялксь мккрозгргуЕкамп s вертупкакя сксгеш "йети«", двдзш козгаа?» через 0,5 оборота лопастного bîshts» Шлаухьсц sepíjcsk вапнсызагамь па дзкту бнстродеКстауаае-го 2шй>к!сцг каркя S-3S7/S.

. Обработку EOiysasaar pesos poassacsK проЕзводкяз на 3E¿ ЕС-ЛОгО ггзтодесл корргащЕоккого к сйгк»рал>кого ен&каз«, с ирказ-ненЕе;-; í;;í|¡pobís федагрэа« Наги пра обработке- пранят ковпгго-

фЕЛЬГр»

С nasa» xocrEeHU-t доо?осе|21Я£'результатов, полученный ряд длиной 1500 с обрабогелз щ>з 12-га периоде: осреднения: 24, 30, 48» 60 , 73, 120, 1 SO, 240» 360 , 500, .750 к 1500 с. Корреляционный se анализ saполней вря разлшшх значениях максимального сдвига #аз<Гл* '18с£0»72,120„144„160^240 „360,500 я 750 с. При'указанных Те к бкдв содсчвгаш корреляционные функции к построен!,: соответствражб ил кркЕНв. На p¿c.5 приводится од si кз таккх гра-

с)

Рис.5. Нормированная коореляционная функция при

различных периодах осреднения для точки йа глубине 0,8 И.

1 - 60 с, 2 - 120 с, 3 - 180 о, 4 - 240 с, 5 - 360 с, 6 - 720 с.

ьпков.

Из рисунка видно, что время нулзвой корреляции /первое пересеченна корреляционной функции с осью абсцисс/ зависит от "П, и увеличивается с увеличением периода осреднения* Например, при изменении Тг от 24 до 380 с возрастает от 2Р3 до 20 „2 с, и при даяьиейпем увеличения периода осреднения Тс практически не изменяется. Отсюда вытекает, что для исследования крупномасштабных турбулентных пульсаций период осреднения должен быть достаточно больиим» В противном случае можно получить неказенное представление о размерах крупномасштабных турбулентных возмущений, т. к. при малых "Т; исключаются из рассмотрения турбулентные возмущения с частотой менее 1/Ъ 0 На наш взгляд',, указанный фактор является основной причиной расхождения в размерах турбулентных вихрей по данным различных авторов,

функция спектральной шютнос-тн характеризующая вклад

пульсаций определенной частоты в энергию пульсацконного движения, также завися? от „ С увеличением периода осреднения максимальная ордината величины 5 С«*») возрастает, а этот максимум смещается в сторону низкю; частот. Таким образом,, в русловом потоке чет?. заделяются •крупномасштабные вихри турбулентности и эти вихри юа-но обнаружить только п^ периодах осреднения более 360 с. Для эхе го продолжительность измерения додяна составлять более 1000 с.

Используя гетотезу Тейлора о захороненной турбулентности вычислили поодолькый маспг&б турбулентности по трем Формулам:

. /6.1/

. 1о -ш /6,2/

тг^и* ' /6°3/ _

где I - продольный размер турбулентных вихрей; У- - осреднением местная скорость; СО - частота пульсаций. Причем первая формула определяет средний разыер вихрей, вторая ~ так называемый инергогонзый ыасшгай и третья - размера крупномасштабных шюсрейо на ггогорае пригодится максимум функции спектральной плотности0 а следовательно» максимум энергии турбулентности»

Нике в таблице 6 приведены указанные вьяае тласштабы турбулентности в числа 'Сгрухаля /относительный к&евтаб/ для различных точек по глубине потока.

Таблица б

Значение характерных масштабов турбулентности и чисел Струхаля /5/я / в 1 створе Т"Ж

Но максим,сиоктп. плотноеТУ

Точка : и , ГПо средней часто-

изме- : см/с те

рения • Не 'Мня: ч

Дно 31 ,1 0,114 2 ,7 0 ,680

0,8 42,2 0 ,096 4.4 0,428

0,6 48 ,4 0,109 4,5 0 ,420

0,4 52,6 0,121 4,4 0,430

0,2 55,8 0 ,120 4,7 0 ,400

пов. 56,4 0,138 4*Э 0 ,440

^Сс J

с

4

м

Пс

Р

Л к

14.7 4,6 0,409 0,0127 24,5 0,076

17,2 7,3 0,258 0,0131 32,2 0.057

21 ,0 10,2 0,1.84 0,0127 38,1 0,049

21 ,7 11 ,4 0 ,164 0,0073 72,0 0 ,026

10,0 5,6 0,335 0,0127 43 ,9 0 ,043

6,4 3,6 0,518 0,0494 11 ,4 0,164

Примечание: И. = 167 см. Корреляционный и спектральный анализ выполнен при "П, = 240 с.

Как видно из таблицы средний масштаб турбулентных вихрей, вычисленный по формуле /6.1/, по глубине потока почти не изменяется, оставаясь примерно равным двум глубинам потока. Инерционный масштаб изменяется от 2,5 до 6,0 глубин потока, достигая максимума в средней части потока, а размеры крупномасштабных возмущений резко увеличивается в средней части потока, изменяясь от 2 до 40 глубин потока.

Даннке измерений размеров донных русловых форм на Гасмурунс-ком и Баканасском кагистралъннх качалах показали, что поступивши в каналы влекомые наносы движутся в вице побочней /мезоформ/ шириной порчлка /0,6 4.0,8/6. а длины их достигают 2 4-3 ширин канала. Поверху мезоформ наносы перемешаются в виде небольших песча-ннх гряд /микроформы/. Данные измерений, после прекращения подачи воды в Тасмурунский канал, размеров 15 гряд дали следующие результаты: максимальная длина гряды [„^ = 10,7 м, минимальная -£ьы* =3,2 ми средняя длина гряд {1р = 6,5 м. Высота гряд изменилась от 10 до 28 см. ;

Таким образом, длина донных: гряд /кикроформн/ изменялась от 1,7 до 5,7 гл.убин потока и практически совпадает с продольным размером мезовихрей /инерционный масштаб турбулентности/. Размеры крупномасштабных турбулентных вихрей /в средней части потока/ изменяются от 1,5 до 3,0 ширин канала и соизмеримы с продольными размера'.® мезоформ.

Таким образом, в земляных: каналах возникают крупномасштабные

■ ? -булентностк /размерами от 10 до 40*50 глубин потока/', •••тэт!« оосредотачиваатся до 90 % энергии пульсанионного двх».е;:-_ч жадности» Эти крупномасштабные вихри турбулентности нарушает локальную устойчивость потоке, и обуславливают возникновение, отмеченных выие0 перничнкх морйсструктур потока.

ГЛАВА УП. АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗ'ШЕН'ДЯ И ПЛИ УПРАВЛЕНИЯ РБлЖОМ ДЕЛЬТЫ

Регулирование стока р„Илк Капчагайсккм водохранилищем коренным образом изменило гидрологический раним водотоков дельты р.Идш. В результате освет>ления воды з мкжкем бъефз Капчагайской ГЭС про^ :;зоаел общий размыв русла к уровень'водн на гидропостах низовья .''до вершины дельты/ снизился, В то г.с время отметки дна наиболее ■многоводной магистрали дельты КсгаяЫНагырай-Аксерг-се-Иир повышается вследствие отлояения продуктов общего размыва к интенсивность русловых деформаций в водотоках глаггстралк увеличивается. Вследствий происходящих русловых процессов сток р.Или сосредотачивается в наиболее крупных водотоке:-: дельты. Второстепенные протоки отмк-раат. Сюда еще налонклась ке совсем продуманная деятельность человека по перераспределеккз стока по протокам дельтн, Определенную роль играет деятельность местных хозяйств, которые строят дамбы, делают протоки к т.д. Проксходк? усыкакке. дельты» Всего за 10 лет с 1974 но 198£ гг. площадь водках объектов дельтн сократилась в 3 раза, Дзградируется подупогрузенвая тростниковая растительность, произрастающая по берегек озер,, их площадь снизилась с 1100 до 700 к*Г. Зсзрсслк площади суходояькюс тростников с 500 до 1200

Все это яроизоааю в результате уменьшения притока воды к вершине дельты, изменения гидрологического реяима р.Илк'и смены стации развития дельгозш; проток.

Б втой сеязп огромное значение имеет управление режимом дельты в нузпом несравяенки» Усравденке гидродкнамяческш режимом дельты является еесыза слоакыи процессом, требувадам глубокого по-ншаякя ¡природных селр влияющее ка ревим водотока«. Кроме тогос надо уметь их игкзнят2>„ Управление есть непрерывный процесс искусственного изменения систекы, наблюдена за ее реакцией к, при не. ебходимостЕ корректкроЕкг ее- регулирования. Кроме того необходк-ко избегать непрерывного введения, гидротехнических работ, если > только оне и2 яеляитсл абсодзтко необходимыми. Такта образом,, возникай? два основные гадачзег Т/ поддержание увлажненности дельты в оптиглельнок ретг:с;' 2/ Еосстаиаагекяе пропускной способности даль-?озьк проток-'

Характер увлажненности территории дельты мохно регулировать путем перераспределения стока по пространству дельты. Пропускная способность дельтовых проток зависит от гидравлических условий входа к выхода потока, а также от размеров поперечного сечения и состояния протоки по длине. Увеличить поопускную способность дельтовых проток можно путем регулирования русла различными гидротехническими сооружениями, землечерпанием и гидравлической промнвкол русла повышенными расходами водн.

Землечерпание в основном рассматривается как средство для поддержания необходимой глубины и увеличения площади нивого сечения потока до необходимых для пропуска заданного расхода воды»

Гидравлической промывкой мояно значительно увеличить скорости з наиболее стесненных участках рек, тем самым создать условия для саморазмнва. Постепенно .увеличивая скорости потока, мсхкс разработать поперечное сечение русла до требуемых размеров. Большой эффект получается при гидравлической промывке легкоразмываемых участков рек в зи?/них условиях. При достаточной прочности ледяного покрова исключается боковая эрозия русла. Поток оказывается стесненным сверху и с боков, размыв идет только вглубь.-Гидравлическая промывка не требует выполнения болыгого обьема гидротехнических работ, используется в основном энергия самого потока.

Регуляционные сооружения позволяют изменять в плане и поперечном сеченпи русло реки, изменять местное направление перемещения наносов, управлять кинематической структурой потока,

С целью обводнения правобережной дельты и увеличения расходов по старым протокам Кегпенкалди, Хадырбай, Арыстан я по каналу Заготско-гскому, обводняющему Кертюбельскуа систему озар, а 1882 г. по проекту института "Казгипроводхоз" был построен вододелитель-ный гидроузел з районе развилки Жвдели - Когалы, который .состоял из 4-х пролетного шлюз-регулятора и земляной плотины. Подпор от вододелителя должен был распространяться вверх по течении до головы левобережных проток Калган41ли и Сулянка. Однако» головные участки всех проток настолько заилены, что поднять воду и увеличить их расход не удалось. При очередных зимних попусках Капча-гайского водохранилища земляную плотину размыло и.шпоз-рвгулятор остался на берегу. Прорывная волна размыла начало протоки Когалы я ускорила процесс сосредоточения'в ней расходов воды. Наконец, в 1986 г, на основной протоке Когалы - Ияр завершилась русловая £аза развития; начальный участок этой протоки, от вододелителя до ¿аграйских озер, начал интенсивно заполняться продуктами размыва

земляной плотинн к общего размыва р.уола р-Или нияе Капчага».ской ГоС„ В результате снижения общей пропускной ппособкостк эюго участка попуски Капчагайского водохранилища /особенно зимние/ разливались в /еябархаивые понижения и потерявшие гидравлическую связь с дельтой высохшие озерап что увеличило непроизводительные потери воды. Дальнейший анализ этой обстановки показал» что* если протекающие в дельте процессы будут продолжаться "естественным пу-тег>£ то вскорем времени /а в случае повышенных попусков из Капча-гайского водохранилища - сразу/ произойдет прорыв воды из Шагн-ралской систег/ы в пониженную область рельефа мекду протоками Когг.» ли н Или, в результате начнется новая озерная фаза развития дельты, связанная с большими потерями воды для оз .Балхаш,, Учитывая сложившуюся ситуацию к необходимость повышенных попусков Калчагай-ского водохранилища для стабилизации быстро падающего уровня оз.Балхаз, в сентябре "5 986 г г были выполнены работы по расчистке •и уягарекюэ головного участка протоки Жидели, протяженностью около 3 км.

Расчястку головного участка удалось завершить к началу зимнего ледостава, что создала весьма благоприятные условия для дальнейшего "саморазвития" его русла. Дело в том, что ледостав на протоке Жвделя в зиму 1886*»1 У8"?' гг. наступил дружно. Лед образовался на всей его длине, презншаявдй 100 от, без обычного ледохода ш заторов«, Условия зимы'1986-1967 гг„ были весьма суровые, тол Екна льда по всей длине протоки превышала 80 см, а местами достигала 1,0 ы. В этих условиях были организованы зикщир попуски из Каача?гя0 величина средних расходов достигала 430 м/с, вместо обьпаия 250 и естественных 160 г«^/с, причем вода проходила под толстым льдом, не взлашгааа его». Происходил интенсивный размыв два протока, схлоаекной рыхлыми мелкозернистыми грунтами. Поскольку протока Когалн была стеснена, а все мелкие протоки и прорывы з береговых валах промерзли до дна, то значительная-часть расхода 0 до '30 ьГ/е, проходила по протоке £ гадали, усиливая процесса ее гедравнического раэетва* Зтк процесса продолжались и летом. 1&87 г., э результате .чего щдауекная способность этой протоки увеличилась дс; 560 с, В результате гидравлического размыва рус- . до атой прогокг в- ергдкак утлубклось ка 1,3 м» а максимальные глу-I баш увеличшшсь с 2,0 иг в 1985- г» до.4,02 м. .....

Как доказал анализ, результатов промерных работ 1988 и 1989 гг. аналогичный процесс гидравлического размыва произошел и ка других протоках: Белоноговская, Паршинская, Кустастая. Также оживились

зап едина протоки: Еа№.'еней. Базарбай и Караузяк. В результате всего общая пропускная способность дельты резко улучшилась, что позволило в многоводном 1У88 г. увеличить попуски из Капчагяйско-' го водохранилища до 17,18 к>,Р, из них в озеро Балхаш попало 13,81 т.е. потери в дельте рЛли. за вычетом безвозвратного

недопотребления Акдалинского массива 0 ,5 , составили 2 ,87 к/Р. Это свидетельствует о том, что прорыв паводковых вод в упомянутые выше понижения и переход в озерную фазу развития дельт практически предотвращен.

Регуляционные соопукеиия позволяют изменять в плане и поперечном сечении русло реки, изменять направления перемещения наносов, управлять кинематической структурой потока, как в ;узлах разветвления водотоков дельты, так и по длине'проток.

Эти сооружения могут быть глухими /водонепроницаемыми/ или сквозными /пропускающими через себя часть расхода/.

Основным преимуществом сквозных сооружений является то, что они отклоняют только часть расхода из зону кх установки, и следовательно, в поток вносят кеньае возмущений, что является весьма ваяной для условий речных дельт. В то ке время он::-позволяют путем изменения сквозносгя, размеров к местоположения их в русле, регулировать параметры потока в широких пределах.

Таким образом, при поеои'и сквозных сооружений практически можно пол.учить любое распределение яздкого и твердого стока как по ширине русла, так и по глубине потока, т.е. получить поток за сооружением с заданными гидравлическими параметрами.

На рис,б приводятся возможные схемы расположения сквозюос сооружений в русле с показаниям эппзори скоростей до и после сооружения. Эти схемы по расположению сквозных сооружений по отношению глубины потока и ширины русла модно классифицировать 'следующим образом:1

1. Сквозное сооружение устанавливать на полную глубину. Сюда относятся схемы 1 а, 16, 1 в и 1г.

2. Сквозные сооружения установлены не на полную глубину. Это схемы 2,3 и 4. Схемы 2а, 26, 2в, 2г - донное располоаение скеозккх сооружений. Схемы За, 36, Зв, 3. - поверхностное расположение я, наконец, схемы 4а, 46, 4в, 4г - случай внутреннего расположения сквозных сооружений.

Рассмотрим особенности указанных схем.

Схема 1а. Сквозные сооружения по такой схеме устанавливаются в качестве заградительных сооружений. В данном случае под стесняв-

аим действием сооружения образуется общий подпор и наблюдается увеличение скорости в межстержневом пространстве. Нет перераспределения расходов по ширине русла.

Схема 1 б. Эта схема широко применяется для зкциты одного из берегов рек о: размыва. В данном случае имеет место перераспределения расходов по ширине русла /см.рисунок/. Часть расхода, приходящаяся в зону установки сооружения отклоняется в свободную часть русла. 3 результате в русле кроме продольного течения возникает поперечное течение, направленное в сторону незастроенной части« Это обуславливает образование за сооружением зоны с замедленными скоростями движения.

Схема 1 у. Применяется для защиты обоих берегов рек от размыва. Расход из зоны установок сооружения отклоняется в среднюю часть русла. Скорости и удельные расходы за сооружением меньше, а в средне/ части русла - больие бытовых.

Схв"я 1 г. При установке сквозного сооружения по этой схеме скорости уменьшаются в средней части русла. Применяется для защиты от размыва мостовых опор, оголовок водоприемников и т.д. Так» в схемах 16. 1в, 1г имерт место перераспределения расхода по ширине русла.

Схема 2я - 8г. Применяются для уменьаения придонной скорости потока. Схема 2а уменьшает придонную скорость по всей ширине русла. Схемы 26, 2е. 2г - в отдельных частях русла.

3 схеме 2а имеет место перераспределение расхода по вертикали. Часть расхода из нижнего слоя переходит в поверхностный слой потока. 3 схемах 26, 2в, £г происходит перераспределение расхода по вирине и глубине потока.

Таким образом, при установке в русле сквозных сооружений по схемам 26, 2в к 2г перед сооружением возникают вертикальное восходящее к горизонтальное течения, направленные от сооружении.

Схема За - 36. служат для уменьшения скорости в поверхностных слоях потока.

Схема За. При установке сооружения по данной схеме перед сооружением возникает вертикальное течение, направленное вниз /нисходящее течение/. При наличии схем 36. Зв и Зг возникают вертикальное нисходящее и горизонтальное течения.

Схемы 4а - 4г применяются для уменьшения скорости в средней части потока,

При схеме 4а возникает вертикальное восходящее и нисходящее течение, а при наличии схем 46, 4в, 4г перед сооружением вознлка-

4У

юг горизонтальное и вертикальное восходящее и нисходящее течения.

Таким образом, нами в общих чертах рассмотрен характер перераспределения расхода под влиянием сквозных сооружении, установленных в различных частях открытого потока.

Перераспределение расходов в свою очередь оказывает влкхч на характер распределения влекомых потоком твердых частиц, :сяг .глубине, так и по ширине русел. При этом влияние горизонтллыга и вертикальных течения на распределение наносов в толде пото::;: неодинаков. Горизонтальные течения оказывают большое влияние нп перемещение влекомых наносов, а взвешенные наносы в больше.; степени подтверяеин влиянию вертикальных течений. Это объясняется тем, что горизонтальное смещение потока происходит в осногек.* > счет донных и придонных слоев потока.

Вертикальное нисходящее течение способствует концектркрп" ,- . hito основной массы наносов в нганих слоях потока, а восходялее течение оказывает внравнияашеё влияние на распределение наносов по глубине.

Отметим, что для количественной оценки влияния сквозных вооружений на кинематическую л динамическую структуру потока надо знать пропускную способность отдельных частей русла в зависимости от размеров сооружения и гидравлики потока. Так как зная величину расхода проходящего через застроенные и свободные часта русла мы можем определить остальные гидродинамические характеристики потока за сооружением и прогнозировать какие изменения будут происходить при этом.

При выводе расчетных зависимостей используем уравнение сохранения удельной энергии потока я уравнение баланса расхода.

С этой целью поперечное сечение русла разобьем на отделыша части с одинаковыми гидравлическими параметрами, т.е. в пределах рассматриваемых частей одинаковы осредненные скорости потока, глубины и разности уравней /-2 /.

Такое расчленение для ясех рассматриваемых схем приведено на рис. 6.

Рассмотрим некоторые из приведенных схем.

Схема 1 а, В этом случае не происходит перераспределение расхода как по шгрине, так и по глубине, т.е. гидродинамические характеристики потока за сооружением по ширине не изменяются.

Схема 16. При прохождении потока через сооружение общий поток расчленяется на два потока с различными по ширине продольными скоростями* При этом скорости за сооружением /Xуменьшаются по

сравнению с битовым его значением, а за свободной частью русла -возрастут. Общий расход Q делится на Qm u

Схема 2а. В этом случае общий расход делится по вертикали на

CL.

Схема 26. При установке данного типа сооружения, общий расход Q делится на Q t , Q„. и Qc.

Таким путем было произведено деление для остальных схем. Приняты следующие обозначения: Q, - общий расход; Qm"Qc- соответственно расходы за застроенной и свободной частник русла при Л = 1 ;

соответствующие глубины в никнем бьефе; <-f„ - коэффициенты скорости; з н разности уровней с учетом скорости подхода в застроеннкг

и свободных частях русла; ■ JL- коэффициент сквозностк /d - диаметры или ширина элементов сооружений, s ~ просвет/;

/За ~ - относительная длина сооружения; J ■ о

a- h. - относительная высога;

XJ _ . и

Для: пример а рассмотри« схему 2о„

Из уравнения сохранения удельной энергии твои ------- -

. QV - 4W К* Î-h , ' / ? И / .

Q'c - ЧсЧ Vw-W}-7*2 L

Qc*4cCB-l)k vfag г« . /7*3 /

ypassssas баланса оасхода запниэтся в следующая вдаз: ......'

OU -г G'«, + Qc - Q ■ /7.4/ Вставив значения , <3?с и в /4/ получям

„ . .. к" s«»n. А и 4>с_ L (It.

Вводя обозкачеьт-я ^ , - ; V ^ , ^ = .

и pesos /3/ относительно 0,'^. получай - - - ------

D' - __. Q '/ 7 R /

~ ïv-ït/Ç*, С I-fi> , "

• Аналогией»! обрезом, резва уравнения. /6/ относительно Vc.a

Q е. б^дем иметь. __" .....

л» ^PïC-fi С'-'*)-_/?.? /

tr л -¿j t ¡¡ч ъ iïz o-fi) }

Q _ ' 1л ¿7-A?_ /5 /7.8/

ía

г,ч ii, ,

15

jili

Œl Ж

я

¡Qc, ¡Qя/Qci

га qL

[ШШ

<Q*

Z6

Д

ШГТШГ 25 Qk <

k-a—f

« ® -л

в « а —-

=/ в в ч

Ш

-4c -Q*

■Ъ,

a a Sc.

в о

-- о ® о Щ

о в —ц

ШЛ

-Se

П

Qui

ha

Q*

Q*.

h

Qa L

iL

шж

1 ' rse^a ■ *

—ц <?,»

ta. —

if

h li

§L

Û'a

Ж

Ж

el

'is

ha

Î(V6. Схему псоепаопоеделения оасходов сквозными ссор,ужениями

¿а

Шя

28 ва, е^

¡Я!

£с

, тш

Зг

Ш

а

2 н

—-А г

' 1 •

а

Оа*вс

■ Л

■в^вс

■ <

■ 4с

■ ?

•4.

* ,

ш

Ж

ш.

¥

е;

■а:

-¡а •л?

з-^Г

А"

1

01 ■ а:

-л;

—

^ 8 —• —«■

-Ы ...

Продолжение Рис.б

ТМЩА

б

нтер скт

формулы расхода

Ош, « 0. (*)

уех ■

2Г

К(Л +А> С"Л >

Я*'

Ф.'

;

к &

Таким путем были установлены пропускная способность для остальных схем и результаты приведены в таблице Б .

В приведенных расчетных зависимостей обычно бывают заданными величины, характеризующими геометрические параметры сооружения / л , ¿а /, а неизвестными являются величины ^ . ,

. учитывающие изменение гидравлических характеристик потока в зоне расположения сквозного сооружения.

Величина = зависит от формы элементов сквозных конструкций, а к - ~ и ь, = в общих случаях зависит от кзме-

Пш ^еи*

нения глубины потока за сооружением.

Исследованиями проведениями со сквозными сооружениями из вертикальных круглых стержней при Д = 1 установлено, что величина вычисленная для различных сечений за сооружением не зависит от ¡4$ к р . Она возрастает с увеличением числа Зруда примерно по линейному закону, т.е.

- ИЭ.78 + 0,55/-Га . /У/

Величины и зависят от характера изменения скорости по глубине потока. Зная Ь,Н'}Ги приняв распределение скорости по степенному закону мэяно ^ и установить, расчетным путем.

ВЫЗОЛЫ

В результате выполненных теоретических я экспериментальных исследований получены даяние, позволившие выявить основные отличительные особенности вкутрикогшшенгальнкх дельт, разработать принцип Факторного анализа и на его основа проследить формирование и режим дельты р,Иля со второй половина дайназойской эры до современной эпохи.

Основные результаты этих исследований заключаются в следующем:

Т. В формировании внутриконтиненталышх дельт существенную роль играют крупномасштабные циклические колебания уровня приемного водоема. Степень его влияния зависит от соотношения продоляитеяь-ностей цикла фонового колебания уровня озера я цикла дельтообра-зованкя,

2, По масштабу воздействия во временя я в пространстве природные факторы дельтообразоваиия разделены на 4 группы: геоморфологические, гидрологические, гидравлические а гидродинамические. Отдель--но выделены антропогенные фактор,

3, Применение принципов факторного анализа для условий дельты р.Или позволило впервые установить:

- что в "жизни" оз.Балхаш имело место 4 крупных этапа его разви-

тия и в насгсяиее вреда озеро постепенно затухает» Выявлены причины этих явлений;

- что р,Или0 мигрируя по огромной территории Южного Иря5аяхааъ£„ образовала 6 серий дельт. Выявлена некоторая эакойОиеряость Формирования дельт вообще;

- что вековые и многовековые колебания уровня оэ «Баях аз приводили к образования новых дельт с сильно разветвленной гидрографической сетью, внутривековые - к образованию иеболывйх дельтовых систем, типа современной Топарской;

- что динамика дельты р.Или» в свою очередь, влияет как на амплитуду, так и ка длительность цикла колебания уровня озера. В частности, качавшаяся фаза дельтового цикла срезает пек максимальной ординаты уровня озера в конце трансгрессивного периода, еще более сникает г/инкмальнае отметки уровня водоема в конце регрессивного периода, а такке ускоряет сроки наступления отдельна: фаз внутрп-венового цикла;

- что в последнее-врзуя происходит усыхание дельты, и сток р,Кли сосредотачивается в ограниченном ^ксле проток.

4. Проанализированы основные изменения произошедшие б реаимз дельты вследствие регулирования стока р.Или Капчагайским водохранилищем, забора водн на орсаение к проведения гидротехнических работ

в водотока:-; дельта,

5. Для количественной оценки реигка гладкого а твердого_ стока водотоков дельтц р„Илк разработаны;

- гидравлическая код ель расчета распределения яидкого п твердого стока р.Или по Бодо-гока'л дельты в зависимости от расхода воды с веракне дельты и уровня озера Балхашу'

- гидрометрическая модель взаимосвязей к распределения расходов д уровней воды в кизовьз я дельте реки Или при различных понускег Капчагайокого водохракклища;

- рекомендации по увеличено пропускной способности дельты и по управлению ккнематкчаской структуры потока при помощн сквозных сзорувениа.

основные полошат даек?тши опшиковш в слещшцих

РАБОТАХ5

1, К определенна пропускной способности сквозншс сооружений, //Труды ТШГСЖв Ташкент, 1977, вш,89,-€.18-24.

2о Расчет максимальной глубины воронки размыва у сквозных берегозащитных Епор // Труды ТШМСХ, Ташкент, 1975, вып.76,- С.3-14. 3, Установка для непрерывной регистрации показаний трнзодат-

чика скорости, перемещающегося в заданном направлении // Труды ТЖСХ, Ташкент, 1976, вап.84. - С.4У-61.

4. Оценка интенсивности поперечного течения потока, обусловленного сквозными сооружениями свалного типа. // Труды ТЖ.\Юл. Ташкент, 1981, вып.132. - С.72-79.

5. Определение пропускной способности сквозных сооружений, установленных в различных частях открытого русла. // Труды TZZMCX, Ташкент, 1980, вш.113. -С.62-71.

6. Исследование редима жидкого и твердого стска осноннкх проток дельтьг р.Или. // Доклад» Всесоюзного совещания гидроэкологов. М., 1991 - С.31-46.

7. Расчет распределения расходов водн'по протокам дельты р.Или. // Доклацн Всесоюзного совещания гидроэкологов. М., 1991. -С.334-343. /Соавтор» - К.К.Дускаев, С.К.Ахметов/.

8. Крупномасштабная турбулентность в земляных каналах по данным натурных измерений. // Труды У Всесоюзного гидрологического съезда., Л., 1у88, том. 10, книга 2,-С.341-346. /Соавтор - A.A.Тур-супов/.

9. Деформация русел водотоков дельты после зарегулирования стока реки Или Капчагайским водохранилищем. // Вопросы* гидрологического и гидравлического режима рек Казахстана. Алматы, 19уЗ, -С .1 8-28 /Соавтор -Л.П.Мазур/.

10. Тенденция развития русловкх деформаций и транспортирующая способность основных проток дельтырХта. // Вопросы гидрологического и гидравлического режима рек Казахстана. А тати, 1993. -С .124-130.

.11. Исследование закономерности изменения-стока реки Или в пределах ее дельт«. // Гидрометеорология в Казахстане. Алма-Ата, 1УУЗ. - С.53-60. /Соавтор - К.А.Тулебаева/.

12. Физическая модель озера Балхаш, // Проблемы комплексного использования водных ресурсов Или-Балхашского бассейна. Алма-Ата, 1985. — С.43-47. /Ссазторн - Р.Х.Дюсенова. Ф.Н.ЦойД

13. Крупномасштабная турбулентность я вопросы устойчивости крупных каналов» // Тезисы докладов XX'Конгресса МАШ, Москва, 1963. На английском языке /соавторы - В.С.Алтункн, А .А .Турсуиов/.

14. Роль крупномасштабной турбулентности я вопросы устойчивости земляных каналов, // Гидротехнические строительство, 1983, №11. - С. 37 -41. /Соавторы - В.С.Алтунян, А .А .Турсунов/.

15. Расчет распределения расходов воды по рукавам дельты р.Или гидравлическим методом, // Вопроси гидрологического и гидрав-

лического режима рек Казахстана, Алматы, 1993. - С,110-118.•/Соавторы - К Ж .Дускаев, С »К .Ахметов/.

16. Палеогеографические аспекты формирования дельт р.Или. // Тезисы до;-ладов 1У Координационного совещания НТО "География" Госкомобразования СССР, Луцк, 1989. - С.42-44. /Соавтор - М.Е.Жан-даев/,

17. Формирование дельты р.Или. //Эрозионные и русловые процессы. Луцк, 1991. — С.101 -107. /Соавтор - М.Н.Жандаев/.

18. Поперечное течение в открытом русле, обусловленное сквозными сооружениями. //Труды ТИИМСХ, Ташкент, 1974, вып.72. -С.61-69. /Соавтор -Р.Н.Жулаев/.

19. Анализ взаимосвязей и распределения расходов и уровней воды в низовье и дельте р,Или при различных попусках Калчагайскай ГЭС. // Вопросы гидрологического и гидравлического режима рек Казахстана. Алматы, 1У93» - С,104-110. /Соавтор - Л.П.Мазур/,

20. Проблемы рационального использования водных ресурсов бассейна озера Балхаш* // Тезисы научно-практической конференции, посвященной БО-летию КазГУ. Алма-Ата, 1985. - С.32-34^ /Соавторы

- АД.Турсунов, И,М.1£аль«овскйй/..

21. Опыт гидравлической промывки дельты р.Или в зимних условиях. // Вопросы гияролопгчзекого в гидравлического режима рек Казахстана« Алматы, «»С,118-324, /Соавтор - А.А.Турсунов/.

22. Исследоаангя гвдроданашческиг процессов н водообмена в озере Багааз методой фззаческого шделироваяия /предварительный/, //Научно-техянческЕЙ отчет, 5 гос.регистрации 01860110032, /Рук» СДеАбдрасияов. ~Еаз1У, Алма-Ата, 1986. -'131с,

23» Исследования гид родин ашча сютс процессов в озЗалхат методом •физического. моделирования /заключительный/. // Научно-технк-• ческпй отчет» й гос.регнстраодн 01860110036. /Рук.С.А.Абдрасилов»

• 240 Разработка иероприятий по управлении уровня оз.Балхаш в условиях ¿ктеасивной козяйс^венной деятельности и изменения кяима-тао // Научно-технический отчет, й гос.регистрации 01890036955. / КгзГУс Альт-Ата,1989в -127с„

25, Йсслейованае дннамшш гидрографической сети и определение провуокной способности водотоков дельты р.К ли. // Научно-техничее-кшй отчего йнв.й 02910030750,"'/Рук.С.А.Дбдрасшгов, КазГУ* Алма-Ата0 1&91 о ~4,9с, '...-•''''"'

26. Гйдрслого-юрфологяческие процессы и расчет распределения яидкого и твердого стока по водотокам дельты р.Или, // Научно-тех-

нический отчет. £ гос.регистрация 0189.0036965. / Рук .С .Л Лбдраси-лов, КазГУ, 1992. - 163с.

2?. Qackfzound jtuc-iruaéJo/13 ßtil-fc&oSh

l&atcti - -teix-ei und clcnatriics c>j- tbe.

dee-Ьз Undez tnuéiTa£ ¿nj&tence. /)'¿fnieznnGiconoe

cum On Wofcez. ß.6S octrees Qhd ^ tTlTctoitment-L-H Ihe. den ßbiex Qp^noa ¿/¿usnffl,

Лл-бг&родегас and -¿бе.

Sß/npc$lf{rv m l'Jbieï ßesouzces and ètnirdz-

•¿■fce б-^лtzaé ß&ia. ße&Co/y. tizurn^ ; е-Ьг*^ i3?3, p. 127-12 cf.

Тип. ЦОТ «Кагаятотранс». Зю.fjßß Тир.fgff