Введение к работе
Актуальность и с с л е до в а н и я. інутриконтішенталькьге дельты (дельты рек, впадающих в
ессточные зодоемы) оказывают огромнее влияние на
іідрологичесхие, гидрохимические и гидробиологические процессы, роисходящие в приемном водоеме. Они имеют и большое ароднохозяиствениое значение, особенно в аридных регионах, где вляются единственными водно-болотными угодьями.
До пастоятцего времени океанологи устьевую область реки рассматривают как часть прибрежной зоны моря. При этом основные одели дельтообразования строят для дельт выдвижения в откры-одморе. В этом направлении выполнены значительные исследова-кя в Государственном океанографическом, 'Арктическом и Аптарк-кческом научно-исследовательских институтах, Московском госу-арственном университете, Институте географии РАН и дру-их научных учреждениях.
И.В.Самойлов впервые рассмотрел географогидрологические
ікономерности формирования устьев рек. С.С.Байдин разрабо-
їл теорию цикличности и стадийности морских дельт.
.Н.Михайлов изучил механизм изменения гидроморфометрических
ірактеристик водотоков дельт; выполнены также другие исследо-
ания речных дельт. Различные аспекты гидравлического и пвд-
одинамического режима устьевых областей рек рассмотрены в ра-
отах В.С.Антонова, С.К.Ахметова, С.С.Байдина, А.Н.Бутакова,
.Г.Войнич-Сяноженцкого, К.З.Грншанина, Г.М.Джаналиевой и
.П.Богачеза, В.В.Иванова, В.Н.Михайлова, М.А.Михалева,
1.М.Рогова, А.И.Симонова.Н.А.Скриптунова
.Ф.Полонского,О.К.Тленбекова, Р.М.Хайдарова, Л.П.Остроумовой и о.
В работе рассматриваются закономерности формирования и деловые процессы дельт рек, впадающих в бессточные водоемы эидной зоны, где образуется сложная система дельтовых озер и
DOTOK.
Процессы формирования и режим морских и внутриконтиненталь-!>іх дельт существенно отличаются друг от друга. В бессточных эдоемах в отличие от морей, связанных с Мировым Океаном, эоисходят крупномасштабные долгопериодные колебания фонового эовня, которые оказывают существенное влияние на формирование и фестройку дельтовой системы впадающей реки. С другой стороны, гадия развития самой дельты оказывает влияние на величину эитока воды и наносов в бессточное озеро и тем самым влияет на ідродина.мнческие процессы, происходящие в приемном водоеме. Эти :пекты проблемы до сих пор мало изучены.
Предыдущие исследователи, правильно выделяя основные
факторы образования дельт, не обращают должного внимания
на продолжительности их воздействия и стремятся создать еди
ную модель дельтообразования, без учета фактора времени. Между
тем, скорость влияния различных факторов на дельтовые
процессы различна. Например, влияние тектонических процессов
проявляется в течение нескольких тысячелетий и даже миллионов
лет, а влияние силового воздействия потока на частицу грунта,
лежащего на дне русла (гидродинамический фактор), сказывается в
течение весьма короткого промежутка времени, измеряе
мого секундами. Следовательно, не может быть единой моде
ли, которая охватывала бы все этапы формирования и перестрой
ки внутриконтинентальных дельт. Таких моделей должно быть
несколько, в частности, для внутриконтинентальных дельт должна
быть разработана своя особая модель.
В последние годы на территории дельт проводятся различные гидротехнические работы: выше по. реке создаются водохранилища, строятся вододелители и дамбы обвалования, выполняются руслорегулирующие и русловыправительные и другие виды работ.Они, в большинстве случаев, проводятся без достаточного научного обоснования и без учета специфики внутриконтинентальных дельт. В результате наблюдаются крайне негативные последствия от проводимых работ. Результаты подобных антропогенных нагрузок, применительно к исследуемому региону, не нашли должного научного анализа и обобщения.
В этой связи восстановление истории формирования и изучение процессов, происходящих в водотоках внутриконтинентальных дельт в естественных условиях и в условиях антропогенного воздействия, имеют большое научно-практическое значение.
Целью работы является развитие методологии системного анализа и разработка теории внутриконтинентальных дельт и на их основе исследование формирования и динамики дельте учетом геоморфологических, гидрологических , гидравлических, гидродинамических и антропогенных факторов. В этой связи необходимо"решение следующих задач:
1. Определение места геоморфрологических, гидрологических,
гидравлических и гидродинамических факторов в сложном процессе
взаимодействия речного стока и приемного водоема с уче
том особенностей зоны дельтообразования.
2. Исследование механизма формирования внутриконтинен
тальных дельт, с учетом перечисленных факторов.
3. Использование скрытых механизмов для изучения закономерностей формирования дельты р.Или в различные этапы ее развития.
4. Исследование взаимного влияния бессточного оз. Балхаш и дельты р.Или. Определение затрат стока в дельте р.Или с учетом стадии ее развития.
5; Изучение гидролого-морфологических процес
сов, происходящих в современных внутриконтинентальных дель
тах и влияние хозяйственной деятельности на эти процессы.
6. Разработка рекомендаций по управлению режи-
мом внутриконтинентальных дельт.
Объекты и методика исследований. В качестве натурной модели разрабатываемой теории выбрана дельта р.Или. Она является единственной сохранившейся дельтой аридной зоны, продолжающей выполнять функцию- геоэкологического буфера между рекой и приемным водоемом. Хотя сток р.Или зарегулирован Капчагайскич водохранилищем и несколько уменьшен забором воды на орошение, в дельте пока еще нет больших перегораживающих сооружений и отсутствуют длинные дамбы обвалования и другие крупные инженерные сооружения, стесняющие русла проток. Только в голове некоторых проток проводятся небольшие работы по очистке от наносов и углублению их начальных участков.
Ввиду того, что механизм формирования и развития внутриконтинентальных дельт является чрезвычайно сложным и многофакторным, при теоретических и экспериментальных исследованиях использованы методы геоморфологии, гидрологии, гидравлики, динамики русловых процессов и гидромеханики. В частности, при восстановлении истории формирования древних дельт p.p. Амударьи, Сырдарьи н Или использовали результаты палеогеографического анализа. При изучении взаимного влияния колебаний уровня оз.Балхаш и динамики дельты р.Или пользовались методами гидрологии и гидроморфологнческой теории русловых процессов. Наконец, при изучении гидроморфологичесхих процессов, проходящих в отдельных водотоках дельты, применит: методы гидравлики, гидрометрии и гидромеханической теории русловых процессов.
Основные положения и выводы диссертации базируются на результатах обобщения многолетшгх теоретических и натурных исследований, выполненных автором по заданию производственных организаций.
Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты натурных н лабораторных исследований, а также теоретических разработок, выполненных при непосредственном участии автора в период с 1974 по 1994 гг. Автором составлялись программы научных исследовании, которые реалнэовывались при его личном участии, проводилась обработка данных нагутшых наблюдении, их обобщение, написаны основные главы научных
И: даучно-производственных отчетов. Автор принимал участие во внедрении результатов исследований в практику народного хозяйства. Основные теоретические разработки, лабораторные и натурные данные, выводы и практические рекомендации, приведенные в дирсертации, принадлежат автору. Научная новизна работы:
-
Разработаны основные принципы системного анализа процессов формирования и перестройки внутриконтинентальных дельт с выявлением основных факторов, влияющих на дельтовые процессы на различных структурных уровнях; разработана методология анализа и расчета режима дельт с учетом геоморфологических, гидрологических, гидравлических, гидродинамических факторов; осуществлена реализация методологии системного анализа на примере дельты р.Илк.
-
Установлены отличительные особенности формирования вкугриконтинентальных (озерных) дельт.
-
Впервые изучены русловые процессы и дельтообразование на реках, впадающих в бессточные водоемы, и сделано дополнение к теории дельтообразования, связанное с процессами втекания первоначального водотока во внутриконтинентальный водоем.
-
Впервые изучены? влияние циклических колебаний уровня оз.Балхаш на формирование и перестройку дельты р.Или;влияшк дикариїики дельты р.Или на колебания фонового уровня оз.Балхаш; взаимосвязь глежду приращением объема воды в оз.Балхаш и потерями стока в дельте р.Или.
-
Для условий дельты р.Или впервые была разработана математическая модель расчета распределения жидкого и твердого стоков по сложной системе крупных водотоков; исследована динамика общего размыва в низовье р.Или и ее дельте і естественных и зарегулированных условиях; выполнен анали: изменения связи между расходом, площадью живого сечення і уровнем воды по 9 гндропостам дельты за период с 1969 по 199С гг; изучены характеристики крупномасштабной турбулентності руслового потока; выполнен анализ влияния проводимых в бассейн» р.Или ив ее дельте шшенерных работ на гидрологический режим і динамику дельты; разработаны рекомендации по улучшению водногс режима к увеличению пропускной способности водотоков дельты.
Основные положения, представляемые к защите:
- механизм формирования и перестройки внутриконтинентальньп
дельт;
методология системного анализа применительно к вкутриконтипентальньш дельтам;
результаты реализации разработанной теории для условиі дельты р.Илн;
- результаты исследований взаимного влияния колебаний
уровня оз.Балхаш и динамики дельты р.Или, а также потерь стока в
ней;
- гидролого-морфологические закономерности изменения дельты
р.Или в естественных и зарегулированных условиях;
рекомендации по увеличению пропускной способности дельты р. Или гидравлической промывкой в зимний период;
способы управления кинематической структурой потока сквозными сооружениями, установленными как в узлах разветвления водотоков дельты, так и по их длине.
Практическое значение р а б о т ы. Результаты исследований позволяют восстановить исторшо формирования внутриконтинентальных дельт на различных стадиях се развития, восстановить естествегагуго' тендеіодто развития сложной гидрографической сети дельты, выявить закономерности ее переформирования в результате антропогенного воздействия. Эти данные позволяют с большой экономической эффективностью планировать и осуществлять водохозяйственные мероприятия с минимальным ущербом природе дельт.
Реализация результатов раб о ты. Разработаны и переданы в Балхаш-Алакольское бассейновое водохозяйственное объединение "Рекомендации по обеспечению устойчивого водозабора в Топарскую систему" н "Рекомендации по улучшению условий водозабора в протоку Жидели".
Зимой 1986-1987 гг. произведена зимняя гидравлическая промывка дельты, в результате которой повысилась общая пропускная способность дельты, это позволило в многоводном 1988 г. увеличить попуски из Капчагайского водохранилища до 17,2 км/год, нз них в оз.Балхаш попало 13,8 км^/год, в то время как в предыдущие многоводные годы попуски не удавалось делать более 13,8 км?/год, из них в озеро попадало не более 9,4 Kbf/год. Теоретические и прикладные работы автора вошли в программу ГКНТ СССР 0.85.01 (1981-1985 гг.) и постановления N364(1986-1988 гг.). С 1989 г. работы проводятся по хоздоговору с Государственным комитетом по водным ресурсоам Республики Казахстан. По результатам которых составлены 7 научно-гехннческих отчетов объемом более 50 п.л.
Материалы исследований используются в учебном процессе в Казахском государственном университете нм.Алъ-Фарабп по курсу 'Динамика русловых потоков и русловые процессы", а также при выполнении курсовых и дипломных работ студентами-гидрологами.
Апробация работы. Основные результаты иссле-
гованин были доложены и получили положительную оценку на: XX Конгрессе МАГИ (Москва, 1983); У Всесоюзном гидрологическом
съезде (Ленинград, 1986); Мевдународном симпозиуме "Водные
ресурсы Центральной Азиии проблемы охраны окружающей среды"
(Урумчи, КНР, 1993); Всесоюзных координационных совещаниях по
проблеме ГКНТ СССР 0.85.01 (Москва, 1984, 1985); 1 и 11
Всесоюзных съездах гидроэкологов СССР (Москва, 1990, 1991); 111
Межвузовском координационном совещании по проблеме эрозионных,
русловых и устьевых процессов (Луцк, 1989); Координационных
совещаниях по заданию 09.04 Постановлешія ГКНТ СССР N 364
(Алма-Ата, 1986, 1987, 1988); республиканских
научно-технических конференциях и. совещаниях (Алма-Ата,
1977,1985); ежегодных научно-технических конференциях Жамбыл-ского гидромелиоративно-строительного иснтитута (Джамбул, 1974-1981); научно-техническом Совете Госкомводресурсы РК (Алма-Ата, 1992); расширенных научных семинарах кафедры гидрологии суши Казгосуниверситета (Алма-Ата, 1989, 1990, 1992, 1993, 1995); секции гидравлики, инженерной гидрологии, пиротехническое и мелиоративное строительство Ученого Совета ПО "СОВИНТЕРВОД" (Москва, 1993); научном семинаре лаборатории гидрологии Института географии HAH РК (Алматы, 1995).
Публикации. Результаты работы по теме помещены в 40 печатных работах и отчетах по НИР, в том числе одна монография и три работы на английском языке.
Структура, и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы из 230 наименований. Работа изложена на 332 страницах, в том числе 52 рисунка, 36 таблиц.
Автор выражает искреннюю благодарность профессорам М.Ж.Жандаеву и А.А.Турсунову за непосредственную помощь в реализации научно-технической программы и ценные замечания при написании работы. Автор также благодарит сотрудников кафедры гидрологии, суши Казгосуниверситета к.т.н., доцента К.К.Дускаева, к.т.н., доцента Р.Х.Дюсенову, к.г.н., доцента Л.П.Мазур, к.т.н. Е.Н.Нышанова, инженеров Р.Г.Садуова, Е.Х. Бегахметова и студентов географического факультета, способствовавших успешному выполнению комплекса исследований.
-і 7 -