Оценка антропогенной нагрузки на водосборный бассейн трансграничной реки Шу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати

ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ВОДОСБОРНЫЙ БАССЕЙН ТРАНСГРАНИЧНОЙ РЕКИ ШУ

Козыкеева А.Т., Даулетбай С.Д.

Для решения проблемы взаимодействия общества и природы, а также задач, связанных с пониманием процессов функционирования природных комплексов речных бассейнов, необходимо иметь подробную характеристику ландшафтов бассейна реки Шу по важнейшим факторам, выраженным в виде некоторых математических моделей, позволяющих провести оценку их природно-ресурсного потенциала.

Трансграничная река Шу располагается западнее котловины озера Иссык-Куль и является крупнейшим в Северном Тянь-Шане, длина которой 1067 км, площадь бассейна 62500 км². Она образуется при слиянии рек Джуванарык и Качкар, берущих начало из ледников в хребтах Кыргызский и Терскей-Алатоо [1-4]. природный речной бассейн ландшафт

Равнинная поверхность Шуйской впадины постепенно понижается от 1300 м на востоке до 120 м на западе. Морфологической границей Шуской впадины с юга служит Кыргызский хребет (4894 м) и холмистая песчаная равнина Мойынкум, понижающаяся на западе от 660 до 200 м, на севере кулисообразно сменяющие друг друга и понижающееся в северо-западном направлении хребта и пенепленизированных гор (западное окончание Заилийского Алатау, Жетыжол, Кендыктас, Шу-Илийские гор, Майжарылган) и взвешенной равнины Бетпак-Дала. Абсолютные отметки последней убывают с востока на запад от 974 м (г. Тараз) на Шу-Балхашском водоразделе до 230 м на Сарысу-Шуйском водоразделе.

Формирование климата бассейна реки Шу осуществляется во взаимодействии с общепланетарной циркуляцией, радиационными условиями и особенностями подстилающей поверхности [5-8].

Для рассматриваемой территории характерна континентальность климата, которая несколько смягчается в Иссык-кульской котловине и в высокогорных районах. В зимнее время бассейн реки Шу находится под воздействием областей высокого давления, что способствует установлению безоблачной морозной погоды с резко выраженными инверсиями температур, сильным выхолаживанием высокогорной Кочкарской впадины и малым количеством осадков. Весной, в начале лета и осенью возрастает повторяемость западных и северо-западных вторжений, сопровождающихся резким изменением температур и выпадением осадков. Вторая половина лета характеризуется сухой и жаркой погодой, в горах при этом образуется конвективная облачность и частые внутримассовые осадки. Однако количество их невелико и составляет, например, для Северного склона Кыргызского хребта 7-10% от общей суммы летних осадков. Остальные - приурочены к прохождению фронтов. В Иссык-кульской котловине доля внутримассовых осадков несколько больше.

Решающее влияние на формирование климата оказывает высота местности. Как правило, с высотой уменьшается температура воздуха и испарение, возрастает количество осадков, продолжительность залегания снежного покрова, скорость ветра.

Распределение температуры воздуха по данной территории зависит в первую очередь от высоты местности и в меньшей степени от географической широты.

Средняя годовая температура воздуха в бассейне реки Шу изменяется от 10.3^оС до 1.7^оС. В Иссык-кульской котловине отепляющее влияние на температуру воздуха зимой оказывает водная масса озера Иссык-Куль. Наиболее низкие среднемесячные температуры воздуха -12.8^оС и -9.6^оС, соответственно, наблюдаются в горных и равнинных территориях бассейна реки Шу, а в предгорной зоне их значения находятся в пределах - минус 3.7-4.6^оС. Наибольшие месячные температуры лета - + 21.8-24.7^оС наблюдаются в предгорных и равнинных территориях.

Распределение осадков на территории бассейна реки Шу крайне неравномерно. Их величина определяется в первую очередь высотой местности, ориентацией хребтов по отношению к влагоносным воздушным массам и доступностью их этим массам. Наиболее увлажняемой является высокогорная зона северного склона Кыргызского хребта, а также все горное обрамление восточной части Иссык-кульской котловины. Здесь выпадает около 1000 м осадков в год. Очень мало осадков - менее 170-180 мм в год - выпадает в низовьях реки Шу и в пустыне Мойынкум.

Наибольшее количество осадков на горных склонах Шуйской долины приурочено к высокогорной, центральной части Кыргызского хребта, выдвинутой на 15-20 км к северу от головного водораздела. Хорошо увлажняются также среднегорные участки на востоке Шуйской долины, где долина орографически замыкается. В окруженных со всех сторон горами верховьях реки Шу осадков выпадает относительно немного - 400-600 мм в год и только верхней части бассейна Восточного Каракола, примыкающего к Кыргызскому хребту, выпадает больше 800 мм осадков в год.

Влагосодержание воздуха сильно меняется во времени и по территории. Среднегодовые значения упругости водяного пара уменьшаются с высотой местности. В долинах до высот 1000-1200 м влагосодержание составляет 6.5-8.5 мб, в предгорьях и на побережье озера Иссык-Куль - 6.0-7.5 мб, а на высотах свыше 3000 м - 3.0-3.7 мб.

На распределение годовых величин относительной влажности по территории оказывает влияние не высота, а орографические условия местности. Наименьшие значения влажности воздуха наблюдаются в низовьях реки Шу, так как в пустынях Казахстана наименьшие месячные значения их понижаются до 20-22%, в Шуйской долине Кыргызстана - до 30-36%, на северном склоне Кыргызского хребта и высокогорной области - до 38-45%.

Ветровой режим формируется под влиянием циркуляции свободной атмосферы, главным образом западных переносов, и рельефа местности.

Западный перенос сказывается в основном на высокогорной зоне, на остальной территории главное влияние оказывает рельеф местности, обусловливающий систему горно-долинной циркуляции.

В Шуйской долине преобладающими являются ветры западных, южных и восточных румбов. Так, в низовьях реки Шу средняя годовая скорость ветра 3.2-3.8 м/с, в Шуйской долине 1.8-2.4 м/с и высокогорных районах до 4.5м/ с.

Годовая величина радиационного баланса в Шуйской долине составляет 50 ккал/см². Период с положительным радиационным балансом составляет 320 дней, но в январе величина его мала, то есть около 0.1 ккал/см². Максимум месячных сумм радиационного баланса наблюдается с июня и равен 9.0-9.5 ккал/см². В высокогорной зоне величина радиационного баланса составляет порядка 40 ккал/см².

Системный анализ показателей, характеризующих степень естественной тепло - и влагообеспеченности предгорных равнинных и равнинных зон бассейна реки Шу, позволяет сделать вывод о том, что наблюдаемое количественное изменение их в зависимости от вертикальной поясности, требует необходимости проведения комплексной реконструкции природной системы, для повышения продуктивности ландшафтов [2].

Питание ледниково-снеговое, существенна роль и подземного стока. Средний расход воды при выходе с гор - 130 м³/с, где площадь бассейна составляет около 25000 км², наибольший сток в июле-августе, в низовьях в конце июля и в начале августа он пересыхает, в декабре возобновляется. Основные притоки: справа - Чон-Кемин, Ыргайты, Кокпатас; слева - Аламедин, Аксу, Кургаты.

При этом Шуйская долина является частью долины реки Шу, располагаясь в ее среднем течении от Боомского ущелья на юго-востоке до восточной окраины песков Мойынкум, на северо-западе в пределах Кыргызской Республики и Республики Казахстан. Длина окраины 200 км, ширина от 15 км на юго-востоке до 100 км на северо-западе. Абсолютная высота расположения Шуйской долины 500-1200 м. При выходе из Боомского ущелья река Шу принимает справа свой самый крупный приток реки Чон-Кемин и входит в Шуйскую долину, где в верхней части долины ширина поймы 25-30 м; пойма эта, в основном, правобережная.

Ниже Токмака и до Чумышской плотины долина сильно заболочена и достигает ширины 3-5 км, и здесь образуются многочисленные карасу. В районе увала Святые горы река Шу сужается и изобилует отмелями и островками, ниже впадины реки Курагаты река Шу входит в пески и долина ее сужается. От села Мойынкум начинаются низовья реки Шу, которые представляют собой понижения местности, занятые многочисленными рукавами, притоками, озерами, обширными разливами общей протяженностью около 450 км, простирающимися на северо-запад от села Мойынкум к низовьям реки Сарысу.

Ниже села Мойынкум река Шу не имеет четко выраженного русла. Ее пойменную часть на обширных пространствах занимает озерно-аллювиальная равнина, представляющая собой внутриконтинентальную дельту, ежегодно, в той или иной мере, затапливаемую водой. Это - так называемая группа разливов реки Шу: Гуляевские (общей протяженностью около 140-150 км и шириной до 50-60 км), Уланбельские (протяженностью 100 км и шириной до 6-8 км) и Камкалинские (протяженностью 150 км и шириной до 3-25 км).

Ландшафтную структуру бассейна реки Шу необходимо рассматривать как зональную систему ландшафтов с учетом генезиса природно-территориальных комплексов. По характеру рельефа и морфоструктурным особенностям бассейна реки Шу можно выделить два класса ландшафтов: горный и равнинный (табл. 1) [2].

Таблица 1

Природные зоны и биоклиматические пояса бассейна реки Шу

Территория бассейна реки Шу занимает площадь 200.36 тыс. км², из них 164.56 тыс. км² - на территории Казахстана [3]. Распределение этой площади в разрезе административных районов показано в таблице 2.

Таблица 2

Состав административных районов в границах бассейна реки Шу

В бассейне реки Шу численность населения составляет 1425.1 тыс. человек, из них проживает в сельской местности - 883.0 тыс. человек, а в городской - 542.1 тыс. человек.

В бассейне реки Шу непосредственно под сельскохозяйственными угодьями занято порядка 78%, под пашней - 13%.

Значительные площади заняты орошаемыми землями, общая площадь которых составляет 473.4 тыс. га. Основные орошаемые земли сосредоточены в средней части Шуйской долины - 435.1 тыс. га. В верховьях реки Шу сосредоточено 33.1 тыс. га и только 5.2 тыс. га в ее низовьях.

Количественная оценка речного стока реки Шу обобщена на основе материалов наблюдений Кыргызгидромета за период 1980-2002 годов и методом аналогии для рек, на которых отсутствуют данные наблюдений, приведены в таблице 3.

Таблица 3

Обобщенная количественная оценка эксплуатационных водных ресурсов бассейна реки Шу

Располагаемые водные ресурсы реки Шу составляют W_p = 4.87 км³, а с учетом возвратных вод W_p = 5.68 км³.

В бассейне трансграничной реки Шу построены два ирригационных водохранилища, имеющих межгосударственное значение - Орто-Токойское и Ташоткольское (табл. 4).

Орто-Токойское водохранилище орошает 883000 га земель, из них 12000 га - в Казахстане, а подвешенная орошаемая площадь Ташоткольского водохранилища составляет 30340 га.

При оценке антропогенной нагрузки учитывались две группы показателей: прямого (непосредственного) и косвенного (опосредованного) воздействия на водоемы и водотоки [9].

Косвенное, площадное, воздействие на водные объекты проявляется в виде антропогенных нагрузок на водосборе, связанных с засолением территории, хозяйственной деятельностью жителей, промышленной или сельскохозяйственной специализацией экономики. Показатели, характеризующие указанные факторы, использованы для зонирования (ранжирования) территории бассейна реки Шу по степени антропогенной нагрузки.

Таблица 4

Технико-экономические показатели ирригационных водохранилищ межгосударственного значения в бассейне реки Шу

В качестве основных (базовых) применялись: плотность населения на водосборной территории, плотность промышленного производства (объем производимой в регионе промышленной продукции в тысячи долларов, приходящийся на 1 км²) и сельскохозяйственная освоенность, включающая распаханность (%) и животноводческую нагрузку (количество условных голов на 1 км²). Расчеты проводились с государственной привязкой в границах бассейна реки Шу.

Используемые показатели группировались по видам антропогенных воздействий - демографических, промышленных и сельскохозяйственных. Сельскохозяйственная нагрузка получена как среднеарифметическое значение балльных оценок интенсивности земледельческой (распаханность) и животноводческой нагрузок. Совокупная антропогенная нагрузка определялась как среднеарифметическое значение баллов демографической, промышленной и сельскохозяйственной нагрузки, в основе которой положена методика А.Г. Исаченко (табл. 5) [10].

Таблица 5

Шкала основных показателей для зонирования территории по степени антропогенной нагрузки

Оценка водного стресса (данный термин -water stress) широко используется при характеристике водно-экологических ситуаций в бассейнах рек, которые определяются соотношением водозабора из водных источников к доступным возобновляемым водным ресурсам. Если это отношение менее 10%, то водного стресса нет, если от 10 до 20%, то существует слабая нехватка воды, если 20-40% - то умеренная, превышение 40% означает высокий уровень нехватки воды (водный стресс) [11].

По степени совокупной антропогенной нагрузки в пределах бассейна реки Шу выделены участки с интенсивностью проявления воздействия от пониженной до повышенной (табл. 6).

Таблица 6

Оценка антропогенной нагрузки на водосборную территорию бассейна трансграничных рек Шу

Высокая антропогенная нагрузка (7 балла) наблюдается в пределах Кыргызской Республики, где плотность населения составляет 33.45 чел/км², плотность промышленного производства - от 12.0 до 25.0 тыс. дол/км². Территория характеризуется наибольшей для рассматриваемых трансграничных бассейнов сельскохозяйственной освоенностью с уровнем распашки около 13.2%, высоким уровнем животновод-ческой нагрузки - 4.2-5.9 усл.гол. на 1 км².

Повышенная антропогенная нагрузка (6 баллов) наблюдается только в пределах территории Жамбылской области Республики Казахстан. Это наиболее плотно заселенная и сельскохозяйственно освоенная часть бассейна реки Шу, где плотность населения - 15.03 чел/км² и промышленного производства от 6.8 до 15.2 тыс. дол/км², уровень распашки - 2.69%, то есть на данном участке не высокая, не высок уровень животноводческой нагрузки - 2.3-3.5 усл. гол/км².

Результаты оценок водообеспеченности, выполненные в бассейне реки Шу, показали, что в соответствии с классификацией по удельной водообеспеченности на одного жителя, в средние по водности годы средняя водообеспеченность (5-10 тыс.м³/чел), очень низкая, так как в настоящее время удельная водообеспеченность на одного жителя Республики Казахстан равно 3.80 тыс.м³/чел и Кыргызской Республики - 3.32 тыс.м³/чел.

Поэтому здесь стоят наиболее острые проблемы водообеспечения, особенно в маловодные годы, что является фактором возникновения «водных стрессов» бассейна реки Шу.

В пределах бассейна реки Шу Кыргызской Республики ежегодно забирается более 2.53 км³ воды из поверхностных источников и водный стресс составляет 2.5%, что соответствует высокой степени обеспеченности водой.

В Жамбылской области Республики Казахстан водозабор из реки Шу составляет 2.34 км³ и водный стресс - более 13%, что характеризует слабую нехватку воды. В этом случае водный стресс оценивается как умеренный, а вода как ресурс рассматривается с позиции фактора, ограничивающего развитие территории.

Проблема вододеления в бассейне трансграничной реки Шу усугубляется водно-экологическими характерами объектов водоснабжения (в частности, качества речной воды), тем самым усиливая остроту сложившейся водохозяйственной ситуации на приграничных территориях.

Сброс сточных вод в бассейн трансграничной реки Шу осуществляется из территории Кыргызской Республики и составляет около 0.3 км³ в год. В связи с этим, качество воды реки Шу в зависимости от водности изменяется в пределах от «чистого» в верховьях до «умерено загрязненного» и «загрязненного» в среднем течении и низовьях.

Таким образом, приоритетность природопользования и природообустройства в бассейне реки Шу в перспективе должна определяться на основе комплексной и многоплановой оценки природно-деятельностной системы для повышения уровня рационального использования водного и земельного ресурсов. При этом возможное преобразование природной системы в бассейне реки Шу во многом зависит от географического положения, способности ландшафта противостоять антропогенной нагрузке, целесообразности регулирования биологического и геологического круговоротов для поддержания экологического равновесия.

Литература

1. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т.14. Средняя Азия, Вып. 2. Бассейн оз. Иссык-Куль, рек Чу, Талас, Тарим. Л.: Гидрометеоиздат. 1973. 506 с.

2. Мустафаев Ж.С. Адильбектеги Г.А., Сейдуалиев М.А. Экологическая оценка продуктивности ландшафтов бассейна реки Шу (Аналитический обзор). Тараз, 2004. 81 с.

3. Почвы долины реки Чу. Алма-Ата: Наука, 1971. 374 с.

4. Ибатуллин С.Р., Мустафаев Ж.С., Койбагарова К.Б. Сбалансированное использование водных ресурсов трансграничных рек.- Тараз, 2005. 111 с.

5. Рязанцева З.А. Климат Киргизии. Фрунзе: Кыргызстан, 1966. 178 с.

6. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 13: Многолетние данные. Ч.1-6, вып.18: КазССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. Кн. 2. 656 с.

7. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 13: Многолетние данные. Ч.1-6, вып.32: Киргизская ССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 589 с.

8. Тематический обзор: Изменение климата. Проект ПРООН/ГЭФ «Оценка национального потенциала Казахстана для выполнения Международных экологический Конвенций». Астана, 2005. 116 с.

9. Стоящева Н.В., Рыбкина И.Д. Трансграничные проблемы природопользования в бассейне Иртыша // География и природные ресурсы, 2013. №1. С. 26-32.

10. Исаченко А.Г. Экологическая география России.- СПб. Издательский дом СПбГУ, 2001. 328 с.

11. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Потребление воды: экологические, экономические, социальные и политические аспекты // Институт водных проблем РАН. М.: Наука, 2006. 221 с.

Размещено на Allbest.ru