Анализ климатических условий формирования и расчет основных характеристик стока р. Жаксы-Сарысу

Дисциплина: География
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 22 страниц
В избранное:

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. аль-Фараби

Географический факультет

Кафедра гидрологии суши

выпускная РАБОТА

анализ климатических условий формирования

и расчет основных характеристик стока р. Жаксы Сарысу

Исполнитель:

студентка 4 курса С. Д. Тулеугазина

Научный руководитель,

ст. преп., к. г. н М. Х. Сарсенбаев

Нормоконтролер А. Г. Чигринец

Допущена к защите

зав. кафедрой Р. Г. Абдрахимов

Алматы 2007

Реферат

Данная выпускная работа общим объемом двадцать пять страниц компьютерного текста, пять иллюстрации, четыре таблиц, список использованных источников, состоящий из двенадцати наименований .

Ключевые слова: пост, створ, река, водный режим, половодье, межень, температура воздуха, климат, осадки, сток, водность, норма стока, коэффициент вариации.

Объект исследования: р. Жаксы-Сарысу

Цель работы: расчет основных статистических характеристик реки Жаксы-Сарысу в створе с. Сарысу и анализ климатических условий формирования стока.

Методы исследований: географо-гидрологический, гидрологической аналогии, интерполяции, экстраполяции, математической статистики.

Содержание

с.

введение4

1 физико-географическая характеристика бессейна р. жаксы сарысу5

1. 1 Рельеф5

1. 2 Особенности геологического строения5

1. 3 Метеорологические факторы, обусловливающие сток р. Жаксы-Сарысу6

1. 4 Почвогрунты и растительность8

1. 5 Гидрографическое описание р. Жаксы-Сарысу9

1. 6 Гидрологическая изученность9

1. 7 Хозяйственное использование водных ресурсов10

2 характеристики годового стока11

2. 1 Водный режим12

2. 2 Определение статистических характеристик стока р. Жаксы-Сарысу. Построение гидрографа12

2. 2 Построение разностной интегральной кривой модульных коэффициентов13

2. 3 Определение расходов воды различной обеспеченности18

2. 4 Влияние метеорологических условий на формирование стока. Связь стока с осадками22

заключениеОшибка! Закладка не определена.

список использованных источников24

введение

В работе проанализированы характеристики годового стока р. Жаксы Сарысу в створе гидропоста с. Сарысу.

Рассмотрены климатические факторы формирования стока - температура воздуха, атмосферные осадки, а также факторы подстилающей поверхности. Основная часть работы посвящена анализу водного режима реки и определению основных характеристик стока. Определены параметры годового максимального и минимального стока - норма стока и расходы воды различной обеспеченности. Произведена проверка рядов на однородность и репрезентативность.

В работе использованы данные стационарной сети метеорологических и гидрологических наблюдений РГП «Казгидромет».

Применены методы математической статистики, произведен анализ влияния метеорологических факторов на сток р. Жаксы Сарысу.

1 физико-географическая характеристика бессейна р. жаксы сарысу

1. 1 Рельеф

Сарысу - река Казахского мелкосопочника. Сопки и гряды обступают реку на значительном расстоянии со обоих берегов.

Мелкосопочник представляет собой равнину с останцовыми горами и сопками. Это - пенеплен - остатки большой горной страны, разрушенной временем и процессами денудации и эрозии, частично погребенной под рыхлыми отложениями.

Сопки с куполовидными или конусовидными вершинами поднимаются над окружающей местностью на 30-40, иногда - до 80 м-100 м.

В западной части мелкосопочника возвышаются горы Улутау и Арганаты, с их восточных склонов стекает, в частности, р. Каракенгир, которая затем преобразуется в самую полноводную речную систему - Сарысу. На западных же склонах берут начало притоки р. Торгай, относящейся к соседнему бассейну бессточной впадины Шолкартениз.

Истоки составляющих р. Сарысу на востоке бассейна относятся к горам Будулы, Жаксы-Тагылы, Космурын. Это все лишь периферийные горы Казахской складчатой страны. Основные же ее горные массивы и хребты остаются за пределами бассейна и питают своей влагой другие реки.

Дойдя до пустыни, р. Сарысу резко поворачивает на юг и течет вдоль западной окраины плато Бетпак-Дала. Бетпак-Дала - это северная Голодная степь. Плато обрывается к долине р. Сарысу крутым уступом, высотой до 40-60 м Бетпак-Дала - обширная пустынная равнина с длинными и пологими увалами.

Водосборная площадь здесь - недействующая. Сток не формируется, а, напротив, теряется. Пустыня глинистая, но на ее западной окраине распространены пески, часто подвижные, перемещаемые ветром. Поверхность слабо всхолмленная, ее юго-западная часть понижена. Для поверхности характерны многочисленные котловины и сухие лога. В юго-западной части много токыров и соров. Имеются мелкие соленые озера.

1. 2 Особенности геологического строения

Большая часть поверхности бассейна когда-то была дном моря.

Поверхность мелкосопочника характеризуется ярусным строением, причем ярусы - различного геологического возраста. Повышенные формы рельефа сложены преимущественно кристаллическими породами допалеозойского и палеозойского возраста. В районе Улутауских гор широко распространены сланцы, гнейсы, кварциты, мраморы, конгломераты, песчаники, известняки.

Наибольшая площадь в бассейне Сарысу занимают силурийские и девонские отложения, причем, преобладающая роль принадлежит осадочному и эффузивным комплексам. Эти породы слагают типичный мелкосопочник центральных и западных районов, они имеют зону активной трещиноватости мощностью до 30-40 м.

Сильно трещиноватые и закарстованные известняки встречаются в верхней и средней частях бассейна. Крупные массивы гранитов со значительной трещиноватостью имеются в верховьях рек Атасу и Жаксы-Сарысу. Карстовые формы распространены также в бассейне Каракенгира. Долины рек Каракенгира и его притоков пересекают структуры, сложенные закарстованными известняками.

Долины рек и озерные котловины сложены мощными толщами аллювиальных и аллювиально - пролювиальных четвертичных отложений. Мощность песчано-гравийно-галечных отложений достигает 15-20 м. В долинах рек под 50 - 70-метровой толщей третичных глин слоем мощностью в несколько десятков метров залегают песчано-галечниковые отложения древнего аллювия.

Западная часть Бетпак-Далы сложена верхнемеловыми глинами, глинистыми песками, песчаниками с прослоями известняков и мергелей. Это - глинистая пустыня с небольшими массивами эоловых песков. Туранская низменность касается правобережной нижней части бассейна. Мощные толщи третичных отложений представляют мелкозернистые пески, перекрывающиеся глинами, отчасти - конгломератами.

1. 3 Климатическая характеристика бассейна

С точки зрения условий формирования стока климат бассейна неблагоприятный.

Территория бассейна р. Жаксы-Сарысу характеризуется резко континентальным и засушливым климатом, что обуславливается удаленностью территории от больших водных пространств, а также свободным доступом теплого сухого субтропического воздуха пустынь Средней Азии и холодного, бедного влагой арктического воздуха, перемещающихся в меридиональном направлении. Для теплого полугодия характерны высокая температура воздуха, незначительные осадки и небольшая относительная влажность воздуха, а для холодного полугодия - продолжительная суровая зима с устойчивым снежным покровом, значительными скоростями ветра и довольно частыми метелями.

Весна наступает в конце марта - начале апреля и длится всего один, два месяца. Лето продолжается четыре - пять месяцев. Осень, как и весна короткая. Зима начинается в ноябре, заканчивается в марте.

Средняя годовая температура воздуха на севере рассматриваемой территории 3, 2 - 3, 5 ⁰ С, а на юге 5, 1 - 6, 5 ⁰ С. В связи с изрезанностью рельефа местности, закономерное возрастание температуры воздуха с севера на юг часто нарушается. В повышенных частях бассейна средняя годовая температура воздуха колеблется от 0 до 2 ⁰ С.

Средняя температура воздуха самого холодного месяца - января на севере минус 15, 6 ^о С, а в южной части минус 12, 3 ⁰ С, на востоке - минус 18, 1 ⁰ С . Абсолютный минимум в отдельные годы достигает минус 40 ^о С.

Весной среднесуточная температура воздуха переходит через 0 ⁰ С в сторону положительных температур в среднем 20 - 30 марта, а через 5 ^о С - 5-12 апреля. В повышенных частях мелкосопочника наступление положительных температур наблюдается в среднем на 3-5 дней позже, чем в указанные даты для окружающей местности. Начало и окончание весны от года к году колеблется от 15 до 20 дней. Осенью переход среднесуточных температур воздуха через 0 ^о С наблюдается 5-10 ноября. Продолжительность теплого периода (среднесуточная температура воздуха больше 0 ^о С) в среднем 200-230 дней. Наиболее теплый месяц - июль. Средняя месячная температура июля измеряется от 20. 5 ⁰ С до 25, 7 ⁰ С ^. Абсолютный максимум температуры в июле достигает 46 ^о С.

Атмосферные осадки на рассматриваемой территории распределяются весьма неравномерно. Закономерность уменьшения их с сз на юв часто нарушается под влиянием Центрально-Казахстанского мелкосопочника.

Наибольшее за год количество осадков выпадает в горных районах мелкосопочника (300 - 350 мм в районе гор Улутау) . Наименьшее среднегодовое количество осадков наблюдается в юго-западных районах - 85 мм (Джетыконур) . На большей части территории средняя годовая сумма осадков колеблется в пределах 100 - 155 мм.

На северо - восточной части территории бассейна р. Сарысу наибольшая месячная сумма осадков приходится на летние месяцы (июнь-июль) . Но в условиях рассматриваемой территории, они большей частью лишь смачивают поверхность почв и теряются на испарение. На юго-западной максимум осадков выпадает в весенние месяцы (апрель-май) . Наименьшее количество осадков бывает обычно в сентябре.

Засушливость климата района проявляется также в большой продолжительности бездождных периодов. На юге эти периоды достигают до 30 - 50 дней. Бездождными чаще бывают август - сентябрь. Поскольку дожди с малой суммой осадков в летнее время года слабо увлажняют почву, продолжительность засушливого периода значительно больше длительности бездождных периодов.

Наибольшая относительная влажность воздуха бывает в зимнее время (до 82 %), наименьшая - в теплое время года (34 %) .

Средний годовой дефицит влажности воздуха колеблется от 5, 0 - 9, 6 гПа. В зимнее время на большей территории он равен 0, 4 - 0, 8 гПа. В теплое время года дефицит влажности воздуха значительно колеблется (10 - 24, 5 гПа) .

Незащищенность территории от проникновения в ее пределы воздушных масс различного происхождения благоприятствует интенсивной ветровой деятельности. Обширность территории и сложный рельеф обусловливают значительные различия в скорости и направлении ветра.

Средняя годовая скорость ветра колеблется в пределах 2, 1-3, 4 м/с. Преобладающее направление ветра отмечается полосой восточного и северо-восточного до 40 %, в Кзылжаре устойчивость северо-восточного ветра составляет 54 %. В центральной части бассейна р. Сарысу преобладают юго-восточный и южный ветер.

Снежный покров формирует практически весь сток р. Жаксы-Сарысу. Первый снег выпадает в начале октября. Устойчивый снежный покров на большей части бассейна устанавливается во второй-третьей декадах ноября, только в южной части - в начале декабря. Распределение снегозапасов находится в зависимости от рельефа местности, растительного покрова и ветрового режима. Устойчивый снежный покров удерживается от 130-150 дней в районах Казахского мелкосопочника до 100-120 дней на юге. Максимальные воды в снеге составляют 5-120 мм. В самых низовьях Жаксы-Сарысу снегозапасы не достигают 50 мм. Наибольшие скопления снега наблюдаются в руслах рек и временных водотоков. В многоснежные зимы в них скапливается снега в 2-3 раза, а в средние по снежности и числу метелей зимы в 1, 5 раза больше, чем на остальной части бассейна. Сход снежного покрова происходит обычно в середину апреля.

Для данного района характерно ежегодное промерзание почвогрунтов. Наибольшая глубина промерзания колеблется от 170 до 230 см. Максимальная продолжительность периода промерзания может наблюдаться до 6-7 месяцев.

1. 4 Почвогрунты и растительность

Почвенный покров Центрального Казахстана отличается значительным разнообразием как по типам почв, так и по их механическому составу. В бассейне р. Сарысу наибольшее распространение имеют темно-каштановые, светло-каштановые и бурые почвы. В районе мелкосопочника преобладают светло-каштановые. Еще одна особенность почв района - малая мощность мелкоземлистой толщи, хрящеватость и щебнистость в возвышенных частях мелкосопочника. Распространены сланцы, солончаки, токырные, лугово-болотные почвы.

По механическому составу наибольшее распространение имеют суглинки.

Меньше распространены супесчаные и маломощные щебнистые почвы. Состояние почвы - ее промерзание, запасы влаги во многом определяют условия формирования половодья.

На поверхности бассейна преобладает редкая ковыльная, типчаково-полынная растительность. Весной к ней примешиваются эфемеры. На мелкосопочнике и в горах злаково-ковыльная типчаковая растительность сочетается с кустарником. На дне речных долин распространены участки с луговой растительностью, а в долинах рек, стекающих с гор Улутау, встречаются березовые перелески.

В местах выхода подземных вод, на ежегодно затопляемых пойменных участках, по берегам озер встречаются заболоченные места с растительностью, характерной для низинных болот.

В полупустынном поясе растителный покров крайне изрежен, согбенно на вершинах холмов.

В пустынях - полынно-солянковая м полукустарниковая растительность, не образующая сомкнутого покрова. Весной появляются эфемеры.

Значительная часть пространства пустынь и мелкосопочника используется как пастбища, а небольшие площади в речных долинах - под поливное земледелие.

1. 5 Гидрографическое описание р. Жаксы-Сарысу

Река Жаксы-Сарысу имеет длину 113 км, площадь водосбора 3510 км ² , средняя высота водосбора - 644 м, средневзвешенный уклон 1. 31 ‰. Образуется слиянием рек Аксу и Шортанды. Притоки в основном правобережные: р. Мухтар, р. Сабаксу, р. Аксу, р. Набак, р. Шотан. С левого берега на 82-м км падает небольшая река без названия длиной 11 км.

Правобережная часть водосбора холмистая, высота холмов 1 -50 м, левобережная представляет собой слабо наклонную равнину. В верховьях реки средняя высота возвышений над окружающей местностью 80-200 м, а самых высоких - 500-1000 м. Почвы светло-каштановые, тяжелосуглинистые и суглинистые. Вершины холмов лишены почвенного покрова. Растительность полынно-злаковая, встречаются солянковые разности, в поймах распространены луга.

Долина трапецеидальная, шириной 1 - 11 км. Склоны пологие, неясно выраженные, их высота 5 - 20 м. По склонам, преимущественно по левобережному, прослеживается слабо выраженная терраса, шириной 2 - 10 км, в низовьях - 100 - 250 м.

Пойма двухсторонняя, шириной 100 - 200 м, ровная. Незаметно сливается со склонами долины.

Русло неразветвленное, умеренно извилистое, шириной 4 - 90 м. Дно ровное, песчано - галечно - гравилистое, на участке между 16 и 37 км от устья оно заросло тростником. Берега пологие, оголенные, высотой 0, 2 - 0, 5 м. На излучинах подмываемый берег обрывистый, высотой 1 - 4 м, он лишен растительности и легко подмывается.

Р. Жаксы-Сарысу многоводнее, чем Жаман-Сарысу. Это наименее минерализованный водоток системы Сарысу. В период половодья вода имеет малую минерализацию - 100 - 250 мг/л и относится к гидрокарбонатному классу.

1. 6 Гидрологическая изученность

Развитие гидрологической сети рек бассейна Сарысу началось в 1931 г., после создания службы СССР. Кроме этого изучением стока рек занимались Министерство водного хозяйства Казахской ССР, институтами «Гидропроект» и «Водоканалпроект», КазНИГМИ.

На р. Сарысу и ее притоках в разное время действовали более 45 постов, принадлежащих Казгидромету и другим ведомствам. В 60-тидесятые годы прошлого столетия в бассейне р. Сарысу одновременно проводились наблюдения на 15 гидрологических постах. Наиболее продолжительный период наблюдений за стоком на рассматриваемой территории имеется р. Сарысу - раз. № 189 (1961-200 гг. ), на р. Кара - Кенгир - 12 км выше устья р. Жиланды (1932-1998 гг. ), р. Жаксы-Сарысу - с. Сарысу (1930-1991гг. ), Жаман-Сарысу - с. Жана-Арка (1932-1998 гг. ) .

Качество данных наблюдений в целом можно считать удовлетворительным. Характерной особенностью изученности речного стока изучаемого района является кратковременность, прерывистость наблюдений на большинстве постов и неравномерность их размещения по территории (рис. 1) .

На 01. 01. 2006 г. на изучаемой территории ведутся наблюдения на 1 гидрологическом посту - р. Сарысу раз. № 189.

Пост р. Жаксы-Сарысу - с. Сарысу расположен на правом берегу близ раз. Сарысу в 0, 7 км ниже устья правого притока Чолак-Эспе. Водпост свайного типа. В 1959 г. на посту была принята Балтийская система высот. Высота нуля графиак - 625, 74 м БС. Гидроствор №1 совмещен створом водпоста и оборудован люлечной переправой. В меженный период расходы измерялись во временных створах вброд.

1. 7 Хозяйственное использование водных ресурсов

Основные потери вод связаны с созданием водохранилищ и прудов, забором воды для лиманного и регулярного орошения.

Сведения об основных вдхр. приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные характеристики водохранилищ бассейна р. Сарысу

Водохранилище

Водоток или место образования водохранилища

Год начала эксплуатации

Площадь зеркала,

км ²

Проектная емкость,

млн. м ³

полная

полезная

Водохранилище: Кенгирское

Водоток или место образования водохранилища: р. Кара-Кенгир

Год начала эксплуатации: 1952

Площадь зеркала,км2: 37, 3

Проектная емкость,млн. м3: 319

311

Водохранилище: Жездинское

Водоток или место образования водохранилища: р. Жезды

Год начала эксплуатации: 1968

Площадь зеркала,км2: 17, 6

Проектная емкость,млн. м3: 76, 0

72, 5

Водохранилище: Актастинское

Водоток или место образования водохранилища: р. Актасты

Год начала эксплуатации: 1981

Площадь зеркала,км2: 15, 7

Проектная емкость,млн. м3: 77, 0

65, 3

Водохранилище: Чкаловское

Водоток или место образования водохранилища: р. Карагандинка

Год начала эксплуатации: 1964

Площадь зеркала,км2:

Проектная емкость,млн. м3: 6, 45

5, 5

На территории бассейна р. Каракенгир до 1990 г. Были расположены землепользования семи сельскохозяйственных предприятий, в том числе пять совхозов Улытауского района.

Орошение было сосредоточено в трех хозяйствах. Доля орошаемых земель в общей площади пашни составляла 1, 9 %. Орошение участков производилось при помощи механического подъема воды временными насосными установками непосредственно из водоисточника. Дренаж на орошаемых участках отсутствует.

2 характеристики годового стока

2. 1 Водный режим

Основной особенностью водного режима р. Жаксы-Сарысу является резко выраженное весеннее половодье. Вслед за половодьем наступает летняя межень.

Половодье начинается во время интенсивного снеготаяния. В начальный период вода, собираясь в русле, разрушает находящийся в нем лед. Подъем весеннего половодья обычно идет быстро, особенно на малых водотоках. Средняя его продолжительность на крупных и средних реках 5 - 15 суток, на малых - 4 - 8, а на самых малых 1 - 2 суток.

Спад половодья происходит значительно медленнее подъема. Продолжительность спада на больших реках в среднем в 3 - 5 раз, а на средних и малых - 2 - 4 раза дольше подъема.

Режим уровня воды не всегда отражает изменение водности. Наибольшие различия в ходе уровня и расходов наблюдаются в начале весеннего половодья.

По окончании весеннего половодья наступает длительная межень. Большинство водотоков разбивается на отдельные плесы, разделенные между собой пересохшими перекатами.

Уровень воды на постоянно действующих водотоках в летний период устойчив. Наинизший уровень наблюдается в июле - августе.

Зимой почти все пересыхающие реки промерзают на перекатах.

2. 2 Определение статистических характеристик стока р. Жаксы-Сарысу. Построение гидрографа

Определение нормы годового стока рек бассейна р. Сарысу связано с большими трудностями. Они обусловлены сложностью и разнообразием природных условий.

Норма годового стока определена по формуле :

\[{\cal Q}_{00}=\frac{\hat{\Sigma}\hat{\cal Q}}{\cal Q}\]

, (1)

где

\[Q_{\mathfrak{g}N}\]

- норма годового стока,

\[\leq_{i}\]

- годовые величины стока за N лет