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

Исключительная мелководность и сложная морфометрия является отличительной особенностью бессточных озер аридных зон, к которым относится и оз. Балкаш. А.А. Турсунов [40] и Н.Б. Казангапова [41] приводят морфометрические характеристики некоторых бессточных озер Центральной Азии (таблица 1.1).

А.А. Турсунов считает, что эта особенность обусловлена общим генезисом озер: почти все они образовались вследствие накопления речного стока на дне больших котловин выдуваний. За время их существования котловины заполнялись твердым стоком впадающих рек. Очень сильные ветровые течения сглаживали дно водоемов, а береговые линии принимали ажурную форму. Кроме того, в середине почти всех озер сформированы острова или серия островов.

В настоящее время оз. Балкаш делится на 8 гидрохимических районов (плесов), проливом Сары-Есик оно делится на западную (4 плеса) мелководную и восточную более глубоководную (4 плеса) части. Второй плес является наиболее крупным со средней глубиной 3,4 м при ширине около 35 км, что на 4 порядка больше глубины. Максимальная глубина 26 м отмечена в Бурлитобинском заливе, куда реки давно не впадают. Пологие склоны котловины и малые глубины озера вызывают относительно быстрое изменение площади зеркала с изменением уровня воды (таблица 1.1, рисунок 1.4).

За счет интенсивного перемешивания и мелководности в озерах аридных зон, в том числе оз. Балкаш, почти нет стратификации скоростей течения воды, температур, компонентов химического состава, не могут проявляться такие явления как апвеллинг, термобар, процессы евтрофикации, сейши, характерные для глубоких озер гумидной зоны. Специальные расчеты показали, что логарифмический декремент затухания свободных колебаний для оз. Балкаш составляет 0,3, а для глубоководного оз. Байкал – на два порядка меньше – 0,006. Иными словами, если воды оз. Балкаш вывести из состояния равновесия, то примерно через три периода колебания уровень воды вернется в равновесное состояние. Для оз. Байкал на это потребуется не менее 170 – ти колебаний [36]. За такой большой срок колебания различных периодов могут накладываться друг на друга и образовывать относительно высокие и опасные волны – сейши.

Таблица 1.1 – Морфометрические характеристики бессточных озер Центральной Азии [1; 3; 38]

Вследствие изменения климата уровни воды бессточных водоемов аридной зоны, в т.ч. оз. Балкаш, испытывают многолетние и вековые циклические колебания. Как показали исследования различных авторов [1; 24; 42; 43] средний многолетний уровень оз. Балкаш составляет 340,8 м, а за прошедший век – 341,0 м (таблица 1.2).

В 1990 – 2000 гг. горизонт в озере находился выше среднемноголетнего уровня, значит, прошедшее столетие можно считать многоводным. Самые низкие среднегодовые уровни отмечались в 1946 (340,7) и 1987 гг. (340,66 м), а максимальный среднегодовой уровень, 344,47 м, – в 1908 – 1910 гг. Таким образом, в 20 веке амплитуда колебаний среднегодовых уровней озера составила 381 см. Максимальная среднемноголетняя отметка уровня воды, равная 344,70 м абс., была определена [18] по меткам высоких вод 1908 – 1910 гг., а минимальная наблюдалась в 1986 г. (340,45 м абс.).

Абсолютное значение амплитуды колебания уровня (344,70 – 340,45=4,25) превышает 4,0 м.

Если проследить за ежемесячной динамикой уровня воды озера за 1998 – 2002 гг., то вырисовывается следующая картина (таблица 1.3). В 2002 г. уровень воды в оз. Балкаш по сравнению с 1998 г. поднялся на 80 см, что составляет около 20 см в год. Если в 1893 – 1908 гг. темп роста уровня воды составлял более 23 см в год, в 1953 – 1961 гг. – около 22 см, то нынешний темп не отстает, несмотря на водопотребление и водоотведение.

Таблица 1.2 – Изменение основных гидрологических характеристик озера Балкаш за отдельные периоды [19]

Таблица 1.3 – Изменение уровня воды оз. Балкаш за 1998 – 2002гг. (в см над «0» графика, 340 м абс.) [18]

В январе 2002 г. уровень воды равен 341,8 м, а в мае и июне достиг отметки 342,0 м. Такой уровень воды последний раз отмечался в 1975 г., т.е. в пятом году от начала спада. В 2004 г. уровень воды увеличился на 0,8 м и составил 342,6 м. Общий фон векового хода уровня оз. Балкаш определяется фазами подъема и спада внутривековых циклов [44]. Уровень воды оз. Балкаш определяется суммой его годовых приращений за ряд предшествующих лет, т.е. климатическими условиями предшествующего многолетнего периода.

Среднегодовые значения уровня за 1878-1931 гг. были приближенно восстановлены и уточнены А.Н. Жиркевичем и В.В. Голубцовым [45]. Тенденция изменения поверхностного притока и видимого испарения противоположно направлены, при этом коэффициент корреляции за 1937-1969 годы равен 0,59.

Интегрирование запасов воды в озере значительно увеличивает размах внутривековых колебаний уровня по сравнению с малыми тенденциями в изменении общего фона отдельных элементов водного баланса [24].

Авторы [46] считают, что потери стока в дельте р. Иле оказывают существенное влияние на водный баланс и колебания уровня озера. Так, за 59 лет (с 1911 по 1969 гг.) с поверхности дельты испарилось около 200 км 3воды, поэтому уровень озера снизился за эти годы на 133 см.

Следует учесть и тот факт, что динамика дельты р. Иле влияет на величину притока воды в озеро и колебания уровня. Так, с 1911 по 1946 гг. уровень озера снизился на 173 см за счет климатических факторов, а именно вследствие изменения разности между притоком воды и испарением с поверхности озера и осредненными потерями в дельте. В связи с наполнением Капшагайского водохранилища в 1970 г. оз. Балкаш недополучило в среднем 2,7 км 3/год воды. Это значит, что из общей величины снижения уровня, 2,28 м, на долю данного водохранилища приходится 1,10 м. В 1937-1983 гг. норма испарения с ЗБ составила 997, для ВБ – 1015 мм/год [47].

Для бессточных озер Центральной Азии вообще, а для оз. Балкаш в частности, большое значение имеют ветровые течения, т.к. они вызывают петлеобразное перемещение частиц воды, которое обычно затухает на глубине. Такое перемещение приближается к нулю на глубине, равной половине длины волны. В результате такого действия ветровых волн в поверхностном слое образуется дрейфовое течение воды, образующее сгоны и нагоны. В глубинных слоях водоема образуется компенсационное противотечение, направленное против ветра. В достаточно глубоких водоемах их скорости пренебрежимо малы, но в мелководных водоемах становятся соизмеримыми с дрейфовыми течениями и играют весомую роль в процессах перемешивания водных масс.