Строительство и архитектура/ 3. Современные технологии строительства,

 реконструкции и реставрации

 

Қасымов А. Е.,

Восточно-Казахстанский Технический Государственный Университет

им. Д. Серикбаева

 

 

 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВОСТОЧНОГО КАЗАХСТАНА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ВОДНО-ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

 

 

      Семипалатинская область расположена в восточной части республики между 45˚35΄ и 51˚16΄ северной широты, 76˚45΄ и 83˚15΄ восточной долготы. Граничит с Талдыкурганской, Карагандинской, Павлодарской, Восточно-Казахстанской областями. На севере граничит с РФ, на юго-востоке с КНР. Общая площадь области составляет 172,4 тыс.км2.

      Рельеф. Большая часть территории занято Юго-Восточной окраиной Центрально-Казахстанского мелкосопочника (Балхаш и Иртышский водораздел).

      На севере в пределы области заходит окраина Западно-Сибирской низменности – Прииртышская (Бель-Агачская степь); на крайнем юге – северная часть равнинной Алаколь-Балхашской впадины. На востоке расположена почти вся западная половина мелкосопочного Калбинского хребта и западная окраина Зайсанской котловины. На юго-востоке в область входит Западный Тарбагатай.

      Центрально-Казахстанский мелкосопочник на территории области имеет низкогорный и среднегорный характер рельефа, представляющий собой чередование отдельных сопок, холмов и гряд. Наиболее крупными орографическими его элементами являются хребты Дегелен (1884 м), Канчингиз (1145 м), Чингиз-Тау (1121 м), Акчетау (1302 м), среди которых более часто обособляется хребет Чингиз-Тау, характеризующийся асимметричным строением (крупные, короткие северные и северо-восточные склоны; пологие, длинные южные и юго-западные). Между вышепересиленными хребтами залегают широкие межгорные долины. Хребет Западный Тарбагатай служит водоразделом рек, стекающих на север к озеру Зайсан и на юг – к озерам Сасыкколь и Алаколь. Это монолитное, сравнительно высокое, слабо расчлененное горное поднятие с более крутыми южными и пологими северными склонами и наличием выравненных вершинных участков. К северу и югу от наиболее приподнятой центральной части области развита холмистая равнина, в пределах которой на значительном удалении друг от друга возвышаются мелкосопочные массивы, поднимающиеся над окружающей местностью на 200-300 м и реже на 500-600 м.

      Равнина Зайсанской котловины (абсолютная высота озера Зайсан – 386 м) расчленена редкими речными долинами и мелкими бессточными впадинами, занятыми в большинстве случаев солеными озерами, часто высыхающими летом. На юго-западном побережье озера Зайсан имеются бугристые и барханные пески.

      Алаколь-Балхашская впадина постепенно понижается к югу (абсолютная высота 340-600 м). В ее пределах расположены массивы полого-бугристых песков (Байкум, Бармаккум и др.). По всей территории впадины разбросаны временные озера, которые летом превращаются в солончаки и соры. Наиболее пониженная часть области с абсолютной высотой 152-230 м примыкает к окраине Западно-Сибирской низменности с долиной реки Иртыш. Пологоувалистый рельеф этой части области разнообразится боровыми песками шириной 20-30 км с общим Юго-Западным простиранием их. Почвы и растительность. Большая часть территории области лежит в зоне злаковых степей, на каштановых почвах, переходящих на юге в пустынную степную зону со светло-каштановыми почвами. Только на крайнем востоке в Зайсанскую впадину входит пустынная зона со светло-каштановыми и бурыми почвами, да на юге в Алаколь-Балхашской пустынной впадине развиты бурые пустынно-степные почвы.

      В пределах горных поднятий хребтов Чингиз-Тау, Калбинского и Тарбагатайского наблюдается слабовыраженная вертикальная зональность почвенно-растительного покрова. На крайнем севере области на темно-каштановых почвах Западно-Сибирской низменности развита типчаково-тырсовая и типчаково-песчаная ковыльная растительность. На боровых песках по правобережью Иртыша значительное распространение имеют сосновые леса (ленточные боры). В долине Иртыша развиты злаково-разнотравные и злаковые пойменные луга и тополево-ивовые уремы.

      Мелкосопочные пространства области характеризуются преобладанием типцово-ковыльно-полынной растительностью на светло-каштановых почвах. По долинам рек на солонцах и солонцевато-луговых почвах – полынно-солянковая растительность, заросли чия и кокпека. Склоны гор покрыты типцово-ковыльной растительностью на темно-каштановых почвах, с зарослями степных кустарников по теневым их частям.

      На солончаках и слабосолонцеватых светло-каштановых и бурых почвах Зайсанской впадины развита солянковая и полынно-злаковая с таволжной растительностью. По долинам малых речек и мелким впадинам – остепненные чиевые луга. Вдоль берегов Зайсана – болотно-тростниковая, рогозовая и ситниковая растительность.

      В Алаколь-Балхашской впадине по берегам озер распространена болотно-тростниковая растительность с примесью разнотравья и кустарников на лугово-сероземных и бурых пустынно-степных почвах. По песчаным массивам берегов Алаколя – изреженная кустарниковая растительность из джузгуна, астрагала, аристины и др. в понижениях (среди песков) – солянково-чиевые луга).

      В горах Тарбагатая среди злаково-разнотравной растительности имеются большие заросли кустарников (спирея, шиповник, смородина и др.). По склонам и долинам рек – небольшие рощи осины, тополя, яблонь. На вершинах и близ них имеются участки альпийских лугов.

      Климат области резко континентальный с большими суточными и годовыми амплитудами температуры воздуха. Зима холодная. Лето продолжительное, жаркое и сухое. Средняя январская температура воздуха колеблется от -20˚ на востоке (Кокпекты) до -13˚ на юге (Тансык). Абсолютный минимум температуры воздуха бывает от -54˚ мороза на севере, до -44˚ мороза на юге. Средняя температура самого теплого месяца – июля достигает 24˚ (Жарма). Абсолютный максимум летом доходит до 42˚. Средняя годовая температура воздуха в центральных и восточных частях области колеблется от 0,5 до 6˚.    В таблицах 1- приведен основные климатические характеристики температуры воздуха.

 

Таблица 1. Температура воздуха.

Наименование станции

Месяцы

Годовая

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Абай

-14,1

-13,8

-7,2

4,1

12,2

17,9

20,3

18,3

12,2

3,7

-6,2

-12,6

2,9

Аксуат

-20,4

-18,1

-9,8

5,2

13,2

18,8

21,3

19,4

13,2

3,5

-8,6

-17,5

1,7

Аягуз

-18,9

-16,2

-8,8

4,3

12,1

18,0

20,5

18,5

11,5

3,2

-8,0

-15,3

1,7

Бахты

-14,1

-11,8

-2,3

9,1

15,7

20,6

23,0

21,7

15,2

7,2

-2,9

-11,2

5,8

Дмитриевка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жангиз-Тобе

-15,4

-15,1

-8,1

4,2

12,9

18,9

21,3

19,2

12,9

4,2

-6,6

-13,8

2,9

Жарма

-15,4

-15,2

-8,8

3,1

11,4

17,1

19,3

17,6

11,2

3,1

-7,4

-14,0

1,8

Кайнар

-15,4

-14,9

-8,6

2,6

10,8

15,7

18,4

16,2

10,4

1,9

-7,7

-13,8

1,3

Караджал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Каракал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кокпекты

-20,9

-19,5

-11,0

2,6

12,1

17,9

20,4

18,6

11,9

2,4

-9,3

-18,4

0,6

Ново-Николаевка

-16,6

-15,8

-9,8

3,6

13,0

19,0

20,9

18,8

12,3

2,8

-7,1

-17,2

2,2

Огыз-Тау

-20,0

-18,6

-10,9

2,9

11,4

16,9

20,1

17,7

10,6

1,8

-8,3

-17,3

0,5

Семипалатинск, аэро

-17,1

-16,6

-9,3

3,8

13,0

19,0

20,9

18,6

11,9

3,8

-6,8

-14,1

2,3

Семиярка

-17,6

-16,8

-9,6

3,9

13,6

19,8

22,0

19,6

12,9

4,1

-6,4

-14,0

2,6

Совхоз «Большевик»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урджар

-17,3

-14,6

-5,5

7,4

15,0

19,6

21,5

20,3

14,0

5,7

-4,6

-13,6

4,0

Чалобай

-16,1

-15,6

-8,6

3,5

11,8

17,5

20,0

17,9

11,5

3,5

-7,1

-13,8

2,0

Чарская

-16,4

-16,0

-8,8

3,6

12,5

18,4

20,9

18,8

12,3

3,4

-7,0

-13,9

2,3

Чубаратау

-15,6

-14,1

-7,4

4,7

13,1

18,6

21,4

19,1

12,6

4,0

-6,6

-14,1

3,0

Георгиевка

-15,3

-16,4

-8,1

3,4

11,8

17,2

19,4

17,5

11,5

3,7

-7,1

-13,5

2,1

 

      Годовое количество осадков на территории изменяется от 160 до 400 мм. Область относится к зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения. Южные районы области наиболее слабо увлажнены. Осадки 300-400 мм и более в основном выпадают в возвышенных участках рельефа, с преобладанием их в теплый период года (IV-X). Исключение составляют предгорные районы Западного Тарбагатая, где отмечается равное или почти равное количество летних и зимних осадков, но с преобладанием их в осенне-зимний период. Возможны большие колебания осадков. В наиболее засушливые годы осадков выпадает в полтора-два раза меньше нормы и, наоборот, в наиболее влажные – примерно во столько же раз больше.  В таблицах 2- приведены основные годовые количество осадков.

 

Таблица 2. Осадки, (мм) .

Наименование станции

Месяцы

Год

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

6-3

4-10

Абай        

11

10

13

20

28

38

42

23

13

11

20

16

70

175

245

Аксуат

13

10

11

19

25

35

30

26

13

11

14

16

64

159

223

Аягуз

13

11

14

20

30

31

33

21

16

24

25

16

79

175

254

Бахты

18

21

20

25

30

20

21

13

13

23

30

29

118

145

263

Дмитриевка

9

10

13

13

31

27

35

49

17

32

29

22

83

194

277

Жангиз-Тобе

13

13

14

22

28

36

38

28

16

22

22

19

81

190

271

Жарма

13

12

18

23

31

31

43

30

21

23

28

21

92

202

294

Кайнар

14

11

15

22

24

38

35

28

14

14

19

20

79

175

254

Караджал

19

15

20

25

36

43

45

34

27

35

43

35

132

245

377

Каракал

28

12

15

26

10

24

20

10

12

45

49

31

135

147

282

Кокпекты

24

19

18

18

26

31

33

27

18

22

35

35

131

175

306

Ново-Николаевка

12

12

10

13

19

31

31

25

17

16

18

14

66

152

218

Огыз-Тау

11

9

12

18

20

31

29

22

11

11

16

16

64

142

206

Семипалатинск, аэро

18

14

17

18

24

35

37

25

19

25

28

23

100

183

283

Семиярка

12

12

10

13

19

31

31

25

17

16

18

14

66

152

218

Совхоз «Большевик»

10

6

9

16

11

30

14

12

13

24

23

15

63

120

183

Урджар

37

35

34

40

38

30

37

20

22

52

56

57

219

239

458

Чалобай

13

11

15

25

33

37

41

29

22

29

27

19

85

216

301

Чарская

11

10

16

21

27

27

38

27

18

20

25

18

80

178

258

Чубаратау

12

10

13

19

21

33

31

24

12

12

17

17

69

152

221

Георгиевка

14

13

20

26

35

35

38

34

23

26

32

23

102

227

329

   

 Средняя месячная относительная влажность воздуха в 18 часов изменяется в пределах от 37% в мае и июне до 74% в декабре. Абсолютный дефицит влажности воздуха бывает от 0,3-0,8 мб в декабре-январе, 10,0-20,0 мб в июле. Направление ветра самое различное, со сменой его иногда несколько раз в течение дня. Средняя годовая скорость ветра по большинству районов составляет 3,5-4,5 м/сек. В северной части Урджарского и Маканчинского районов отмечается значительное уменьшение ее, в среднем за год до 1,8 м/сек.

    В таблицах 3 - приведены основные климатические характеристики по глубине промерзания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3. Глубина промерзания почвы (см) (вспаханное поле с естественным снежным покровом)

Станции

Месяцы

Из максимальных за зиму

11

12

1

2

3

Средняя

многолетняя

Наибольшая

Наименьшая

Кокпекты

25

38

50

58

53

62

113

9

Урджар

15

17

17

14

7

19

50

5

Чалабай

38

61

76

90

90

93

163

42

Глубина промерзания почвы (см)

Зайсан

16

38

51

55

60

63

99

42

Катон-Карагай

29

51

57

67

62

66

100

47

Риддер

28

58

80

98

112

119

142

97

Самарка

20

31

43

53

50

55

116

24

рШемонаиха

25

43

53

60

60

62

162

25

Большенарымское

20

35

39

48

54

51

87

25

Зыряновское

19

26

34

37

41

44

100

15

 

В зависимости от высотного положения и по увлажненности территорию Восточного Казахстана можно разделить на следующие природно-климатические зоны: Высокогорную (нивальная и тундрово-луговая), горно-лесную избыточно-влажную (таежная), горно-лесо-степную очень влажную (на севере) и умеренно влажную (на юге), горно-степную теплую, полупустынную сухую. На рисунке 1 схематически приведена карта климатических зон, границы которых выделены нами на основании картографических и климатических данных, и наиболее соответствуют действительным данным. В дальнейшем при анализе результатов обследований и наблюдений, выборе постов и дорог нами принималось за основу указанное распределение природно-климатических зон, потому что зоны, имеющиеся в литературе, учитывают общую климатическую линию, больше подходящую к южным районам Республики, и никак не учитывают уникальную индивидуальность Восточного Казахстана.

 

 

Выводы: 1.  Детальное картирование территории Восточного Казахстана по расчетным параметрам – глубине и скорости промерзания, климатическому коэффициенту α встречает затруднение, ввиду того, что очень мало метеостанций ведут наблюдения за глубиной промерзания почвы (максимум 14 в Советское время), на оголенных площадках наблюдения вообще не ведутся, не имеется до сих пор сколько-нибудь систематических данных о глубине промерзания на дорогах, кроме того сложные гидрогеологические особенности региона не позволяют обобщать данные различных пунктов, а многие исследования других организаций закрыты для доступа в связи с коммерциализацией деятельности или нежеланием бесплатно делиться данными.

2. Доступными для использования и систематизации являются только библиотечные данные с картами глубин промерзания, составленные еще в Советское время (исследования КазНИГМИ, Казахавтодора, КаздорНИИ, Казавиабазы охраны лесов и др.) и данные полученные совместными исследованиями с РГП «Казахавтодор» (г. Усть-Каменогорск) и КаздорНИИ (г. Алматы).

3. Для исследования водно-теплового режима автомобильных дорог и проектирования противопучинных мероприятий и морозоустойчивых дорожных конструкций важное значение имеет организация систематических наблюдений за глубиной промерзания на дорогах.

4. На основании полученных опытным путем картографических и климатических данных составлена карта климатических зон и границы.

 

 

ЛИТЕРАТУРА:

1.     Касымов А.Е.  Устройство качественного основания автодорог при значительных перепадах водно-теплового режима земляного полотна

 

2.     Касымов А.Е. Корректировка расчетных значений параметров автомобильных дорог с учетом динамики влагонакопления и водно-теплового режима земляного полотна

 

3.     Касымов А.Е. Практические результаты исследований особенностей водно-теплового режима и методы его расчета

 

4.     Касымов А.Е. Оцека водно-теплового режима земляного полотна и геотекстиль в конструкциях дорожных одежд