Спутниковая диагностика изменений гидрографа реки Текес [КНР] после строительства крупного гидроузла

Бассейн крупнейшей реки юго-востока Казахстана, реки Иле (средний расход воды 480 м3/сек) расположен на территории Китая (верховья) и Казахстана (низовья и конечный водный объект – озеро Балхащ). Исток реки относится к слиянию рек Текес (КНР) и Кунгес (КНР). Река Текес со среднегодовым расходом воды в 250 м3/сек является самым крупным источником воды в реке Иле, поэтому современные изменения ее гидрографа представляют значительный интерес. Формирование стока реки Иле в Китайской части бассейна остаётся непрозрачным для Казахстанских экспертов. Одна из неопределённостей связана с регулярными и закономерными изменениями режимов рек в результате регулирования стока, т.е. изменением гидрографа.
В 2006 году в нижнем течении реки Текес был построен один из крупнейших гидротехнических объектов Китайского сектора бассейна реки Иле - Капшагайское водохранилище (КНР), с объёмом около 2 км3 (полезный объем 1,4 км3, площадь водного зеркала до 60 км2). С 2007 года объект используется для выработки электроэнергии и регулирования стока реки Текес. Река Текес имеет снежно-ледовое питание и собирает воду с хребтов внутреннего Тянь-Шаня. Гидрограф рек снежно-ледового питания в Тянь-Шане имеет большие вариации объёмов стока между зимним и летним временем. Поэтому водохранилища на таких реках характеризуются значительными различиями объёмов хранения воды в течение года, а соответственно и площади водного зеркала.
Спутниковые данные способны с высокой точностью регистрировать изменения площади водного зеркала водохранилища, что совместно с 3D-моделью рельефа дна (батиметрией) позволяет рассчитывать общий водный баланс между стоком реки и водохранилищем. Многолетний спутниковый мониторинг общего водного баланса между речным стоком и водохранилищем может служить информационной основой для оценки изменений гидрографа реки ниже водохранилища, вносимых в результате эксплуатации гидротехнического объекта.
В качестве гипсометрической (батиметрической) основы использовалась гранула 43n-82e ЦМР-модели SRTM-2000 Elevation. Для создания временного ряда величин площади водного зеркала Капшагайского водохранилища были привлечены 157 снимков LANDSAT 5,7,8 периода 2005-2015 гг., по сценовой позиции WRS-2: 146/30. Стратегия обработки спутниковых данных строилась на создании 3D-модель резервуара и на её основе расчёте эмпирической калибровочной зависимости между размером площади водного зеркала и объемом воды. Использование выше упомянутой калибровочной процедуры переводило регистрируемый спутником размер площади водного зеркала в объём запаса воды в водохранилище. После отнесения полученных данных к календарным датам залёта спутника, формировались оценки общего водного баланса в системе «речной сток – водохранилище» с размерностью (±м3/сек).
В качестве наземных данных использовался архив 1957-2010 гг. среднемесячных значений расхода воды реки Текес в профиле ниже плотины. Совместный анализ наземной и спутниковой информации показал, что с 2007 года наблюдаются изменения гидрографа реки Текес, в частности уменьшение стока теплого периода (май-октябрь) на 10-15 % и увеличение стока холодного периода (ноябрь-апрель) до 40-60 %.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов МОН РК № 2308/ГФ3, № 0115РК00548.