Введение

Река Есиль – главная водная артерия Северного Казахстана. На ее гидроэкологическое состояние влияют множество факторов. На современном этапе наиболее существенное влияние на речной бассейн оказывает антропогенная нагрузка, при этом стоит учитывать значимость рельефа.

Рельеф, как один из компонентов природных комплексов, играет важную роль в формировании гидрологических процессов. Появившиеся в конце 80-х годов XX века геоинформационные системы дают возможность представления рельефа в форме цифровых моделей рельефа (ЦМР) для решения различных задач, в том числе гидрологических расчетов. Целесообразно применение ЦМР для проведения структурного деления территории на используемые в гидрологии элементы и расчетов усредненных морфометрических, а также физико-географических характеристик этих элементов. Высокую степень востребованности имеют вычисления с помощью ЦМР характеристик зoн затопления. Основополагающими в этих направлениях явились работы ряда ведущих зарубежных специалистов в области геоинформационных систем и гидрологии Hutchinson M.F., Maidment D.R., Olivera F., Wang X. и др. Разработанные ими алгоритмы построения и применения ЦМР, их реализация в форме независимых приложений широко используются в мире.

Однако прямое применение существующих зарубежных подходов в ка условиях затруднительно. С одной стороны, имеет место проблема усложненного доступа к существующим цифровым картографическим данным необходимого масштаба и их отсутствия для ряда территорий. С другой стороны, специфика методик, применяемых отечественными гидрологами, требует иных структуры и объема данных. В связи с этим необходима разработка подходов к построению и использованию ГИС-моделей рельефа для гидрологических расчетов в условиях разнородности и неполноты исходной информации. Под ГИС-моделями рельефа понимаются: ЦМР; продольный профиль русла (ППР); "псевдорельеф" для расчета гидрологических характеристик при отсутствии данных крупного масштаба; упрощенная триангуляционная модель рельефа (TIN) для расчета коэффициента вертикальной расчлененности водосбора. Создание таких моделей должно базироваться на потенциале современных ГИС и использовать, по мере возможности, существующие методические, информационные и программные решения.

Таким образом, разработка ГИС-моделей рельефа для гидрологических приложений и алгоритмов их использования в гидрологических расчетах является актуальной проблемой, имеющей большое научное и практическое значение.

Целью дипломной работы является изучение водного потенциала бассейна реки Есиль с изпользованием Геоинформационных систем и выявления наиболее актуальной и практичной ГИС для использования в гидрологическом анализе.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• Сбор и обработка информации о бассейне реки Есиль;

• Создание гидрологически согласованных ГИС-моделей рельефа, в том числе в условиях неполноты исходной информации;

• Уточнение способов расчета характеристик и структурных элементов водосборной территории средствами ГИС;

• Выявление наиболее актуальной Геоинформационной системы для гидрологического моделирования речного бассейна

• Использование Гис технологий в изучении водного потенциала

Информационной базой проведенного дипломного исследования стали данные РГП “Казгидромет”,

Методологической и теоретической основой работы послужили труды отечественных и зарубежных ученых, материалы периодической печати и т.д.

Дипломная работа имеет традиционную структуру и состоит из введения, 4-х глав и заключения.

В первой главе дипломной работы рассматриваются физико-географическая характеристика бассейна реки Есиль.

Во второй главе дипломной работы рассматривается водный потенциал и гидрометрическая характеристика бассейна, рассчитан модуль и объем стока .

В третьей главе приводится описание Геоинформационных систем методов моделирование речного стока и создание карты бассейна реки .

В четвертой главе дана краткая рекомендация по рациональному использованию водных ресурсов бассейна реки.

1 Физико-географическая характеристика бассейна реки Есиль

Есильский речной бассейн занимает в РК территорию площадью 245 тыс. кв. км. Река берёт начало в невысоком горном массиве Нияз. В верховьях течёт преимущественно на северо-запад и запад, в основном в узкой долине, в скалистых берегах. Ниже Астаны долина расширяется, за Атбасаром направление на юго-запад. Перед Державинском Есиль резко поворачивает на север, у Петропавловска течёт на северо-восток. Ещё ниже уже в России река выходит на Западно-Сибирскую равнину и течёт по плоской Есильской равнине в широкой пойме с многочисленными старицами, в низовьях протекает среди болот и впадает в Иртыш у Усть-Ишима. Река судоходна лишь вверх от Петропавловска на 270 км до Сергеевского водохранилища и от с. Викулово до устья. Питание реки Есиль снеговое. Река замерзает в начале ноября, вскрывается в апреле - мае. Максимум весеннего половодья приходится на май - июнь. В низовьях река в половодье разливается до 15 км.

Основной водной артерией является река Есиль с рядом крупных притоков, стекающих на севере с Кокшетауской возвышенности, а на юге - с отрогов гор Улытау. Основные притоки: правые - Колутон, Жабай, Акканбурлук, левые - Терисаккан. На реке расположены Вячеславское и Сергеевское водохранилища.

Река Есиль берет начало из родников в горах Нияз Карагандинской области (северная окарина Казахского мелкосопочника). Длина ее составляет 2450 км, в том числе 1717 км пролегает по территории Казахстана.

Бассейн р. Есиль включает большую часть Акмолинской и Северо- Казахстанской областей и северное окончание Карагандинской области. На западе бассейн ограничен восточными склонами Улытауского горного массива и водораздельным плато междуречья Убаган - Есиль, на востоке - грядами холмов Казахского мелкосопочника. На юге граница проходит по Тениз-Кургальджинской впадине. Северная граница уходит за пределы Казахстана. С востока к нему примыкает бессточная зона, рассматриваемая совместно с Есильским водохозяйственным бассейном.

Территория всего есильского бассейна в пределах территории РК лежит в умеренном климатическом поясе. Река пересекает степную и лесостепную природные зоны.

В состав рассматриваемой территории: входят частично 2 административных района Карагандинской области - Нуринский и Осакаровский; полностью или частично 12 районов Акмолинской области - Аршалынский, Астраханский, Атбасарский, Буландынский, Есильский, Жаксынский, Жаркаинский, Зерендинский, Сандыктауский, Целиноградский, Шортандинский, Щучинский; 8 районов Северо-Казахстанской области – Айыртауский, Есильский, Жамбылский, Кызылжарский, Мамлютский, Мусрепова, Тимирязевский, Шал Акына.

1. Рельеф и геоморфологическое строение

Для Казахстана принята схема тектонического строения, предложенная авторами тектонической карты Евразии. Согласно этой схеме выделяются следующие структурные области :

а) Русская докембрийская платформа;

б) Палеозойские складчатые области;

в) Эпигерцинские платформы.

Для есильского бассейна характерны лишь две последние структурные области: палеозойские складчатые области характерны для верховьев реки, и эпигерцинская платформа, лежащая в среднем и нижнем ее течении.

Каледонская складчатость, проявлявшейся в начале и середине палеозойской эры. Эта складчатость, сопровождавшаяся внедрениями крупных гранитных батолитов и интенсивной вулканической деятельностью, охватила обширные районы бассейна. Однако позднее большая часть возникшей в это время горной страны подверглась не только разрушению, но и опусканию и погребена под более молодыми отложениями. Участки области каледонской складчатости с тех пор испытывали медленное, но почти неизменное поднятие. Корни этих складчатых структур образовали возвышенности или горы: низкогорья Улытау (1133 м), Кокшетау (947 м), Ерментау (899 м) и другие, расположенные севернее широты Караганды и обладающие меридиональным простиранием. Здесь имеются – гнейсы, амфиболиты, эклогиты, мраморы, кристаллические сланцы. На этой серии несогласно располагаются зеленокаменные и карбонатные породы, кварциты и филлиты. Абсолютный возраст этой серии около 1,5 миллиарда лет.

Герцинская складчатая зона, образовавшиеся в конце палеозойской эры. Морфоструктуры и морфоскульптуры хорошо согласуются с тектоническими структурами в основном в силу избирательной стойкости слагающих их пород. Выходы твёрдых, хорошо противостоящих выветриванию, горных пород слагают или наиболее приподнятые возвышенности или гребни. В районах распространения податливых эрозии глинистых и серицитовых сланцев и песчаников формируются мелкосопочные равнины. При этом характерны явления инверсии рельефа: ядра гранитных батолитов, сложенные крупнозернистыми разностями, разрушаются сильнее и образовывают даже замкнутые впадины, заполненные в настоящее время водами озер; в то же время периферические части тех же батолитов, сложенные мелкозернистым гранитом, значительно устойчивее и выражены в рельефе в виде окаймляющих их крутосклонных хребтов. Таково, например, строение озера Боровое.

В пермский период герцинский орогенез был завершен. В течение перми и большей части триаса происходило обмеление и отступание морских бассейнов. Приподнятые массивы суши разрушались денудационными процессами, а тектонические впадины заполнялись обломочными породами. В осадочных толщах этого возраста преобладают красноцветы, содержащие много карбонатов, гипса и солей, что свидетельствует о засушливом и жарком климате того времени.

Эпигерцинская платформа, в пределах которой герцинские структуры скрыты под покровом отложений охватывает большую часть бассейна реки – это пространства Западно-Сибирской равнины. Мощность чехла здесь увеличивается к северу от 200-300 до 1000 метров и более.

Меловой период - грандиозная морская трансгрессия. Водами сравнительно мелководных эпиконтинентальных морей были охвачены районы тектонического погружения. Суша сохранялась лишь в южных районах бассейна. Здесь происходило интенсивное латеритное выветривание, образование красноцветов, обогащенных бокситами и осадочными железными рудами.

Новая грандиозная трансгрессия последовала в середине палеогена (эоцене) – Западно-Сибирский и Туранский бассейны получили свободную связь через широкий Тургайский пролив. Суша оставалась лишь в верховьях реки – на северных окраинах Казахского мелкосопочника, где шло формирование красноцветных континентальных отложений. Здесь получили развитие бескарбонатные красноцветы, обогащенные окислами железа и марганца, нередко с включениями лигнита .

Современная морфоструктура бассейна реки сформировалась в неотектонический этап. Неотектоника обусловила особенности циклического строения олигоценовых, неогеновых и четвертичных отложений.

Нижняя граница новейшего этапа до сих пор трактуется неоднозначно: Н. И. Николаев (1980) и Л. А. Рагозин (1980) за его нижнюю границу принимают ранний олигоцен; И. П. Варламов и др. (1981) и С. Б. Шацкий (1984) - рубеж олигоцена и миоцена; Б. В. Мизеров и др. (1970), В. А. Николаев и Л. Я. Проводников (1961)- начало неогена. Для новейшего этапа тектонических движений характерны общая восходящая направленность, периодичность, неравномерность и прерывистость проявления[36,57,62].

Особое значение для становления современного рельефа бассейна реки Есиль имеют новейшие тектонические движения, которые начались с устойчивых поднятий конца олигоцена, когда произошло освобождение территории от па­леогенового моря. С этого времени в условиях суши раз­вивались эрозионные процессы и формировалась речная сеть.

В северных районах бассейна распространение получили озёрно-котловинные формы рельефа. Котловины древних и современных озёр резко контрастируют с плоскими равнинами.

Есиль-Тобольское междуречье изборождено сложной и густой сетью древних ложбин, по которым некогда происходил сток по­верхностных вод в северном направлении (Волков, 1964). Древние ложбины стока шириной 5-20 км прослеживаются по высотным отметкам дна, уменьшающимся от 150 м у реки Есиль до 130 м на северо-западе района. Значительные из них переходят в современ­ные долины правых притоков Тобола и Вагая, например, меридио­нальная долина р. Емец является прямым продолжением такой древней долины. Гривы перегородили древние долины стока и разбили их на отдельные котловины, занятые озерами и болотами. Они имеют вытянутую форму и протягивают­ся в северо-северо-западном и меридиональном направлениях. Гривы ориентированы с востока-северо-востока на запад-юго-за­пад, т. е. почти поперек древних ложбин и направления былого стока.

Тобол-Есильское междуречье является озерной равниной с покровом карбо­натных лёссовидных суглинков и со следами деятельности круп­ных водных потоков, оставивших после себя ложбины стока и гривы. Разнохарактерные по генезису и составу отложений равни­ны сейчас обособляются в отдельные природно-территориальные комплексы. Генетически разные равнины имеют свои особые со­четания видов современных ландшафтов и часто отличаются ха­рактером пород, рельефом и почвенно-растительным покровом.

План тектонических деформа­ций определил рельеф и строгую приуроченность к ним гидрогра­фической сети, хотя обширное палеогеновое море несколько сгла­дило все существовавшие ранее неровности рельефа. Переход от водоразделов к долинам плавный, за исключением правых подмы­ваемых частей междуречий и участков положительных неотектонических структур.

Река имеет свои особенности. Вопреки законам становления обычных речных террас, площадки четвертой, третьей и второй террас Есиля и его притоков практически горизонтальны, т. е. каждая из них занимает свой определенный гипсометрический уровень независимо от того, в какой части равнины она находится (Астапов, Миняйло, 1980). В связи с этим было высказано принципиально иное представление о становлении надпойменных террас реки .

В соответствии с этой концепцией формирование четвер­той, третьей и второй надпойменных террас происходило в тесной связи с трансгрессией Бореального бассейна на Западно - Сибирскую равнину в позднем плейстоцене (казанцевская и каргинская трансгрессии). Продолжением наступления моря на равнину была его ингрессия вверх по долинам существовавшей тогда речной сети до строго определенных высотных отметок (по закону сообщающихся сосудов). Сеть этих древних эстуариев (лагун) с пресной водой была очень разветвленной и сложной. В них происходила аккумуляция поступающего терригенного материала. Поскольку вода отступала из эстуариев (при регрессии моря) пульсационно, с остановками и даже возвратами, то в лагунах сформировались ступени, сложенные аллювием, который теперь называют лагунно-аллювиальными террасами. К северу речные террасы сливаются с одновозрастными морскими террасами этих же высотных уровней.

Естественно, что в верхних отрезках речных долин (от истока до начала эстуария) синхронно с лагунно-аллювиальными террасами происходило формирование обычных речных террас, имеющих уклон в сторону устья.

Кроме лагунно-аллювиальных поверхностей, в современ­ных речных долинах есть нормальные аллювиальные террасы, к которым относятся первая надпойменная и пойма.

Первая надпойменная терраса образовалась в конце плейстоцена, когда море отступило из эстуариев и на их месте появились обычные речные русла. Пойма сформировалась в голоцене.

Долина реки Есиль относится к хорошо террасированным.

В условиях равнинной поверхности боковая речная эрозия преобладает над глубинной - реки образуют широкие долины. Общий врез долин реки Есиль 50-60 м, а ширина долины 15-20 км. Есиль имеет пойму шириной 6-10 км с многочисленными старицами и озерами. На склонах долин рек, а иногда и больших озерных котловин, наблюдается незначитель­ная овражная эрозия, что объясняется малым количеством осад­ков, общей равнинностью территории и наличием озер и западин, перехватывающих сток.

На широких водораздельных пространствах происходят суффозионно-просадочные процессы, в результате которых образуются западины. Просадочные процессы наблюдаются на плоских и на слегка покатых поверхностях, поэтому на междуречье То­бола и Есиля котловинно-западинные формы рельефа распространены всюду. В северной части они заняты преимущественна болотами, а на юге - березово-осиновыми колками, часто с бо­лотами в центре. Множество котловин заполнено водой. Размеры и формы котловин различны: круглые и овальные с площадью от нескольких Десятков квадратных метров до квадратного кило­метра и более. Глубины их колеблются от 20-30 см в так называемых степных блюдцах, до 10 м в крупных озерных котловинах. Почти все озера бессточные. Наряду с котловинами для строения поверхности Тобол-Есильского междуречья характерно широкое распространение однообразно ориентированных гряд (грив).

Тектонические движения оказывают большое влияние на развитие экзогенных процессов, особенно новейшие и современные. Влияние их на экзогенные процессы изучено слабо, преимущественно с качественной стороны, а инструментальные исследования проводятся не многим более 20 лет.

Комплексные геодезические, геологические исследования показали, что земная кора повсюду тектонически активна, она непрерывно поднимается или опускается.

Направленность современных тектонических движений определяет тенденцию развития экзогенных процессов. Существенное значение имеет интенсивность движений, определяющая темпы развития экзогенных процессов.

В настоящее время в низовьях реки Есиль отмечаются слабые поднятия, вызванные новейшими тектоническими движе­ниями. Но амплитуды поднятий незначительные (0-50 м), что на­ходит отражение в рельефе современной поверхности, характери­зующейся наиболее низкими абсолютными отметками (45-85 м), плоскозападинными формами рельефа и наиболее полным раз­резом четвертичных отложений при их наибольшей мощности (до 35 м). В Вагай-Иртышском районе вследствие новейших тектониче­ских движений территория испытывает слабые поднятия, но несмотря на это, плоские водораздельные поверхности сплошь забо­лочены и заозерены.

Рельеф низовьев бассейна обнаруживает достаточно тесную связь со структурами платформенного чехла и рельефом фундамента

Все крупные морфоструктуры исследуемого района объединяется в две большие группы. Положительные (наклонные равнины) представлены тектоническими элементами 1-го порядка.

Депрессиям фундамента, как правило, соответствуют отрицательные структуры чехла.

Пространственное расположение тектонических элементов 1-го порядка оказывают влияние на формирование углов наклона поверхностей, на процесс заболачивания местности.

Рельеф водосбора отличается разнообразием. В верховьях бассейна расположены горы Ниаз, по правобережью - южные склоны Кокчетавской возвышенности, а на юго-западе - отроги гор Улутау. В средине и нижней части бассейн расположен на Западно - Сибирской равнине.

Средняя высота бассейна р. Есиль до г. Астана составляет 460 мБС, ниже г. Астана река выходит на равнину. Левобережье представляет здесь плоскую, ровную, слаборасчлененную степь, отличается относительно редкой сетью временных водотоков и логов и сравнительно небольшим количеством мелких степных озер с соленой и солоноватой водой; правобережная часть бассейна вблизи реки носит равнинный характер, а с удалением от нее постепенно повышается и переходит в холмистые предгорья Кокшетауской возвышенности. Эта часть водосбора характеризуется значительной расчлененностью поверхности долинами рек и сухих логов, большой глубиной вреза речных долин.

Учитывая довольно разнообразное геолого-литологическое строение бассейна, характеристика дается отдельно по участкам.

Участок от границы с Российской Федерацией до Сергеевского водохранилища.

Третья и четвертая надпойменные террасы р. Есиль, начиная от границы с Российской Федерацией и до с. Боголюбово, сложены аллювиальными средне­-верхнечетвертичными отложениями. Которые представлены гравелистыми песками мощностью 1,5-7 м, перекрытых с поверхности покровом связных грунтов (супеси, суглинки, глины) мощностью 3-10 м. Аллювиальные четвертичные отложения подстилаются глинами и алевритами палеогена. От с. Боголюбове до с. Архангельского на отдельных участках в разрезе четвертичных отложений пески отсутствуют, и суглинистая толща четвертичных осадков мощностью 10-30 м залегает на палеогене.

Пойма, первая и вторая надпойменные террасы сложены также аллювиальными отложениями среднечетвертичного и современного возраста, представленными песками разнозернистыми мощностью 4-15 м, перекрытых покровом связных фунтов мощностью 3-10 м. Четвертичный комплекс осадков также подстилается глинами и алевритами палеогена. На широте с. Виноградовка - с. Гончаровка отмечается участок с мощностью песков 2-7 м и покровом связных грунтов мощностью 12-20 м.

Региональным водоупором являются глины чаганской свиты палеогена, кровля которых залегает на глубине 20-60 м. В четвертичных аллювиальных отложениях содержатся поровые грунтовые воды со свободной поверхностью.

Глубина залегания уровня грунтовых вод изменяется к левому борту долины от 3-5 м до 5-10 м. От с. Александровка до Сергеевского водохранилища преобладающая глубина залегания уровня грунтовых вод составляет 5-10 м. Минерализация грунтовых вод составляет: в прирусловой зоне до 1 г/л, а в направлении к левому борту до 3 г/л.

От границы с Российской Федерацией до широты с. Леднево с поверхности залегают четвертичные элювиально-делювиальные суглинки, супеси, глины мощностью до 9 м, подстилаемые глинами неогена с линзами песков и алевролитов. Мощность неогеновых глин составляет 13-28 м. В свою очередь неогеновые осадки залегают на глинисто-алевритистой толще палеогена, кровля которых залегает на глубине 45-100 м.

Локальными пятнами отмечаются выходы водоупорных глин павлодарской свиты неогена с покровом четвертичных связных грунтов мощностью 3 м.

До водоупора вышеописанный комплекс осадков содержит безнапорные грунтовые воды с глубиной залегания уровня от 5 до 20 м, с очень пестрой минерализацией до 5-10 г/л.

От широты с. Леднево, вверх по течению, левобережье представлено водоупорными глинами павлодарской и аральской свит неогена с покровом четвертичных связных грунтов мощностью до 3 метров. Далее кровля водоупорных глин погружается на глубину до 5-10 метров, в верхах которых залегают преимущественно песчаные глины неогена мощностью 4-6 метров, которые, в свою очередь, перекрыты покровом четвертичных связных грунтов мощностью до 3 метров. В удалении от борта долины, в сторону водораздела, водоупор сменяется глинами чаганской свиты палеогена и кровля его залегает уже на глубине 20-35 м, а сверху залегают те же песчаные глины неогена мощностью 7-20 м, переходящие в глины и алевриты палеогена, мощностью 10-15 м. Отдельными пятнами между посёлками Семиполка и Мирное отмечаются участки, имеющие на глубине 15-20 м от поверхности земли прослои песков мощностью 4-8 м

Правобережье также сложено близкозалегающими (до 3-10 м) водоупорными глинами павлодарской и аральской свит неогена и глинами чаганской свиты палеогена примерно с таким же литологическим комплексом покровных связных грунтов, только глубина залегания кровли водоупора 20-35 м. Уровни грунтовых вод со свободной поверхностью залегают на глубине от 3 до 10 м. Грунтовые воды обладают минерализацией до 3 г/л.

Участок бассейна от Сергеевского водохранилища до п. Есиль.

Бассейн р. Есиль простирается в пределах Казахстанской складчатой системы, в зоне между Туранской плитой и Казахским щитом с близким залеганием палеозойского фундамента.

Долина р. Есиль на рассматриваемом участке имеет в 2-3 раза меньшую ширину, чем на предыдущем участке и представлена поймой и первой надпойменной террасой. На участке же от Сергеевского водохранилища примерно до широты п. Казанка долина проходит среди близко залегающих скальных пород, имеет глубокий врез, а из элементов долины отмечаются только узкие фрагменты поймы. Борта на этом участке представлены маломощной (2-5 м) толщей неоген-четвертичных отложений, залегающих через дресвяно-глинистую кору выветривания мощностью 5-8 м на палеозойских породах. Здесь грунтовые воды залегают на глубине 10-20 м и имеют минерализацию до 3 г/л..

Аллювиальные четвертичные отложения мощностью 6-13 м залегают на скальных породах палеозоя и представлены суглинисто-глинистой толщей с прослоем песчано-гравийных отложений мощностью 3-4 м. Грунтовые воды залегают на глубине 5-10 м с учетом глубины вреза русла и дренирующего влияния реки. Грунтовые воды аллювиального потока имеют тесную гидравлическую связь с трещинными водами, залегающими в подстилающих породах. За водоупор принимаются скальные породы палеозоя на глубине порядка 40 м от их кровли.

На левобережном борту долины р. Есиль, в районе посёлков Куртай и Октябрьское, в полосе шириной 10-15 км, а также напротив Сергеевского водохранилища в полосе шириной до 25 км с поверхности залегает неоген- четвертичный комплекс осадков. Эти отложения представлены суглинисто- глинистыми фунтами мощностью 4-10 м, подстилаемые песками палеогена мощностью 7-35 м. Отложения неоген-четвертичного комплекса залегают на водоупорных глинах чаганской свиты палеогена или на палеозойских скальных породах. Грунтовые воды описываемой полосы водораздельного пространства залегают на глубине порядка 5-20 м и обладают минерализацией 1-3 г/л. Западнее от этой полосы и на правобережье в результате появления в разрезе водоупорных глин аральской свиты неогена на глубине 3-10 м покровный неоген-четвертичный комплекс связных грунтов, как правило, безводный или грунтовые воды здесь имеют спорадическое распространение.

Водораздельные пространства, в полосе шириной 10-30 км (от п. Казанка до п. Дружба), в основном по левобережью, частично и по правобережью (Ю.-3. п. Новоселовка) с поверхности сложены четвертичными и неоген- четвертичными осадками. Эти отложения представлены суглинисто-глинистой толщей мощностью 8-10 м, переходящими в палеогеновые пески мощностью 3- 8 м и которые в свою очередь залегают на неогеновых глинах мощностью 4-22 м с прослоями песков. Весь этот комплекс осадков на глубине 15-40 м залегает на водоупорных глинах чаганской свиты. Грунтовые воды здесь залегают на глубине 5-20 м и обладают минерализацией до 1-3 г/л. Далее к западу на глубине порядка 4-10 м в разрезе появляются водоупорные глины аральской и павлодарской свит неогена. Грунтовые воды здесь имеют спорадическое распространение.

По правобережью водораздельные пространства сложены суглинисто- глинистыми неоген-четвертичными грунтами мощностью от 10 до 50 м (до впадения в р. Есиль её притока Шарын) и уменьшаясь вверх по течению до 3-10 м. В обоих случаях комплекс покровных грунтов через мезозойскую кору выветривания подстилается скальными породами палеозоя. Грунтовые воды здесь залегают на глубине 5-10 м и более и имеют минерализацию до 3 г/л.

Участок бассейна реки от п. Есиль и примерно до устья р. Терсаккан.

Долина реки здесь узкая, пойма и первая надпойменная терраса отмечаются фрагментарно, поэтому характеристика дается для водораздельных пространств.

От п. Есиль до начала излучины р. Есиль суглинистая толща четвертичных отложений мощностью до 50 м залегает на палеозойских породах и на мезозойской коре выветривания. Здесь фунтовые воды со свободной поверхностью залегают на глубине порядка 3-10 м и обладают минерализацией до 3 г/л. На правобережье преобладают выходы скальных пород, прикрытых с поверхности чехлом четвертичных отложений мощностью до 3 м.

По левобережью в юго-западной части излучины реки водораздельное пространство шириной до 20 км имеет покровную суглинистую толщу неоген- четвертичных отложений, мощностью 5-8 м, подстилаемую палеогеновыми песками, мощностью 10-15 м, которые лежат на глинах того же возраста. Грунтовые воды здесь залегают на глубине более 20 м. Минерализация фунтовых вод до 3 г/л..

К западу, палеогеновые пески в разрезе уже отсутствуют и толща неоген- четвертичных осадков мощностью до 10 м залегает на водоупорных глинах аральской свиты неогена. Грунтовые воды здесь отсутствуют.

От пос. Есиль до с. Державинка намечается строительство Бузулукского водохранилища. Участок створа плотины расположен в 5 км выше по течению реки от пос. Бузулук. Чаша проектируемого водохранилища будет иметь среднюю ширину 4,5 км при длине 95-100 км. На выбранном участке створа плотины долина реки Есиль имеет прямолинейную форму и вытянута в направлении близком к меридиональному. Правый борт долины крутой, высокий (относительное превышение над урезом воды в реке около 30 м), левый борт пологий, низкий.

В центральной части долины развиты: пойма, высокая пойменная терраса шириной 300м. Правый борт долины в районе створа плотины и чаши водохранилища сложен палеозойскими породами мощностью более 3000м. Простирание пород близко к широтному (т.е. перпендикулярно долине реки), угол падения 60° в сторону верхнего бьефа. Коэффициент фильтрации пород зоны интенсивного выветривания (до глубины 40-50 м) - 0,5 м/сутки. Центральная часть долины, в районе створа плотины и чаша водохранилища сложены аллювиальными средне-верхнечетвертичными и современными отложениями р. Есиль. Литологически разрез представлен суглинками, песками с редкими прослоями гальки и гравия.

Мощность отложений в районе створа плотины 6 м, в районе чаши водохранилища 6-16 м. Коэффициент фильтрации суглинков 0,2 м/сут, песков 10 м/сут. Подстилаются четвертичные отложения породами палеозоя. Левый борт долины в районе створа плотины и чаши водохранилища от створа на расстоянии 35 км сложен делювиальными тяжелыми суглинками, глинами с линзами супеси, гравия.

Делювиальные отложения подстилаются палеозойскими породами. Коэффициент фильтрации суглинков и глин 0,1 м/сут. Водопроницаемость палеозойских пород аналогична водопроницаемости правого борта долины. Начиная от 35 км до верхней границы водохранилища, левый борт представлен с поверхности суглинками жуншуликской свиты мощностью 50 м, залегающими на палеогеновых песках мощностью 10-15 м, которые подстилаются палеогеновыми глинами. Коэффициент фильтрации суглинков жуншуликской свиты - 0,1 м/сут, палеогеновых песков - 3,0 м/сут.

На участке длиной порядка 20-30 км, от пос. Державинка вниз по течению жуншуликские суглинки достигают мощности 50 м и залегают на павлодарской и аральской свитах неогена.

От излучины р. Есиль до р. Терсаккан развита та же толща связных фунтов мощностью до 20 м. Грунтовые воды залегают на глубине 5-20 м и обладают минерализацией до 5 г/л. В приречной зоне глубина залегания фунтовых вод от 3 до 10 м .

На правобережье также преобладают выходы скальных пород с покровом четвертичных или неоген-четвертичных осадков мощностью до 3 м, а по мере удаления от реки мощность покровных фунтов увеличивается до 20 м, редко достигая 50 м.

Участок бассейна от реки Терсаккан до г. Атбасара.

Долина реки здесь приобретает своеобразный профиль, т.е. имеет пойму и первую надпойменную террасу. Где развит аллювиальный четвертичный песчано-фавинийно-галечниковый комплекс отложений мощностью до 10 м, который с поверхности перекрыт суглинисто-супесчаным покровом мощностью до 3 м. Грунтовые воды безнапорные и залегают на глубине от 1,5- 3 м до 5 м. Минерализация грунтовых вод до З г/л.

На левобережье представлены преимущественно скальными породами, которые только на отдельных участках перекрыты чехлом связных фунтов мощностью до 3 м, реже мощность покрова доходит до 10-20 м. На правобережье, наоборот, скальные породы преимущественно перекрываются чехлом связных фунтов мощностью до 20 м, редко до 50 м. Грунтовые воды залегают на глубине от 5-10 м до 20 м и более. Минерализация грунтовых вод до 3-5 г/л.

Участок бассейна от г. Атбасара до условной линии, соединяющей озера Ала-Колъ и Балыктыколъ.

Долина р. Есиль и её правого притока Колутон представляет собой довольно широкую аллювиальную равнину шириной от 5 до 35 км, которая сложена песчано-гравийно-галечниковым комплексом мощностью до 1-3 м и перекрытым с поверхности связными грунтами мощностью до 3-10 м. Подстилаются аллювиальные отложения глинами неогена, редко скальными породами. Грунтовые воды безнапорные и залегают на глубине от 1,5 до 10 м. Минерализация грунтовых вод до 1-3 г/л. Водораздельные пространства сложены суглинисто-глинистой толщей неоген-четвертичных осадков мощностью до 3-10 м и более, которые подстилаются глинами неогена, реже скальными породами. Местами скальные породы выходят на поверхность. Грунтовые воды безнапорные и залегают на глубине от 5-10 до 20 м и более. Минерализация грунтовых вод довольно пестрая.

Участок бассейна до г. Астана.

Долина р. Есиль здесь имеет ширину 5-10 км и только вблизи долины р. Нуры их общая аллювиальная равнина имеет значительное площадное распространение. Геолого-литологическое строение и гидрогеологические условия те же, что и на вышеописанном участке. Водораздельное пространство имеет такое же строение, как и вышеописанный участок, только фунтовые воды залегают здесь несколько ближе к поверхности земли.

Участок бассейна реки от г. Астана до её истоков.

Долина р. Есиль и ее притоки приурочены к типичному мелкосопочному рельефу. Профиль долин узкий, мощность аллювиальных отложений небольшая. Водораздельные пространства представлены преимущественно мелкосопочным рельефом, сложенным скальными породами палеозоя, местами перекрытыми покровом четвертичных осадков.

Бассейн реки Есиль в пределах Казахстана проходит в основном по двум крупным провинциям, отличающихся между собой геолого-структурным строением. Верхняя и средняя часть долины р. Есиль по ее простиранию приурочена к Казахской складчатой системе (Северная часть Казахского щита).

Нижняя же часть бассейна до границы с Российской Федерацией проходит по Западно-Сибирской низменности (Западно-Сибирская плита, Тобол-Иртышский склон), к которой с запада примыкают бассейны рек Тобола и Торгай-Иргиза (Тургайский прогиб в пределах Туранской плиты).

В целом бассейн представляет собой террасированную долину реки и водораздельные пространства. В пределах верхнего и среднего течения р. Есиль имеет долину шириной от нескольких сотен метров до 10 км, а на участках впадения крупных притоков общая ширина долин достигает 20-30 км. В нижнем же течении, на протяжении 200 км до границы с Российской Федерацией, в пределах Западно-Сибирской низменности и примыкающей к ней Туранской плиты долина реки имеет стабильную ширину от 10 до 20 км. Собственно долина реки представлена поймой и тремя надпойменными террасами, четвертая надпойменная терраса отмечается в самой нижней части долины. В долинах крупных притоков строение ограничивается наличием поймы и первой надпойменной террасы.

Верхнее и среднее течение долины р. Есиль, расположенное в пределах Казахского мелкосопочника, связано с многочисленными притоками. Долины притоков, как и сама долина р. Есиль, неширокие с узким руслом и перепадами на выходах скальных пород.

В долинах развиты пойма и одна или две надпойменные террасы. Террасы в долинах прослеживаются не повсеместно. Исключение представляет часть долины р. Есиль у впадения в неё притока Колутон. Здесь долина образует широкую (30-50 км) аллювиальную равнину, называемую Колутонской депрессией. Значительная по размерам аллювиальная равнина также развита вдоль нижнего течения р. Нуры (место впадения в р. Есиль). И представляет собой слабоволнистые, террасированные, наклонные к руслам поверхности. Высокая поверхность представляет собой третью надпойменную террасу, которая прослеживается преимущественно вдоль древнего русла реки.

Относительная высота над урезом воды 15-18 м. Более широкое распространение имеет поверхность первой и второй надпойменных террас. Относительная высота этой поверхности 8-10 м, к реке она снижается до 4-6 м. У г. Астана, к северу от резкого поворота русла Нуры, поверхность террас сливается с одноименными террасами р. Есиль. Ширина этой общей Нура- Есильской аллювиальной равнины достигает 40-50 км.

Нижнее течение долины р. Есиль условно выделяется от Сергеевского водохранилища до границы с Российской Федерацией. Здесь террасы (первая, вторая, третья и частично четвертая) развиты преимущественно по левому берегу реки. Третья надпойменная терраса представляет собой равнинную поверхность, наклоненную вниз по течению. Ширина ее 2-5 км, местами 7-8 км. Высота над урезом воды до 30-35 м. Вторая надпойменная терраса шириной 2-3 км, местами 10 км, имеет ровную поверхность, наклоненную вниз по течению и в сторону русла реки. Высота над урезом воды 17-20 м. Первая надпойменная терраса имеет ширину от нескольких сотен метров до 2-5 км, относительная высота более или менее постоянна и составляет 10-12 м. К пойме терраса часто спускается уступом, высотой 2-3 м. Пойма имеет два уровня - высокий (4-6 м) и низкий (1,5-2 м). Преобладают поверхности высокого уровня. Пойма распространена вдоль русла то узкими (несколько десятков метров), то расширенными до 2-5 км полосами.

Водораздельные пространства также имеют своеобразные особенности. В верхней и средней части бассейна, примерно от Сергеевского водохранилища до истоков, эти пространства представляют собой чередование гористых и мелкосопочных форм рельефа с пенепленизированными денудационными равнинами, сложенными скальными породами, перекрытых с поверхности чехлом четвертичных преимущественно связных фунтов.

Отдельными локальными пятнами выделяются пространства, где между палеозойским фундаментом и четвертичным покровом залегают, как правило, водоупорные неоген-палеогеновые глины различной мощности.

В нижней части бассейна, от Сергеевского водохранилища до границы с Российской Федерацией, водораздельные пространства представляют собой останцовые плато первичных пластовых равнин.

Это плоские, значительно приподнятые пологоволнистые равнины с уклоном к долине и по ее простиранию. Поверхность изобилует мелкими блюдцеобразными суффозионно-просадочными понижениями диаметром от 50 до 300 м, часто заполненные паводковыми водами и мелкими озерами.