книги из ГПНТБ / Большаков, М. Н. Водные ресурсы рек советского Тянь-Шаня и методы их расчета

АКАДЕМИЯ НАУК КИРГИЗСКОЙ ССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ н а у ч н о -и с с л е д о в а т е л ь с к и й и н с ти т у т к о м п л е к с н о й а в т о м а т и з а ц и и м е л и о р а т и в н ы х си стем

ММВХ СССР

М. Н. БОЛЬШАКОВ

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ РЕК СОВЕТСКОГО ТЯНЬ-ШАНЯ

И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ИЛИМ»

Ф р у н з е 1974

среднего стока рек Тянь-Шаня, его многолетней изменчивости и внутригодового распределения. Разработаны методы расче­ та соответствующих характеристик стока в изученных и неизу­ ченных створах рек. Определены водные ресурсы и дано их распределение по территории и высотным зонам.

Книга предназначена для гидрологов, инженеров-гидротех- ников и научных работников.

Печатается по постановлению Редакционно-издательского cooei а Академии наук Киргизской ССР

Р е ц е н з е н т ы :

чл.-корр. АН Кирг. ССР П. Г. Г р и г о р е н к о, канд. техн. наук В. Ф. Т а л м а з а

Ответственный редактор

доктор техн. наук, профессор К. Ф. А р т а м о н о в

Издательство «Илим»; 1974 г. ‘

Азии и на этой основе разработал принципы расчета характе­ ристик стока на базе эмпирических зависимостей стока от высоты. Эти основные положения получили развитие в иссле­ дованиях других ученых.

Работая много лет в области гидрологии Тянь-Шаня, автор и руководимый им коллектив направляли свои основные уси­ лия на изучение региональных закономерностей формирова­ ния, режима и распределения стока, а также на усовершен­ ствование методов расчета его характеристик.

В работах автора получил развитие метод зональных мо­ дулей стока, наиболее хорошо отображающий закономерность высотной поясности в распределении стока горных террито­ рий. На этой основе разработаны методы экстраполяции рас­ четных локальных зависимостей стока от высоты, а также ме­ тод построения карт изолиний поясного стока. На основании установленной автором тенденции к асинхронности в много­ летних колебаниях компонентов стока талых вод, выявлены особенности многолетней изменчивости стока рек разного типа питания и усовершенствованы методы расчета годового стока. Исследования закономерностей внутригодового распределения стока рек Тянь-Шаня позволили автору обосновать дифферен­

ланса, формирования и режима горных водосборов в связи с высотной поясностью, экспозицией склонов и характером под­ стилающей поверхности играли многолетние (1949—1970) комплексные гидрометеорологические наблюдения, проводив­ шиеся нами в бассейне р. Чон-Кызылсу на базе Тянь-Шань­ ской высокогорной физико-географической станции Академиинаук Киргизской ССР1. При недостаточной гидрометеорологи­ ческой изученности высокогорной зоны Тянь-Шаня исследова­ ния в бассейне р. Чон-Кызылсу позволили, в частности, экспе­ риментально проверить, включая высокогорную зону, законо­ мерности формирования, режима и распределения стока, установленные по данным опорных постов, характеризующих в основном среднюю высотную зону области формирования стока рек Тянь-Шаня.

Перечисленный комплекс исследований позволил несколь­ ко усовершенствовать методики расчета основных параметров

' Тянь-Шаньская высокогорная физико-географическая станция была организована Г. А. Авсюком при Институте географии АН СССР; as затем в. 1953 г. передана Академии наук Киргизской; ССР.

4

■стока рек Тянь-Шаня. Разработанные методики были опубли­ кованы, в частности, в монографии «Ресурсы поверхностных

Тянь-Шаня и его внутригодового распределения». Последние *были утверждены Министерством мелиорации и водного хо­ зяйства Киргизской ССР в качестве методического' пособия для производства гидрологических расчетов в проектных ор-. ганизациях республики.

Справочный характер упомянутых изданий не позволил, однако, опубликовать в должном объеме результаты научных и научно-методических исследований, положенных в основу расчетных зависимостей и региональных обобщений по гидро­ логии Тянь-Шаня. Результаты этих исследований, с кашей точ­ ки зрения, представляют интерес не только для данного регио­ на, но и в какой-то степени могут быть полезны при обобще­ нии характеристик стока рек других горных районов страны. Этот пробел в указанных выше изданиях автор старался вос­ полнить в данной монографии, ограничив, однако, содержание книги рассмотрением годового стока и его внутригодового распределения, то есть основных гидрологических характерис­ тик, необходимых для обоснования параметров производст­ венной мощности и режима эксплуатации водохозяйственных предприятий.

В настоящей работе сведения об исходных данных, их об­ работке, а также по описанию методики выбора расчетного периода для вывода нормы и других характеристик стока при­ ведены в сокращенном виде, так как они изложены достаточ­

посвященных описанию природных условий и общей гидро­ графии территории, так как они представлены в монографии «Ресурсы поверхностных вод СССР».

Некоторые конкретные данные из этой части сведений, не­ обходимые при изучении процессов стока в связи с физикогеографической средой, приводятся по мере надобности в

соответствующих главах.

Территория, рассматриваемая в работе, включает бассей­ ны рек Сыр-Дарьи, Чу, Талас, озера Иссык-Куль и часть бас­ сейна реки Тарим в пределах границ Советского Союза, т. е. занимает почти всю площадь Советского Тянь-Шаня. Это и

определило название книги.

Характеристики стока рек и их обобщение приводятся

5

лишь для областиформирования стока, где он не трансфор­ мирован хозяйственной деятельностью человека.

Монография написана в основном по результатам исследо­ ваний, проведенных автором в период 1950—1970 гг. сначала в Институте энергетики и водного хозяйства Академии наук Киргизской ССР, а затем в Киргизском научно-исследова­ тельском институте водного хозяйства ММВХ СССР1.

Автор приносит свою благодарность сотрудникам руково­ димого им Отдела комплексного использования водных ре­ сурсов ВНИИКАМС ММВХ СССР кандидатам географических наук В. И. Михайловой, Е. В. Петряшовой, младшим научным сотрудникам В. А. Позмогову, Н. С. Смородской, Т. М. Богачинову за участие в совместных исследованиях, а также стар­ шему лаборанту В. Д. Папелегису и лаборантам А. М. Филаретову, Т. А. Арыкбаеву, А. Г. Шаргородской, оказавшим большую помощь в оформлении работы.

Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность доктору географических наук, профессору В. Л. Шульцу,, который делился своим опытом в процессе про­ ведения исследований.

Автор признателен также доктору технических наук, про­ фессору К- Ф. Артамонову, взявшему на себя труд по общему редактированию работы.

1 Киргизский научно-исследовательский институт водного хозяйства а начале 1973 г. преобразован во Всесоюзный научно-исследовательский ин­ ститут комплексной автоматизации мелиоративных систем- (В’НИИКАМС)| ММВХ СССР-

6

Г л а в а I

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА

1. Основные особенности водного баланса и схема гидрологического районирования

Большая часть территории Советского Тянь-Шаня пред­ ставляет собой обширную горную страну со сложным релье­ фом, изменяющимся в пределах отметок от 500 до 7500 м над ур. м. и состоящую в основном из систем горных хребтов, вытянутых преимущественно в широтном направлении. Эти горные образования служат естественными аккумуляторами атмосферной влаги, которая является источником питания хо­ рошо развитой в горах речной сети, формирующейся на скло­ нах межгорных впадин (рис. 1).

В предгорной и равнинной зонах в результате интенсивно­ го испарения и инфильтрации в рыхлых отложениях конусов выноса поверхностные воды в той или иной степени иссякают, причем часть их идет на питание подземных вод. Этот процесс усиливается хозяйственной деятельностью человека — разви­ тым здесь орошаемым земледелием.

По характеру направленности водного баланса, согласно принципам гидрологического районирования Средней Азии, предложенным В. Л. Шульцем [197, 207], на рассматриваемой территории можно выделить две гидрологические области — область формирования и область рассеивания стока.

К области формирования стока относятся собственно гор­ ные поднятия и склоны горных хребтов, характеризующиеся в общем положительной направленностью водного баланса и где хозяйственная деятельность человека пока не оказывает на этот баланс заметного влияния.

Область рассеивания стока располагается непосредствен­ но ниже области его формирования, опоясывая подножие гор­ ных образований и занимая территорию предгорного шлейфа, предгорных и аллювиальных равнин. Вследствие значитель­

7

ных потерь стока на испарение, фильтрацию и орошение во­ доносность и режим стока рек в области его рассеивания в той или иной степени видоизменяются (рис. 2), а на отдель­ ных участках сток рек нередко совсем иссякает. Предгорный шлейф этой области является основной зоной питания под­ земных вод межгорных впадин [72, 73].

В понижениях зоны области рассеивания стока уровень залегания подземных вод приближается к дневной поверхно­ сти и реки получают за счет этого дополнительное питание. Сюда же поступают сбросные воды из вышерасположенных оросительных систем. Для этой зоны типично также образо­ вание небольших речек и ручьев, питающихся преимуществен­ но дренируемыми подземными водами (так называемые «карасу»), В качестве примера «карасу» может служить р. Крас­ ная в области рассеивания стока р. Чу, имеющая малоизменяющийся расход воды — 19—27 мг/сек (рис. 3) и формирую­ щаяся в зоне Токмакских болот.

Своеобразную и характерную для области рассеивания стока гидрографическую сеть образуют системы ороситель­ ных каналов, многие из которых со временем приобрели внеш­ нее сходство с естественными водотоками.

Значительное влияние на гидрологические процессы и на процессы стока в горной области его формирования оказыва­ ет рельеф земной поверхности, что проявляется в первую оче­ редь в высотной поясности водного баланса и процессов стока.

Средний многолетний сток рек, определяющий общую их водоносность, зависит, как известно,.главным образом от кли­ матических факторов — осадков и испарения. Влияние дру­ гих физико-географических факторов (рельефа, почвенно­ геологических условий, растительности и пр.) проявляется косвенно, посредством их воздействия на климатические усло­ вия. Влияние рельефа на величину осадков и испарение выра­ жается главным образом в изменении их величины с высотой местности: осадков, как правило, с высотой становится боль­ ше, а температура воздуха, как и величина испарения, пони­ жается. Поэтому средний сток с горных водосборов с повы­ шением местности увеличивается, причем это происходит до определенной' высоты.

Влияние высотной поясности на величину и на соотноше­ ние элементов водного баланса в области формирования сто­ ка данной территории хорошо иллюстрируется графиками, по­ строенными на основе многолетних наблюдений, проведенных Отделом комплексного использования водных ресурсов в экс­ периментальном бассейне р. Чон-Кызылсу, формирующейся

8