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

По характеру рельефа на водосборном бассейне оз. Балкаш выделяются 5 физико-географических областей: мелкосопочник и низкогорья Казахстанской складчатой страны, равнины Балкаш – Алакольской впадины, системы Казахстано – Жонгарской горной области, Шу – Илейские горы и восточная часть Северно Тянь-Шанской горной области.

Сопки с куполовидными вершинами Казахского мелкосопочника поднимаются на 30 – 40, иногда до 100 – 200 м над прилегающей равниной [2; 3]. Хребет Чингиз Тау возвышается над окружающей местностью на 500 – 600 м. Высота хребта Тарбагатай составляет 2000 – 2500 м, а в центральной части до 3000 м. Здесь преобладают сопки, поднимающиеся в виде отдельных куполов.

Средняя высота равнинного плато Северного Прибалкашья около 400 – 450 м. Рельеф представлен обособленными холмами и короткими невысокими горными цепями. Дно Балкаш – Алакольской впадины ровное, местами занято солеными и горько – солеными озерами, топкими солончаками. Абсолютные отметки 340 – 450 м [1]. Общий наклон поверхности котловины направлен к ее центру.

Жонгарский Алатау характеризуется платообразными пространствами («сырты»). Юго-восточным продолжением Жонгарского Алатау является хребет Борохоро, северный склон которого ограничивает Эби – Нурскую котловину с юга, а южный – Илейскую впадину с севера.

Абсолютная высота Илейской впадины меняется от 600 м у границы КНР до 500 м в районе плотины Капшагайской ГЭС. Илейский Алатау, являющийся наиболее северной цепью Тянь-Шаня длиной около 250 км, шириной 30 – 40 км, образует полого – вогнутую к югу дугу широтного направления. В центральной части высота хребтов достигает около 4 км и более. К востоку и западу, высоты хребта понижаются, к северу – склоны становятся крутыми. Для среднегорий и высокогорий Илейского Алатау наиболее характерен крутосклонный глубокорасчлененный рельеф.

1 -горные хребты; 2 – абсолютная высота местности; 3 – пески; 4 – районы оледенения.

Рисунок 1.1 – Схема орографического строения территории бассейна озера Балкаш (по Ж. Достаю)

К водоемам и водотокам Экибастузского топливно-энергетического комплекса (далее ЭТЭК) относятся: канал Ертис-Караганда им. К. Сатпаева (далее КЕК); Экибастузское резервное водохранилище (далее ЭРВ); ВО Экибастузской ГРЭС-1 (далее ЭГРЭС-1), созданное в промытой котловине мелководного горько-соленого озера Жанкельды, с впадающей в него р. Лог Жанкельды; ВО Экибастузской ГРЭС-2 (далее ЭГРЭС-2), построенное в котловине соляного озера Шандаксор; р. Актасты, впадающая в оз. Шандаксор; оз. Карасор, понижение которого используется для гидрозолоудаления (далее ГЗУ, рисунок 1.2).

Экибастузские ГРЭС-1 и ГРЭС-2 расположены на территории Павлодарской области, соответственно, в 16 и 30 км к северо-востоку от г. Экибастуза, и 120-134 км западнее г. Павлодара. Район имеет своеобразный гидрографический характер с очень редкой сетью временных водотоков и логов, действующих только в период снеготаяния.

Рельеф района представляет собой плоскую равнину с отдельными понижениями и впадинами, часто занятыми мелководными горько-солеными озерами. Характерной чертой этих озер является их периодическое наполнение и высыхание. В наиболее сухие годы эти озера пересыхают полностью. Цикл наибольшего наполнения повторяется примерно через 10-12 лет в наиболее многоводные годы [4-7].

На берегу одного из таких озер, Жанкельды, расположена площадка Экибастузской ГРЭС-1, а на берегу оз. Шандаксор – Экибастузская ГРЭС-2.

Котловина оз. Жанкельды вытянута с юга на север (6х8 км2), имеет пологие склоны. Абсолютные отметки дна 150-150,5 м (уровень существующего озера). Плоские поверхности, которые образуют пологие склоны котловины, имеют отметки 160-165 м на севере, 175-180 м на юге.

Берега озера крутые, низкие (1,5-2 м), глинистые, супесчаные или суглинистые, покрыты скудной степной растительностью. В прибрежной части развиты солонцы с характерной для них растительностью – солянкой и солеросом. С северо-западной стороны в озеро направлен лог Жанкельды, сток воды по которому происходит только в период снеготаяния. Еще несколько мелких логов направляются в озеро с разных сторон.

Озеро Шандаксор расположено в 30 км к северо-востоку от г. Экибастуза. Состоит из нескольких западин, соединяющихся друг с другом, с замысловатой конфигурацией берегов и плоским дном. В бессточной озерной впадине насчитывается три наиболее крупных котловины – западная, восточная и южная, соединяющиеся между собой узкими лентами понижений. Отметки дна основных котловин различаются на 0,7-0,8 м; наименьшей отметкой дна характеризуется восточная котловина (119,6 м), наибольшей – южная (120,4 м). Максимальное наполнение озера в многоводные годы не превышает 1,5м.

Берега озера хорошо выражены, чаще крутые или умеренно крутые, устойчивые, задернованы, высота их 1,5-3,0 м. Площадь водосбора озера составляет 270 кв.км, средняя площадь зеркала 4,2 кв.км. В озеро с северозападной части впадает р. Актасты, с юго-западной – ручей без названия. Площадь водосбора лога Актасты составляет 174 кв.км. Основная часть поверхностного притока в озеро поступает по этому логу. В настоящее время бассейн оз. Шандаксор с западной стороны пересекает Шидертинский оросительный канал.

Лог Актасты берет начало в обширном понижении с весьма пологими склонами, расположенными в 23 км к северу от г. Экибастуза. Длина реки 21 км, средний уклон 2,8 0/00. Ширина русла в верхнем течении 20-40 м, между 10 и 6 км от устья оно сужается до 2-3 м, а затем расширяется до 15-20 м. Берега преимущественно крутые, их высота от 0,5 до 2,0 м, а на отдельных участках нижнего течения достигают – 3-4 м.

Источником технического водоснабжения ЭГРЭС-1 и ЭГРЭС-2 является канал Ертис-Караганда им. К. Сатпаева, который начал функционировать в декабре 1974 г. Отъем воды производится из р. Ертис (протока Белая) у г. Аксу Павлодарской области. Протяженность канала до г. Караганды составляет 458 км; пропускная способность по проекту 2000 млн.м3 в год; расход воды у головного водозабора в разные сезоны 55-75 м3/с; ширина по дну 4 м, по верху до 40 м, глубина 5-8 м. Скорость течения на участке Экибастузского промрайона – 0,78 м/с [6]. 22 насосные станции (далее НС) осуществляют подъем воды из р. Ертис в канал на высоту около 416 м (водораздел рек Шидерты и Нура) [8-9].

До Экибастузского резервного водохранилища вода КЕК с помощью четырех насосных станций поднимается на высоту около 72 м. От головного сооружения до насосной станции № 2, канал протяженностью около 100 км, пересекает Приертискую равнину в широтном направлении. От НС № 2 до НС № 6 канал проходит в области равнинно-мелкосопочного рельефа: пересекает склоны сопок, межсопочные понижения, пологие возвышенности в выемках, насыпях, полувыемках – полунасыпях. Кроме 22 НС на трассе канала сооружено 13 водохранилищ общим объемом 1016 млн.м3, площадью 237 км2, 11 из которых образуют каскад на р. Шидерты. Участок трассы канала протяженностью около 200 км имеет свою водосборную площадь, равную примерно 9,0 км2. За период 1967-1995 гг. в канал подано 17,9 км3 ертиской воды, а объем водопотребления на его территории составил 14,7 км3. По предварительным расчетам, потеря воды на фильтрацию по трассе канала колеблется в пределах 30-78 млн.м3, на испарение 130-200 млн. м3, что равно, естественно, 5-11 и 20-28% забора воды из р. Ертис.

ЭРВ создано на 125-ом км трассы канала Ертис-Караганда путем перекрытия плотиной лога Жанкельды в 10 км от устья. Морфометрические характеристики ЭРВ следующие: НПУ-182,5 м; площадь зеркала 6,5 км2, объем 15,6 млн.м3, средняя глубина 2,3 м, наибольшая глубина в приплотинной части 9,0 м. Водохранилище служит для обеспечения водой ЭТЭК.

Площадь ВО ЭГРЭС-1 при нормальном подпорном уровне 158,5 м равна 19,5 км2, средняя глубина 4,6 м, максимальная у водозабора 8,5 м. Полная проектная мощность станции 4 млн.кВт. Циркуляционный расход воды на охлаждение конденсаторов турбин ГРЭС при 8 энергоблоках, каждый мощностью 500 тыс.кВт, составляет 120 м3/с. Подпитка ВО ЭГРЭС-1 водой КЕК осуществляется, как правило, ежемесячно (кроме зимнего периода в объеме 2,0-16,0 млн.м3 [10]. Приток воды по логу Жанкельды в ВО ЭГРЭС-1 составляет 0-1,05 млн.м3. Площадь водосборного бассейна почти 240 км2.

Площадь ВО ЭГРЭС-2 при отметке 132,2 равна 42,68 м2, объем 260 млн. м3, максимальная и средняя глубина, соответственно, 12,8 и 6,1 м. Площадь мелководий с глубинами менее 2,5 м составляет 17% от всей площади. Площадь водосбора около 270 км2.

Рисунок 1.2 – Схема района ЭТЭК

Площадь ВО ЮК ГРЭС планируется довести до 19,6 км2 при отметке 344,0 мБС, объем при НПУ составит 96 млн. м3, средняя глубина 4,9 м, длина и ширина водоема, соответственно, 7,8 и 2,5 км. Площадь водосбора около 220 км2.

1.2 Геология и гидрогеология

В геологическом отношении Прибалкашье характеризуется большим разнообразием и сложностью. Если докембрийские отложения имеют ограниченное распространение в Шу – Илейских горах, Илейском и Терскей Алатау, то кембрийские – на значительных площадях этих территорий. Карбоновые отложения представлены спиллитами, диабазами, яшмами, известняками, эффузивами и песчаниками [1]. Отложения ордовика распространены на севере Прибалкашья, Тарбагатая, Чингиз-Тау, Шу – Илейских горах, Илейском и Жонгарском Алатау, Узынкаре и Кунгей Алатау. Девонские отложения широко распространены в северо-западном Прибалкашье и Шу-Илейских горах. Нижнекаменноугольные отложения в области каледонской консолидации образуют большой Илейский синклинорий на юге и широко распространены в Северном Прибалкашье, Тарбагатае, встречаются в пределах Терскей и Кунгей Алатау. На этих же территориях имеются и верхнепалеозойские отложения. Отложения триаса и юры, представленные в основном красноцветными континентальными осадочными формациями, развиты на востоке Илейской впадины. Общая мощность таких отложений достигает, соответственно, 450 и 290 м. Мощность меловых отложений здесь составляет 70 – 220 м. Отложения палеогена и нижнего неогена встречаются в Илейской, Балкашской и северной Жонгарской впадинах. В основном это глины, аргиллиты со слоями песчаников и мергелей. Четвертичные отложения имеют распространение во всех стратиграфических комплексах: нижние мощностью от 10 до 290 м; среднечетвертичные мощностью от нескольких метров до 250 м; верхнечетвертичные мощностью до 150 м и современные мощностью до нескольких метров.