К вопросу восстановления расходов воды в реке Зеравшан (гидропост Дупули) по реке-аналогу Сох (гидропост Сарыканда) и оценка изменений стока по длине реки

В статье рассмотрены вопросы восстановления стока реки Зеравшан по реке-аналогу Сох и осуществлена оценка изменений средних годовых, вегетационных и невегетационный расходов воды реки Зеравшан по её длине.

Ключевые слова: речной сток, расход воды, река-аналог, антропогенные факторы, средний годовой расход, вегетационный период, невегетационный период, ирригационная сеть, переброска стока

This article describes how to restore the river Zeravshan river-analogue — Cox and carried out assessment of changes in mean annual, vegetation and non-vegetation water flow of the river Zeravshan on its length.

Keywords: river flow, water flow, river-analog, human factors, the average annual consumption, the growing season, non-growing period, irrigation network, the transfer flow

Интенсивное развитие сельского хозяйства и промышленности в 60-х годах ХХ-го столетия привело к полному использованию поверхностных и подземных водных ресурсов бассейна реки Зеравшан, их загрязнению отходами промышленных предприятий и сточными водами. Возникла острая необходимость в переброске стока из реки Амударьи и в 60-х годах были построены Аму-Каракульский и Аму-Бухарский каналы (пропускная способность соответственно 48 м³/с и 124 м^з/с) и в низовья р. Зеравшан стала поступать амударьинская вода.

В настоящее время для удовлетворения потребностей всех отраслей народного хозяйства в Зеравшанском оазисе осуществляется интенсивное использование, как собственных водных ресурсов, так и переброшенного стока. Исходя из вышесказанного, количественная оценка формирующегося в горной части бассейна Зеравшана речного стока является актуальной задачей.

Целью настоящего исследования является восстановление расходов воды реки Зеравшан – гп. м. Дупули, которые характеризуют формирование стока в горной области бассейна и оценка изменений расходов воды реки Зеравшан по гидростворам за различные периоды, соответствующие этапам развития народного хозяйства, в условиях изменяющегося климата.

В условиях Зеравшанского оазиса, когда речной бассейн можно разделить на горную зону, где происходит формирование речного стока и равнинную территорию, на которой идет его интенсивное расходование, наиболее удобными являются методы оценки изменений речного стока под влиянием комплекса антропогенных факторов [5]. Исследованиями изменений речного стока рек Средней Азии под воздействием антропогенных факторов, главнейшим из которых является орошение, занимались Ф. Э. Рубинова [1], Ю. Н. Иванов, В. Л. Чуб [3, 4], Н. К. Лукина и другие. Для решения поставленных задач в качестве исходных данных были выбраны средние месячные расходы воды реки Зеравшан и реки Сох. На основании имеющихся гидрометрических наблюдений были оценены статистические характеристики средних годовых расходов воды по гидропостам реки Зеравшан (таблица 1).

Статистические характеристики среднегодовых расходов воды на гидропостах реки Зеравшан

Следует отметить, что наблюдения на верхнем гидростворе м. Дупули, находящегося на территории соседнего Таджикистана, прекращены ещё в 1997 году, поэтому для восстановления расходов в качестве реки–аналога нами была выбрана река Сох – гп. Сарыканда. Выбор данной реки в качестве аналога можно обосновать схожестью природных условий водосборного бассейна, а также тем, что реки Сох и Зеравшан по классификации В. Л. Шульца, относятся к рекам ледниково-снегового типа питания [6]. С целью восстановления расходов воды были построены графики связи средних месячных и средних годовых расходов воды реки Зеравшан — гп. мост Дупули и реки Сох-гп. Сарыканда за условно-естественный период с 1927–1962 годы, определены коэффициенты корреляции, уравнения регрессии и по ним восстановлены средние месячные расходы воды реки Зеравшан – гп. мост Дупули. Результаты расчётов приведены в таблице 2. Как видно из таблицы, наиболее тесная связь между средними месячными расходами воды рек Сох и Зеравшан характерны для мая и июня (R=0,82 и 0,80), а между расходами с января по март коэффициенты корреляции незначительны (соответственно R =0,44; 0,48 и 0,45)

Таблица 2

Статистические характеристики графиков связи средних месячных расходов воды рек Сох-гп Сарыканда иЗеравшан-гп Дупули за 1927–1962 гг.

Межгодовые изменения стока реки Зеравшан показывают, что средние годовые и средние за вегетацию расходы воды заметно уменьшаются и это подтверждается отрицательными значениями коэффициентов тренда расходов воды на гп. мост Дупули, которые составляют соответственно -0,0258 и -0,086. В нижнем течении реки Зеравшан – гп. Хазаринск величина тренда составляет соответственно -2,5792 и -1,529. Невегетационные расход воды уменьшаются только на посту Хазаринск, на верхних створах наблюдается незначительно увеличение стока реки, что можно объяснить поступлением в реку возвратных вод с орошаемых полей.

На следующем этапе исследования осуществлена количественная оценка изменений годового, вегетационного и невегетационного расходов воды по длине реки Зеравшан. Согласно используемому методу [5] оценки антропогенного влияния на речной сток, в гидростворе м. Дупули, расположенном при выходе из горной зоны, сток считаем условно-естественным. Затем используя графики cвязи суммированных интегральных кривых стока между верхними и нижними гидростворами ∑Q_ниж=f (∑Q_верх), определяем периоды с различной степенью антропогенного воздействия на сток реки Зеравшан. По степени антропогенного воздействия на сток нами выделены следующие периоды:

1) 1930–1957 гг. условно-естественный период;

2) 1958–1978 гг. ощутимое уменьшение стока по длине реки;

3) 1979–1996 гг. увеличение антропогенного влияния;

4) 1997–2013-гг интенсивное влияние антропогенных факторов. Считая расходы воды в 1930–1957 годах за 100 %, относительно него рассчитаны изменения стока по гидропостам реки Зеравшан за остальные периоды (таблица 3).

Изменение средних годовых, вегетационных иневегетационных расходов водыр. Зеравшан относительно условно-естественного периода (1930–57гг.)

Для более обоснованной количественной оценки антропогенного влияния на сток, был дополнительно использован второй способ расчета изменений стока по длине реки. Для этого был введен коэффициент К, рассчитываемый как отношение расхода воды в нижних створах к расходу воды в створе Дупули (К=Q_ниж/Q_верх) для условно-естественного периода, затем умножив этот коэффициент на сток воды по гидроствору Дупули определяем расход воды, который должен наблюдаться. Разница между восстановленным и бытовым стоком на гидростворах даёт величину уменьшения стока реки Зеравшан. Результаты расчетов приведены в нижеследующей таблице 4. Как видно из таблицы, в условно-естественном периоде отношение расходов воды верхнего гидроствора м. Дупули и нижних гп. Зияуддин и гп Хазаринск составляют: К=Q_зияуд/Q_дупули=0,62 и К=Q_хазар/Q_дупули=0,54, далее приняв эти отношения в качестве коэффициента трансформации стока по длине реки, по формуле Q_восст.= К _*Q_дупули были восстановлены расходы воды в нижних створах. Разность наблюденных на гидростворах (бытовых) расходов воды и восстановленных рассчитаны в абсолютных величинах – м³/с и в относительных – %, результаты приведены в таблице 4.

Однако, если с помощью указанных способов и удаётся приближенно рассчитать интегральную величину изменения стока за отдельные многолетние периоды под влиянием всего комплекса антропогенных факторов, то для исследования причин этих изменений и выявления роли каждого фактора в отдельности необходима дополнительная информация, характеризующая метеорологические условия, а также основные особенности и этапы развития хозяйственной деятельности непосредственно в зоне использования стока. Эти виды исследований авторы надеются осуществить в будущем, с учётом большого числа факторов (естественных и антропогенных) действующих на сток, используя различные математические методы, в частности, метод линейной множественной корреляции, который по экспериментальным данным позволяет составить многофакторную математическую модель изменений гидрологических характеристик. Таким образом, по длине реки Зеравшан происходит интенсивное уменьшение стока, при этом сформировавшийся в верховьях естественный сток в последние годы даже увеличился, что можно объяснить интенсивным таянием ледников в верхней части бассейна Зеравшана.

Таблица 4

Изменение средних годовых расходов водыр. Зеравшан относительно условно-естественного периода (1930–57 гг.)

Таблица 5

Изменение средних вегетационных расходов воды р. Зеравшан относительно условно-естественного периода (1930–57 гг.)

Дополнительная переброска речного стока в низовья реки Зеравшан из реки Амударьи также расходуется на различные промышленные, коммунально-бытовые, сельскохозяйственные и рекреационные нужды. При этом, возвратный сток с орошаемых полей аккумулируется в понижениях рельефа, формируя ирригационно-сбросовые озера Бухарского и Навоиского вилоятов, такие как Денгизкуль, Шоркуль, Аякагитма, а также сбрасывается в водохранилища Тудакульское, которое широко используется в рекреационных целях, здесь построены благоустроенные зоны отдыха, работающие круглогодично. Резюмируя можно сказать, что каждую каплю благодатной влаги в жарком среднеазиатском климате стараются расходовать целенаправленно.

Литература:

1. Рубинова Ф. Э. Изменение стока р. Амударьи под влиянием водных мелиораций в её бассейне // М.: Гидрометеоиздат,1985, 104 с.

3. Чуб В. Е. Изменение климата и его влияние на природно-ресурсный потенциал Республики Узбекистан. – Ташкент: НИГМИ, 2000. – 252 с.

4. Чуб В. Е. Изменение климата и его влияние на гидрометеорологические и водные ресурсы Республики Узбекистан. – Ташкент, VORIS- NASHRIYOT, 2007. – 132 с.

5. Шикломанов И. А. Антропогенные изменения водности рек. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 302 с.

6. Шульц В. Л. Реки Средней Азии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1965 г. – 690 с.