Катастрофические явления в бассейнах рек Центрального Казахстана в период половодий

В статье рассмотрены катастрофические явления в бассейне р. Нуры, имевшие место весной 2014 г. Дана характеристика морфометрических показателей р. Нуры, гидрологического режима, питания, стока. Определены факторы возникновения паводковых явлений, причины поднятия уровня воды на Кокпектинском водохранилище. Высокие зимние температуры, обильные осадки, а также антропо­генные факторы нарушают естественный режим и сток рек, приводят к катастрофическим явлениям в бассейнах рек. 

Актуальность

Физико-географическое положение Республики Казахстан предопределяет недостаточность вод­ных ресурсов на её территории. Центральное положение на материке Евразия означает равную уда­лённость от океанов вокруг континента, а наличие крупнейших горных систем к югу от республики препятствует поступлению влаги с тёплыми воздушными массами, формирующимися над Индий­ским океаном. Это является главными причинами малого количества водных ресурсов Казахстана. Если брать в расчёт суммарные водные ресурсы рек Казахстана, то почти половина их формируется за пределами Республики — в Китае, Узбекистане, России и Киргизии. Транзитные реки протекают через все регионы Казахстана, кроме Центрального (если не учитывать исток р. Есиль). Основная часть стока рек Центрального Казахстана приходится на весеннее половодье, кроме того, они несут свои воды за пределы региона, поэтому задержать влагу на данной территории можно только с по­мощью водохранилищ. Наличие большого количества искусственных запрудных водоёмов на реках Центрального Казахстана приводит к техногенным катастрофам локального уровня при прорывах плотин, а загрязнение воды высокотоксичными отходами промышленных производств и сточными водами приводит к неблагоприятной экологической ситуации в регионе. Основная часть питьевой пресной воды для населения региона поступает из Восточного Казахстана по каналу Иртыш-Караганда-Жезказган. Все эти факторы относят Центральный Казахстан к самому дефицитному по водным ресурсам региону в республике и подчеркивают актуальность научных исследований в дан­ном направлении.

Методы исследования

По классификации [1], река Нура относится к большим рекам, так как имеет площадь водосбор­ного бассейна более 50 000 км², и она располагается в двух природных зонах — степной и полупус­тынной. По условиям протекания р. Нура относится к равнинным рекам. Только в верховьях, у исто­ка в горах Кызылтас, коэффициент «число Фруда», показывающий характер падения реки, немного превышает 0,1, а значит, в верховьях Нура имеет полугорный характер. Питание Нуры снего-дождевое и подземное. Встречаются и такие случаи, когда родник бьёт в самом русле реки. Особенно часто родники встречаются в верхнем течении р. Шерубайнуры, левого притока Нуры. Водный ре­жим реки Нура характеризуется тем, что она обладает весенним половодьем и зимней меженью. По­ловодье начинается в начале марта и заканчивается в апреле-мае. По мнению специалистов Караган­динского филиала «Казгидромета», половодье на реке Нуре имеет паводочный характер. Из-за того, что большая часть стока реки проходит в половодье, можно говорить не о зимней, а о летне-осенне-зимней межени, хотя наименьшие уровни и расходы воды наблюдаются зимой. Река Нура обладает относительно устойчивым руслом, хотя в течение года наблюдаются и деформации. В половодье в русле намываются осерёдки и косы, изменяются абсолютные глубины, хотя общее чередование плё­сов и перекатов отложением наносов не нарушается. С окончанием половодья русло принимает более устойчивый характер.

Верхняя и средняя части течения реки находятся на территории Карагандинской области, а ниж­нее течение лежит в пределах Акмолинской области. Река Нура впадает в Тенгиз-Кургальджинскую группу озёр на высоте около 300 м над уровнем моря. Длина Нуры в пределах Центрального Казах­стана около 580 км, площадь водосбора около 45 000 км² (рис. 1).

Рисунок 1. Водосборный бассейн р. Нуры [2, 3]

Верхнее течение реки имеет протяжённость около 280 км и начинается с истока в центральной части Казахского мелкосопочника — в горах Кызылтас, на высоте около 1100 м над уровнем моря возле горы Ханкашты. На участке верхнего течения до Самаркандского водохранилища р. Нура име­ет 9 крупных притоков и 5 притоков среднего течения (см. табл.).

Основная часть годового стока (80-86 %) приходится на период весеннего половодья. Весенний подъём уровня воды начинается обычно в конце марта или начале апреля, до середины апреля прохо­дит пик, половодье заканчивается, как правило, в середине мая. Наивысший весенний уровень воды превышает меженный уровень на 2-4 м. Апрельские разливы местами достигают 3 км. После паводка р. Нура и её притоки представляют собой неглубокие русла с чередованием плёсов и перекатов. Лет­ние дожди могут вызывать лишь незначительное повышение уровня и расходов воды (рис. 2).

Рисунок 2. Ход среднегодовых уровней (а) и расходов воды (б) на различных участках течения реки Нуры за последние 10 лет (составлено по данным [4-10])

Ледостав начинается в среднем в конце первой половины ноября и заканчивается обычно в пер­вой декаде апреля. Толщина льда к концу зимы достигает обычно 70-80 см, в суровые малоснежные зимы — до 130 см (с. Сергиопольское, 1973 г.). Во время весеннего половодья в среднем течении Ну­ра иногда разливается до 15 км в ширину. После паводка реки разбиваются на плёсы и перекаты, ме­жду которыми на небольших притоках стока нет. Летние дожди вызывают незначительное повыше­ние уровня воды на крупных реках и приводят к временному стоку на малых водотоках. Наибольшие расходы воды дождевых паводков примерно в 10 раз ниже максимумов половодья, т.е. дождевые па­водки не представляют никакой угрозы. Расходы на Нуре увеличиваются от дождей максимум на 1-2 м³/с.

Обсуждение результатов

Зима 2014 г. характеризовалась обильным выпадением осадков, что создало условия для форми­рования запасов воды в снеге в бассейнах рек. По состоянию на 10 марта 2014 г. запасы воды в снеге бассейнов основных рек области превысили норму: в бассейне р. Нуры — 110 %, р. Шерубайнуры — 50 %. Учитывая сложившиеся условия формирования стока на реках области, ожидалось, что весен­нее половодье при благоприятных условиях (положительные температуры, осадки в виде дождя) бу­дет выше нормы. При неблагоприятных погодных условиях и растяжном характере весны — в преде­лах нормы. Однако в ночь с 30.03. на 31.03. произошёл прорыв земляной плотины выше посёлка Кокпекты. Погибли люди, пострадали и были полностью разрушены многие дома. Река Кокпекты относится к бассейну р. Нуры, где запасы воды в снеге по состоянию на 10 марта 2014 г., по данным гидропоста р. Нуры - п. Шешенкара, составили 130 % от нормы, по метеорологической станции Ка­раганды — 210 % от нормы (рис. 3).

Одну из главных ролей сыграли и метеоусловия территории. По данным наблюдений метеороло­гической станции Караганда, за период с 21.03. по 31.03.2014 г. дневные температуры были выше нулевой отметки, а ночные колебались в пределах от -1 до -8 °С.

За третью декаду среднесуточная температура воздуха превысила норму на 5,8° С, что повлекло за собой интенсивное снеготаяние, увеличение водности в русле р. Кокпекты и резкий подъём уровня воды в Кокпектинском водохранилище. В связи с большим притоком воды и отсутствием необходи­мой пропускной способности шлюзовой камеры на плотине водохранилища Кокпекты с 18:30 ч

• марта 2014 г. возникли локальные переливы через тело плотины. В 1:30 по местному времени
• марта 2014 г. в результате размыва тела плотины Кокпектинского водохранилища (рис. 4) про­изошло подтопление порядка 100 домов (из 810 имеющихся) поселка Кокпекты по высоте 1,5-1,8 м. С 2 ч 45 мин 31 марта 2014 г. уровень воды в посёлке начал падать.

Рисунок 4. Катастрофа на Кокпектинском водохранилище (Фото Е.Е.Шадского)

Площадь Кокпектинского водохранилища не превышает 0,5 км², объём около 1,5 млн км³. По расчётам специалистов филиала РГП «Казгидромет» по Карагандинской области, расход воды в ночь с 30 на 31 марта 2014 г. мог составлять около 50 м³/с, а шлюзы плотины были рассчитаны на 30­40 м³/с.

Таким образом, аномально высокие зимние температуры, обильные осадки, а также антропоген­ные факторы нарушают естественный режим и сток рек, приводят к катастрофическим явлениям в бассейнах рек.

Список литературы

1. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология: Учебник для геогр. спец. вузов. — М.: Высш. шк., 1991. —368 с.
2. Карагандинская область // Карта. РГКП «Картография» / Ред. И.А.Копанева, техн. ред. Е.Т.Таутескенов. — Алматы: Агземресурсы, 2003.
3. Физическая география Казахстана // Контурные карты / Гл. ред. Г.К.Сейдыханова. — Алматы:PridePrint, —23 с.
4. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 2011 г. Вып. Бассейны рек Нура и Сарысу // РГП «Казгидромет» / Отв. ред. М.А. Метченко. — Астана, 2013. — 73 с.
5. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 2010 г. Вып. 8. Бассейны рек Нура и Сарысу // РГП «Казгидромет» / Отв. ред. М.А.Метченко. — Астана, 2012. — 84 с.