София Романова - Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим

• Название: Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим
• Автор: София Романова
• Жанр: Образовательная литература

Настоящее учебное пособие – первая книга, в которой излагается материал по вопросам гидрохимии и гидроэкологии естественных (озеро Балкаш) и искусственных (водохранилища-охладители) бессточных водоемов Казахстана. На основе многолетних комплексных полевых и лабораторных исследований выявлены основные закономерности формирования их гидрохимического режима, а также факторы его определяющие. Показано влияние континентальности климата на гидрохимию водоемов, выявлены отличительные особенности водоемов аридной зоны по сравнению с таковыми гумидных областей, доказана исключительная самоочищающая способность природных вод Казахстана. Выяснена роль антропогенных факторов на протекание гидрохимических процессов в водоемах (карбонатообразование, карбонатонакопление, сорбция – десорбция, накипеобразование, катионный обмен, метаморфизация химического состава и др.). Приведены контрольные вопросы и упражнения для подготовки к рубежному контролю.

Рассчитана на научных сотрудников, работающих в области гидрохимии, гидроэкологии, гидробиологии, гидрологии и специалистов других областей народного хозяйства, связанных с изучением и использованием водных ресурсов. Книга будет полезной и для студентов, аспирантов и преподавателей ВУЗов химических, географических и экологических специальностей.

---

Почвенный покров в районе метеостанции г. Экибастуза представлен темно-каштановыми солонцеватыми малогумусными почвами. Почвенный разрез характеризуется следующим составом: 0-40 см – чернозём (наносный слой); 40-50 см – солонец (прослойки); 50-100 см – легкий суглинок; 100-240 см – суглинок тяжелый с камнями; 240 см и ниже – супесчаная почва с водой. Почвы в районе метеостанции Павлодар – светло-каштановые, в пойме реки Ертис – чернозёмные, наносные. В середине трассы КЕК распространены солонцы (от оз. Карасор до г. Экибастуз локально на площади от 10 до 60 кв.км); каштановые и светло-каштановые малоразвитые и неполноразвитые щебнистые солонцеватые; каштановые и светло-каштановые малоразвитые и неполноразвитые щебнистые почвы.

Растительный покров района исследования чрезвычайно пестрый и образован преимущественно караганово-ковыльно-типчаковыми, полыннотипчаковыми группировками, которые чаще всего летом выгорают [8; 9]. По акватории озер (Карасор, Шандаксор и др.) распространены галофитнолуговая и галофитно-полукустарничковая растительность на солонцах и солончаках. Вдоль рек Ертис, Шидерты, ЭРВ имеют место пойменные луга и кустарники [32-34]. На правобережье р. Ертис нет древесной растительности, за исключением отдельных деревьев ивы и тальниковых кустарников в пойме реки. Здесь преобладает растительность сухих степей: ковыль, тырса и др.

1.5 Климатические условия

Бассейн озера Балкаш подвержен северным, северо-западным и западным вторжениям полярных и арктических воздушных масс. Наибольшую повторяемость имеют вторжения полярного, наименьшую – арктического воздуха. В весеннее время здесь часты циклоны, когда влажные воздушные массы из Атлантики, Средиземного и Черного морей приносят огромное количество осадков. Летом часто вторгается теплый тропический воздух с Иранского нагорья. В горных районах на фоне общей циркуляции атмосферы проявляется местная горно-долинная циркуляция. Из-за значительных различий в геоморфологии климатические условия неоднородны [2; 24; 35]. Для бассейна оз. Балкаш характерны большие суточные и годовые колебания температуры воздуха, холодная зима, продолжительное, жаркое и сухое лето. Весенний период непродолжителен и характеризуется неустойчивой погодой, частыми возвратами холодов. Осенью учащается вторжение холодных арктических масс, что ускоряет переход к зиме.

Средняя годовая температура воздуха изменяется от 7°С на западном до 5,3°С на восточном побережье озера. Максимальная летняя температура достигают 40°С, минимальная зимняя – 45°С. Обычно в октябре – ноябре наблюдается понижение температуры воздуха на 9°С, что обусловлено вторжением северных воздушных масс и развитием отрога сибирского антициклона. В зимнее время характерны оттепели, а весной – интенсивный рост температуры воздуха. Для климата свойственно обилие солнечного света и тепла. Так, сумма солнечной радиации за год достигает около 30,0 кДж/см2. Кроме того, наблюдается большая сумма положительных температур воздуха в течение вегетационного периода (около 3500 0С). Годовая амплитуда температуры в равнинных районах составляет 35 – 40 0С, а в горах 25 0С и меньше. Большой величины достигают и суточные амплитуды температур, особенно в теплый период года.

Средняя годовая абсолютная и относительная влажность воздуха составляет, соответственно, 7 мб и 66%. Сочетание высоких летних температур с небольшим количеством осадков приводит к чрезвычайной сухости воздуха. Относительная влажность в холодный период года (ноябрь – март) – составляет порядка 80%, в переходные периоды (апрель – октябрь) колеблется в пределах от 57 до 67%, летом (июнь-август) – от 40 до 52 %. Дефицит влажности воздуха в течение года изменяется в пределах от 6,4 до 8,3 мб. Весной дефицит влажности быстро растет и в июле достигает 20 – 25 мб, а зимой снижается до 0,8 – 1,3 мб.

В районе оз. Балкаш отмечается увеличение средних многолетних сумм осадков с запада на восток. За период 1930-1969 гг. высота слоя осадков, выпадавших на акваторию озера, составляла в среднем 200мм в год, причем на Западный Балкаш (ЗБ) – 186 мм, на Восточный Балкаш (ВБ) – 220 мм, а за период 1970-1989 гг., соответственно, 178, 198 и 186 мм. Среднемноголетнее значение суммы осадков на метеостанции г. Балкаш за период с начала метеорологических наблюдений (1930) до 1997 гг. составило 136,2 мм в год, а на станции Алгазы – 128,4 мм в год [20]. Средний объем воды за счет осадков за 1930-1969 гг. составил 3,6 км3/год, а за 1970-1989 гг. – 3,5 км3/год.

Высокие летние значения температуры, сухость воздуха и сильные ветры создают благоприятные условия для испарения воды с поверхности озера. Средний слой и объем испарения за 1930-1989 гг. составляют, соответственно, 990 мм и 10,3 км3/год для ЗБ, 1000 мм и 7,47 км3/год для ВБ [2; 24; 36].

Режим снежного покрова зависит в первую очередь от широты и рельефа местности. Устойчивый снежный покров в равнинных районах обычно устанавливается в середине ноября или конце октября, однако в отдельные годы он может вовсе не наблюдаться. В этот же период формируется устойчивый снежный покров в низкогорных зонах Илейского Алатау на склонах северной экспозиции [37]. Таяние снежного покрова в равнинных районах начинается и обычно заканчивается в течение февраля – марта. В горах сход снега заканчивается в марте-апреле, а в высокогорных районах продолжается до июня-июля. Запасы воды в снежном покрове распределяются по территории весьма неравномерно. В средние по снежности годы запасы воды в снеге равнинных районов достигают 30, в малоснежные – 10 мм, максимальные запасы достигают 70-100 мм.

Ледостав на оз. Балкаш длится около четырех-пяти месяцев. Толщина льда на озере составляет в среднем 0,6-0,8 м [2; 3].

Приведем данные по облачности и ветру. Минимум общей и нижней облачности наблюдается в период с августа по сентябрь, когда средняя повторяемость ясного неба по общей облачности достигает 60 %. В период с ноября по апрель преобладает пасмурная погода, среднемесячная повторяемость общей облачности от 8 до 10 баллов колеблется в пределах от 41 до 58 % с максимумом в декабре.

Туманы в районе оз. Балкаш наблюдаются по всей акватории с колебаниями в отдельные годы от 29 в ВБ до 60 в ЗБ дней. Основное число дней с туманами наблюдается в холодное время года (ноябрь-март), а летом туманов, как правило, не бывает.

На территории оз. Балкаш в течение всего года преобладают ветры северовосточного и восточного направлений, его повторяемость в среднем за год колеблется в пределах от 25 до 45% общего числа случаев. Направление господствующих ветров, особенно в ЗБ совпадает с продольной осью озера. Следствием этого являются интенсивные сгонно-нагонные течения. Среднегодовая скорость ветра достигает довольно большой величины (4,8-4,9 м/с). Наиболее сильные ветры, имеющие характер бурь, дуют с юго-запада обычно в марте (15%), реже в январе со скоростью 25 – 30 м/с. Скорости ветра на северном побережье озера больше, чем на южном. Средние месячные скорости ветра в отдельные годы достигают 7-9 м/с, а максимальные – более 30 м/с. Летом в условиях антициклональной погоды в прибрежной полосе озера наблюдаются бризы [2; 38].

Климат района Приертисья континентальный с длительной суровой зимой и коротким жарким летом. Среднегодовая температура воздуха равна +3,30С, зима с сильными ветрами и незначительным снежным покровом, достигающим 10-20 см (максимум 52 см). По данным метеостанции г. Павлодара [39] средняя месячная годовая температура воздуха в июле составляет +21,20С; абсолютный минимум – 470С приходится на январь.

Зимой грунты промерзают до глубины 1,75-2,25 м. Начало устойчивых морозов – третья декада ноября. Длительность периода устойчивых морозов составляет около 130 дней. Конец периода устойчивых морозов, как правило, третья декада марта. Лето отмечается преобладанием ясных дней, большой сухостью и изменчивостью температуры. Количество дней со средней суточной температурой воздуха свыше 20 0С достигает 50. За лето в среднем бывает 3-5 дней, а в отдельные годы до 12 дней с температурой воздуха свыше 35 0С.

В силу своего географического расположения район характеризуется дефицитом влажности – среднегодовые осадки составляют 231-249 мм. Около 50 мм осадков выпадает зимой, а остальные – в теплый период. Недостаточная увлажненность района усугубляется значительным испарением с водной поверхности. Среднегодовой слой испарения с водной поверхности составляет 85 см, в том числе за теплый период – 82 см. Потери воды на испарение (разность между испарением с водной поверхности и атмосферными осадками) составляют в среднем около 600 мм.

В многолетнем разрезе господствующее направление ветра в районе ЭТЭК – юго-западное со средней годовой скоростью около 4,5 м/сек. Доля ветров со скоростью 2-5 м/сек составляет 51 % от всех ветров, со скоростью 10 м/сек – 29,8 %; со скоростью выше 15 м/сек – 2,7 %. Максимальная скорость ветра может достигать 35-40 м/сек. В зимний период возможны вспышки сильных ветров до 42 м/сек. Такой ветровой режим способствует хорошей перемешиваемости водных масс водохранилищ, а также уносу солей из их береговых зон. Исследуемый район относится к зоне весьма недостаточного увлажнения и избыточной теплообеспеченности.