Антропогенные изменения водных ресурсов и максимальных уровней реки Иртыш в равнинной части бассейна в Республике Казахстан

Abstract

Актуальность. В работе представлены результаты анализа особенностей режима максимальных за год уровней р. Иртыш натранзитном участке ниже Верхне-Иртышского каскада водохранилищ в естественных и зарегулированных условиях. Максимальные уровни определяют ситуацию с наводнениями, разрушающим воздействием речного потока на объекты в речном русле и на берегах, обводнением пойменных массивов. Последнее для Павлодарской области Республики Казахстан в настоящее время представляется важной проблемой, поскольку продуктивность обширных пойменных пастбищ вдоль Иртыша зависит в значительной степени от поствесеннего запаса воды в почвогрунтах, их промытости. Сокращение частоты, продолжительности и глубины затопления иртышской поймы на фоне усиления засушливости в регионе самым неблагоприятным образом сказывается на сельскохозяйственной деятельности. В связи с этим одной из самых актуальных на сегодня и практически не решенной является проблема сохранения поймы, общая площадь которой от створа Шульбинской ГЭС до границы с Россией составляет более 400 тыс. га. Цель работы: анализ режима максимальных уровней воды р. Иртыш и условий затопления поймы на равнинной части водосбора (в пределах Республики Казахстан). Методы исследования. Применялся географо-гидрологический и статистический метод анализа материалов наблюдений за уровнями р. Иртыш в четырех створах (г. Семей, с. Семиярское, г. Павлодар и с. Иртышское), расположенных на реке ниже по течению от каскада водохранилищ. В силу ограниченности данных режим максимальных уровней за два временных интервала - в естественных (1935-1959 гг.) и в зарегулированных (1967-2011 гг.) условиях - исследовался в створе г. Павлодар, в остальных створах - только в зарегулированных условиях. Использовались методы математической статистики для проверки временных рядов на однородность (критерии Фишера и Стьюдента), наличие значимых тенденций по параметрическим и непараметрическим критериям. Расчетные максимальные уровни для неоднородных рядов определялись по составным кривым обеспеченности согласно СП 33-101-2003. Результаты. Показано, что режим максимальных уровней р. Иртыш на равнинном участке ниже по течению от каскада водохранилищ претерпел значительные изменения по сравнению с естественным режимом. Нарушена генетическая однородность максимальных уровней у г. Семей и с. Семиярское: годовой максимум уровня стал наблюдаться и в зимний период. Произошло падение уровней воды различной обеспеченности. Например, у г. Павлодар величина максимального уровня воды 1 %-ой обеспеченности снизилась на 1,11 м; амплитуда колебаний уменьшилась на 0,44 м. Пойма Иртыша в настоящее время, несмотря на природоохранные попуски воды из каскада водохранилищ, ежегодно затапливается в пределах Республики Казахстан только на нижнем участке (Павлодар, Иртышское), создавая здесь лучшие условия для поддержания плодородия почв, чем выше по течению.

Relevance of the study. The paper introduces the results of analysis of characteristic features of the maximum annual water levels regime of the Irtysh River in the transit section downstream of the Upper Irtysh cascade of reservoirs under natural and regulated conditions. Maximum levels determine the situation with floods, destructive effects of river flow on objects in the river bed and floodplain, watering of floodplain massifs. The latter now seems to be an important problem for Pavlodar region of the Republic of Kazakhstan, as the productivity of vast floodplain pastures along the Irtysh depends to a large extent on the post-spring water supply in the soils and their washing. Reducing the frequency, duration and depth of flooding of the Irtysh floodplain against the background of increasing aridity in the region has the most adverse effect on agricultural activities. Therefore, the problem of conservation of the floodplain, with the total area from the Shulbinskaya hydropower station to the border with Russia of more than 400,000 ha, is one of the most urgent and today almost unresolved. Aim of the work is the analysis of the maximum water levels regime of the Irtysh river and the flooding conditions of the floodplain in the flat part of the watershed area within the Republic of Kazakhstan. Methods of research. The authors used geographic-hydrological and statistical methods of analysing the materials of observations of water levels in the Irtysh river at four gauge stations (Semey, Semyarskoye, Pavlodar and Irtyshskoye), located on the river downstream from the cascade of reservoirs. Due to the limited data, the regime of maximum levels for two time intervals - in natural (1935-1959) and in regulated (1967-2011) conditions - was investigated for Pavlodar station, and for the remaining gauges - only under regulated conditions. We used the methods of mathematical statistics to test time series for homogeneity (Fisher's and Student's criteria), and significance of trends (parametric and nonparametric criteria). The estimated maximum levels for inhomogeneous series were determined from the composite probability curves according to the existing standard SP 33-101-2003. The results. It is shown that the regime of maximum water levels in the Irtysh river in a lowland area between the gauge stations Semey and Irtyshskoye has undergone significant changes in comparison with the natural regime of 1937-1959. The genetic homogeneity of the maximum levels at Semey and Semiarskoe was disrupted: the annual maximum levels began to be observed also in winter. The decrease in water level of 1 % probability of exceedance at the city of Pavlodar is estimated as 1,11 m; 5 % - 0,94 m, and 10 % - 0,66 m compared to the period of unregulated flow regime 1937-1959. The amplitude of maximum water level fluctuations at Pavlodar decreased by 0,44 m. At present time the Irtysh floodplain, despite the environmental releases of water from the cascade of reservoirs, is flooded annually in the Republic of Kazakhstan only along the lower part of the river course (Pavlodar, Irtyshskoye), providing better conditions for maintaining floodplain soils fertility than higher upstream.