Тіркеу нөмірі 204-ж Регистрационный №204-ж

21
Шығыстың аймақтық хабаршысы   
 
 
                                       № 3 (55), 2012
ТЕХНИКА, ТЕХНОЛОГИЯ И ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
 (11)
(12)
(13)
В загрязненной части речного потока концентрации загрязняющего вещества 
могут быть различными: в одних струях концентрации будут наибольшими, а 
в других наименьшими. При этом пока ширина загрязненной струи не станет 
равной ширине реки, минимально загрязненная струя будет граничить с чистой 
водой, и концентрация веществ в струе будет фоновой. В частности, значение 
минимальной  концентрации  c
min
  может  быть  равно  нулю,  если  данное  веще-
ство отсутствовало в речной воде выше места поступления в реку сточных вод. 
На  некотором  расстоянии  1
0
  загрязненная  струя  коснется  противоположного 
берега реки. Начиная с этого расстояния для створов, имеющих 1 больше 1
0
, 
минимальные концентрации начнут возрастать до створа полного смешения, в 
котором c
min
 будет равно c
ср
 .
Такой процесс будет продолжаться до створа полного смешения , в котором 
максимальная концентрация станет равной средней, одинаковой во всех эле-
ментарных струях этого створа. Следовательно, для створа полного смешения 
(при 1=1полн) должно обеспечиваться условие c
max
=c
min
=c
cp 
. Средняя концен-
трация c
ср 
вычисляется по формуле:
(14)
где с
ст
 – концентрация консервативного вещества в сбросных сточных водах.
Рассматривая  неравномерность  концентраций  по  ширине  загрязненной 
струи, некоторые исследователи считают, что изменение концентраций подчи-
няется нормальному распределению. Однако такое распределение возможно 
лишь при изотропности гидравлических условий по сечению речного потока. В 
действительности же в потоках существует заметная анизотропность, особен-
но в достаточно широких руслах с мигрирующим между берегами фарватером. 
Это приводит к размыву загрязненной струи и выравниванию концентраций по 
ее ширине, во всяком случае существенному их сглаживанию.
Такие результаты распределения концентраций загрязняющих веществ по 
ширине  загрязненной  струи  наблюдаются  повсеместно.  Это  дало  основание 
принять положение о том, что поступившая в водоем сточная вода практически 
распределяется в максимально загрязненной струе, вследствие чего во всех 
ее элементарных струях (т.е. по ширине) можно принять единственную концен-
трацию c
max 
. Именно эта концентрация и представляет наибольший интерес. 
Действительно, если в максимальной струе контрольного пункта концентрация 
загрязняющего вещества не будет превышать нормативной, то в других, менее 
загрязненных, концентрации загрязняющего вещества и подавно будут меньше 
нормативной. Это положение приводит к некоторому завышению предполагае-
мых расчетных концентраций веществ по сравнению с теми концентрациями, 
которые будут в действительности.

22
№ 3 (55), 2012   
 
 
                                   Региональный вестник Востока
Именно  исходя  из  этого  принципа  и  был  рассмотрен  приведенный  выше 
процесс смешения сточной жидкости поступившей в водоем с расходом q м
3
/c 
с некоторой частью расхода речной воды γQ м
3
/c.
Перенос вещества в потоке. Распространение вещества в потоке под влия-
нием турбулентного перемешивания получило название турбулентной диффу-
зии, имеющего для консервативного вещества в общем случае вид:
(15)
где  x,  у,  z  –  координатные  оси  соответственно  вдоль  потока,  нормально  на-
правлению потока в горизонтальной плоскости, например, от левого берега к 
правому, и вертикальной плоскости, например, сверху вниз; 
z
y
x
v
v
v
,
,
 – компо-
ненты скорости течения по соответствующим координатам; D – коэффициенты 
турбулентной диффузии; с – концентрация компонента.
Общее уравнение элемента процесса содержит пять членов и в векторно-
аналитической форме имеет вид:
(16)
где β – коэффициент массопередачи;
ω – площадь поверхности передачи компонента между фазами на единицу 
объема (удельная площадь поверхности передачи);
G – источники или стоки компонента: 
 [здесь v – стехиометри-
ческий коэффициент; 
r
 – скорость реакции]; знак (+) принимается для источ-
ника, (-) – для стока компонента.
Уравнение турбулентной диффузии (15) отличается от общего уравнения (16) 
тем, что в нем отсутствуют третий и четвертый члены последнего, характери-
зующие переходящий поток компонента и его источники или стоки. Поскольку 
процесс разбавления рассматривается в одной фазе – в воде водоема, член, 
характеризующий переходящий поток компонента в другую фазу, равен нулю. 
Это же обстоятельство характеризуется и граничными условиями у поверхности 
и у дна водоема, которые при z=0 и z=H записываются так 
Для  того  чтобы  решить  эти  уравнения  необходимо  отбросить  малознача-
щие члены. Таким образом, при инженерной оценке влияния сточных вод на 
водоем нет необходимости рассматривать его состояние при любых соотно-
шениях расходов воды в реке и сточных вод.
Расчет может и должен быть выполнен на определенные расчетные усло-
вия, отвечающие соответствующим нормативным требованиям.
Выполнение прогноза качества воды на определенные расчетные условия 
дает  право  рассматривать  расчетное  состояние  как  устоявшееся,  а,  следо-
вательно,  принять 
0
=
∂
∂
t
c
.  Из  других  предпосылок  принимается,  что 
0
=
∂
∂
t
v
 
(скорость по времени постоянна) и 
0
=
∂
∂
x
v
 (скорость относительно координаты 
Р.С. Кожанова, А.Б. Базарбеков

23
Шығыстың аймақтық хабаршысы   
 
 
                                       № 3 (55), 2012
ТЕХНИКА, ТЕХНОЛОГИЯ И ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
х постоянна).
Наконец, остается рассмотреть значения коэффициентов турбулентной диф-
фузии 
z
y
x
D
D
D
,
,
. Для потоков с изотропной турбулентностью, очевидно, должно 
соблюдаться равенство 
z
y
x
D
D
D
=
=
. Однако в речных потоках турбулентность 
по ширине потока неоднородна, вследствие чего это равенство в действитель-
ности в той или иной степени не соблюдается. Особенно сложным оказывается 
вопрос о характере продольной диффузии. Теоретическими и эксперименталь-
ными работами ряда исследователей, в частности Г. Тейлора, установлено, что 
вследствие градиента скорости продольный перенос компонента оказывается 
более интенсивным, поэтому надо учитывать эффективный коэффициент про-
дольной диффузии D
x эф
 , значительно превосходящий 
x
D
. Поэтому, очевидно, 
более надежно вычислять коэффициент турбулентной диффузии по гидравли-
ческим  характеристикам  непосредственно  в  загрязненной  струе,  где  и  проис-
ходит смешение сточных вод с речной водой.
Если  считать  поток  прямолинейным,  а  извилистость  русла  учесть  каким-
нибудь другим способом, то поперечными скоростями можно пренебречь, т.е. 
0
=
y
v
 и 
0
=
z
v
, что позволяет исключить из уравнения (15) второй и третий чле-
ны левой части.
Все исследователи, изучавшие процессы смешения и разбавления сточных 
вод  в  реках  констатируют  быстрое  выравнивание  концентраций  по  глубине 
потока. При этой предпосылке 
0
=
∂
∂
z
c
 и 
0
2
2
=
∂
∂
z
c
. В реальных речных потоках 
из-за сложности строения дна реки и наличия макрокомпонентов его релье-
фа наблюдается многократное дробление потока, изменение направления его 
движения, размыв загрязненной струи и относительное сглаживание концен-
траций вещества по ее ширине. Если пренебречь некоторыми, действительно 
несущественными различиями в концентрациях вещества по ширине загряз-
ненной струи и принять их осредненными, то это даст 
0
=
∂
∂
y
c
 и 
0
2
2
=
∂
∂
y
c
.
численные методы решения уравнения (16) дают хорошие результаты как для 
рек с быстрым течением и большой глубиной, так и для озер и водохранилищ.
СПИСОК лИТЕРАТУРЫ
1. Айтжанова Д. Предотвращение загрязнений в горнопромышленном регионе / Д. Айтжанова 
// Промышленность Казахстана. – 2002. – № 5(14). – С. 52-54.
2. Алексеев С.В. Практикум по экологии: учебное пособие / Под ред. С.В. Алексеева // С.В. Алек-
сеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев, Э.В. Гущина. – М.: АО МДС, 1996. – 192 с.
3. Бекмагамбетова Р. Экономико-экологические факторы и механизмы их развития в условиях 
рынка / Р. Бекмагамбетова // Саясат. – Алматы, 2002. – № 7. – С. 33-35.
4.  Бугаева  Г.Г.  Оценка  экологического  воздействия  горно добывающих  предприятий на  окру-
жающую среду / Г.Г. Бугаева // Комплексное использование минерального сырья. – Алматы, 2000. 
– № 3-4. – С. 98-102.
5. Бурлюкина Е. Экологический маркетинг в современном обществе / Е. Бурлюкина // Марке-
тинг. – М., 2002. – № 4. – С. 16-28.
6. Бурков В.Н., Ириков В.А. Модели и методы управления организационными системами. – М.: 
Наука, 1994. – 270 с.

№ 3 (55), 2012   
 
 
                                   Региональный вестник Востока
ЭКОЛОГИЯ 
ЖӘНЕ ЖАРАТЫЛЫСТАНУ ҒЫЛЫМДАРЫ
УДК 556.5(282.256.16)
Н.И. Михайлова 
Восточно-Казахстанский государственный университет имени С. Аманжолова, г. Усть-Каменогорск
ПРОШлОЕ И БУДУЩЕЕ ВОДНОЙ СИСТЕМЫ ИРТЫШ – ЗАЙСАН
Мақалада  Ертіс  аңғарының  жас  мөлшері  мәселесіне  қатысты  түрлі  көзқарастар  қарас-
тырылып,  талданады.  Тақта  тектоникасы  тұжырымдамасы  ережелеріне  негізделген  көз-
қарастар талқылауға ұсынылады.
Рассматриваются  и  анализируются  разные  точки  зрения  на  проблему  возраста  долины 
Иртыша. Предлагается к обсуждению точка зрения, основанная на положениях концепции тек-
тоники плит.
Reviened analyzed by different points of vien on the ade of the valley of the Irtysh. It is proposed to 
discuss the vien, based on the provisions of the concept of plate tectonics.
В Республике Казахстан всегда уделяется особое внимание водным ресур-
сам их запасам, расходованию и охране. Даже для предпринимателей всех ти-
пов Правительство разработало «Положение о порядке исчисления, взимания и 
внесения платы за пользование водными ресурсами».
Республика Казахстан относится к числу вододефицитных. Система Зайсан-
Иртыш является крупнейшей речной системой Республики Казахстан, поэтому 
понятен  к  ней  интерес  специалистов  разных  направлений.  К  сожалению,  она 
оказалась в настоящее время трансграничной, со всеми вытекающими послед-
ствиями. Уже сейчас, по данным гидропоста в пос. Буран, безвозвратный отъем 
воды Китаем составляет два миллиона кубометров в год. Возможно, это обстоя-
тельство послужило причиной снижения уровня воды в Зайсанской части Бух-
тарминского водохранилища на три метра. что ждет систему Зайсан – Иртыш 
через 100-500 и далее лет. чтобы прогнозировать будущее системы надо знать 
закономерности ее развития в прошлом. И на этом основании разрабатывать 
программы природопользования на будущее.
За  более  чем  столетнюю  историю  изучения  гидрографической  сети  Юго-
Западного Алтая были решены основные проблемы. Было доказано, что струк-
турный  план  речных  систем  консервативен,  то  есть  не  изменился  по  крайне 

25
Шығыстың аймақтық хабаршысы   
 
 
                                       № 3 (55), 2012
мере  с  олигоцена  и  до  наших  дней.  В  работах  чумакова  И.С.,  Селиверстова 
Ю.П., Ерофеева В.С. и др. приводится обширный доказательный материал [1, 3, 
4, 6]. До сих пор остаются дисскусионными вопросы возраста и происхождения 
речных систем Юго-Западного Алтая.
О возрасте долины Иртыша и его притоков сложились два мнения. Большую 
древность долины Иртыша предполагает Кассин Н.Г. [3]. Опираясь на залегание 
в долинах рек и эрозионных долинах красноцветных глин, накопление которых 
началось ещё в позднемеловое время и продолжалось до миоцена, он пришёл 
к заключению «что выработка гидрографической сети, близкой к современной, 
относится ещё к нижней-средней юре и верхнему мелу». Впервые на большую 
древность долины Иртыша указал В.А. Обручев, отметивший, что эта долина 
была заложена ещё в третичном периоде [7].
чумаков И.С. опираясь на обширные геологические документы, к заключе-
нию – «…наиболее древние осадки, установленные в долинах крупных рек от-
носятся к верхнему плиоцену. Однако в их притоках, берущих начало в обла-
сти предгорий, наряду с верхним плиоценом сохранились осадки миоплиоцена, 
нижнего-среднего миоцена и даже верхнего олигоцена, что позволяет нам уве-
ренно датировать время заложения местной гидросети по крайне мере олигоце-
ном» [7]. По его мнению, это утверждение справедливо как для правобережных, 
так и для левобережных притоков Иртыша.
Существовала точка зрения о том, что разные участки долины Иртыша имели 
разный возраст. До сих пор остается малоизученным вопрос о происхождении 
долины Иртыша и стоке вод Зайсана в долину Иртыша. Накопленная за послед-
ние  полвека  новая  геологическая  информация,  разработка  новой  концепции 
тектоники литосферных плит позволяют предположить еще одну точку зрения. 
Она не претендует на всеобъемлющее решение проблемы рождения гидрогра-
фической сети Юго-Западного Алтая, поэтому открыта для критики.
В  раннем  палеозое  на  обширной  территории  северной  Азии  располагался 
Палеоазиатский океан. По Зоненшайну л.Б. «уже обозначились зоны континен-
тальной земной коры: Сибирская, Восточного Саяна, Баяногорская, Кокчетав-
ская, Улутаусская» [5] (рисунок 1).
Зона спрединга располагается между Баяногорской и Улутаусской с поворо-
том на северо-восток к Восточному Саяну. В среднем-позднем ордовике зона 
спрединга фиксируется уже в чарской зоне, а вдоль окраин континентальных 
блоков формируются протяженные вулканические островные дуги. Формируют-
ся мощные вулканогенно-осадочные толщи – будущая земная твердь Алтайской 
земли. 
Зоненшайн л.Б. реконструирует развитие земной коры по сценарию изобра-
женному на рисунке 2.
Не  менее  сложное  развитие  переживает  Палеоазиатский  океан  в  позднем 
палеозое.  Хорошо  очерчены  материки  Сибирский  и  Казахстанский,  а  между 
ними Зоненшайном л.Б. интерпретированы в качестве океанических бассейнов: 
Иртыш-Зайсанский,  Джунгарский,  Южно-Монгольский,  Западно-Сибирский  [5]. 
Размеры Иртыш-Зайсанского океана могли быть значительными до 3000 км по 
ширине (рисунок 3). В Иртыш-Зайсанском океане офиолитовый комплекс сосре-
доточен в чарском антиклинарии. В среднем девон по окраине Сибирского кон-
ЭКОЛОГИЯ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

26
№ 3 (55), 2012   
 
 
                                   Региональный вестник Востока
тинента по расположению вулканитов реконструируется андийский тип конти-
нентальной окраины. Вулканы располагаются на поднятиях и на склонах к океа-
ническому бассейну. На Казахском континенте смещается на окраину Краевой 
вулканический пояс. Продолжает наращиваться мощность будущей Алтайской 
земной тверди. Теперь и в чарской зоне сформировался островодужный ком-
плекс с условиями глубоководного желоба. В Калба-Нарымской возникли усло-
вия окраинного моря. Во второй половине визейского века начинается сближе-
ние Сибирского и Казахстанского континентов и к концу намюра Палеоазиатский 
океан окончательно «захлапывается» (рисунок 4).
Рисунок 1
Рисунок 2
Н.И. Михайлова

27
Шығыстың аймақтық хабаршысы   
 
 
                                       № 3 (55), 2012
ЭКОЛОГИЯ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Рисунок 3
На  месте  Иртыш-Зайсанского,  Джунгарского  и  др.  океанических  бассейнов 
возникает континентальная земная кора Алтая, Казахстана и сопредельных тер-
риторий.
Рисунок 4
От Палеоазиатского океана остается «шовная зона», которая впоследствии 
преобразовалась в Иртышскую зону смятия, Северо-Восточную и систему глу-
бинных разломов юго-восток, северо-западного простирания в Калба-Нарымской 

28
№ 3 (55), 2012   
 
 
                                   Региональный вестник Востока
и Саур-Тарбагатайской зонах. В дальнейшем эта зона определяет различие в 
развитии  герцинид  Казахского  мелкосопочника  и  герцинид  Алтая.  Зоненшайн 
л.Г. и др. на схемах реконструкции показывает эту зону как «линия совмеще-
ния каледонидских блоков вдоль краев среднепалеозойских геосинклиналей».  
По мнению Нехорошева В.П. в средне-позднекаменноугольное и пермское вре-
мя Алтай и Казахский щит могли иметь высокий эрозионно-денудационный ре-
льеф,  поэтому  средне-верхнекаменноугольные  и  пермские  отложения  имеют 
ограниченное распространение. Повсеместно они приурочены к приразломным 
впадинам, занятым озерами или заболачивающимися озерами. Эти отложения 
углистые и даже образуют небольшие месторождения лимнических углей. Це-
почка таких приразломных впадин располагается по северо-восточной границе 
Иртышской зоны смятия, как бы маркируя какую-то пониженную форму релье-
фа, простирающуюся от р. Алей до р. Малая Ульба. Судя по составу ископаемых 
растений и угленосности, гидротермика поверхности Земли была благоприятна 
для развития речных систем. Следовательно, где-то должны были накапливать-
ся воды, формирующиеся из атмосферных осадков, и куда-то должен быть сток 
вод. Цепочка углепроявлений и мелких месторождений углей, как сказано выше, 
располагающаяся от р. Алей до р. Малая Ульба свидетельствует о том, что здесь 
было много озер, в целом повышенная влажность, т.е. это «шовная зона» стала 
водоприемником, базисом стока рек, существовавших здесь в конце палеозоя. 
От  Палеоазиатского  океана  еще  сохраняются  реликтовые  внутриконтинен-
тальные моря, о чем свидетельствует полоса верхнекаменноугольных отложе-
ний от г. Дельбегетай через Кокпекты, Бугонь, Аркаул и далее в Зайсанской впа-
дине сопки чекельмес, Кара-Бирюк и др., содержащие как морскую фауну, так и 
пресноводную, и растения. Они представлены переслаиванием конгломератов, 
грубозернистых песчаников, алевролитов с морской фауной брахиопод и алев-
ролитов, углистых алевролитов с растительными остатками. Состав отложений, 
палеонтологическое содержание позволили В.П. Нехорошеву предложить суще-
ствование пролива без указания между какими бассейнами. Возможно длитель-
ное  отмирание  Иртыш-Зайсанского,  Джунгарского  и  др.  океанические  бассей-
ны допускали существование проливов, но тогда должны быть коррелятивные 
отложения в соседних регионах. Возможно, во время возникновения суперма-
терика Пангея и его длительного существования были реликтовые остаточные 
внутриконтинентальные  морские  бассейны.  Скорее  всего,  здесь  существовал 
остаточный морской бассейн, опресненный впадающими реками, на прибреж-
ной заболоченной равнине которого могли возникать условия мощного торфоо-
бразования. Таким образом «шовная зона» уже в конце позднего палеозоя ста-
новится базисом стока как внешнего, так и внутреннего. Возможно это уже про-
образ будущей долины Иртыша.
В мезозое, по мнению Нехорошева В.П. юго-западный Алтай –высокогорная 
страна с эрозионным рельефом, продукты разрешения которого выносятся за 
пределы; но не указывает куда могли выносится продукты разрушения. Бувал-
кин А.К. считает, что здесь сформировалась «высокая эрозионно-денудационная 
равнина, расчлененная речными долинами на системы хребтов и увалов». Кас-
син Н.Г. еще в 1947 году высказал мнение – «в мезозое, к началу кайнозоя, по-
видимому, уже существовала неглубокая ложбина Иртыша, проходящая между 
Н.И. Михайлова

29
Шығыстың аймақтық хабаршысы   
 
 
                                       № 3 (55), 2012

жүктеу/скачать 4,03 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: