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