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

На акватории оз. Балкаш практически ежедневно дуют ветры со скоростью 5 м/с, а наибольшие скорости достигают 7-8 м/с [48]. Такие ветры способствуют образованию волн высотой почти 1,0 м и длиной около 15 м (для внутренних водоемов крутизна ветровых волн, т.е. отношение их высоты к длине, составляет 1:15). Толщина активного слоя для такой волны составит 7,5 м, что значительно больше средней глубины большинства плесов этого озера. Такое же явление наблюдается и на других озерах рассматриваемой аридной зоны, причем здесь почти ежегодно бывают штормы со скоростью ветра 25-35 м/с, которые вызывают волны высотой до 3,0 м и длиной до 50 м.

А- план озера; Б- продольный разрез озера по З-В.

Рисунок 1.4 – Морфологические характеристики оз. Балкаш (по Ж. Достаю, [18])

Например, в оз. Чаны сильные течения в протоках и умеренные в открытых плесах бывают или чисто дрейфовыми, или градиентными, являющимися следствием вторичного проявления влекущего действия ветра. При продолжительном действии таких течений происходит отток воды из одного плеса в другой и интенсивный водообмен между соседними плесами, как это имеет место и в оз. Чаны [49].

По мнению профессора А.А. Турсунова «в случае мелководных водоемов аридной зоны, образуются своеобразные компенсационные ветровые течения, соизмеримые по скорости с дрейфовыми, которые занимают глубоководные части акватории, но направлены против ветра. Чем сильнее ветер, тем мощнее и больше по площади зона компенсационных течений. Дрейфовые и компенсационные течения образуют замкнутые вихревые образования (ринги), в центре которых создаются застойные зоны, где интенсивно происходит осаждение наиболее крупных наносов. Остатков растений и различных видов зообентоса. При устойчивых по направлению ветрах и сильных штормах на месте этих застойных зон могут образоваться осерёдки, острова и подводные мели (например, Досайская коса на оз. Балкаш)» [50].

Достаточно полные исследования ветровых течений на оз. Балкаш были проведены И.М. Мальковским на основании расчетов на двумерной математической модели и крупномасштабной физической модели озера [51]. Так, установлено, что ветровые течения локализованы по наиболее крупным плесам озера. Дрейфовые течения достигают почти во все участки изрезанного берега, создавая активное перемешивание вод большого числа заливов с водами плесов. Компенсационные же течения, направлены против ветра и находятся в середине относительно глубоких частей, обеспечивая водообмен между отдельными плесами озера и увеличивая разрушение дна глубоководных частей. Исследования синоптической ситуации за структурой поля ветровых течений показало, что уже к концу первых суток в Западном Балкаше доминировали поступательные движения воды по оси озера совместно с береговыми дрейфовыми течениями (скорость до 0,21 м/с) и центральным компенсационным течением (скорость до 0,09 м/с). Оказалось, что максимум скорости течения в самом узком месте озера, проливе Сары-Есик наступает через 15 часов и составляет 0,38 м/с. Третий гидрохимический район характеризуется четко выраженной антициклонической циркуляцией, диаметр которой составляет 2/3 ширины озера. В V и VIII гидрохимических районах, относящихся к Восточному Балкашу, выделяются крупномасштабные вихревые течения на фоне общих дрейфовых. Измерения показали, что взаимный обмен водными массами происходит между I и II, II и III, III и IV, VII и VIII гидрохимическими районами, а односторонний переток воды происходит из VI в VII, из V в VI и из IV в V районы озера. Такое явление как нагон отмечается в I, IV, VI и VIII районах озера.

Ветровые течения в оз. Балкаш обычно действуют совместно со стоковыми, плотностными и другими видами течений. Так, по данным [40] ветровые течения в районе острова Тасарал зафиксированы при очень слабых ветрах, возникающих, как правило, после продолжительных штилей. На такие условия приходится порядка 5-15% продолжительности безледоставного периода. Скорости поверхностных течений при этом составляют 1-3% скорости ветра на высоте 10 м над водной поверхностью. Наибольшие измеренные скорости суммарных течений в прибрежных зонах ЗБ достигают 0,55, а в удаленных от берегов участках еще больше, 1,0 м/с.

Сильные ветровые течения оказывают большое влияние на перемещение наносов в водоеме и взаимодействие мелководного водоема с их пологими берегами. Они не только поднимают донные отложения, илы со дна водоема, но и деформируют земляные берега, подвергают разрушению волнами (абразии) высокие скалистые берега, размывают пологие песчано-гравийные берега. Вдольбереговые дрейфовые течения переносят взмученные наносы и продукты разрушения скал в форме донных гряд. В связи с тем, что направления и скорости дрейфовых течений изменчивы, то меняется как ориентация, так и высота этих донных гряд: одни гряды накладываются на ранее отложившиеся гряды и т.п. В береговой зоне мелководного водоема происходит скопление наносов и развивается процесс флотации, приводящий к образованию характерных кос, береговых валов, подводных мелей и других формирований из крупных, промытых ветровыми течениями наносов. Более мелкие фракции (песок, пыль и ил) попадают в глубоководные части водоема с последующим их участием в компенсационных течениях и гидрохимических процессах. В период высокого стояния уровня воды озера в силу вступают не только крупные наносы притоков, но и продукты абразии берегов, и ранее сформировавшиеся береговые дюны. При усыхании и снижении уровня воды озера эти образования выступают из воды. На них оказывают влияние ветер и растительность. Со временем отмечается рост в высоту и в сторону воды, что приводит в конечном итоге к сокращению площади водоема. Например, на Аральском море известен мыс «Тигровый хвост» и Аттепинский архипелаг, а на оз. Балкаш – полуострова Сары-Есик и Кентюбек, острова Ультаракты и Коржун, а также знаменитая Досайская коса. Они в середине 60-х годов только начинали выступать из воды, вступая в первую фазу своего высыхания.

При резком снижении уровня воды в зону действия дрейфовых течений вступают более мелкие наносы, которые сформировались ранее у подошвы береговых форм. Вдольбереговые течения переносят эти наносы на большие расстояния, образуя удлиненные косы и гряды, отделяющие от основной части акватории большинство мелководных заливов, прибрежных озер, болотистых понижений. При второй фазе высыхания, береговое очертание озера обретает более округлую форму, в связи с чем площадь акватории озера и затраты воды на испарение значительно уменьшаются, а миграция солей в береговые отшнуровывающиеся заливы, наоборот, увеличивается. За счет выправления линии берегов и отшнурования излишних заливов озеро, тем не менее, стремится к самосохранению. При дальнейшем понижении уровня водоема в сферу действия ветровых течений вступают донные отложения, которые активно углубляют дно и в силу вступает третья фаза усыхания бессточного водоема – происходит самоуглубление мелководного водоема и его разделение на отдельные части. В результате в жизнь вступает блуждающее в собственных песчаных отложениях озеро, которое заполняется лишь в отдельные многоводные годы [40; 50].