25.01.2021

Водохранилище


Водохранилище — искусственный (рукотворный) водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве.

Водохранилища делятся на два вида:

  • озёрные;
  • речные (русловые).

Для водохранилищ озёрного вида (например, Рыбинского) характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Водохранилища речного (руслового) вида (например, Дубоссарское) имеют вытянутую форму, течения в них обычно стоковые; водная масса по своим характеристикам близка к речным водам.

Основными параметрами водохранилища являются объём, площадь зеркала и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Терминология

В отличие от естественных замкнутых водоёмов, которые не используются в качестве водохранилищ, в данном случае существует набор терминов, характеризующих их допустимые водные запасы и уровни уреза воды:

  • уровни:
    • нормальный подпорный уровень (НПУ) — оптимальная наивысшая отметка водной поверхности водохранилища, которая может длительно поддерживаться подпорным сооружением;
    • форсированный подпорный уровень (ФПУ) или горизонт форсировки — отметка водной поверхности водохранилища, превышающая НПУ, который, при проектировании гидроузла с известной пропускной способностью, определяется, исходя из площади водохранилища и максимально возможного притока воды. Превышение этого уровня может привести к переливу через гребень плотины и к другим аварийным ситуациям;
    • уровень мёртвого объёма (УМО) или горизонт сработки водохранилища — отметка водной поверхности, соответствующая наибольшему опорожнению водохранилища. Рассчитывается в соответствии с условиями заиления, необходимым уровнем воды для зимовки рыб, обеспечению экологических условий, технологическими особенностями подпорных сооружений и характеристиками притока в водоём;
  • объёмы:
    • объём или полный объём водохранилища — данная величина равна сумме мёртвого и полезного объёмов;
    • ёмкость форсировки или регулирующая ёмкость водохранилища — часть объёма водоёма между отметками ФПУ и НПУ, предназначенная для уменьшения максимального расхода через гидроузел во время весеннего половодья или дождевых паводков;
    • полезный объём водохранилища — часть объёма водоема между отметками оптимального наивысшего уровня горизонта (НПУ) и уровнем максимальной сработки водоёма (УМО);
    • мёртвый объём водохранилища — объём водоёма ниже отметки горизонта сработки водохранилища (УМО).

Типы водохранилищ

Встречаются следующие типы водохранилищ:

  • Крытые резервуары, устраиваемые из железа, бетона, камня и других материалов. Они располагаются над землёй или в земле (полностью или частично) и применяются в водоснабжении как резервуары суточного регулирования или для создания напора.
  • Открытые бассейны, устраиваемые в земле путём выемки или полувыемки, а также путём обвалования на горизонтальной или слегка наклонённой местности. Такие водохранилища иногда устраиваются при ГЭС деривационного типа в качестве бассейнов суточного регулирования. Они также применяются в орошении для временного задержания высокого стока, который используется затем на ниже расположенных площадках или в самом водохранилище (лиманное орошение)
  • Водохранилища, создаваемые в долинах естественных водных объектов постройкой подпорных сооружений (плотин, зданий ГЭС, шлюзов и других). Этот тип водохранилищ имеет наибольшее распространение и значение для экономики. Внутри него выделяют два подтипа:
    • речные (русловые) водохранилища, расположенные в долинах рек. Характеризуются вытянутой формой, с преобладанием стоковых течений и характеристиками водной массы, близкими к речным водам;
    • озёрные, повторяющие форму водоёма, находящегося в подпоре, и отличающиеся по своим физико-химическим свойствам от свойств вод притоков.

Крупнейшие водохранилища

Крупнейшими по площади зеркала водохранилищами мира являются:

  • Вольта (8482 км²; Гана)
  • Смоллвуд (6527 км²; Канада)
  • Куйбышевское водохранилище (6450 км²; Россия)
  • Кариба (5580 км²; Зимбабве, Замбия)
  • Бухтарминское водохранилище (5490 км²; Казахстан)
  • Братское водохранилище (5426 км²; Россия)
  • Насер (5248 км²; Египет, Судан)
  • Рыбинское водохранилище (4580 км²; Россия)
  • Крупнейшими водохранилищами по полному объёму накапливаемой воды являются:

  • Кариба (180 км³; Зимбабве, Замбия)
  • Братское водохранилище (169,3 км³; Россия)
  • Насер (157 км³; Египет, Судан)
  • Вольта (148 км³; Гана)
  • Маникуаган (141,6 км³; Канада)
  • Гури (138 км³; Венесуэла)
  • Тартар (85 км³; Ирак)
  • Красноярское водохранилище (73,3 км³; Россия)
  • Зейское водохранилище (68,4 км³; Россия)
  • Старейшие водохранилища

    Первые водохранилища были созданы в Древнем Египте с целью освоения земель в долине реки Нил (более 3000 лет до н. э.).

    В России первые водохранилища были созданы в период 1701—1709 годов при строительстве Вышневолоцкой водной системы, соединившей Волгу с Балтийским морем. В 1704 году было построено Алапаевское водохранилище (на среднем Урале) для обеспечения водой и механической энергией завода. Водохранилище Сестрорецкий Разлив было образовано в 1721 году.

    Влияние на экологическую обстановку

    Создание водохранилищ существенно изменяет ландшафт речных долин, а регулирование ими стока преобразует естественный гидрологический режим реки в пределах подпора. Изменения гидрологического режима, вызываемые созданием водохранилищ, происходят также и в нижнем бьефе гидроузлов, иногда на протяжении десятков и даже сотен километров. Особое значение имеет уменьшение половодий, в результате чего ухудшаются условия нереста рыб и произрастания трав на пойменных лугах. Уменьшение скорости течения вызывает выпадение наносов и заиление водохранилищ; изменяется температурный и ледовый режим, в нижнем бьефе образуется не замерзающая всю зиму полынья.

    На водохранилищах высота ветровых волн больше, чем на реках (до 3 метров и более).

    Гидробиологический режим водохранилищ существенно отличается от режима рек: биомасса в водохранилище образуется интенсивнее, меняется видовой состав флоры и фауны.

    Заиление водохранилищ

    Заиление водохранилища — это потеря объёма воды за счёт роста абсолютных отметок дна. Причины: поступление с водосбора взвешенных наносов, ветровой перенос летучих песков с суши, выпадение в осадок химических соединений, биомасса водной растительности, размыв берегов волновыми процессами, вымывание торфа из-под плавающих болот, которые условно находятся за границей водохранилища.

    Процесс заиления водохранилищ сложный. Детально изучен в работе 1938 года.

    Мероприятия по борьбе с заилением рекомендуются следующие:

    • строительство водохранилищ не в основном русле, а в боковых балках;
    • отвод паводка через боковой канал;
    • устройство в начале водохранилища поперечных донных галерей;
    • устройство в плотине донных водоспусков;
    • устройство прудов в реках выше по течению;
    • создание объёмов для сбора наносов;
    • рациональный водный режим;
    • агротехника водосбора.

    Основным способом, рекомендуемым «Руководством» в борьбе с заилением, является промывка наносов расходом воды, сбрасываемым из водохранилища. Практикуется оставлять водохранилище на зимний период без воды, если в ней нет потребности. Этого не делают в вегетационный период высшей водной растительности (камыш, тростник и др.), разрастающейся по площади акватории при глубине воды менее 1,5 метра.

    В монографии сделан анализ около 100 водохранилищ мира, из которых самое раннее было создано в 1814 году.






    Яндекс.Метрика