Нұра Алабы өзендерінің ағындысының қалыптасуындағы табиғи және антропогендік фаторларының рөлі
Мазмұны
Кіріспе
- Нұра өзені алабының физико — географиялық сипаттамасы
1.1. Жер бедері
1.2. Геологиялық құрылымы
1.3. Ауданның метеоклиматтық жағдайы
1.3.1. Радиациялық теңдестік
1.3.2. Ауа температурасы
1.3.3. Жауын — шашын
1.3.4. Қар жамылғысы
1.3.5. Ауа ылғалдығы
1.3.6. Жел режимі
1.4. Топырақ жамылғысы
1.5. Өсімдік жамылғысы
- Нұра өзені алабының гидрологиялық зерттелуі және су режимі
2.1. Гидрологиялық зерттелу
2.2. Гидрографиялық сипаттамасы
2.2.1. Нұра өзені — с.Сергиопольское бекетінің сипаттамасы
2.3. Су режимі
2.3.1. Қоректену көздері
2.3.2. Су деңгейі режимі
2.3.3. Су өтімі режимі
- Ағынды сипаттамаларын есептеу
3.1. Қатарды толықтыру
3.2. Қатарды Стьюдент, Фишер және Колмогоров — Смирнов
критерийлері бойынша біртектілікке тексеру
3.3. Жылдық ағындыны анықтау
3.3.1. Гидрометриялық бақылау деректері жетқілікті болған жағдайда
қалыпты жылдық ағындыны анықтау
3.3.2. Есептік кезеңді таңдау
3.3.3. Жылдық ағындының өзгергіштігі және оның мәндерінің есептік қамтамасыздықтарын анықтау әдістері
3.4. Ықтималдық үлестірім қисықтарыньщ параметрлері
Қорытынды
Пайдаланған әдебиеттер
Кіріспе
Нұра өзені Орталық Қазақстанның ең ірі су артериясының бірі. Нұра өзені Қарқаралы таулы тізбегінен теңіз деңгейінен мыңнан астам биіктіктен екі бастау — Ақбастау және Қоңыртөбе өзендерінен алады. Жалпы ұзындығы 910 км. Нұра Орталық Қазақстанның ең ірі көлдерінің бірі — Қорғалжынға құяды.
Өзен тұрғылықты жерді сумен қамтамасыз етуге, суландыруға, жер суғаруға және өндірісті сумен қамтамасыздандырады.
Нұра өзенінің су қорын нәтижелі пайдалану, тек оның гидрологиялық режимін, жылдық ағынды үлестірімін бөліктеп зерттеу негізінде ғана іске асады.
Берілген курстық жұмыстың мақсаты: Нұра өзенінің негізгі сипаттамаларын, жылдық ағындыны, вариация және асимметрия коэффициенттерін, жылішілік үлестірімін анықтау және су сапасын бағалау.
Бұл мақсаттан келесі шешімдер шығады:
а) Нұра өзені өзені алабының физико — географиялық жаңдайын сипаттау;
б) гидрографиялық зерттелуі;
в) су режимін зерттеу;
г) ағынды параметрлерін анықтау;
д) өзеннің су сапасын бағалау.
Жұмыста Казгидромет торының тұрақты бақылу деректері қолданылды: «Ресурсы поверхностных вод». Т 13. мәліметтері және басқа деректер.
1 Н¥РА ӨЗЕНІ АЛАБЫНЫҢ ФИЗИКО – ГЕОГРАФИЯЛЫҚ СИПАТТАМАСЫ
Экогеохимиялық зерттеулердің негізгі полигоны болып табылатын Нұра өзені алабының орталық бөлігі Қарағанды мен Ақмола облыстарының шегінде орналасқан. Алаптың территориясы ландшафты-географиялық құрылымның бірқалыпсыздығымен сипатталады.
Қарағанды және Ақмола облыстары Қазақстан Республикасының орталық бөлігінде орналасқан. Орталық Қазақстан солтүстіктен оңтүстікке қарай 600 км, шығыстан батысқа қарай 1100 км-ге созылып жатыр. Территорияның ауданы 402,4 мың шаршы км.Солтүстікте Қостанай, Ақмола және Павлодар облыстарымен, оңтүстікте Алматы, Жамбыл, Шымкент және Қызылорда облыстарымен, шығыста Семей облысымен, ал батыста Ақтөбе облысымен шектеседі. Қарағанды облысының шекарасының жалпы ұзындығы шамамен 4 мың км.
Солтүстіктен оңтүстікке қарай біртіндеп үш зона алмасады: қуаң (дала), жартылай құрғақ (жартылай шол) және құрғақ (солтүстік шөл).
Территорияны кесіп өтетін өзендер: Сарысу, Нұра, Торғай, ¥лыжыланшық, Тоқырау, Қалмаққырған ( Белеуті ) және т.б. олардың барлығы Орталық Қазақстанның тұйық көлдер алабына жатады.
Зерттеліп отырған аудан Орталык Қазақстан территориясының Теңіз -Қорғалжын ойпатына жатады, әрі құрғақ шөл зонасында, көп бөлігі Қазақ ұсақ шоқысының орталық бөлігінде орналасқан.
Нұра өзені Қарқаралы таулы тізбегінен теңіз деңгейінен мыңнан астам биіктіктен екі бастау — Ақбастау және Қоңыртөбе өзендерінен алады. Жалпы ұзындығы 910 км. Нұра Орталық Қазақстанның ең ірі көлдерінің бірі -Қорғалжынға құяды.
- Жер бедері
Қарастырып отырған территорияның жер беті көбнесе төбелі: оның көп бөлігін Орталық Қазақстан ұсақ шоқысы алып жатыр.
Орталық Қазақстан ұсақ шоқысы геруиндік және альпілік орогенезінің каледондық қатпарының нәтижесінде пайда болған. ¥сақ шоқының қазіргі жер бедері генун тауларының ұсақ денудациясының арқасында пенеплена-жазық жағдайына (қалдық таулар және шоқылардан) жетуіне дейінгі әсерінен қалыптасқан. Күмбез және конустәріздес шыңды шоқылар жапсарлас жазықтан 30 бен 40 м, ал кейде 80 мен 100 м-ге көтеріледі.
Аймақтың батыс бөлігінде аласа таулы массив биіктігі 1135м абс. Ұлытау тауы болып табылады.
Аймақтың орталық бөлігінде биіктігі 1000 м-ден 1000 м-ге дейін жететін Ақтау тауы орналасқан. Олар Қарқаралы-Ақтауының аласа таулы массиві болып табылады. Ең жоғарғы тау тізбек массиві аймақтың шығысында орналасқан және негізгі Балқаш-Есіл-Нұра суайрығы болып табылады. Бұл тау тізбек ірі және көптеген тау қыраттарынан тұрады.
Олардың ішіндегі ең биігі Қарқаралы және Қызыл-Рай таулары. Олар 1400 м абс. биіктіктен асып, аймақтың және Орталық Қазақстан ұсақ шоқысының ең биік нүктесі болып табылады.
Бетпақдала платасы территория шегіне тек солтүстік бөлігімен кіреді. Бұл жердің басым көпшілігін тегіс жазық жер алып жатыр. Оның бетінен аласа сазды доңғалдар мен кішкене құмды массивтер көтеріліп жатыр.
Тұран ойпатының басым бөлігі Бетпақдала сияқты тегіс және доңғалды саз немесе құм жазықтарымен баянды етілген. Ойпаттың абсолюттік биіктігі шығыстан батысқа қарай Орталық Қазақстан ұсақ шоқысының батыс бөлігі жанында 200 ден 250 м-ге дейін, ла Аралмаңы Қарақұмда 80 нен 100 м-ге дейін төмендейді.
- Геологиялық құрылымы
Қарастырып отырған территория күрделі геологиялық құрылыммен ерекшеленеді. Мұнда барлық геологиялық жасындағы полезойға дейінгі төрттік шөгінділерге дейін жыныстар таралған. Барлық көптеген шөгінділерден басым рөл шөгінді және эффизивті кешенге тән. Инрузивті және метаморфизикалық құрылымдар мардымсыз дамыған.
Сарысу өзені алабының жоғарғы және орта бөлігінде қатты жарықталған және оқпаланған әктастар кездеседі. Бұл өзен алабының басым бөлігін силур және девон шөгінділер алып жатыр. Интрузивті жыныстар Нұра, Тоқырау және басқа өзендердің жоғарғы жағында кездеседі.
Нұра өзенінің алабында карбон жынысының шөгіндісі негізінде Қарағанды облысында таралған. Мұнда олардың ішінде аз тілімденген құм тас, саздақ және алевролиттер басым. Нұра өзенінің жоғарғы бөлігнде қатты тілімденген карбонның эффузивті қатпары кездеседі.
Зерттеліп отырған территорйяның өзен аңғарынан көл қазаншұңқырлары күшті қалың аллювиалді және аллювиалді-аллювиалдіден кейін төрттік шөгінділерінен құралған. Сарысу, Нұра, Торғай және басқа өзендердің қазіргі аңғарларындағы құмтас, малта тас, қой тас шөгінділерінің қалыңдығы 15 тен 2в м-ге жетеді және одан да үлкен.
- Ауданның метеоклиматтык жағдайы
Қарастырып отырған территория шұғыл континентальді және құрғақшылық климатымен сипаттайды. Бұл террриторияның үлкен су кеңістігінен алыстығымен, сонымен катар территория шегінде Орта Азия шөлінен жылы, құрғақ субтропикалық ауаның және меридиан бағытымен ауысатын суық, ылғалға кедей арктикалық ауаның еркін келуімен байланысты. Жылы жартыжылдық үшін ауаның жоғарғы температурасы, мардымсыз жауын-шашын және едәуір үлкен салыстырмалы ауаның құрғақтығы, ал суық жартыжылдык үшін тұрақты қар жамылғысымен сипатты созылмалы қатаң қыс, едәуір жылдамдықты жел және жиі борандар тән.
Көктем наурыз айының соңында — сәуірдің басында басталады және небәрі бір — екі айға созылада. Жаздың ұзақтығы төрт — бес ай. Күз көктем сияқты қысқа. Күз қараша айында басталып, наурызда аяқталады.
1.3.1 Радиациялық
Территория облысында радиациялық теңдестіктің кіріс бөлігін құраушылардың өзгерісі жергілікті жердің ендігіне байланысты өзгереді. Күн шуағының ұзақтығы территорияның оңтүстігінде солтүстігіне қарағанда едәуір үлкен, бүл түрлі бұлттылықтың дамуымен байланысты. Қарағандыда ашық күн саны 80, ал Бетпақдалада 113 күнді құрайды. Жыл ішіндегі бұлтты күндердің саны жартыдылдықтың суық кезеңінде байқалады. Бұлтты күндерің ықтималды саны бұл кезде 40-70%. Жыды мезгіл; әсіресе жаз үшін аз бұлттылық тән жазда ашық күндердің ықтималды саны облыстың солтүстігінде 40 — 50 %, ал оңтүстікте 50 — 70 %. Жыл ішіндегі күн радиациясының жиынтық кірісі солтүстіктен оңтүстікке қарай 110 — нан 130 Вт/см ай өседі. Желтоқсанда 2 — 3, ал шілдеде 16-18 Вт/см айға жетеді.
Шашыранды радиацияға жылыпа-45 Вт/см келеді, қаңтарда 1-2, ал шілдеде 0-6 Вт/см ай. Жылы кезенде альбедо шамасы 20-28 % аралығында өзгереді, ал ыста қар жамылғысы бар кезде альбедо солтүстікте 70 %-ға, оңтүстікте 40 %-ға дейін азаяды.
Радиациялық теңцестіктің жиынтық жылдық шамасы территорияның солтүстігінде 40 пен 42 Вт/см шаршыдан, оңтүстігінде 45 пен 48 Вт/см шаршыға дейін өзгереді.
Максимальді радиациялық теңдестік жазда (маусым — шілде) байқалады және 6-9 Вт/см-ді құрайды. Зерттеліп отырған территорияның жылдық радиациялық теңдестігінің амплитудасы 9,0 — 9,5 Вт/см барлығында.
1.3.2 Ауа температурасы
Қарастырып отырған территорияның орташа жылдық температурасы солтүстікте 2 С тан 5 С қа дейін, оңтүстікте 5 °С тан 7 °С қа дейін өзгереді. Қарағанды облысында жергілікті жердің жер бедерінің бірқалыпсыздығына байланысы ауа температурасының солтүстіктен оңтүстікке қарай өсу заңдылығы жиі бұзылады. ¥сақ шокының биік жерлерінде орташ жылдық температура 0 °С тан 2 °С аралығында тербеледі.
Жыл ішіндегі ауа температурасының жүрісі қыс кезінде тұрақты қатты аязбен, көктемде жылудың қарқынды өсуімен және жаз кезіндегі ыстықтың ұзақтығымен сипатталады.
Ең суық айдың — қаңтардың — орташа температурасы территорияның солтүстігінде «минус» 16 °С мен 17 °С’, ал оңтүстік белігінде «минус» 13 °С пен 15 °С. Жеке жылдары абсолюттік минимум территорияның оңтүстігінде «минус» 40 °С қа, ал солтүстікте «минус» 50 °С қа жетеді (кесте 1).
Кесте 1- Көпжылдық орташа айлық және орташа жылдық ауа температурасы
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | жыл |
| -15 | -14 | -8,9 | 2,4 | 13,0 | 18,5 | 20,6 | 18,3 | 11,8 | 3,2 | 6.9 | -12.7 | 2.5 |
Көктемде орташа тәуліктік ауа температурасы 0°С-тан оң таңбаға орта есеппен оңтүстікте 20 — 30/ІІІ, солтүстікте 5 — 10/1V, ал «плюс» 5°С-та оңтүстікте 5 — 12/IV және солтүстікте 16 — 22/ІV өтеді. Ұсақ шоқының көтеріңкі бөлігінде оң температураның орнауы орташа есеппен 3-5 күнге кеш байқалады. Бірей ендікте батыс аудандарда көктемгі жылу, әдетте шығысқа қарағанда 2-3 күнге ерте орнайды. Көктемнің басталуы мен аяқталуы жылдан жылға 15 пен 20- күн барлығында тербеледі. Күзде орташатәуліктік ауа температурасының 0 °С-тан өтуі солтүстікте 20- 25/Х байқалады, оңтүстікте 5 — 10/ХІ-ға созылады.
Жылы кезеңнің ұзақтығы (орташатәуліктік ауа температурасы 0 °С-тан жоғары) орташа шамамен 200 -230 күн.
Көктемде ауаның орташа тәуліктік температурасы 5 °С пен 12 -сәүірде
0 С арқылы оң температураға қарай өтеді. Жылы кезеңнің ұзақтығы орташа шамамен 200 бен 210 күннің арасы.
Ең жылы ай — шілде. Шілденің орташа айлық температурасы территорияның солтүстігінде 20 °С тан, оңтүстігінде 25 °С қа дейін өзгереді. Шілдеде температураның абсолюттік максимумы территорияның солтүстігінде 40 °С тан 42 °С қа, ал оңтүстік бөлігінде 46 °С қа дейін жетеді.
Сонымен, Қарағанды облысында орташа айлық ауа температурасының тербеліс амплитудасы 35 — 40 °С-қа жетеді, абсолюттік амплитуда 90 °С-тан асады.
1.3.3 Жауын – шашын
Қарастырып отырған территорияда атмосфералық жауын — шашынның таралуы тым бірқалыпсыз. Жылдык жауын — шашынның 25 — 30 % ғана жылдың суық кезеңіне келеді. Жауын — шашынның максимумы, әдетте шілде айында байқалады, ал минимумы — ақпан-наурыз айларында, бірақ кейде қыстың бірінші айларындаболады.
Ұсақ шоқының аулы аймақтарында жылдық жауын — шашынның ең көп мөлшері түседі (Ұлытау тауы аймағында 300 — 500 мм және территорияның шығыс бөлігіндегі тау тізбегінде 400 мм-ге жетеді). Территорияның оңтүстік аймағында жылдық жауын — шашынның ең аз мөлшері байқалады (150 мм). Территорияның көп бөлігінде орташа жылдық жауын — шашынның жиынтығы 200 ден 250 мм аралығында өзгереді, сонымен қатар ұсақ шоқының солтүстік аймағында ол жылына 50 ден 70 мм оңтүстікке қарағанда көп жауады. Ұсақ шоқының батыс және солтүстік беткейлері жақсы ылғалданады, ал оңтүстік шығысы — мардымсыз. Жеке тау сілемдері жауын — шашын таралуының ала-құла болуына әсерін тигізеді. Тік тау сілемдеріне түсетін жауын — шашын, кейде тау етектеріндегі аңғарларға түсетін жауын — шашыннан 1,5 — 2,0 есе көп. Жауын — шашын, әдетте аз және әлсіз, көлемі бойынша жаңбыр немесе қар қоры түрінде жауады. Жыл бойында 0,1 мм-ден артық жаңбырлы күннің саны орташа шамамен территорияның оңтүстігінде 60 так 70 ке дейін орталық аймақтарда 80 нен 100 күнге дейін, ал солтүстік аймақтарда 100 ден 120 күнге дейін жетеді.
Жер бетінен 2,0 м биіктікте орналасқан Третьяков жауын өлшегіші өп жағдайда түскен жауын — шашын мөлшерін толық ескермейді. КазНИГМИ -дің тәжірибелік зерттеулері бойынша Орталық Қазақстанда қар қорындағы су қорымен (булануға кететін шығынды ескергенде) қар жинау кезеңіндегі жиынтық жауын — шашын арасындағы айырмашылық қыстың соңында 15 тен 75 % аралығында тербелетіні байқалды. Көп жағдайда Третьяков жауынөлшегіші желің әсерінен 45 — 50 %-ға қатты жауынды ерсериейді. Жылың жылы кезеңінде жауын тамшыларының желмен қағылуының және шелектен булануға кететін шығынның әсерінен Третьяков жауынөлшегіші 20 — 30%-ға дейін жауынды ескермейді.
Қарастырып отырған территорияны жылдық жауын — шашын мөлшері және оның биіктік бойынша таралу сипатына байланысты төрт аймаққа бөлуге болады:
1) І-аймақ — солтүстік, Нұра өзенінің алабы. Жылдық жауын -шашын мөлшері 300 — 375 мм;
2) ІІ-аймақ — батыс, Шұбар — Теңіз көлі, Қаракеңгір, Торғай және Ұлыжыланшық өзендрінің алабы. Жылдық жауын — шашын мелшері 180 -200 мм-ден (300 м биіктікте) 350 — 375 мм-ге (600 — 700 м биіктікте) дейін;
3) ІІІ-аймақ — орталық, Сарысу өзні, Теңіз көлі (оңтүстік бөлігі) және Бетпақбаланың солтүстік бөлігіндегі ағынсулар. Жылдық жауын -шашын мөлшері 200 ден 300 мм-ге дейін;
4) ІҮ-аймақ — шығыс, Қарасор және Балқаш (солтүсік Балқаш маңы) көлдер алабы. Жылдық жиынтық жауын — шашы 150 — 200 мм-ден (500 — 600 м биіктіктерде) 350 — 400 мм-ге (800 — 1000 м биіктікте) дейін.
Қарағанды облысы территориясында жылдык жауын — шашынның орташа қалыңдығы (қабаты) 260 мм.
Маусымдық жиынтық жауын — шашынның қатнасы облыстың түрлі аудандарында біркелкі емес. Ұсақ шоқының көтеріңкі бөліктерінде және облыстың солтүстігінде жылдың суық кезеңіне орташа жылдық жиынтық жауын — шашынның 25 — 35 %-ы келеді, оңтүстікке — 40 — 50 %. Жылдың жылы кезеңінде Ұсақ шоқының көтеріңкі бөлігінде 300 мм-е дейін жауын жауады, ал оңтүстік жазық территорияларда 75 — 100 мм. Облыс территориясының көп билігінде жылдың жылы кезеңінде орташа шамамен 150 — 200 мм жауын жауады. Ұсақ шоқының көтеріңкі бөлігінде және облыстың солтүстігіндеайлыұ ең үлкен жауын — шашын жаз айларына келеді (маусым — шілде), ал оңтүстікте — көктемде (сәуір — мамыр). Ең аз жауын -шашын, әдетте ақпан — наурыз және қыркүйекте түседі.
Жылдан жылға жиынтық жауын — шашын мөлшері үлкен аралықта тербеледі. Жауын көп болған жылы оның мөлшері Қарқаралы тауында 550 мм және оңтүстік жазықта 350 мм-ге жетеді, ал аз болған жылы — сәйкес 150 және 75 мм.
Жоғарғы ауа температуасы жағдайында жаздық жауын-шашынның көп бөлігі топырақтың тек бетін суландырады және дереу буландыруға жұмсалады. Тұрақты қар жамылғысы территорияның көп бөлігінде қараша айының екінші үшінші онкүндіктерінде қалыптасады. Қар жамылғысының жату ұзақтығы 130 бен 150 күнді құрайды.
Жылдық жауын-шашын 250 мен 300 мм-ді құрайды (Кесте 2).
Кесте 2- Айлық және жылдық жауын-шашын мөлшері (миллиметрмен)
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | Суық
кезең |
жыл |
| 15 | 14 | 15 | 16 | 23 | 33 | 41 | 30 | 21 | 21 | 19 | 185 | 77 | 262 |
1.3.4 Қар жамылғысы
Қарағанды облысы территориясы бойынша қар жамылғысының таралуы ендікке байланысты. Бірақ қар жамылғысының түсу және еру уақыттары, сонымен қатар қарастырып отырған территория бойынша қар қорының таралу заңдылықтары жер бедері әсерінен бұзылады.
Алғашқы қар жауу және тұрақсыз қар жамылғысы облыстың солтүстігінде, кейде қыркүейтің соңында байқалады. Көп жағдайда қар жамылғысының пайда болуы солтүстік пен шығыста қазанның соңына және оңтүстік пен батыста қарашаның ортасына келеді.
Қарастырып отырған территорияның көп бөлігінде тұрақты қар жамылғысы, әдетте қараша айының екінші-үшінші онкүндіктерінде байқалады, ал оңтүстікте- желоқсаннын басынды.
Қар жамылғысының жату ұзактығы территорияның әр аймақтарында әр түрлі. Ұсақ шоқының биік жерлерінде және солтүстігінде тұрақты қар жамылғысы орташа шамамен 130 бен 150 күн, ал оңтүстікте 100 бен 120 күн сақталады.
Қар жамылғысының тығыздығы қыстың басында, әдетте 0,15 пен 0,20 дан аспайды, бірақ қыс кезінде біртіндеп ұлғаяды және көктемнің басындағы қар ерудің басталуы алдында орташа шамамен 0,25 пен 0,35 ті құрайды. Көктемде қар жамылғысының еруі, әдетте оңтүстікте наурыз айының бірінші жартысында, ал солтүстікте және орталық аймақтарда наурыздың аяғында басалады.
1.3.5 Ауа ылғалдығы
Орташа жылдық ауаның абсолюттік ылғалдылығы оңтүстікте 5,0 мен 5,5 мб-дан солтүстікте 5,8 мен 6,0 мб-ға дейін өзгереді. Ауаның абсолюттік ылғалдылығының жылдық амплитудасы 9,0 бен 10 мб.
Орташа жылдық ауа ылғалдылығының тапшылығы солтүстік аймақтарында 5,0 дан 5,5 мб-ға дейін, ал оңтүстікте 7,5 тен 9,5 мб-ға дейін өзгереді. Территорияның солтүстігінде оның орташа айлық шамасы наурызда 0,8 бен 0,9 мб дан шілдеде 13,0 пен 13,5 мб-ға дейін өзгереді, ал оңтүстік аймақта сәйкес 1,0 мен 1,7 мб дан 20 пен 25 мб-ға дейін. Қыркүйекте ауаның ылғалдылығының қанығу тапшылығы территорияның солтүстік аймақтарында 7,0 мен 9,0 мб, ал оңтүстікте 12 ден 10 мб-ды құрайды, қазанда
ол 3,0 тен 5,0 мб-ға дейін өзгереді.
1.3.6. Жел режимі
Жер бедерінің салыстырмалы жазықтылығы, территорияның оның шетіне енетін түрліше қалыптасқан ауа массаларынан қорғалмағандығы желдің қарқындылығының өсуіне жағдай жасайды.
Кезең бойынша желдің жылдамдығы аз өзгереді, бірақ оның максимумы, әдетте қыс айларына келсді. Осыған байланысты қыс кезеңінде бұрқасын мен борандар жиі болады. Дауылдың жылдамдығына жететін қатты желдер кейде көктемде байқалады. Жаз айларында желдер жиі құрғақ-жел сипатына ие.
Орташа жылдық желдің жылдамдығы солтүстік аймақтарында 4,5 тен 5,0 м/с-қа дейін, оңтүстікте 3,5 тен 4,5 м/с-қа дейін жетеді. Жел жоқ күндер сирек болады, әсіресе солтүстік аудандарда.
Қыс кезеңінде желдің жылдамдығына ұсақ шоқының үстірттері мен таулары әсер етеді. Батыс және оңтүстік аймақтардағы жазық территорияларда қыс кезіндегі орташа желдің жылдамдығы 4,5 тен 5,0 м/с, ал солтүстік аймақтарда 5,0 пен 5,5 м/с.
Жылдың жылы кезеңдерінде территорияның солтүстік және орталық аймақтарында солтүстік-шығыс желдері, зерттеп отырған территорияның оңтүстігінде оңтүстік-батыс желдері басым. Балқаш көлінің жағалаулық белдеуінің жел режимінің ерекшклігі жазда бриздердің бар болуы болып табылады. Бұл көлдің су бетімен және оны қоршап жатқан шөлдердің әрекеттесуімен байланысты.
- Топырақ жамылғысы
Берілген территорияға қара-талшынды және ашық-талшынды топырақ тән, ал олар барлық территорияның 40 %-н алып жатыр. Солтүстік және солтүстік-шығыс аймақтарда негізінен қараталшынды, ал ұсақ шоқы орналасқан орталық бөлігінде ашық-талшынды топырақ таралған.
Көктемде өзеннің су тасуының құрылуына күз кезінде топырақтың ылғалдану дәрежесі үлкен рөл ойнайды. Бір метрлік топырақ қабатындағы ылғалдың қоры кеш күз кезеңінде территорияның солтүстік аймақтарында орташа алғанда 120 дан 200 мм-ді, ал оңтүстігінде 50 ден 150 мм-ді құрайды. Жаңбырлы жылдары бір метрлік саз және ауыр құмтасты қабатындағы күздік ылғалдың қоры топырақта солтүстік облыстарда 200 ден 250 мм-ге жетеді, ал дәл осы қабаттағы жеңіл құмтасты топырақты оңтүстікте -100 ден 150 мм аралығында.
Топырақтың ең көп ылғалдануы көктем айларында байқалады, әдетте қар ерудің соңындағы бірінші онкүндікте.
Территория ылғалданғанда ең үлкен ала-құлалылық көктем ерекшеленеді, әсіресе ұсақ шоқып аймақтарында. Қүз, қыраттың сулану тереңдігі шамамен 20 см-ді құрайды, ал олардың етегінде, сай және жыра түбінде, ойпат және суайрық телімдеріндегі ылғалдың тольус ылғал сыймдылығы 1 м-ден артық тереңдікке дейін жиі жетеді.
Орталық Қазақстанның топырағының ерекшелігі ұсақ топырақтың қалыңдығының аз күші, олардың онша терең емес тығыз жынысты немесе борпылдақ төсеніші болып табылады.
Қарастырып отырған территорияның топырағы механикалық құрамы бойынша үш топқа бөлуге болады:
1) тығыз жыныстағы ұсақ тасты топырақ, аз күшті қүмдар және жоғары инфильтрацияны сипаттайтын жеңіл саздақты құмтастар. Олардың барлығы ұсақ шоқы және территорияның оңтүстік пен орталық аймақтағы құм массивтерінде таралған;
2) территорияның оңтүстік және орталық айиақтарында саздақты топырақ;
3) ең үлкен су ұстап тұру қабілеттілігімен ерекшклкнетін сазды және ауыр саздақты топырақ солтүстік аймақтарда. Кейде олар территорияның түстігінде өзен аңғарларында, көл қазаншұңқырлрында және басқа ойпаттың жамылғыларында кездеседі.
- Өсімдік жамылғысы
Орталық Қазақстан территориясында сирек селеулі, бетегелі-жусанды және бұталы өсімдіктер басым таралған. Көктемде оларға эфемерлілер қосылады.
Облыстың барлық солтүстік -шығыс бөлігін алып жатқан құрғақ шөл зоналарында (таулы аймақтан басқа) қара-талшынды топырақта бетегелер, сонымен қатар жусан кең таралған. Эфемерлі өсімдіктер сирек кездеседі. Өзен аңғарлары бойымен дала өсімдіктері таралған.
Жерасты сулары шығатын жерлерде, жыл сайын су басатын өзен жайылмаларының учаскелерінде, сирек батпақтанған жерлерде оларға тән батпақты өсімдіктер кездеседі.
Жартылай шөлдердің өсімдік жамылғысында көпжылдық шөлге төзімді өсімдік түрлері басым (бетегелер, эфемерлер, сонымен қатар жусан көкпек және майда бұталар).
Құздың басында, жыныс шығатын жерлерде және сортаң жерлерде өсімдік жамылғысы аз. өзен жайылмалалары, уақытша өзен аңғарлары және таудың етектерді өсімдіктерге бай, ал кей жерлерде далалық шөптер кездеседі. Микротөмен жер бедерінде мия, көкпек бұталары таралған.
Шөл белдеулерінде сор жамылғысын қалыптастырмай жусанды-сор және жартылай бұталы өсімдіктер басым келеді.
Облыстың батыс бөлігіндегі грунт сулары жер бетіне жақын орналасқан құмды шөлде өсімдіктер өзгешелеу. Мұнда жусаннан басқа дақылды өсімдіктер кең таралған. Тақырда кейде біржылдық сортаңдар өседі [1].
2 Н¥РА ӨЗЕНІ АЛАБЫНЫҢ ГИДРОЛОГИЯЛЫҚ ЗЕРТТЕЛУІ ЖӘНЕ СУРЕЖИМІ
2.1 Гидрологиялық зерттелуі
Қарағанды облысы территориясында тұрақты және уақытша ағындылар Қазақ ССР Гидрометеорологиялық қызметінің Басқармасымен зерттелді, оған гидрологиялық станциялар мен бекеттердің тұрақты торы жатады. Сонымен қатар, арнайы су шаруашылық мақсаттарға өзеннің өзен ағындысын Қазақ ССР су шаруашылық Министрлігімен, СССР-дің Ішкі Істер Министрлігімен, Қазақ ССР жер қорын қорғау әне геология Министрлігімен, «Гидропроект» және «Водоканалпроект» институттарымен жүргізілді. Бұл ұйымдардың деректері, көп жағдайда аз уақытты қамтиды әрі бақлау деректері толық емес. 1958 — 1960 жж. ҚазНИГМИ және ҚазССР УГМС-мен кешенді экспедициялық зерттеулер обльістың батыс бөлігінің жер беті су қорларына жүргізілді. Дәл осындай экспедициялық зерттеулер ҚазССР УГМС-мен 1961 — 1963 жж. Солтүстік Балқаш маңына жүргізілді.
Облыс өзендерінің ағындысы туралы бірінші мағлұматтар өткен ғасырдың екінші онылдығына жатады; 1916 жылдан Нұра өзі Романовское бекетінің ғындысы жөнінде біраз мәліметтер бар. өзен ағындысын кең көлемде зерттеу 1931 жылдан Гидромстеорологиялық қызмет құрылғаннан кейін басталды. Қарастырып отырған территорияда ағындыға тұрақты бақылау жүргізу, жалпы алғанда бірқалыпсыз болды.
ҚазНИГМИ және ҚазССР УГМС-нен құрылған экспедициялық бекеттердің уақытша торы соңғы жылдары аз зерттелген облыс аудандарының кіші ағынсуларында 34 гидрометеорологиялық тұстама санап отыр. 1963 жылға дейін ағындыға бақылау облыс және шекаралас аудан өзендерінде 161 бекетте жүргізіліп отырды.
Облыс өзен ағындыларының зерттелуінің сипатты ерекшелігі көптеген бекеттерде бақылау қатарының аздығы және оларың территория бойынша орналасуының бірқалыпсыздығында.
Қарағанды облысының тұрақты және уақытша ағынды бойынша бастапқы бақылау деректері толыктығы және сапасы бойынша едәуір ерекшеленеді. МГИ-дің әдістемелік бағыттары бойынша ағындыға жүргізілген деректерді сараптау СССР өзендерінің режимі бойынша мәліметтері және Гидрологиялық жылнамаларды құру кезінде жүргізілген жұмыстар толықтыруды қажет етеді. Бастапқы бақылау деректерінің негізгі кемшіліктері келесі:
1) бақылау қатарының аз болу;
2) өтімме өлшенген деңгей тербелісінің амплитудасын толық ескермеу;
3) қалытқымен өлшенген су өтімін есептеу кезінде алынған коэффициенттің толық сипатталуы;
4) жайылма және қолтық бойынша өтетін ағындыны ескермеу;
1) суғаруға кететін суды есептемеу.
Территорияның көпшілік бөлігінде ҚазНМГМИ және ҚазССР УГМС-нің деректері толықтығымен және сапасыяың жоғарылығымен ерекшеленеді. Басқа ұйымдардың деректері көп жағдайда онша сенімді емес, ағындыға бақылау кезінде үзілістер бар және күзгі — қысқы кезеңдерді әлсіз сипатайды. Біраз ұйымдардың деректерінің сапасына сараптама жүргізу алғашқы гидрометеорологиялық мәліметтердін жоқ болу себебінен мүмкін болмады.
МГИ монографияларында жарияланған ағынды жөніндегі мәліметтер Қарағанды облысы территориясында орналасқан бірнеше тұстамалардан басқа қосымша сарапталған жоқ.
Қарағанды облысы өзендерінің ерекшелігі — өзен ұзындығы бойынша ағындының азаюы, бұл тұйық және уақытша су жинау алаптарының болуы, сонымен қатар арналық ыдыстың (иірімнің) толтырылуы және арнадағы инфильтрацияға байланысты. Осыған орай көп жағдайда өзен ұзындығы бойынша ағынды мәнін келтіру мүмкін болмады.
Мәліметтерді жартылай өңдеуге және қатарды ұзартуға -қарамастан ағынды бойынша деректердің сапасы мен толықтығы көп жағдайда қанағаттантырмайды.
Жазғы — күзгі және қысы су сабасына түсу кезіндегі ең төменгі су өтімінің сенімділгі, оны есептеудің мүмкін қателігі 10 %-н асса төмен болады.
Атап өтетін жайт, ең төмен су өтімін есептеудің мүмкін қателігі 30 %-ға дейін жетуі мүмкін, көктемгі су тасу кезінде ағынды көлемі — 20 %, жазғы — күзгі және қысқы су сабасына түсу кезіндегі ең төменгі су өтімі — 25 %.
Жоспарлау — ізденістері ұйымымен алынған ағындыға қысқа уақытта жүргізілген бақылау деректерінің дәлдігі төмендетілген болады. ҚазНИТМИ және ҚазССР УГМС-ң экспедициялық бақылау бекеттері бойынша ағындыны қысқа уақытқа есептеу, көп жағдайда сенімді болады.
Ағындыны есептеу кезінде бақылау деректерінің кемшілігінің бірі облыстың біраз өзендерініңеу сабасыны түскен кезде табиғи режимін бұзатын жазғы кезеңде алынатын суды есептемеуі.
Қарағанды облысында гидрологиялық бекеттерде тұрақты және уақытша ағындының қалыпты жылдық өзен ағындысын анықтау едәуір қиындықтармен байланысты. Олар қарастырып отырған территорияның түрлі табиғи жағдайларымен және көптеген гидрометриялық бекеттерде бақылау қатарының аздығымен байланысты. Ең ұзақ ағындыны бақлау қатары 25 — 29 жылды (1932 — 1960 жж.) құрайды. Бұл территорияның өзен ағындысының үлкен құбылмалылығы мұндай ұзақтықтағы қатар бойынша жылдық қалыпты ағындыны есептеуге мүмкіндік бермейді.
Облыс территориясында ағындыға ұзақ бақылау қатарының жоқ болу себебінен, көпжылдық сулылықтың жүрісін сараптау кезінде шекаралас жатқан аудан өзендерінің және МГИ зерттеулерінің ерте кезде жүргізген зерттеулерін пайдалануға тура келеді.
Жылдық ағындының модульдік коэффициентінің бірден ауытқуның интегралды қисықтың көмегімен ағындының көпжылдық тербелісін сараптау
ұзақтығы бойынша түрлі суы мол және суы аз кезеңдердің алмасуын көрсетеді.
2.2 Гидрографиялық сипаттамасы
Гидрографияның сипатты ерекшелігі сирек өзен торы және тек көктемдегі қар еру кезінде ағындысы бар уақытша ағын суларының көп болуы болып табылады. Көптеген кішкене көл шұңқырлары тек көктемдегі су тасудан кейін аз уақытқа суға толады.
Нұра өзені Теңіз-Қорғалжын ойпатының ең үлкен су артериясы болып табылады. Нұра өзені бастауын Қазақ ұсақ шоқысының орталық бөлігі, Қарғалы тауаның батыс беткейі 1060 м абс. биіктіктен алады және ағынсыз Теңіз көліне 304,4 м абс. белгіде құяды. Өзеннің жалпы ұзындығы 978 км (Ақмола облысы шегінде 407 км). Су жиңау алабының ауданы 55100 шаршы км (Ақмола облысы шегінде — 9460 шаршы км). Өзенің жалпы құламалылығы 756 м, ораша еңістігі — 0,77.
Су режиі бес бекетте өлшенеді: Пролетарское ауылы (сағадан 798 км), Сергиополь ауылы (723 км), Волковское ауылы (633 км), Романовское ауылы (394 км ). Соңғы екі бекет Ақмола облйсы шегінде орналасқан (Кесте 3, сурет 1).1-сурет [2] қосымшадан алынды
Кесте 3- Гидрологиялық бекеттер мен тұстамалардың тізбесі
| Гидрологиялық бекеттер | Баст.қаш.,км | Алап.орт.биік тігі,м | Алап. ауданы,км2 |
| Пролетарское | 200 | 719 | 8320 |
| Сергиопольское | 255 | 650 | 12300 |
| Волковское | 345 | 690 | 30700 |
| Романовское | 584 | 606 | 48100 |
| Преображенское | 48100 |
Сағадан 714 және 696 км аралығында Самарханд суқоймасы орналасқан; 125 тен 100 км учаскесінде өзен бір топ көл арқылы өтеді, ал 54 және 23 км-де Қорғалжын көлі арқылы.
Ақмола облысы шегінде өзеннің ірі салалары жоқ; облыс сыртында негізінен Нұра өзенінің ағындысы қалыптасатын жоғарғы және орта бөлігінің алабында негізгі салалардың торы орналасқан. Көптеген салаларының ұзындығы 20 мбн 60 км аралығында. Олардың ішіндегі ең ірілері: Ащысу өзені (92 км), Шерубай — Нұра өзені (289 км), Үлкен -Құндызды өзені (117 км). Алаптағы өзендердің жалпы ұзындығы 8660 км, өзен торының жиілігі — 0,16.
Өзенннің су жинау алабы ағынсыз Теңіз көліне жатады.
Өзен алабының көлділігі елеусіз. Сондықтан Нұра өзенінде көлдер тек 5 %-ын ғана алады. Оның аңғарларының ені 5 тен 10 км-ге жетеді.
Сурет 1 – Нұра –Есіл алабынын схемасы
Арнасының иректілігі қалыпты, әдетте ағыс бйынша төмен қарай ұлғаяды. Арнаның қолтықтануы тек орта және төменгі ағысында байқалады[3].
2.2.1 Нұра өзені — с.Сергиопольское бекетінің сипаттамасы
Бекет ауылдан 4 км оңтүстікте, теміржол көпірден 500 м жоғары, Самарханд суқоймасынан 7 км жоғары орналасқан.
Өзен аңғары жайылмалы. Жайылмасы ашық, екі жақты, саздақты, уақытша ағындысы бар арналы және ескі арналы. Оң жақ жайылмасының ені — 5,0 км, сол жақтікі — 6,5 км. Жайылма тек суы мол жылдары ғана толады.
Өзен арнасы бекет телімінде әлсіз иілген, құмды әрі деформацияланатын. Жағасының биіктігі 4 м, саз топырақты.
1973 жылыдың қазан айынан бастап өзеннің режимі оған бекеттен 1,5 мен 2,0 км жоғарыдан құятын Ертіс — Қарағанды каналының іс — әрекетінен бұзылған.
Қыста өзен қайраңдарында, ал қатты қыста бекеттің тұстамаларында да қатады, жазда жағасына қамыс және басқа су өсімдіктері өсіп кетеді.
Бекет қада типті, оң жақ жағалауда орналасқан.
1973 жылы бекете Балтық биіктік жүйесі қабылданған. Ол Қазақ УГКС 4 класты нивилирлеумен берілген.
Нөл бекеттің белгісі 488, 17 м БЖ.
№2 гидротұстама бекеттің тұстамасымен қосылған және қайықтық өткелмен жабдықталған. Су сабасына түскен кезде гидртұстамада қисық ағу байқалады, ралшалар пайда болады жасу өтімі уақытша тұстамада өлшенеді.
Лайлылыққа бірлік су сынамалары № 2 гидротұстамада санақ басынан 120 м-де бір нүктелік әдіспен батометр — бөтелкемен штангіде алынады.
Су температурасы бекет тұстамасындағы жағалауда, мұз қалыңдығы бекет тұстамасында өзеннің ортасында өлшенеді.
Берілген өзен телімінде бекет 01.09.1934 жылдан 30.06.1941 жылдарда жұмыс істеді. 13.05.1958 жылы мұнда Мосгипед экспедициясының бекеті ашылды, кейін (1973 ж.) одан Қазақ УГКС тан алынған. Деңгейлік бақылаулар бұл бекетте байланған. 01.01.1941 жылдан 31.12.1959 жылдарда қазір бар бекеттен 1,3 км жоғарыда жұмыс істеді. Деңгейлер түрлі ағу жағдайларына байланысты байланбаған [4].
2.3 Су режимі
Су режимі бір — бірімен байланысты екі элементті сипаттайды:
су деңгейі — салыстырмалы көлденең беткейдің үстіндегі су бетінің биіктігі.
су өтімі — бірлік уақыт аралығында қимыл қима арқылы өтетін су көлемі.
Облыстың су режимінің негізгі ерекшелігі күрт анықталған көктемгі су тасу болып табылады. Көктемгі су тасудан кейін жазғы су сабасына түсу, осы кезде көптеген ағын сулар кеуіп қалады. Қыста бұл көпшілік кеуіп қалатын өзендер иірімдерінде қатып қалады.
2.3.1 Қоректену көздері
Облыс өзендерінің негізгі қоректену көзі қар жамылғысы болып табылады. Қар жамылғысы су қоры карқьшды қар ерудің басында көктемгі
және жылдық ағындының қалыптасуына басты рөл атқарады. Сұйық жауын — шашын жер беті ағындысының қалыптасуына тек су тасу кезінде ғана елеулі әсер етеді. Жазғы жауын — шашынның рөлі өзен ағындысының қалыптасуына, олардың су алабының биіктігіне байланысты өседі. Көктемгі және жылдық ағындының қалыптасуына топырақтың күзгі кезеңде
ылғалдануының үлкен маңызы бар.
Қарағанды облысының көптеген өзендері негізгі қоректі аласа таулы дөңдерден және ұсақ шоқының көтеріңкі аудандарынан алады. ¥сақ шоқының көтеріңкі жақтарында қар қамылғысының қуаттылығы және
қардағы су қоры көбірек жергілікті жердің биіктеуімен өседі. Ұсақ шоқының көтеріңкі жерлерінде жиі нөмерлер қаталанады. Жергілікті жердің еңістігінің мәні ағындыға әсер етеді, соның арқасында су алабының төмен жерлерінде ақпайтын сулардың аккумуляциясы төмендейді. Сондықтан Үсақ шоқының көтеріңкі бөлігі ағындының қалыртасуына ыңғайлы жағдай туғызады.
Зерттеп отырған територияда ағынды қалыптастырушы факторлардың ең қолайсыз жағдайлары жазық жерлер — оңтүстік және батыс аймақтарда. Тұрақсыз қыс, жылымықтардың жиі болуы кейде қардың толық еруіне әкеліп соқтырады, құм — топрақтың инфильтрациялық мүмкіндігінің жоғарылығы, жергілікті жердің кішкене еңістігі және түйық ойпаттардың көптігі жергілікті ағындының қалыптасуына мүмкіндік туғызбайды, ал гидрографиялық тор мұнда транзиттк өзендер телімімен көрсетілген. Бұл телімдер үшін жоғарғы инфильтрация, арнада аллювиальді шөгіндінің
қалыптасу мүмкіндігі, трлық және жартылай толмаған арналық ыдыстардың көптігі, қайырдың кебуінен кейінгі, олардың жерасты суларымен қоректенуінің әлсіздігі тән. Осыған карап облыс өзендерінде қалыптасу, транзит және жоғалту ағындылары зоналарын бөліп алуға болады. Қалыптасу зонасы — бұл Ұсақ шоқының көтеріңкі бөліктерінде орналасқан өзеннің жоғарғы телімі, ал жоғалту зонасы өзеннің жазыққа шығу жерінде басталады.
Облыс шегінде солтүстікке қарай ағатын өзендерде тек қалыптасу және транзит ағындысы орналасады (Нұра, Құланөтпес, Кон, Терісаққан, Торғай және Ұлыжыланшық).
2.3.2 Су деңгейі режимі
Су режимінің негізгі үш кезеңі ажыратылады: су тасу, су тасқыны және су сабасына түсу.
Облыс өзендерінің су тасқынының тоқынының көтерілу биіктігі елеулі. Нұра өзні Сергиопольское бетіндегі су тасу кезеңінде су деңгейінің тербеліс амплитудасы суы аз жылы — 120 см, суы мол жылы — 400 см және сулылығы орташа жылы — 180 см-ді құрайды.
Зерттеліп отырган өзенде ең жоғарғы деңгей тербелісінің амплитудасы 773 см-ді құрайды.
Ең төменгі су деңгейі жазғы-күзгі және қысқы су сабасына түсу кезінде байқалады. Олардың мәні сулылығы түрлі жылдары әртүрлі болады.
Қыста су сабасына түскен кезде ең төменгі деңгей суы аз жылы (1967 ж.) — 271 см, сулылығы орташа жылы (1984 ж.) — 283 см. Қыста өзен көп жағдайда қатпайды, тек 1948 жылы өзен түбіне дейін қатып қалған (24/ІІ-23/ІІІ).
Жазда су сабасына түскен кезде су, деңгейінің мәні 247 см-ден 377 см аралығында тербеледі.
Күзде жауын жауудың әсерінен су деңгейі елеусіз көтеріледі. Оның мәні суы мол жылы 345 пен 360 см, суы аз жылы 259 бен 281 см және орташа сулы жылы 294 пен 325 см аралығында.
Су тасу кезінде су деңгейі мен су өтімінің арасындағы байланыс кейде күрделі сипатқа ие болады. Су деңгейінің режимі өзен сулылығының өзгерісін әрқашан бейнелей бермейді. Ең жоғарғы су деңгйі мен ағындының арасындағы айырмашылық көктемгі су тасу кезінде байқалады [5,6].
2.3.3 Су өтімі режимі
Облыстың барлық ағындыларыньій көктемгі су тасу сипаты негізінен біркелкі. Су тасу қарқынды қар еру кезінде басталады. Алғашқы кезеңде су арнада жиналып, ондағы мұзды бұзады, ал кеуіп қалған арналарда су қардың үстімен өтеді.
Нұра өзені Сергиопольское бекетінде үш жыл: суы мол — 1948 ж, суы аз жыл — 1967 ж және сулылығы орташа — 1984 ж анықталды. Көтемгі су тасу шамамен 11/IV басталады. Су тасу ұзақтығы әр жыл үшін әртүрлі: 1967 жылы — 51, 1984 жылы 38 және 1948 жылы 42 күнді құрайды.
Көктемгі су тасу шамамен 3 — 19/V аяқталады. Су тасудың ең жоғарғы мәні әр жылда әр уақытта байқалады. Біздің жағдайда 1967 жылы 17/ІV 1984 жылы ІО/ІҮ 1948 жылы — 15ЛҮ өткен. Ал оның көтерілу қарқындылығы шамамен 15 күн аралығында.
Көктемгі су тасудан кейін жазғы су сабасына түсу басталады. Кейбір кіші өзендер бұл кезде кеуіп қалады. Тек ірі өзендер ғана кеппейді. Нұра өзенініде барлық бақылау кезеңдерінде тек 1951 жылы өзеннің кеуіп қалғаны байқалды.
Кейде жазғы су сабасына түскен кезде кейбір өзендердің суының көтерілгені байқалады. Бұл жазғы жауын — шашын әсері. Нұра өзені Сергиопольское бекетінде жүргізілген бақылаулар кезеңінде жеті рет жауындық су тасқыны болған. Соның үшеуі 1958 жылы өткен. Ал 1987 жылы оның өтімі 29,0 текшк м/с-ге жеткен. Оның тасқынының ұзақтығы 55 күн болған.
Жазғы су сабасына түсуден кейін күзгі су сабасына түсу басталады. Су тасу шамамен 2 — 10/ІХ басталады. Оның ұзақтығы 24 күннен 56 күн аралығында.
3 АҒЫНДЫ СИПАТТАМАЛАРЫН ЕСЕПТЕУ
3.1 Қатарды толықтыру
Берілген жұмыста Нұра өзенінің Сергиопольское бекетінде 1934 жылдан 2000 жыл аралығында орташа айлық және жылдық су өтімі қолданылды. Бұл қатардың кейбір жылдарында бізге белгісіз түрлі себептерге байланысты айлық мәндері өлшенбеген. Осыған орай қатарды толықтыру жұмыстары жасалды. Осы мақсатты іске асыру үшін жылдық ағынды мен орташа айлық ағынды арасындағы байланыстар тұрғызылды. Байланыс тығыздығы 0.70 шартын қаңағаттандырады. Біз дипломдық жұмыстың көлемі шектеулі болғандықтан бұл байланыстардың тек екеуін ғана мысал ретінде келтірдік (Сурет 4 — Сурет 5).
3.2 Қатарды Стьюдент, Фищер және Колмогоров — Смирнов критерийлері бойынша біртектілікке тексеру
Бұл критерий екі таралу ортасынның (немесе екі орташаның) біртектілігін тексеруге арналған. Нөлдік гипотеза бойынша X және Ү қатарларының математикалық күтімі өзара тең деп алынады. Стьюдент критерийі келесі түрде жазылады:
мұнда
t— Стьюдент критерийі;
у — қатардың орташа мәні;
х — қатардың орташа мәні;
пх — X қатарның саны;
пу— Х қатарныңсаны;
х— қатарының орташа квадраттық ауытқуы;
— Ү қатарының орташа квадраттық ауытқуы.
Статистиканың алынған мәні t олардың шектік мәндерімен салыстырылады. Ол келесі формула бойынша есептеледі:
t
мұнда
-Стьюдент статистикасының шектік мәні;
Сt — өту коэффициенті;
tа— кездейсоқ жиын статистикасының шектік мәні (r(1) = 0, R= 0).
Сурет 4 — Нұра өзені Сергиопольское бекетінің жылдық және сәуір айындағы ағындыларының арасындағы байланыс графигі (r=0.90)
Сурет 5 — Нұра өзені Сергиопольское бекетінің жылдық және сәуір айындағы ағындыларының арасындағы байланыс графигі (r=0.89)
Сt мәні 3-кесте бойынша есептеледі [7]. Егер гипотеза орындалады, яғни сенімді аймаққа түседі. Егер |t|<t болса, онда шектік аймаққа түсіп, нөлдік гипотеза қабылданбайды.
Есептеу кесте 4-те көрсетілген. Біздің жағдайда r=2,74 тең, ал t=3,18
яғни |t|<t қатар біртекті.
Фишер критерийі екі дисперсияның біртектілігін тексеруге арналған және келесі түрде жазылады:
мұнда
F — дисперсиялық қатынасты біліретін Фишер статистикасы;
х және Х және Y қатарлары бойынша есептелген орташа квадраттық ауытқуы.
Таңдама дисперсиялрының біртектілігі туралы гипотеза қабыланбайды, егер F>Fа болса, мұнда Ға-шектік мәні. Ол F>Fа болса ғана қабылданады.
Есептеу мысалы кесте 5-те келтірілді. Ол бойынша Ғ =0,88, ал Ға=1,41
яғни қойылған мақсат қанағаттандырылады.
Эмпирикалық деректерді теориялық үлестірім функциясынан ажырату үшін Колмогоров эмпирикалық және теориялық үлестірім функцияларының абсолюттік айырым мәндерінің ең үлкен мәнін қабылдайды
D=mах
мұнда
F*(х)- эмпирикалық үлесnірім функциясы,
Ғ(х)- теориялық үлестірін функциясы.
Ғ*(х) және Ғ(х) функцияларын гидрологилық терминологияда Р*(х) және р(х) үлестірім қисықтары арқылы белгілейді.
Бұл критерийдің есепті сұлбасы статистикасын анықтауға бағытталған. Ол келесі формуламен есептеледі:
Колмогоров үлестірім кестесі бойынша шектік мән анықталады. Егер болса, онда нөлдік гипотеза қабылданды, ал керісінше жағдай болса, яғни , онда нөлдік гипотеза қабылданбайды.
Есептеу кестесі кесте 6-да көрсетілген. Жоғарыдағы формула бойынша =1.02, ал а=24,9 яғни теңсіздігін қанағаттандырады.
3.3 Жылдық ағындыны анықтау
Жылдық ағынды басты гидрологиялық сипаттамалардың бірі. Жылдық ағындының уақыт және кеңістік бойынша өзгерісін зерттеу, беткі суларды халық шаруашылығында пайдалану: су электр станциялары үшін бөгендер жобалау, суармалау, сумен қамту, ағындыны аймақ ішінде қайта үлестіру мүмкіндігін және орындылығын бағалауға мүмкіндік береді. Жылдық ағынды математикалық статистика және ықтималдық теориясы, жүйелік талдау және басқа да математикалық әдістерді пайдаланудың негізінде гидрологиялық есептеулердің жаңа әдістерін әзірлеу кезінде негізге алынатын басты сипаттама. Ағыңдының басқа сипаттамалары, мысалы, қамтамасыздығы әртүрлі ағындының жылдық шамалары, маусымдық және айлық шамалар жылдық ағындының негізінде анықталады.
Қолда өзен ағындысы режимі жөнінде ақпараттың бар-жоқтығына және көлеміне қарай қалыпты жылдық ағынды төмендегі үш тәсілдің біреуімен есептеледі:
а) қалыпты жылдық ағындыны есептеу талаптарын қанағаттандыратындай бақылау кезеңі ұзақ болған жағдайда есептеу тікелей бақылау деректері бойынша жүргізіледі, оның үстіне колдағы гидрологиялық қатардың ұзақтығы 50-60 жыл немесе оданда артық болса, онда осы қатар толығымен немесе осы қатардың ішіне кіретін репрезентативті кезең пайдаланылады;
б) егер бақылау қатары қысқа және репрезентативті емес болса, онда гидрологиялық ұқсастық әдісін пайдалану арқылы осы қатарды ұзақ кезеңге келтіру жүзеге асырылады;
в) егер қатар тым қысқа болып, гидрологиялық ұқсастық әдісін қолдануға болмайтын болса (ұқсас-өзендер жоқ) немесе гидрологиялық бақылау деректері мүлдем жоқ болса, онда қалыпты жылдық ағынды зерттелген өзендердің негізінде жасалған жинақтап қорытулар бойынша анықталады немесе су теңдестік теңдеуі пайдаланылады.
Есептік гидрологиялық сипаттамаларды анықтау бойынша нұсқауларға сәйкес қалыпты жылдық ағындының және қамтамасыздығы берілген орташа жылдық ағындының есептік мәндерін анықтауға қажетті бақылау кезеңінің ұзақтығы қарастырылып отырған кезең репрезентатитвті және көпжылдық шаманың салыстырмалы орташа квадраттық қателігінің шамасы 5-10 %, ал вариация коэффициентінің (қүбылмалылық коэффициентінің) қателігі
— 10-15 % аспайтын болса, жеткілікті болып саналады.
Егер және аталған шектен артық және қатар репрезентетивті емес болса, онда көпжылдық орташа ағынды мен вариация коэффициенті анағұрлым ұзақ кезеңге келтіріледі. Келтіру мүмкін болмаған жағдайда (мысалы, тірек ұқсас-тұстамалар жоқ болған жағдайда), қалыпты жылдақ ағындының және есептік вариация коэффициентінің орнына, олардың қолда бар кезең деректері бойынша есептелген мәндері алынады және есептеулерде олардың салыстырмалы орташа квадраттық қателіктері көрсетіледі.
Көп жылдық орташа жылдық ағындыны есептеуге арналған п жыл бақылау кезеңінің репрезентативтілігін бағалау бақылау кезеңі N>п және N>50 жыл ұқсас өзендер үшін жылдық ағындының интегралдық айырым қисығын тұрғызып талдау арқылы жүзеге асырылады. Қысқа п жылдан тұратын қатар бойынша есептелген статистикалық параметрлердің (және СS) репрезентативділігі ұқсас-тұстаманың деректері бойынша п және N кезеңдері үшін тұрғызылған жылдық ағындының қамтамасыздық қисықтарын салыстыру арқылы анықталады.
3.3.1 Гидрометриялық бақылау деректері жеткілікті болған жағдайда қалыпты жылдық ағындыны анықтау
Қалыпты жылдық ағынды статистикалық қатардың кез-келген арифметикалық орташа шамасы ретінде келесі формула бойынша анықталады:
мүнда
QN — қалыпты жылдық ағынды, м3/с;
Q1 Q2 …. QN+1 QN — қатардағы жылдар санының көбеюімен QN-нің орташа арифметикалық шамасы өзгермейтін немесе аз өзгеретін N ұзақ кезең ішіндегі ағындының жылдық мәндері.
Қателіктер теориясына сәйкес: п (бақылау қатарының саны) жеткілікті дәрежеде үлкен болғанда салыстырмалы қысқа таңдама бойынша анықталған орташа арифметикалық мәнмен Q0 бас жиынтық N орташасының (немесе математикалық күтім ) арасындағы айырым барынша мардымсыз болады, яғни n-жылдық орташаның орташа квадраттық қателігі п таңдамасының ұлғаюымен азаяды және келесі формуламен өрнектеледі:
мұнда
— жылдық ағындының бірлік мәндерінің Qі, ағындының п жылдық орташа мәнінен орташа квадраттық ауытқуы. Келесі формула бойынша анықталады.
Сонымен стандарт қателік көмегімен есептелген шамалардың (таңдаманың орташа мәнінің) сенімділігі бағаланады.
Ағынды зерттеу және есептеу практикасында, сапыстырмалы орташа квадраттық қателік жиі қолданылады. Оның мәні сулылығы әртүрлі өзендердің қалыпты ағындысын анықтаудың дәлдігін салыстыру үшін пайдаланылады. Сонымен -ді -дің проценті есебімен өрнектеп, шектелген п жыл қатары бойынша есептелген қалыпты ағындының салыстырмалы орташа квадраттық қателігін аламыз.
100%
мұнда
ағындының уақыт бойынша құбылмалылығын көрсетеді және вариация коэффициентімен (немесе өзгергіштік коэффицибнтімен) сипатталады. Вариация коэффициенті СV, ағындының жылдық мәндерінің өздерінің орташа мәніне қатысты тербелуін көрсетеді және тікелей қолдағы бақылау қатары бойынша анықталады.
Вариация коэффициентінің мәні неғұрлым үлкен болған сайын, дәлдігі берілген қалыпты ағындыны анықтауға қажетті бақылау қатарының ұзақтығы соғұрлым ұзағырақ болуы керек.
3.3.2 Есептік кезеңді таңдау
Бақылау қатарындағы жылдар саны 50-60 жылдан аспайтын жағдайларддың барлығында есептік репрезентативті кезең белгіленеді. Ол суы мол және суы аз жылдар тобынан тұратын аяқталған айналымдардың ең көп санынан тұрады. Тек үлкен аумаққа таралатын және осы ауданның барлық өзендерін қамтитын негізгі ұзақ айналымдар ғана назарға алынады (4-сурет). Негізгі айналымдарға қабаттасқан ұзақтығы кішкентай айналымдар (2-4 жыл) есепке алынбайды. Тек қана суы мол немесе суы аз фазалардан тұратын толық емес айналымдар шығарып тасталынады.
Сурет 4 — Ағынды тербелісінің айналымдық элементтері
1- айналым (а және б — таңдалатын нұсқалар);
2 — суы мол фаза; 3 — суы аз фаза.
Айырымдық интеграл қисықтары жекелеген салыстырмалы қысқа уақыт кезеңдері ағындысының тербелісін есепке алады. Ол модулдік коэффициенттердің орташа мәннен ауытқуын қосу жолымен тұрғызылады, яғни оның ординатасы ретінде тұрғызылады. Мұндағы К = модулдік коэффициент. Сонымен қисықтьщ ординатасы әрбір і -жылдың соңында к модулдік коэффиценттердің қалыпты шамадан немесе көпжылдық орташа мәннен (=І) ауытқуының қосындысын өсу ретімен береді, Әртүрлі өзендер ағындысының көпжылдық тербелісін салыстыру үшін вариация коэффицентімен сипатталатын ағындының уақыттық өзгергіштігінің ықпалын жойып жіберу жүзеге асырылады, ал қисық ординаттар бойынша келесі тәуелділік бойынша
тұрғызылады.
Айырымдық интеграл қисығы келесі қасиеттерге ие. Кезкелген уақыт аралығы үшін шаманың орташа мәнінің барлық көпжылдық бақылау кезеңінің орташа мәнінен бірге тең ауытқуы аралықтың батапқы және соңғы нүктелерін қосатын сызықтың горизонтал сызыққа көлбеу бұрышының тангенсімен сипатталады және келесі формула бойынша анықталады:
мұндағы
с және қарастырылып отырған уақыт бөлігі үшін интеграл
қисығының соңғы және бастапқы ординатасы;
т — аралықтағы жылдар саны.
Интеграл қисықтың учаскесі жоғары бағытталған және Кор-І
шамасының мәні оң уақыт кезеңі сулылықтың суы мол фазасына сәйкес келеді, ал қисықтың учаскесі төмен бағьітталған және Кор-І шамасы теріс мәнге ие болатын уақыт кезеңі сулылығы аз фазаға жатады (Сурет 6 қараңыз). Қалыпты жылдық ағындыны есепеу кезінде толық 2 немесе толық 4 айналымнан тұратын қатар репрезентативті болып есептеледі, ал осы қатардағы орташа ағынды мәншің қалыпты ағынды мәнінен айырмашылығы 3-5 еседен аспауы тиіс.
Жылдық ағындының айырымдық интеграл қисығын тұрғузудың және қысқа қатарларды көпжылдық қалыпты шамаға келтіру үшін есептік кезеңді таңдау бақылау қатары 67 жылды құрайтын Нұра өзені- Сергиополь бекеті мысалы бойынша келтіріледі.
Сурет 6-Айырма интегралды қисығы
3.3.3 Жылдық ағындының өзгергіштігі және оның мәндерінің есептік қамтамасыздықтарын анықтау әдістері
Су шаруашылығын жобалау және құрылысты жобалау кезінде өзен ағындысының табиғи режңмі немесе өзгерген режимі алдын ала қарастырылады. Бұл кезде тек қана ағындының орташа шамасын (қалыпты шама) емес, суы аз жылдар мен суы мол жылдардың да ағындысын, сонымен қатар алдағы көпжылдық кезеңде жылдық ағынды тербелісінің болуы мүмкін өзгеру шегін де білу қажет. Өзендердің табиғи реттелгендігіне байланысты мұндай тербелістердің ауытқу шегі үлкен болады.
Мысалы, гидроэнергетика, суармалау және сумен қамту мақсатында су тұтыну кезінде болуы мүмкін үзілістерді болдырмауға кепілдік беру үшін, қандайда бір қамтамасыздығы белгілі суы аз жылдардың ағындысын білу қажет. Бұл жерде кепілдік неғұрлым жоғары болса, өзеннің жалпы ағындысының соғұрлым аз бөлігі пайдаланылатынын есте ұстау керек. Су басудан қорғау шараларын жобалау кезінде суы мол жылдар ағындысы -зерттеу нысаны болады.
Ағынды есептеудің негізгі міндеті өзендердің арналары мен су жинау талаптарында тұрғызылатын гидротехникалық және өзге де ғимараттардың пайдаланылу кезеңі үшін ағынды сипаттамаларын есептеу.
Гидрологиялық шаманың қамтамасыздығы деп оның қарастырылатын мәнінен басқа мәндердің асып түсу ықтималдылығы аталады. Бұл жерде мыналарды ажыратады: жылына бір рет қана бақыланатын құбылыстар (сипаттамалар) үшін, асып түсу ықтималдылығы (жыл ішіндегі ең жоғарғы су өтімі немесе су деңгейі, орташа жылдық су өтімі, көктемгі су тасу қабаты және т.б.); жылына бірнеше рет бақылануы мүмкін құбылыстар үшін, болуы мүмкін барлық мәндер жиынтығының ішінен асып түсу ықтималдылығы (нақты жылдағы немесе орташа жалған жылдағы орташа тәуліктік су өтімінің немесе орташа су деңгейінің қамтамасыздығы); қарастырылып отырған бекеттегі немесе қарастырылып отырған аумақтың кезкелген бекетіндегі асып түсу ықтималдылығы (аумақ бойынша қандай да бір сипаттаманың өзгергішштігі зерттелген кезде).
Ықтималдық қарастырылып отырған сипаттаманың немесе құбылыстың осы немесе басқа мәнінің пайда болуы сенімділігін бағалаудың өлшемі ретінде қызмет жасайды. Ықтималдық қарастырылып отырған оқиғаның пайда болуына қолайлы жағдайдың т оқиғалардың жалпы санына п қатынасына тең
Ықтималдықты теориялық (lim m//п = р) және өте ұзақ қатар құрайтын бақыланған қолайлы (осы немесе басқа тапсырмалар кезінде қарастырылатын) жағдайлардың пайда болу жиілігі бойынша айқындалатын эмпирикалық (т/п) ықтималдық деп бөледі.
Қарастырылатын сипаттама жыл сайын бір рет қана байқалатын жағдайларда (су өтімінің немесе су деңгейінің ең жоғары немесе ең төменгі мәні, орташа жылдық су өтімі және т б.), оның қамтамасыздығы қандай да бір уақыт мерзімі ішінде қайталану ықтималылығымен қабылданған оның осы мәнінен басқа мәннің асып түсуі мүмкін жылдар санымен бағаланады. Осы сипаттама бір жыл ішінде бірнеше рет байқалған жағдайда, осы мәннің қамтамасызыдығы немесе осы мәннен басқа мәннің асып түсу ықтималдығы осы немесе басқа уақыт аралығы ішінде (ай, жыл, бірнеше жыл) оқиғалар санына (жиынтыққа) қатысты бағаланады немесе қарастырылып отырған кезеңдегі жылдар санына қатысты есептеледі.
Гидрологиялық есептеулер практикасында, соның ішінде су шаруашылығы, гидротехникалық жобалау және өзге де түрлі инженерлік жобалаулар үшін ағынды,. сиһаттамаларын есептеуде асып түсу ықтималдығы, ереже бойынша, жылдар санына қатысты процент есебімен (Р %) және осы немесе басқа жиынтық оқиғалары санына қатысты есептеледі.
3.3.4 Ықтималдық үлестірім қисықтарының параметрлері
Қамтамасыздық қисықтары репрезентативті бақылау қатары бар болған жағдайда ағынды есептеу тәсілдерінің негізі ретінде алынады. Эмпирикалық қамтамасыздық қисығы қарастырылыл отырған сипаттаманың пайда болуының салыстырмалы жиілігінің өсуін, яғни қайталанғыштықты, мысалы су өтімінің берілген мәнінен жоғары мәндердің қайталанғыштығын көрсетеді. Эмпирикалық қамтамасыздық қисығы аналитикалық қамтамасыздық қисығымен (интеграл үлестірім қисығымен) алмастырыла алады. Ықтималдық теориясы мен математикалык статистика бойынша олардың үш параметрмен сипаттала алатындығы белгілі: қатардың орташа арифметикалық мәні (Q0), варияция коэффициенті (өзгергіштік коэффициенті) (CV) және ассиметрия коэффициенті (СS).
Қамтамасыздық қисығын тұрғызудың негізі ретінде эмпирикалық деректер қатары (ағындыға жүргізілген бақылау деректерінің қатары) қызмет жасайды. Осы деректер бойынша эмпирикалық қамтамасыздық қисығы тұрғызылады. Бұл қисыққа эмпирикалық нүктелердің орналасуына мейлінше үйлесетін аналитикалық қисық таңцалады. Аналитикалық қисық (қисықтың типіне байланысты) белгілі бір теңдеумен өрнектеледі, бұл қамтамасыздық қисығының бақылау деректерімен қамтылмаған аймағында ағынды есептеуді жүзеге асыруға мүмкіндік береді.
Әрі қарай, алынған нүктелер тобына аналитикалық қамтамасыздық қисығы таңдалады.
Симметриялы үлестірім қисықтарының параметрлері: орташа арифметикалық мән (Q0) және орташа квадрттық ауытқу (немесе стандарт) (). Ағындының жекелеген қатарларының өзгергіштігін салыстыру үшін орташа квадраттық ауытқу салыстырмалы бірліктермен, әдетте үлесімен сипатталады. Бұл салыстырмалы орташа квадраттық ауытқу варияция коэффициенті немесе өзгергіштік коэффициенті (СV) деп аталады.
Үлестірімнің асимметриясын немесе шегерілуін үшінші орталық моменті сипаттайды. Салыстырмалы бірлікпен өрнектеледі және асимметрия коэффициенті (СS) деп аталады.
Сонымен, есептеу қамтамасыздығы белгілі ағынды мәнін анықтау үшін келесі параметрлерді есепеу қажет: қатардың әрбір мүшесінің эмпирикалық қамтамасыздығын р % (яғни, берілген су өтімінің асып түсу ықтималдығын), қатардың орташа мәнін Q0, СV және СS коэффициенттерін. р % және мәндері Q0 эмпирикалық қамтамасыздық қисығын тұрғызуға, ал Q0, СV және СS мәндері оған аналитикалық қамтамасыздық қисығын таңдауға мүмкіндік береді.
Құрылыс жобалау практикасында ізделінетін асып түсу ықтималдығының математикалық күтіміне сәйкес келетін Крицкий-Менкелдің формуласы кең қолданыс тапқан:
Берілген мәліметтер бойынша қамтамасыздық қисығы тұрғызылды (Сурет 7). Ал есептеулер жоғарыда көрсетілген формулаларға сәйкес жүргізілді (Кесте 7, кесте 8).
Вариация коэффициенті. Жекелеген қатарлардың өзгергіштігін салыстыру ыңғайлы болу үшін орташа квадраттық ауытқуды салыстырмалы бірлікпен өрнектейді. Салыстырмалы орташа квадраттық ауытқуды вариация коэффициенті немесе өзгергіштік коэффициенті деп атайды. Оны СV шарты белгісімен белгілейді.
СV коэффициентінің мәні моменттер әдісі немесе шындыққа ең ұқсас әдіс бойынша есептеледі. СV<о,5 болғанда моменттер әдісі қолданылады, өйткені корреляция коэффициенттерінің мәні үлкен болғанда, таңдаманың шеткі мәндерінің рөлі тым жоғары болады. Бұл кемшілік СV >0,5 кезінде қолданылатын шындыққа ең ұқсас әдісін пайдалану арқылы жойылады. Шындығында теория бойынша екі әдісті де СV-ның кезкелген мәні кезінде қолдануға болады. Бірақ, СV -ның кіші мәндері кезінде екі әдісте жуық нәтиже беретін болғандықтан және ал моментер әдісін практикада қолдану жеңіл болғандықтан, олардың жоғарыда аталған қолданылу аясын бөліп көрсеткен орынды.
Вариация коэффициентінің (СV>о,5) және асимметрия коэффициенттерінің СS> 2 СV мәндері үлкен болған жағдайларда, сондай-ақ автокорреляция коэффциентінің r>0,3 кезінде вариация және асимметрия коэффициенттерін бағалаудың теріс ығысуы ондаған процентке жетуі мүмкін. Сондықтан осы параметрлерді есептеу кезінде жіберілетін жүйелі қателіктерді жоятын түзетулер енгізу қажет.
Ығысуға түзету енгізу қамтамасыздық қисықтарын тұрғызу кезінде теориялық қисықтың эмпирикалық нүктелерге барынша сәйкес келуіне жағдай жасайды. СV және СS коэффициенттерінің ығысқан және ығыспаған бағаларының арасындағы тәуелділік графикалық түрде көрсетіле алады, ал мүндай тәуелділіктердің аналитикалық өрнегі ретінде келесі теңдеу қызмет жасайды:
Ал, 1, 2,…, 6 коэффициенттері ең аз квадраттар қағидасы бойынша анықталады. Олардың мәні СV/СS қатынасына және автокорреляция коэффициентіне тәуелді.
Вариация коэффициентін моменттер әдісімен анықтау кезінде оның кездейсоқ орташа квадраттық қателіктері төмендегідей белгіленеді:
— автокорреляция есепке алынбаған жағдайда (жоқ немесе өте аз)
— автокорреляция есепке алынған жағдайда
Вариация коэффициентін шындыққа ең жақын әдіс бойынша анықтау кезінде қалыпты қателіктерді бағалау үшін Блохиновтың формуласы қолданылады
Асимметрия коэффициенті қарастырылып отырған кездейсоқ шама қатарының өзінің орташа мәніне немесе үлестірім центіріне қатысты симметриялы еместігінің дәрежесін сипаттайды. Асимметрия коэффициенті де салыстырмалы бірлікпен өрнектеледі, бұл жекелеген өзендер қатарының немесе түрлі сипаттамалар қатарының симметриялы еместігінің дәрежесін салыстыруға, сондай-ақ тиісінше СS коэффициентін жинақтап қорытуға мүмкіндік береді.
Қатардың асимметриялылығын сипаттау үшін қатар мүшелерінің өздерінің орташа мәнінен ауытқуының кұбының орташа мәні алынады және өлшем бірліксіз сипаттама алу үшін оны үшінші дәрежелі орташа квадраттық ауытқуға бөледі
болғандықтан және модулдік коэффициентті пайдаланып, (18) формуласын былай өрнектейміз
Теріс ығысуды азайту үшш түзетуі енгізіледі. болғанда (108) формула келесі түрге ие болады
Асимметрия коэффициентінің мәпі оң немесе теріс болуы мүмкін Оң асимметрия суы аз жылдарға қарағанда суы мол жылдар сирек қайталанған жағдайда байқалады, яғни қатардың орташа мәннен кіші мәндері жиі кездеседі. Керісінше болғанда қатар теріс асимметрияға ие болады. Асимметрия коэффицентінің орташа квадраттық қателігін Крицкий-Менкел формуласымен анықтауға болады
Демек, асимметрия коэффицентінің қателігі қатардың ұзақтығы қысқарған сайын және вариация коэффицентінің мәндері кіші болғанда ұлғаяды.
Барлық есептеулер кесте түрінде берілген (Кесте 9).
3.4 Жылішілік ағынды үлестірімі
Жылішілік ағынды үлестірімін есептеу және анықтау іс жүзінде әрі ғылыми зерттеулерде маңызы зор, сонымён қатар гидрологиялық зерттеулер үшін үлкен қиындықтар туғызады.
Жылішілік ағынды үлестірімі негізінде су шаруашылық параметрлер анықталады (кепілдікті су беру, энергияны шығару, суқойманың реттеуші
сиымдылығы және т.б.). Ағынды режимі түрлі өзендерде жылішілік ағынды үлестірімін ескеру СЭС-ң экономикалық нәтижелігін, олардың энергетикалық жүйелерге біріктіргенде жоғарылатады.
Гидрометриялық бақылау деректерінің бар жоқтығына байланысты жылішілік үлестірімін есептеудің келесі әдістері бар:
1) бақылау деректері толық болғанда, 10 жылдан кем емес: а) аналогия бойынша нақты жыл үлестірімі; б) маусымдарды біріктіру әдісі;
2) деректер жеткіліксіз немесе жок болған жағдайда (10 жылдан кем). Жылішілік ағынды үлестірімі календарлық емес, суы мол маусымнан бастап су шаруашылық жыл бойынша есептеледі.
Су шаруашылық жобалау мақсатына байланысты жылішілік ағынды үлестірімі календарлық рет немесе су өтімінің кему ретімен көрсетілуі мүмкін. Бірінші жағдайда есегітік пидрограф тұрғызылады немесе кестелік түрі қолданылады, ал екінші — күнделікті су өтімінің қамтамасыздық қисығы тұрғызылады. Бұл жұмыста біз бірінші жағдай бойынша есептеу жүргіздік.
Ең қарапайым әдіс бұл — ағынды үлестірімін нақты жыл бойынша есептеу. Жобалауға қойылған мақсатқа байланысты сипатты үш нақты жылдан үлгі таңдалады (сулылығы, ағынды үлестірімі, жылдық және маусымдық ағындылардың эмпирикалық қамтамасыздықтары берілген жобаға сәйкес алынады). Осы үш жылдың ағынды үлестірімі үлгі ретінде қабылданады. Бұл 1967 жыл — суы аз, 1984 жыл — сулылығы орта және 1948 жыл — суы мол жылдар (Сурет 8).
Орташа сулы жыл — қамтамасыздығы 50 %-ға сәйкес келетін жылдық су өтімі. Айлар бойынша үлестірімі барлық бақылау жылдардың орташаланған мәндеріне сәйкес.
Суы мол жыл — қамтамасыздығы 5 %-ға сәйкес келетін және көктемгі су тасу немесе жаңбырлық тасқын көлемі бойынша ең үлкен су өтімі.
Суы аз жыл — ең төмен және қыс пен жаз маусымдарында ұзақ уақыт су сабасына түсу, ол су тұтынуды шектейді және 95 %-қ қамтамасыздыққа жақын жылдың су өтімі. Ылғалдылығы жеткілікті аудандарда шектеуші маусым — қыс, ал жеткіліксіз аудандарда жаз маусымы.
Таңдап алынған сипатты жылдар бойынша кесте орташа айлық және жылдық су өтімі көшіріліп алынды.
Содан қамтамасыздық қисықтары бойынша 5, 50, 95 %-қ су өтімі есептелді және салыстырмалы нақты жылдар бойынша оны орташа айлық су өтімдерін қайта есептейміз.
Қорытынды
Өзеннің табиғи режимі қазіргі уакытта елеулі арна бойымен техногенді жолға ауысқан. Бұл ақаба судың түсуімен қатар суқоймадағы өзен суын ауыл шаруашылық дақылдарын суғаруға пайдалану қарқындылығының өсуіне де байланысты. Нұра өзенінің су қорлары негізінен өндірісті сумен қамтамасыз етуге пайдаланылады.
Осы жұмыста Нұра өзені Сергиопольское бекетінің негізгі гидрологиялық сипаттамалары, жылішілік ағынды үлестірімі жэне су сапасына бақалау жүргізілді. Соның нәтижесінде келесі мәліметтер анықталды:
а) физико — географиялық жағдайына қарағанда, Нұра өзені алабының климаты шұғыл континентальді;
б) Нұра өзенінің су режимі Қазақстандық типке жатады. Көктемгі су тасу кезінде жылдық ағындының 90%-ға жуығы ағып өтеді;
в) ағындының негізгі сипаттамалары мынаған тең: Q0=7.25, СV =0.67 және СS=0,95;
г) ағынды үлестірімі нақтьі жыл бойынша есептелді. Жобалауға қойылған мақсатқа байланысты сипатты үш накты жылдан үлгі таңдалады (сулылығы, ағынды үлестірімі, жылдық және маусымдық ағындылардың эмпирикалық қамтамасыздықтары берілген жобаға сәйкес алынады). Осы үш жылдың ағынды үлестірімі үлгі ретінде қабылданады. Бұл 1967 жыл — суы аз, 1984 жыл — сулылығы орта және 1948 жыл — суы мол жылдар. Содан қамтамасыздық қисықтары бойынша 5, 50, 95 %-қ су өтімі есептелді және салыстырмалы нақты жылдар бойынша оны орташа айлық су өтімдерін қайта есептелді.
д) Турбулентті диффузия торы тұрғызылды. Бұл тор арқылы өзеннің кез келген нүктесінде және ақаба сулардың түсетін орыннан кез келген қашықтықтағы ластаушы заттың шоғырланғанын анықтауға болады. Нәтижесінде бастапқы шоғырлану 70 мг/л болды, ал 172 м қашықтыұта 18,6 мг/л-ге дейін азайды. Алдағы тараушадағы мәнімен салыстырғанда осы арақашықтықта шоғырлану мәні 52,5 мг/л, яғни шамамен 3 еседей жоғары. Мұлы ағыстың турбулентті араласуымен түсіндіруге болады.
Кесте №1 Нұра өзені Сергиопольское бекетінің орташа айлық су өтімі су жинау алабы 12300/17960 шаршы шақырым сағадан қашықтығы 672 шақырым
| годы | Месяцы | Год | ||||||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |||||||||
| пл. водосбора 12300 км2 расст. от устья 705 км | ||||||||||||||||||||||
| 1934 | 0 | 0 | 0 | 40.9 | 5.6 | 1.28 | 0.68 | 0.39 | 0.62 | 0.71 | 0.41 | 0.1 | 4.22 | |||||||||
| 1935 | 0 | 0 | 0 | 47.9 | 7.37 | 2.03 | 0.81 | 0.51 | 0.45 | 0.46 | 0.29 | 0.025 | 4.99 | |||||||||
| 1936 | 0 | 0 | 0 | 1.29 | 1.34 | 0.29 | 0.1 | 0.24 | 0.32 | 0.41 | 0.2 | 0.081 | 0.36 | |||||||||
| 1937 | 0 | 0 | 0 | 7.29 | 4.26 | 0.64 | 0.33 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.26 | 0.043 | 1.11 | |||||||||
| 1938 | 0 | 0 | 0 | 7.41 | 0.88 | 0.26 | 0.16 | 0.15 | 0.28 | 0.29 | 0.25 | 0.036 | 0.81 | |||||||||
| 1939 | 0 | 0 | 0.05 | 13.8 | 1.19 | 0.2 | 0.2 | 0.063 | 0.15 | 0.18 | 0.15 | 0.006 | 1.33 | |||||||||
| 1940 | 0 | 0 | 1.34 | 18 | 1.93 | 0.31 | 0.1 | 0.072 | 0.15 | 0.28 | 0.19 | 0.046 | 1.95 | |||||||||
| 1941 | 0 | 0 | 0.05 | 126 | 9.03 | 1.74 | 0.99 | 0.74 | 1.01 | 0.98 | 0.52 | 0.17 | 11.8 | |||||||||
| 1942 | 0.046 | 0.003 | 0 | 34.5 | 9.94 | 1.62 | 0.74 | 0.47 | 0.49 | 0.76 | 0.67 | 0.4 | 4.14 | |||||||||
| 1943 | 0.039 | 0 | 0 | 87.8 | 5.87 | 2.21 | 0.8 | 0.46 | 0.44 | 0.73 | 0.36 | 0.13 | 8.24 | |||||||||
| 1944 | 0 | 0 | 38.7 | 20.6 | 2.84 | 0.95 | 0.54 | 0.29 | 0.31 | 0.46 | 0.39 | 0 | 5.42 | |||||||||
| 1945 | 0 | 0 | 0 | 96.5 | 6.4 | 2 | 0.77 | 0.33 | 0.27 | 0.47 | 0.3 | 0.069 | 8.93 | |||||||||
| 1946 | 0 | 0 | 0.041 | 17.6 | 3.7 | 1.34 | 1.16 | 0.56 | 0.74 | 0.88 | 0.47 | 0.026 | 2.21 | |||||||||
| 1947 | 0 | 0 | 41.9 | 33.6 | 13.4 | 6.91 | 12.6 | 1.88 | 1.5 | 1.92 | 2.01 | 0.52 | 9.7 | |||||||||
| 1948 | 0 | 0 | 0.72 | 242 | 16.7 | 9.04 | 2.68 | 0.87 | 1.6 | 1.23 | 1.09 | 0.26 | 23 | |||||||||
| 1949 | 0 | 0 | 0 | 110 | 18.8 | 4.59 | 1.97 | 0.94 | 1.26 | 1.35 | 1.06 | 0.13 | 11.7 | |||||||||
| 1950 | 0 | 0 | 0 | 74.9 | 5.42 | 1.74 | 0.4 | 0.17 | 0.57 | 0.74 | 0.28 | 0 | 7.02 | |||||||||
| 1951 | 0 | 0 | 0.99 | 10.1 | 2.17 | 0.35 | 0.076 | 0.041 | 0.14 | 0.28 | 0.2 | 0.19 | 1.21 | |||||||||
| 1952 | 0.059 | 0.006 | 0 | 55.1 | 5.89 | 0.75 | 1.02 | 0.22 | 0.21 | 0.46 | 0.47 | 0.19 | 5.37 | |||||||||
| 1953 | 0.073 | 0.044 | 0.85 | 29.2 | 5.42 | 1.95 | 0.42 | 0.23 | 0.16 | 0.59 | 0.43 | 0.21 | 3.3 | |||||||||
| 1954 | 0.073 | 0.014 | 0 | 80.3 | 71.1 | 17.3 | 16.7 | 1.07 | 1.93 | 1.34 | 0.86 | 0.47 | 16 | |||||||||
| 1955 | 0.26 | 0.14 | 2.72 | 38.1 | 4.68 | 0.6 | 0.1,4 | 0.08 | 0.21 | 0.31 | 0.33 | 0.21 | 3.98 | |||||||||
| 1956 | 0.011 | 0 | 0 | 11.1 | 1.1 | 0.35 | 0.051 | 0.017 | 0.08 | 0.24 | 0.26 | 0.17 | 1.11 | |||||||||
| 1957 | 0.009 | 0 | 1.27 | 12.3 | 1.94 | 0.15 | 0.08 | 0.34 | 0.3 | 0.35 | 0.32 | 0.25 | 1.44 | |||||||||
| 1958 | 0.067 | 0.097 | 0.23 | 53.4 | 15.4 | 7.54 | 10.7 | 3.16 | 2.33 | 2.32 | 1.52 | 0.63 | 8.12 | |||||||||
| 1959 | 0.11 | 0.2 | 2.16 | 61.6 | 22.9 | 3.68 | 2.3.5 | 2.34 | 1.9 | 2.5 | 1.64 | 0.79 | 8.51 | |||||||||
| 1960 | 0.32 | 0.24 | 0.13 | 128 | 22.4 | 10.1 | 3.41 | 3.64 | 2.44 | 2.21 | 1.39 | 0.74 | 14.6 | |||||||||
| 1961 | 0.63 | 0.35 | 3.77 | 56.6 | 7.74 | 2.68 | 2.42 | 1.51 | 1.32 | 1.89 | 1.45 | 0.63 | 6.75 | |||||||||
| 1962 | 0.24 | 0.14 | 11.5 | 68.2 | 4.58 | 3.44 | 1.62 | 0.81 | 1.11 | 2.72 | 1.73 | 0.44 | 8.04 | |||||||||
| 1963 | 0.28 | 0.37 | 1.79 | 5.53 | 0.59 | 0.2 | 0.09 | 0.16 | 0.21 | 0.31 | 0.39 | 0.26 | 0.85 | |||||||||
| 1964 | 0.078 | 0.054 | 0.12 | 31.7 | 7.54 | 1.1 | 0.51 | 0.39 | 0.62 | 0.74 | 0.74 | 0.53 | 3.68 | |||||||||
| 1965 | 0.25 | 0.14 | 3.08 | 22.3 | 1.31 | 0.17 | 0.048 | 0.045 | 0.2 | 0.37 | 0.66 | 0.44 | 2.42 | |||||||||
| 1966 | 0.14 | 0.065 | 14.3 | 84.8 | 12.2 | 2.12 | 1.21 | 0.54 | 0.46 | 0.65 | 0.96 | 0.3 | 9.81 | |||||||||
| 1967 | 0 | 0 | 0.21 | 1.97 | 0.58 | 0.1 | 0.25 | 0.2 | 0.22 | 0.47 | 0.84 | 0.21 | 0.42 | |||||||||
| 1968 | 0.042 | 0 | 7.85 | 9.37 | 0.72 | 0.073 | 0.042 | 0.024 | 0.11 | 0.19 | 0.11 | 0.004 | 1.54 | |||||||||
| 1969 | 0 | 0 | 0 | 52 | 1.91 | 0.3 | 0.28 | 0.18 | 0.19 | 0.78 | 0.68 | 0.3 | 4.72 | |||||||||
| 1970 | 0.08 | 0.046 | 10.8 | 37.8 | 1.07 | 0.19 | 0.055 | 0.12 | 1.14 | 0.51 | 0.31 | 0.01 | 4.34 | |||||||||
| 1971 | 0 | 0 | 1.33 | 110 | 8.38 | 1.34 | 1.33 | 2.48 | 1.59 | 1.96 | 1.89 | 0.5 | 10.9 | |||||||||
| 1972 | 0 | 0 | 0 | 51.9 | 16.8 | 2.44 | «3.15 | 1.07 | 1.09 | 1.21 | 1.14 | 0.48 | 6.61 | |||||||||
| 1973 | 0.13 | 0 | 0 | 51.7 | 12 | 1.66 | 0.71 | 0.72 | 0.59 | 4.37 | 15.1 | 4.71 | 7.64 | |||||||||
| 1974 | 2.49 | 0 | 6.44 | 22.1 | 4.18 | 5.16 | 5.25 | 5.23 | 9.06 | 13.2 | 5.6 | 0.77 | 6.62 | |||||||||
| 1975 | 2.85 | 3.04 | 3.33 | 6.14 | 4.98 | 8.65 | 15.1 | 19.2 | 19.6 | 12.5 | 7.15 | 6.01 | 9.05 | |||||||||
| Кесте №1 — жалғасы
|
||||||||||||||||||||||
| 1976 | 2.6 | 2.92 | 3.21 | 30.2 | 4.45 | 4.8 | 13.2 | 5.23 | 16.4 | 16.2 | 8.27 | 4.11 | 9.9 | |||||||||
| 1977 | 1.15 | 0.54 | 1.69 | 134 | 4.81 | 14.4 | 12.3 | 19.2 | 14.4 | 10.9 | 4.44 | 3.1 | 17.4 | |||||||||
| 1978 | 1.55 | 1.17 | 3.69 | 21.2 | 2.62 | 15.2 | 11.5 | 12.4 | 11.3 | 2.46 | 2.17 | 1.42 | 7.35 | |||||||||
| 1979 | 0.71 | 0.74 | 0.8 | 41.5 | 5.11 | 13.3 | 12.1 | 7.07 | 122 | 8.09 | 12.8 | 4.04 | 10.4 | |||||||||
| 1980 | 1.09 | 0.78 | 1.24 | 12.5 | 1.99 | 10.1 | 14.9 | 13.9 | 13.4 | 4.91 | 4.44 | 3.51 | 7.12 | |||||||||
| 1981 | 1.25 | 0.97 | 9.84 | 10.3 | 2.75 | 10.5 | 13.2 | 10 | 5.67 | 4.67 | 6.16 | 5.08 | 6.69 | |||||||||
| 1982 | 1.32 | 0.5 | нб | 43.6 | 1.64 | 4.75 | 888 | 3.64 | 6.29 | 7.99 | 6.55 | 6.91 | 7.67 | |||||||||
| 1983 | 1.87 | 1.27 | 19.8 | 27.1 | 4.03 | 6.35 | 138 | 9.03 | 6.03 | 14.4 | 8.51 | 4.33 | 9.71 | |||||||||
| 1984 | 2.02 | 0.84 | 8.62 | 17.3 | 4.18 | 7.29 | 125 | 7.48 | 6.45 | 11 | 7.54 | 2.47 | 7.31 | |||||||||
| 1985 | нб | нб | 2.2 | 36.9 | 3.25 | 5.43 | 15.4 | 12.2 | 10.9 | 15.8 | 10.7 | 6.26 | 9.92 | |||||||||
| 1986 | 1.3 | 0.92 | 3.8 | 63.5 | 9.3 | 12.7 | 14.2 | 9.57 | 9.35 | 16.7 | 11.6 | 7.47 | 13.4 | |||||||||
| 1987 | 1.37 | 1.51 | 1.79 | 16.1 | 9.31 | 13.1 | 2.1 3. | 5.45 | 7.04 | 10.2 | 4.69 | 2.53 | 7.87 | |||||||||
| 1988 | 1.32 | 1.28 | 0.49 | 72.5 | 8.5 | 5.35 | 15.4 | 19.2 | 15.4 | 16.8 | 19.2 | 5.71 | 15.1 | |||||||||
| 1989 | 8.77 | 6.7 | 10.1 | 17.1 | 9.12 | 12.8 | 12.5 | 8.58 | 7.96 | 5.6 | 3.25 | 3.49 | 8.83 | |||||||||
| 1990 | 4.55 | 10.3 | 6.8 | 93.1 | 14.6 | 13.4, | 14.5 | 12.5 | 9.29 | 6.13 | 5.13 | 3.01 | 16.1 | |||||||||
| 1991 | 3.41 | 4.11 | 1.94 | 111 | 12.3 | 8.53 | 12.7 | 6.17 | 4.2 | 4.22 | 2.98 | 2.08 | 14.5 | |||||||||
| 1992 | 2.63 | 2.46 | 3.79 | 9.77 | 1.74 | 2.2 | 229 | 3.66 | 3.31 | 2.72 | 2.08 | 2.12 | 3.23 | |||||||||
| 1993 | 1.93 | 0.73 | 1.1 | 155.9 | 31.82 | 13.34 | 929 | 5.72 | 6 | 6.52 | 4.37 | 1.55 | 19.9 | |||||||||
| 1994 | 0.63 | 0.32 | 3.43 | 13.82 | 7.17 | 3.96 | 443 | 4.15 | 4.15 | 4.69 | 4.62 | 3.63 | 4.58 | |||||||||
| 1995 | 1.7 | 1.18 | 85.5 | 35 | 6.75 | 4.12 | 3 12 | 3.28 | 3.66 | 3.47 | 3.3 | 3.38 | 12.9 | |||||||||
| 1996 | 2.87 | 2.44 | 2.57 | 8.89 | 4.53 | 4.26 | 478 | 4.58 | 4.97 | 4.8 | 4.09 | 2.6 | 4.28 | |||||||||
| 1997 | 1.97 | 1.66 | 5.25 | 36.7 | 7.23 | 3.81 | 35 | 3.63 | 4.65 | 4.29 | 3.34 | 2.76 | 6.57 | |||||||||
| 1998 | 3.32 | 3.97 | 4.24 | 14.3 | 9.31 | 3.6 | 237 | 2.29 | 4.11 | 3.45 | 3.93 | 3.14 | 4.84 | |||||||||
| 1999 | 3.24 | 3.14 | 3.05 | 5.01 | 2.98 | 2.81 | 362 | 2.95 | 2.83 | 2.64 | 2.84 | 3.48 | 3.22 | |||||||||
| 2000 | 4.39 | 2.17 | 2.69 | 13.6 | 3.34 | 3.2 | 1 45 | 1.39 | 1.4 | 2.17 | 2.03 | 0.82 | 3.22 | |||||||||
Сурет 9-Жылішілік үлестірім (сипатты жылдар бойынша)
Сурет 7-Нұра өзені Сергиопольское бекетінің қамтамасыздық қисығы
Сурет 10- Нұра өзені Сергиопольское бекетінің орташа шоғырланудың қамтамасыздық қисығы
