За последние десятилетия в бассейне реки Ир- тыш на территории Республики Казахстан сфор- мировался крупный водохозяйственный ком- плекс, включающий промышленность, комму- нально-бытовое хозяйство, тепло- и гидроэнерге- тику, орошение, обводнение пастбищ, водный транспорт и рыбное хозяйство. В качестве само- стоятельного потребителя выступает также канал им. К. Сатпаева (Иртыш-Караганда), подпитываю- щий безводные области Казахстана в бассейне р. Ишим. В Республике Казахстан Иртыш носит назва- ние «Ертис», в кадастровых изданиях Российской Федерации часть реки до вхождения на террито- рию России именуется «Верхний Иртыш». Развитие водопотребления в Республике Казах- стан связано, главным образом, с темпами осво- ения ирригационного фонда республики и увели- чением объемов отраслевого водопотребления [1]. Иртыш является трансграничным водным объектом. Истоки реки расположены на границе Китая и Монголии, на юго-западном склоне Юж- ного Алтая. Из 4248 км общей длины реки 610 км расположены на территории Китая, 1558 км при- надлежат Казахстану, России – около 2080 км. Изменения гидрологического режима реки [2–6], и в первую очередь увеличение изъятия стока на хозяйственные нужды затрагивает интересы трех стран и порождает проблемы в рамках междуна- родного водного законодательства [7–10]. На территории Республики Казахстан сток ре- ки Иртыш зарегулирован Верхне-Иртышским ка- скадом водохранилищ: Бухтарминским (заполне- ние и пуск произведены в 1960–1966 гг.); Усть-Ка- меногорским (заполнение в 1952–1954 гг., выход на полную мощность в 1966 г.), Шульбинским (на- чало строительства – 1976 г., введен в эксплуата- цию в 1987–1994 гг.). Введение в эксплуатацию Верхне-Иртышского каскада водохранилищ с целью обеспечения в пер- вую очередь транспортно-энергетических потреб- ностей хозяйственно-промышленного комплекса региона существенно отразилось на водном режи- ме пойменных земель в равнинной части бассейна Иртыша [11–14]. На территории Павлодарской области Респу- блики Казахстан сосредоточены около 90 % пой- менных массивов реки Верхний Иртыш, на кото- Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 4. 35–43 Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И., Земцов В.А. Минимальный сток Иртыша в равнинной части бассейна на территории ... 35 УДК 556.16 МИНИМАЛЬНЫЙ СТОК ИРТЫША В РАВНИННОЙ ЧАСТИ БАССЕЙНА НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ Бейсембаева Манира Аманкельдиевна1, manira_ter@mail.ru Дубровская Лариса Ивановна1, dubrli@sibmail.com Земцов Валерий Алексеевич1, zemtsov@mail.ru 1 Томский государственный университет, Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36. В гидрополитике России Иртыш, как трансграничная река, является предметом переговоров на разных уровнях по проблеме сов- местного использования водных ресурсов с Республикой Казахстан и Китаем. В результате ввода в строй Верхне-Иртышского ка- скада водохранилищ в равнинной части бассейна Иртыша прослеживается ухудшение экологического состояния, в частности пойменных земель, имеющих огромное значение в качестве источника кормовых ресурсов для сельскохозяйственного произ- водства. Поэтому актуальным является анализ современного состояния и изменений различных характеристик гидрологическо- го режима реки, в том числе минимального стока. Цель работы: выявление изменений водного режима и минимального стока воды р. Иртыш на равнинной части водосбора (в пределах Республики Казахстан). Методы исследования. В работе применялся географо-гидрологический метод анализа материалов наблюдений за стоком р. Иртыш в створе п. Семиярка, расположенном на реке непосредственно ниже по течению от каскада водохранилищ, за два вре- менных интервала: в естественных (1935–1959 гг.) и в зарегулированных (1967–2010 гг.) условиях. Использовались методы ма- тематической статистики для проверки гидрологических рядов на однородность (критерии Фишера и Стьюдента) и случайность по параметрическим и непараметрическим критериям. Результаты. Показано, что регулирование стока воды Верхне-Иртышским каскадом водохранилищ привело к существенному уменьшению летнего минимального среднемесячного расхода (на 22 %), увеличению зимнего минимального расхода (на 78 %), перераспределению объемов стока р. Иртыш между летним (уменьшение на 38 %) и зимним (увеличение на 70 %) се- зонами, и, как следствие, к ухудшению гидро-экологического состояния пойменных земель. В качестве базы сравнения исполь- зовались соответствующие характеристики стока в естественных условиях. Ключевые слова: Минимальный сток воды, трансграничная река Иртыш, зарегулированность стока, каскад водохранилищ, внутригодовое пере- распределение стока. --- PAGE BREAK --- рых крупные массивы заливных лугов использу- ются хозяйствами в качестве природных сенокосов и пастбищ, обладающих огромными ресурсами кормов. Одна из основных операций каскада водо- хранилищ – обводнительный попуск на пойму, ко- торый важен не только как обеспечивающий об- воднение пойменных пастбищ Павлодарской обла- сти Республики Казахстан и Омской области Рос- сийской Федерации, но и как носитель санитарно- экологической функции половодья, – не осущест- вляется в оптимальном режиме вследствие неудо- влетворительного наложения расходов половодья рек Убы и Ульбы на попуски Бухтарминской ГЭС [15]. Проблема рационального использования и ох- раны водных ресурсов Иртыша носит сложный и многоплановый характер. За последние десятиле- тия опубликовано много работ по водохозяйствен- ным проблемам в бассейне Верхнего Иртыша [2, 13, 15, 16], по изменениям его водного режима [4, 6, 11, 17, 18], качеству вод [19–20] и т. д. Одной из самых актуальных и на сегодня прак- тически не решенной является проблема сохране- ния поймы, общая площадь которой от створа Шульбинской ГЭС до границы с Россией составля- ет более 400 тыс. га. Главная цель введения в 1987 году первой оче- реди Шульбинской ГЭС – оптимизация попусков воды на Павлодарскую и Омскую поймы, у кото- рых не обеспечиваются режимы продолжительно- сти стояния воды и достижение необходимой пло- щади затопления поймы. Поэтому регулирование стока со стороны Шульбинской ГЭС распространя- ется в основном только на период половодья [15]. Цель данной работы состоит в оценке современ- ного состояния меженного стока и в выявлении из- менений в минимальных расходах воды р. Иртыш на равнинной части водосбора (в пределах Респу- блики Казахстан), являющихся критическими для устойчивого существования и развития сель- скохозяйственного комплекса этой территории. Объект исследования Река Иртыш является основным притоком ре- ки Оби. На равнинной части ее бассейна ключевым является пост у поселка Семиярка Бескарагайско- го района Восточно-Казахстанской области (50°53'49"N; 78°18 '52"E) (рис. 1). Это первый ги- дрологический пост на реке непосредственно ниже по течению от каскада водохранилищ. Измерения расходов на нем ведутся с 1903 г. с минимальными пропусками в наблюдениях (табл. 1). Выбор гидропоста у п. Семиярка для исследова- ния изменений в минимальном стоке реки на рав- нинной части бассейна определялся двумя усло- виями – полнотой данных по сравнению со створом у г. Павлодара и высокой значимой корреляцией между ними (r=0,98), т. е. колебания стока в этих двух створах реки практически синхронны. Таблица 1. Гидрографические и гидрологические характери- стики реки Иртыш у п. Семиярка Table 1. Hydrographical and hydrological characteristics of the Irtysh River at Semiyarka Примечание: F – площадь водосбора; L1 – расстояние от устья; L2 – расстояние от истока; H – средняя высота водосбора; Qср – средний многолетний годовой расход воды за период наблю- дений; Q – относительная стандартная погрешность выбороч- ного среднего расхода воды за весь период наблюдений; C v – коэффициент вариации годового стока; Cv – относительная стандартная погрешность коэффициента вариации годового стока; N – количество наблюдений. Note. F is the catchment area; L 1 is the the distance from the river mouth; L2 is the the distance from the river source; H is the avera- ge height of a watershed; Q ср is the long-term mean water discharge over the period of observations; Q is the relative stan- dard error of the sample mean water discharge for the entire pe- riod of observations; Cv is the coefficient of variation of annual ru- noff; Cv is the relative standard error of the coefficient of varia- tion of annual runoff; N is the number of observations. Рис. 1. Река Иртыш (Ертис) в пределах Республики Казахстан Fig. 1. The Irtysh (Ertis) River in the Republic of Kazakhstan Исходные данные и методика исследований Для анализа минимальных среднемесячных расходов р. Иртыш ниже каскада водохранилищ использовались режимные гидрометрические дан- ные по стоку в створе п. Семиярка за период 1935–2010 гг. В практике водохозяйственного проектирова- ния принято исключать наблюдения за стоком в годы наполнения водохранилища. Поэтому из длительного ряда наблюдений за стоком в створе п. Семиярка выбирались два периода: до строитель- ства гидроузла – режим в естественных условиях, и после строительства гидроузла – режим в зарегу- лированных условиях, с близкими по величине па- раметрами годового стока. F, км2 L1, км L2, км H, м Qср, м3/с Q, % Cv Cv, % Период на- блюдений Observation period N 229000 2643 1605 148 897 1,9 0,19 7,0 1903–1997, 1999–2010 107 Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 4. 35–43 Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И., Земцов В.А. Минимальный сток Иртыша в равнинной части бассейна на территории ... 36 --- PAGE BREAK --- Совместный анализ рядов минимального летне- го и зимнего стока производился для периода на- блюдений 1935–2010 гг. Так как Бухтарминское водохранилище по объему значительно превосхо- дит Усть-Каменогорское, и на полную мощность они были выведены в 1966 г., расчетный период естественного режима принят нами с 1935 по 1959 г. включительно, а период режима в зарегу- лированных условиях, соответствующий совме- стной работе двух водохранилищ, принят с 1967 по 2010 г. Применялись методы математической стати- стики для проверки однородности (параметриче- ские критерии Фишера и Стьюдента [21]) и слу- чайности (непараметрический критерий ранговых коэффициентов и параметрический Аббе [22]) ги- дрологических рядов, а также использовались критерии согласия Колмогорова–Смирнова, Лил- лиефорса и Шапиро–Уилкса в пакете Statistica. Обсуждение результатов исследования Особенности формирования минимального сто- ка рек бассейна Верхнего Иртыша определяются разнообразием климатических и гидрогеологиче- ских условий их водосборов. Минимальные расхо- ды воды формируются в меженные периоды, в ос- новном за счет грунтового питания, поэтому одним из главных факторов, определяющих величину минимального стока, является степень увлажне- ния территории. Анализ минимального стока р. Иртыш у п. Се- миярка показал, что годовой минимальный сток является генетически однородным. Наименьшие значения стока в году наблюдаются всегда в зим- нюю межень, что является следствием уменьше- ния подземного питания. В результате запуска в эксплуатацию каскада водохранилищ как у летнего, так и зимнего мини- мального стока за весь период наблюдений (1935–2010 гг.) произошло нарушение однородно- сти по среднему и дисперсии при уровне значимо- сти p<0,05 (табл. 2). В естественных условиях ми- нимальные летние и зимние расходы представля- ли собой однородные ряды, как по среднему, так и по дисперсии. В условиях зарегулированности в минимальном летнем стоке характер однородно- сти не изменился, что можно объяснить значи- тельным уменьшением его изменчивости: коэффи- циент вариации понизился до 0,14 (0,35 в есте- ственных условиях) (табл. 3). У зимнего мини- мального стока в зарегулированных условиях эм- пирический уровень значимости (однородность по среднему) незначительно превышает критический уровень значимости. Произошли существенные изменения в струк- туре минимального стока. Средний многолетний расход летнего минимального стока и объем летне- го стока в зарегулированных условиях уменьши- лись на 22 и 38 % соответственно. Эти же характеристики у зимнего стока увели- чились в сравнении с естественными условиями на 78 и 70 % соответственно (табл. 3). Вариация минимального летнего стока претер- пела также существенные изменения, перейдя из категории значительно варьирующих величин (0,35) в слабо варьирующие (0,14), что наглядно проявляется и на хронологических графиках ми- нимального стока (рис. 2). Изменилось и распределение минимального стока по месяцам (табл. 4). Если в естественных условиях в вегетационный период минимальные расходы наблюдались преимущественно в августе Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 4. 35–43 Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И., Земцов В.А. Минимальный сток Иртыша в равнинной части бассейна на территории ... 37 Таблица 2. Анализ однородности по среднему и дисперсии минимального зимнего и летнего стока р. Иртыш – п. Семиярка Table 2. Testing homogeneity of the means and variances of minimum winter and summer water discharge in the Irtysh River at Se- miyarka Примечание. Mean 1, 2 – среднее значение первой и второй частей ряда наблюдений соответственно; t-value – статистика Стью- дента; df – число степеней свободы ряда наблюдений; p – уровень значимости t-статистики Стьюдента; Valid N1, N2 – число на- блюдений в первой и второй частях ряда соответственно; Std.Dev 1, 2 – среднее квадратическое отклонение первой и второй ча- стей ряда соответственно; F-ratio – статистика Фишера; р – уровень значимости F-статистики Фишера. Note. Mean 1, Mean 2 is the mean value of the first and second parts of the series of observations, correspondingly; t-value is the Stu- dentґs t-test value; df=N-2 if N is the number of observations; p is the confidence level for t-value; Valid N1, N2 is the number of ob- servations in the first and second parts of the series of observations, correspondingly; Std.Dev 1, 2 is the standard deviation of the first and second parts of the series of observations, correspondingly; F-ratio is the Fisherґs F-test ratio; р is the confidence level for F-ratio. Qmin Mean1 Mean2 t-value df p Valid N1 Valid N2 Std.Dev1. Std.Dev2. F-ratio p Зимний/winter 1935–2010 330 457 –4,7 67 0,000 39 30 128 86,8 2,16 0,03 Летний/summer 1935–2010 867 697 3,4 69 0,001 39 32 272 97,1 7,84 0,00 Зимний/winter 1935–1959 254 280 –0,95 22 0,35 12 12 65 70 1,18 0,79 Летний/summer 1935–1959 900 915 –0,11 22 0,91 12 12 292 355 1,47 0,53 Зимний/winter 1967–2010 445 507 –2,1 35 0,0501 19 18 107 71,7 2,21 0,11 Летний/summer 1967–2010 686 734 –1,5 37 0,14 19 20 114 78,5 2,11 0,12 --- PAGE BREAK --- Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 4. 35–43 Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И., Земцов В.А. Минимальный сток Иртыша в равнинной части бассейна на территории ... 38 Таблица 3. Многолетние характеристики минимального стока в естественных (I) и зарегулированных условиях (II) в створе р. Иртыш – п. Семиярка Table 3. Long-term characteristics of minimum and seasonal flow rates under natural (I) and regulated (II) conditions for the Irtysh River at Semiyarka Примечание. *N – число наблюдений; Q – средний многолетний минимальный среднемесячный расход воды за период наблю- дений; Q – относительная погрешность выборочного среднего минимального расхода;  – среднее квадратическое отклонение ряда минимальных расходов; C v – коэффициент вариации выборочного минимального расхода; Cv – относительная погреш- ность коэффициента вариации; W – зимний (XII, I–III) или летний (VI–VIII) объем стока; Q – изменение минимального расхо- да, рассчитанное как QII – QI; Q, % – изменение минимального расхода, рассчитанное по формуле Q=(QII–QI)/QI100 %; W, % – изменение среднего за сезон объема стока, рассчитанное по формуле W=(WII–WI)/WI100 %. Note. *N is the number of observations; Q is the long-term mean minimum monthly water discharge over the period of observations; Q is the relative error of long-term mean Q;  is the standard deviation of minimum discharge time series; Cv is the variance coefficient of minimum discharge time series; Cv is the relative error of C v; W is the winter (XII, I–III) or summer (VI–VIII) water flow rate; Q is the change of mean minimum discharge over the period of flow regulation in comparison with mean minimum discharge in natural condit - ions; Q, % is the change of mean minimum discharge over the period of flow regulation in relation to mean minimum discharge in na- tural conditions; W, % is the change of seasonal flow volume over the period of flow regulation in relation to mean seasonal flow vo- lume in natural conditions. Рис. 2. Межгодовая динамика минимального среднемесячного стока р. Иртыш – п. Семиярка. Тенденции минимального сто- ка, обозначенные пунктирной линией, статистически незначимы Fig. 2. Inter-annual dynamics of minimum monthly mean water discharge of the Irtysh River at Semiyarka in winter and summer. Trends in the minimum flow indicated by a dotted line are statistically insignificant Период/Period *N Q, м3/с Q, % , м3/с сv cv, % W, км3 Q, м3/с Q, % W, км3 W, % Зимний сток/Winter flow Естественные условия (1935–1959) Natural conditions 24 267 5,1 65 0,25 3,8 3,45 +208 +78 +2,41 +70Зарегулированные условия (1967–2010) Regulated conditions 37 475 3,3 95 0,20 2,4 5,86 Летний сток/Summer flow Естественные условия (1935–1959) Natural conditions 24 907 7,2 299 0,35 5,4 11,06 –196 –22 –4,25 –38Зарегулированные условия (1967–2010) Regulated conditions 39 711 2,2 99 0,14 5,6 6,81 --- PAGE BREAK --- (96 %), то их число в июле возросло (с 4 до 23 %) и они стали наблюдаться даже в июне, т. е. в меся- цы, наиболее важные для вегетации растительно- сти. Уменьшение расходов и падение уровней воды в реке приводят к более интенсивному осушению поймы. Таблица 4. Частота наблюдения минимальных расходов в разные месяцы в естественных и зарегулирован- ных условиях, % Table 4. Frequency of minimum flow observations in different months under natural and regulated conditions, % Изменилась структура и минимального зимне- го стока. Если в естественных условиях характер- ным признаком истощения подземного питания является минимум зимнего речного стока в конце зимы, то после ввода в строй каскада водохрани- лищ повторяемость минимальных зимних расхо- дов увеличилась в 8 раз в декабре (с 3 до 24 %), а в марте перед началом половодья, наоборот, умень- шилась (с 50 до 16 %). В целом распределение пов- торяемости минимального расхода по месяцам го- да стало более выровненным. В последние десятилетия в ряде публикаций приводятся материалы, подтверждающие наличие региональных тенденций увеличения уровней под- земных вод и подземного стока в Сибири в связи глобальными климатическими изменениями (см. подробный обзор в [23, 24]). Возможно, в какой-то степени увеличение подземного стока происходит и в бассейне Иртыша, но значительность структур- ных и количественных изменений (увеличение зимнего стока на 70 %) и приуроченность наибо- лее существенного преобразования стока воды к датам начала его регулирования Верхне-Иртыш- ским каскадом водохранилищ позволяет считать Период/ Period Qmin зимний/in winter Qmin летний /in summer Декабрь December Январь January Февраль February Март March Июнь June Июль July Август August Естественные условия (1935–1959) Natural conditions 3 14 33 50 0 4 96 Зарегулированные условия (1967–2010) Regulated conditions 24 38 22 16 5 23 72 Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 4. 35–43 Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И., Земцов В.А. Минимальный сток Иртыша в равнинной части бассейна на территории ... 39 Рис. 3. Эмпирические кривые обеспеченности стока в естественных и зарегулированных условиях (р. Иртыш – п. Семиярка) Fig. 3. Empirical probability graphs of water discharge exceedance under natural and regulated conditions (Irtysh River at Semiyarka) --- PAGE BREAK --- последнее основной причиной наблюдаемых изме- нений стока. На рис. 3 приведены для сравнения эмпириче- ские кривые обеспеченности для разных гидроло- гических сезонов в естественных и зарегулирован- ных условиях. Минимальный зимний расход лю- бой обеспеченности увеличился относительно зна- чений в естественных условиях: на 78 % для Qmin 50 % и на 92 % для Qmin 95 % (рис. 3, а). С точки зрения проблем функционирования поймы более важным является анализ и оценка из- менений минимального летнего стока. У летнего минимального стока взаиморасположение кривых обеспеченности по сравнению с зимним стоком но- сит противоположный характер, т. е. обеспечен- ные расходы в целом уменьшились. Только расхо- ды 90–95 % обеспеченности остались на уровне естественного режима (рис. 3, б). Расходы воды обеспеченностью 50 % (Qmin летн. 50 %) уменьшились относительно стока в естественных условиях примерно на 22 %, расходы Qmin летн. 25 % – на 28 % (с 1076 до 770 м 3/с). Для сравнения на рис. 3, в приведены кривые обеспеченности стока в июне. Расход обеспеченностью 25 % уменьшился в июне почти в 2 раза (52 %) с 2540 до 1230 м 3/с. Известно, что до постройки каскада водохрани- лищ воды Иртыша периодически затопляли пойму примерно через каждые 3–4 года. Поэтому, на наш взгляд, для восстановления и устойчивого поддержа- ния естественных функций пойменных земель и пре- дотвращения их чрезмерного осушения, исходя из пе- риодичности затопления поймы в прошлом, необхо- димо ориентироваться на поддержание расходов воды летом на уровне 20–25 %, а не 95 % обеспеченности. Выводы 1. Анализ изменений минимального стока р. Ир- тыш на равнинной части бассейна в пределах Павлодарской области Республики Казахстан позволяет утверждать, что в его структуре про- изошли значительные изменения: • минимальный летний расход уменьшился в среднем на 22 %; • объем летнего стока уменьшился на 38 %; • минимальный зимний расход увеличился на 78 %; • объем стока за декабрь–март увеличился на 70 %. В качестве базы сравнения использовались со- ответствующие характеристики стока в есте- ственных условиях. 2. Существенные изменения имеются и в сроках наблюдения минимального летнего стока. Ста- ли фиксироваться летние минимальные расхо- ды в июне, чего в естественных условиях не на- блюдалось. Увеличилась их повторяемость в июле (19 %), что негативно сказывается на эко- логическом состоянии поймы. 3. Распределение зимних минимальных расходов стало более выровненным по месяцам зимнего сезона, с наиболее высокой повторяемостью в январе (38 %). Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 4. 35–43 Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И., Земцов В.А. Минимальный сток Иртыша в равнинной части бассейна на территории ... 40 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Water resources of Kazakhstan in the new millennium: Report of the Republic of Kazakhstan // 5th World Water Forum. – Almaty: LEM Print house, 2004. – 124 р. URL: http://www.cawater-in- fo.net/5wwf/national_report_kazakhstan_e.htm (дата обраще- ния: 12 03.2016). 2. Логиновская А.Н. Изменчивость и антропогенная трансфор- мация стока р. Бухтармы (Юго-Западный Алтай): автореф. дис. … канд. геогр. наук. – Барнаул, 2001. – 25 с. 3. Кошелева Е.Д., Зиновьев А.Т. Влияние трансграничных фак- торов на водный режим Иртыша // Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии: труды Всеросс. науч. конф. с межд. участием (20–24 августа 2012, г. Барнаул). – Барнаул, 2012. – Т. 3. – С. 212–262. 4. Естественно-исторические предпосылки для разработки ги- дрологической модели Иртыша / А.И. Кузьмин, В.Н. Русаков, И.В. Карнацевич, Ж.А. Тусупбеков // Проблемы управления и рационального использования водных ресурсов бассейна реки Иртыш: матер. межд. научно-практ. конф. – Омск, 2003. – С. 120–122. 5. Современное состояние водных ресурсов бассейна р. Ертис / М.А. Бейсембаева, В.А. Земцов, Л.И. Дубровская, К.У. Базар- беков // Современные проблемы географической науки: мате- риалы Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию КазНУ им. аль-Фараби. – Алма-Аты, 2014. – С. 220–222. 6. Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И. Оценка многолетней ди- намики водного стока Верхнего Иртыша в целях устойчивого водопользования // Вестник Томского государственного уни- верситета. – 2014. – № 379. – C. 189–195. 7. The issues of water resources use in transboundary rivers of the Republic of Kazakhstan, the People’s republic of China and the Russian Federation // Second meeting of the Implementation Committee of the UNECE Water Convention (Geneva, 12 Decem- ber 2013). URL: http://www.unece.org/fileadmin/DAM/env/ water/meetings/Implementation_Committee/2nd_mee- ting/Analytical_note_transboundary_issues__Irtysh_Ili.pdf (дата обращения: 12 03.2016). 8. Duskaev K.K., Schenberger I.V. Evaluation of the Potential En- vironmental Consequences of Water Extraction from the River of Black Irtysh in the Black Irtysh-Karamai Canal in the Peopleґs Republic of China // Vestnik of Kazakh State University, Geo- graphy Series. 1999. – № 1. – P. 68–73. 9. Дуйсейбаева К.Д., Габдолла О.Ж. Проблемы совместного ис- пользования водных ресурсов стран центральной Азии // Со- временные проблемы географической науки: материалы Меж- дународной научно-практической конференции, посвященной 80-летию КазНУ им. аль-Фараби. – Алма-Аты, 2014. – С. 56–59. 10. Рябцев А.Д. Угрозы водной безопасности в Республике Казах- стан в трансграничном контексте и возможные пути их устра- нения. URL: http://www.icwc-aral.uz/workshop_march08/pdf/ ryabtsev_ru.pdf (дата обращения: 10.03.2016). 11. Dynamics of the Irtysh River Floodplain Hydrology and Vegeta- tion in the Pavlodar Region of the Republic of Kazakhstan / M.A. Beysembayeva, V.A. Zemtsov, V.A. Kamkin, K.U. Bazar- bekov // Riparian Zones: Characteristics, Management Practi- ces and Ecological Impacts. Ch. 9 / Ed. by O.S. Pokrovsky. – Hauppauge NY, USA: Nova Science Publishers, 2016. – P. 301–320. --- PAGE BREAK --- 12. Исследование реки Иртыш и поймы с целью оценки влияния антропогенной деятельности, в том числе зарегулирования стока Верхне-Иртышского каскада водохранилищ, и разработ- ка мероприятий по рациональному использованию и охране водных ресурсов реки Иртыш в период весенних природоох- ранных попусков. Отчет ТОО «Научно-производственное пред- приятие «Биосфера»». – Павлодар, 2011. – 418 с. 13. Стоящева Н.В., Рыбкина И.Д. Оценка антропогенной нагруз- ки на водосборную территорию и водные объекты трансгра- ничного бассейна р. Иртыш // Ползуновский вестник. – 2011. – № 4–2. – С. 98–102. 14. Отчет по мониторингу природоохранного попуска воды в пой- му р. Иртыш за 2012 год. – Павлодар, 2012. – 163 с. 15. Романова Ю.А. Водохозяйственный комплекс бассейна реки Иртыш в условиях перераспределения речного стока выше трансграничных створов: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2013. – 25 с. 16. Hydrological changes of the Irtysh River and the possible caus- es / F. Huang, Z. Xia, F. Li, L. Guo, F. Yang // Water resources management. – 2012. – V. 26. – № 11. – Р. 3195–3208. 17. Effects of reservoirs on seasonal discharge of Irtysh River measu- red by Lepage test / F. Huang, Z. Xia, F. Li, L. Guo, F. Yang // Water Science and Engineering. – 2014. – V. 7. – № 4. – P. 363–372. 18. Hrkal Z., Gadalia A., Rigaudiere P. Will the river Irtysh survive the year 2030? Impact of long-term unsuitable land use and water management of the upper stretch of the river catchment (North Kazakhstan) // Environmental Geology. – 2006. – V. 50. – № 5. – P. 717–723. 19. Проблема качества воды реки Иртыш в пределах Казахстана / М.А. Бейсембаева, В.А. Земцов, К.У. Базарбеков, О.Б. Мазба- ев // Современные проблемы географии и геологии: матер. III Международной научно-практической конференции с элемен- тами школы-семинара для студентов, аспирантов и молодых ученых / под ред. Н.С. Евсеевой. – Томск, 2014. – С. 513–518. 20. Sarsembekov T.T., Kozhakov A.E. Management of Water Resour- ces and Quality of Water of Cross-border Rivers. – Almaty: Ata- mura, 2003. – 432 p. 21. СП 33–101–2003. Свод правил по проектированию и строи- тельству. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. – М.: Госстрой России, 2004. – 72 с. 22. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. – М.: Физматлит, 2006. – 816 с. 23. Hydrological changes: historical analysis, contemporary status, and future projections / A.I. Shiklomanov, R.B. Lammers, D.P. Lettenmaier, Yu.M. Polischuk, O.G. Savichev, L.C. Smith, A.V. Chernokulsky // Regional Environmental Changes in Sib- eria and Their Global Consequences / Eds. P.Ya. Groisman, G., Gutman. – Dordrecht: Springer Environmental Science and Engineering, Springer, 2013. – P. 111–154. 24. Zemtsov V.A., Savichev O.G. Resources, regime and quality of surface waters in the Ob River basin: history, current state and problems of research // International Journal of Environmental Studies. – 2015. – № 3. – P. 386–396. DOI: 10.1080/00207233.2015.1019299. Поступила 14.03.2016 г. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 4. 35–43 Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И., Земцов В.А. Минимальный сток Иртыша в равнинной части бассейна на территории ... 41 Информация об авторах Бейсембаева М.А., аспирант кафедры гидрологии Томского государственного университета. Дубровская Л.И. , кандидат физико-математических наук, доцент кафедры гидрологии Томского государ- ственного университета. Земцов В.А. , доктор географических наук, заведующий кафедрой гидрологии Томского государственного университета. --- PAGE BREAK --- REFERENCES 1. Water resources of Kazakhstan in the new millennium: Report of the Republic of Kazakhstan. 5th World Water Forum . Almaty: LEM Print house, 2004. 124 р. Available at: http://www.cawa- ter-info.net/5wwf/national_report_kazakhstan_e.htm (acces- sed: 12 03.2016). 2. Loginovskaya A.N. Izmenchivost i antropogennaya transformatsiya stoka r. Bukhtarma(Yugo-Zapadny Altay). Avtoreferat Dis. Kand. nauk [Variability and anthropogenic transformation of the Bukhtar- ma River runoff. Cand. Diss. Abstract]. Barnaul, 2001. 25 p. 3. Kosheleva E.D., Zinovev A.T. Vliyanie transgranichnykh fakto- rov na vodny rezhim Irtysha [Influence of transboundary factors on water mode of the Irtysh river]. Vodnye i ecologicheskie proble- my Sibiri i Tsentralnoi Azii: Trudy Vserossiyskoy nauchnoy konfe- rentsii s mezhdunarodnym uchastiem [Water and environmental problems of Siberia and Central Asia. Proc. of the All-Russian sci- entific conference]. Barnaul, 2012. Vol. 3, pp. 212–262. 4. Kuzmin A.I., Rusakov V.N., Karnatsevich I.V., Tusupbekov Zh.A. Estestvenno-istoricheskie predposylki dlya razrabotki gi- drologicheskoy modeli Irtysha [Natural-historical preconditions for development of hydrological model of the Irtysh]. Problemy upravleniya i ratsionalnogo ispolzovaniya vodnykh resursov bas- seyna reki Irtysh. Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prak- ticheskoy konferentsii [Problems of management and rational use of water resources of the Irtysh River Basin. Proc. of Int. Scient. conf]. Omsk, 2003. pp. 120–122. 5. Beysembaeva M.A., Zemtsov V.A., Dubrovskaya L.I., Bazarbekov K.U. Sovremennoe sostoyanie vodnykh resursov basseina r. Ertis [The current state of the Irtysh water basin]. Sovremennye problemy geograficheskoy nauki. Materialy mezhdunarodnoy konferentsii [Current problems of geography. International scientific-practical conference, devoted to the 80th anniversary of the Kazakh National University named after Al-Farabi]. Almaty, 2014. pp. 220–222. 6. Beysembaeva M.A., Dubrovskaya L.I. Estimation of perennial change in water runoff of the Upper Irtysh for stable water con- sumption. Bulletin of the Tomsk State University, 2014, vol. 379, pp. 189–195. In Rus. 7. Тhe issues of water resources use in transboundary rivers of the Republic of Kazakhstan, the People’s republic of China and the Russian Federation. Second meeting of the Implementation Com- mittee of the UNECE Water Convention (Geneva, 12 December 2013). Available at: http://www.unece.org/fileadmin/DAM/ env/water/meetings/Implementation_Committee/2nd_mee- ting/Analytical_note_transboundary_issues_Irtysh_Ili.pdf (ac- cessed: 12 March 2016). 8. Duskaev K.K., Schenberger I.V. Evaluation of the Potential En- vironmental Consequences of Water Extraction from the River of Black Irtysh in the Black Irtysh-Karamai Canal in the Peopleґs Republic of China. Vestnik of Kazakh State University , Geo- graphy Series, 1999, no. 1, pp. 68–73. 9. Duyseybaeva K.D., Gabdolla O.Zh. Problemy sovmestnogo ispol- zovaniya vodnykh resursov stran Tsentralnoy Azii [Problems of Beysembaeva M.A. et al. / Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2016. V. 327. 4. 35–43 42 UDC 556.16 MINIMUM FLOW OF THE UPPER IRTYSH RIVER IN THE BASIN FLAT PART IN THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN UNDER ANTHROPOGENIC IMPACT Manira A. Beysembaeva 1, manira_ter@mail.ru Larissa I. Dubrovskaya1, dubrli@sibmail.com Valery A. Zemtsov1, Zemtsov_v@mail.ru 1 Tomsk State University, 36 Lenin avenue, Tomsk, 634050, Russia. In Russian hydropolitics, the Irtysh as the transboundary river is the subject of different level negotiations on the issue of shared use of water resources with the Republic of Kazakhstan and China. In the result of putting in operation of the Upper-Irtysh multireservoir cas- cade the deterioration of environmental condition, particularly, in a floodplain which has major significance as the source of feed sup- plies for agricultural production, is observed in the flat part of the Irtysh basin. Therefore, it is important to analyze current condition and changes of different characteristics of hydrological regime of the river, and specifically the minimum flow. The aim of the research is to indicate the changes of water flow regime and minimum water flow rates in the Irtysh River in the flat part of its basin (in the Republic of Kazakhstan). Research methods. The authors have applies hydrological and geographical approach to analyze standard observational data on the Ir- tysh flow in the cross section at Semiyarka village – a water level gauge station located directly downstream the multireservoir cascade during two time periods: in natural (1935–1959) and regulated (1967–2010) conditions. Statistical methods were applied: testing homo- geneity of the means and variances using the Student t-test and the Fisher F-test, and trend significance using parametric and non-pa- rametric criteria. Results. It is shown that water flow regulation by the Upper-Irtysh multireservoir cascade resulted in significant decrease of minimum summer monthly river discharge (by 22 %), increase of minimum winter river discharge (by 78 %), redistribution of the Irtysh flow between summer (decrease by 38 %) and winter (increase by 70 %) seasons, and, as a consequence, in deterioration of hydrological and environmental condition of the floodplain. Corresponding flow characteristics under natural conditions were used as the base for comparison. Key words: Minimum water flow, transboundary Irtysh river, flow regulation, cascade of reservoirs, intra-annual redistribution of flow. --- PAGE BREAK --- shared use of water resources in Central Asia]. Sovremennye pro- blemy geograficheskoy nauki. Materialy mezhdunarodnoy konfe- rentsii [Current problems of geography. International scientific- practical conference, devoted to the 80 th anniversary of the Ka- zakh National University named after Al-Farabi]. Almaty, 2014. pp. 56–59. 10. Ryabtsev A.D. Ugrozy vodnoy bezopasnosti v respublike Ka- sakhstan v transgranichnom kontekste i vozmozhnye puti ikh ustraneniya [Threats to Water Security in the Republic of Ka- zakhstan in a transboundary context and possible ways to remove them]. Available at: http://www.icwc-aral.uz/workshop_ march08/pdf/ryabtsev_ru.pdf (accessed 12 March 2016). 11. Beysembayeva M.A., Zemtsov V.A., Kamkin V.A., Bazarbekov K.U. Dynamics of the Irtysh River Floodplain Hydrology and Ve- getation in the Pavlodar Region of the Republic of Kazakhstan. Riparian Zones: Characteristics, Management Practices and Eco- logical Impacts . Ch. 9. Ed. by O.S. Pokrovsky. Hauppauge NY, USA, Nova Science Publishers, 2016. pp. 301–320. 12. Issledovanie reki Urtysh i poymy s tselyu otsenki vliyaniya antro- pogennoy deyatelnosti, v tom chisel zaregulirovaniya stoka Verkhne-Irtyshskogo kaskada vodokhranilishch, i razrabotka me- ropriyatiy po ratsionalnomu ispolzovaniyu i okhrane vodnykh resursov reki Irtysh v period vesennikh prirodookhrannykh popu- skov [Investigation of the Irtysh River and its floodplain for as- sessing the impact of human activities, including the regulation of the river flow by the Upper-Irtysh cascade of reservoirs and the development of measures for rational use and protection of water resources of the Irtysh River during spring environmental releas- es]. Otchet TOO «Nauchno-proizvodstvennoe predpriyatie «Bio- sfera» [The report «Research and Production Enterprise «Biosphere»»]. Pavlodar, 2011. 418 p. 13. Stoyashcheva N.V., Rybkina I.D. Otsenka antropogennoy nagruz- ki na vodosbornuyu territoriyu i vodnye obekty transgranichnogo basseyna r. Irtysh [Assessment of anthropogenic impact on the catchment area and water bodies of the transboundary basin of the Irtysh river]. Polzunovskiy vestnik , 2011, no. 4–2, pp. 98–102. 14. Otchet po monitoringu prirodookhrannogo popuska vody v poy- mu r. Irtysh za 2012 god [ Report on the monitoring of environ- mental water releases in the floodplain of the Irtysh for 2012 ]. Pavlodar, 2012. 163 p. 15. Romanova Yu.A. Vodokhozyaystvenny kompleks basseyna reki Ir- tysh v usloviyakh pereraspredeleniya rechnogo stoka vyshe trans- granichnykh stvorov. Avtoreferat Dis. Kand. nauk [Water com- plex of the Irtysh River Basin in terms of river flow redistribu- tion upstream the transboundary cross section. Cand. Diss. Ab- stract]. Moscow, 2013. 25 p. 16. Huang F., Xia Z., Li F., Guo L., Yang F. Hydrological changes of the Irtysh River and the possible causes. Water resources manage- ment, 2012, vol. 26, no. 11, pp. 3195–3208. 17. Huang F., Xia Z., Li F., Guo L., Yang F. Effects of reservoirs on seasonal discharge of Irtysh River measured by Lepage test. Wa- ter Science and Engineering, 2014, vol. 7, no. 4, pp. 363–372. 18. Hrkal Z., Gadalia A., Rigaudiere P. Will the river Irtysh survive the year 2030? Impact of long-term unsuitable land use and water management of the upper stretch of the river catchment (North Kazakhstan). Environmental Geology , 2006, vol. 50, no. 5, pp. 717–723. 19. Beysembaeva M.A., Zemtsov V.A., Bazarbekov K.U., Mazbaev O.B. Problema kachestva vody reki Irtysh v predelakh Kazakhsta- na [The problem of water quality of the river Irtysh within Ka- zakhstan]. Sovremennye problem geografii i geologii. Materialy III mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Cur- rent Problems of Geography and Geology. Proc. of the III Interna- tional scientific-practical conference]. Tomsk, 2014. pp. 513–518. 20. Sarsembekov T.T., Kozhakov A.E. Management of Water Resour- ces and Quality of Water of Cross-border Rivers . Almaty, Atamu- ra, 2003. 432 p. 21. SP 33–101–2003. Svod pravil po proektirovaniyu i stroitelstvu. Opredelenie osnovnykh raschetnykh gidrologicheskikh kharakteri- stik [Code of practice for design and construction. Identification of the main hydrological characteristics]. Moscow, Russian State Committee for Construction, 2004. 72 p. 22. Kobzar A.I. Prikladnaya matematicheskaya statistica [Applied mathematical statistics]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2006. 816 p. 23. Shiklomanov A.I., Lammers R.B., Lettenmaier D.P., Polischuk Yu.M., Savichev O.G., Smith L.C., Chernokulsky A.V. Hydrolo- gical changes: historical analysis, contemporary status, and futu- re projections. Regional Environmental Changes in Siberia and Their Global Consequences . Eds. P.Ya. Groisman, G. Gutman. Dordrecht, Springer Environmental Science and Engineering, 2013. pp. 111–154. 24. Zemtsov V.A., Savichev O.G. Resources, regime and quality of surface waters in the Ob River basin: history, current state and problems of research. International Journal of Environmental Studies , 2015, no. 3, pp. 386–396. DOI: 10.1080/00207233.2015.1019299. Received: 14 March 2016. Beysembaeva M.A. et al. / Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2016. V. 327. 4. 35–43 43 Information about the authors Manira A. Beysembaeva, postgraduate student, Tomsk State University. Larissa I. Dubrovskaya, Cand. Sc., Associate Professor of the Department of Hydrology, Tomsk State University. Valery A. Zemtsov, Dr. Sc., Head of the Department of Hydrology, Tomsk State University.