Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим

Высокие летние значения температуры, сухость воздуха и сильные ветры создают благоприятные условия для испарения воды с поверхности озера. Средний слой и объем испарения за 1930-1989 гг. составляют, соответственно, 990 мм и 10,3 км3/год для ЗБ, 1000 мм и 7,47 км3/год для ВБ [2; 24; 36].
Режим снежного покрова зависит в первую очередь от широты и рельефа местности. Устойчивый снежный покров в равнинных районах обычно устанавливается в середине ноября или конце октября, однако в отдельные годы он может вовсе не наблюдаться. В этот же период формируется устойчивый снежный покров в низкогорных зонах Илейского Алатау на склонах северной экспозиции [37]. Таяние снежного покрова в равнинных районах начинается и обычно заканчивается в течение февраля – марта. В горах сход снега заканчивается в марте-апреле, а в высокогорных районах продолжается до июня-июля. Запасы воды в снежном покрове распределяются по территории весьма неравномерно. В средние по снежности годы запасы воды в снеге равнинных районов достигают 30, в малоснежные – 10 мм, максимальные запасы достигают 70-100 мм.
Ледостав на оз. Балкаш длится около четырех-пяти месяцев. Толщина льда на озере составляет в среднем 0,6-0,8 м [2; 3].
Приведем данные по облачности и ветру. Минимум общей и нижней облачности наблюдается в период с августа по сентябрь, когда средняя повторяемость ясного неба по общей облачности достигает 60 %. В период с ноября по апрель преобладает пасмурная погода, среднемесячная повторяемость общей облачности от 8 до 10 баллов колеблется в пределах от 41 до 58 % с максимумом в декабре.
Туманы в районе оз. Балкаш наблюдаются по всей акватории с колебаниями в отдельные годы от 29 в ВБ до 60 в ЗБ дней. Основное число дней с туманами наблюдается в холодное время года (ноябрь-март), а летом туманов, как правило, не бывает.
На территории оз. Балкаш в течение всего года преобладают ветры северовосточного и восточного направлений, его повторяемость в среднем за год колеблется в пределах от 25 до 45% общего числа случаев. Направление господствующих ветров, особенно в ЗБ совпадает с продольной осью озера. Следствием этого являются интенсивные сгонно-нагонные течения. Среднегодовая скорость ветра достигает довольно большой величины (4,8-4,9 м/с). Наиболее сильные ветры, имеющие характер бурь, дуют с юго-запада обычно в марте (15%), реже в январе со скоростью 25 – 30 м/с. Скорости ветра на северном побережье озера больше, чем на южном. Средние месячные скорости ветра в отдельные годы достигают 7-9 м/с, а максимальные – более 30 м/с. Летом в условиях антициклональной погоды в прибрежной полосе озера наблюдаются бризы [2; 38].
Климат района Приертисья континентальный с длительной суровой зимой и коротким жарким летом. Среднегодовая температура воздуха равна +3,30С, зима с сильными ветрами и незначительным снежным покровом, достигающим 10-20 см (максимум 52 см). По данным метеостанции г. Павлодара [39] средняя месячная годовая температура воздуха в июле составляет +21,20С; абсолютный минимум – 470С приходится на январь.
Зимой грунты промерзают до глубины 1,75-2,25 м. Начало устойчивых морозов – третья декада ноября. Длительность периода устойчивых морозов составляет около 130 дней. Конец периода устойчивых морозов, как правило, третья декада марта. Лето отмечается преобладанием ясных дней, большой сухостью и изменчивостью температуры. Количество дней со средней суточной температурой воздуха свыше 20 0С достигает 50. За лето в среднем бывает 3-5 дней, а в отдельные годы до 12 дней с температурой воздуха свыше 35 0С.
В силу своего географического расположения район характеризуется дефицитом влажности – среднегодовые осадки составляют 231-249 мм. Около 50 мм осадков выпадает зимой, а остальные – в теплый период. Недостаточная увлажненность района усугубляется значительным испарением с водной поверхности. Среднегодовой слой испарения с водной поверхности составляет 85 см, в том числе за теплый период – 82 см. Потери воды на испарение (разность между испарением с водной поверхности и атмосферными осадками) составляют в среднем около 600 мм.
В многолетнем разрезе господствующее направление ветра в районе ЭТЭК – юго-западное со средней годовой скоростью около 4,5 м/сек. Доля ветров со скоростью 2-5 м/сек составляет 51 % от всех ветров, со скоростью 10 м/сек – 29,8 %; со скоростью выше 15 м/сек – 2,7 %. Максимальная скорость ветра может достигать 35-40 м/сек. В зимний период возможны вспышки сильных ветров до 42 м/сек. Такой ветровой режим способствует хорошей перемешиваемости водных масс водохранилищ, а также уносу солей из их береговых зон. Исследуемый район относится к зоне весьма недостаточного увлажнения и избыточной теплообеспеченности.
 
1.6 Факторы конечного водоема
  
1.6.1 Морфометрия
 
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]
 
1.6.2 Динамика некоторых гидрологических характеристик озера Балкаш и водохранилищ – охладителей
 
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.).