Водохранилища

Введение

Водохранилище – это искусственный водоем, созданный для накопления и последующего использования воды и регулирования стока.

Сооружение  водохранилищ – пример техногенного вмешательства в природу в условиях неравномерного, естественного распределения водных ресурсов в пространстве и особенно во времени. Водохранилища решают целый ряд важнейших социально-экономических задач, удовлетворяя потребности человека в воде или защищая его от водной стихии.

Гидрологический режим  водохранилищ управляется человеком, который выбирает заранее нужные параметры водоема и технические  приемы его эксплуатации. Многие черты  гидрологического режима водохранилищ определяются хозяйственными потребностями  и регулируются. Вместе с тем искусственно созданные водоемы начинают участвовать  в круговороте воды в речных системах, оказываются под влиянием комплекса  природных факторов и подчиняются  закономерностям, свойственным естественным водным объектам – рекам и особенно озерам. Водохранилища своеобразные водные объекты, новый природно-техногенный компонент ландшафта. Они преобразуют режим рек, влияют на окружающую среду. Потребности практики заставляют изучать режим водохранилищ, разрабатывать стратегию рационального управления ими, принимать меры на предотвращение негативных факторов сооружений этих водоемов. Поэтому вполне правомочно говорить о разделе новом, т.е. о возникновении нового раздела в гидрологии – гидрология водохранилищ. Водохранилища могут быть подразделены на типы по характеру ложа, способу его затопления водой, географическому положению, месту в речном бассейне, характера регулирования стока.

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

• Водохранилище создаются для перераспределения стока рек во времени, а совместно с каналами и другими водопроводящими сооружениями — и по территории. Они являются основой разностороннего использования водных ресурсов. Необходимость создания Водохранилище обусловлена большой неравномерностью в распределении стока рек в течение года, значительной изменчивостью годового стока и неравномерным распределением его по территории. Различают Водохранилище суточного, недельного, сезонного (или годичного) и многолетнего регулирования. Объём водной массы Водохранилище, а следовательно, и площадь зеркала, глубина и прочее подвержены сезонным изменениям в связи с неравномерностью естественного притока воды и её потреблением для нужд народного хозяйства. Водохранилище создаются самых разных размеров: по площади от нескольких десятков га до нескольких тысяч км2, по объёму от сотен тысяч м3 до сотен км3 (см. таблицу).

  1 В подпоре оз. Виктория. 2 В подпоре оз. Байкал. 3 Южная Родезия. 4 Также Кения и Танзания. 5 По проекту 204,8 км3.

Основная  часть

Типы  водохранилища

Рассмотрим тип  водохранилища на примере водохранилища  на реке Степной Зай в городе Альметьевск Республики Татарстан Российской Федерации.

По морфологии ложа данное водохранилище относится  к долинным, русловым. Водохранилище находится в пределах русла и низкой поймы реки Степной Зай.

 По способу  затопления водой водохранилище  в городе Альметьевск является  запрудным, так же и затопляется  водой водотоком реки Степной Зай, на котором оно находится.

По географическому  положению водохранилище – равнинное, 30м не более высоты напора.

 По месту в  речном бассейне реки Степной  Зай, рассматриваемое водохранилище является верховным.

По степени регулирования  речного стока водохранилище  в городе Альметьевск является –  сезонное регулирование.

Водный  режим

Водный баланс водохранилища  может быть охарактеризован с  помощью уравнения водного баланса

X+Y+Y+Z+W=Y+Y+Z+W±U.

Составляющими пригодной  части водного баланса служат атмосферные осадки X, поверхностный  приток Y, конденсация водяного пара на поверхность водохранилища Z, подземный  приток W. Поверхностный приток может  быть, как естественным (речной сток Y), так и антропогенным (сброс  отработанных вод, например возврат  вод орошения, а так же промышленных, коммунальных и сточных вод, Y).

Составляющие расходной  части уравнения водного баланса  водохранилища – это поверхностный  отток из водохранилища, Y подземный отток (фильтрация из водохранилища) W, испарение с поверхности озера Z. Поверхностный отток складывается из стока, вытекающего из водохранилища Y и искусственного водозабора на хозяйственные нужды Y (на орошение, водоснабжение и т.д.).

Под структурой водного  баланса любого водоема понимают соотношение между различными приходными и расходными составляющими управления водного баланса.

Для характеристики структуры проходной и расходной  частей водохранилища для многолетнего периода учитывают долю осадков  и испарения в обеих частях уравнения.

Характерная черта  структуры водного баланса водохранилища  -  преобладания притока речных вод  приходной и преобладания стока  вод в расходной части уравнения  водного баланса. На долю осадков  приходится лишь 2-3% прихода вод, на долю испарения – не более 10% расхода вод.

В период половодья  и паводков на реке уровень воды, в рассматриваемом водохранилище, поднимается на незначительную величину вследствие регулирования стока, и  может быть оценки с помощью полного  уравнения водного баланса.  Течение  воды в рассматриваемом водохранилище  отличается сложной и пространственной структурой, и нестационарным характером. Наиболее сильным течением наблюдается  в затопленном речном русле реки Степной Зай. В заливах преобладают застойчивые воды. Наблюдаются ветровые и плотностные течения. 

Термический и ледовый режим  водохранилища.

Термический режим  водохранилищ отличается от термического режима рек, неоднородностью распределения  температуры воды по длине, ширине, глубине.

На водохранилище  в городе Альметьевск ледостав начинается в начале ноября, когда на реке Степной  Зай ледостав еще не наблюдается. Толщина льда достигает 60см. Таяние льда происходит с начала апреля до середины апреля.

Влияние водохранилища на речной сток и окружающую природную среду.

Водохранилище замедляет  водообмен в гидрографической сети речного бассейна реки Степной Зай. Сооружения водохранилища привело  к уменьшению, как стока воды, в следствие дополнительных потерь на испарение с поверхности водоема, так и стоков наносов, биогенных и органических веществ в следствие их потопления в водоеме. Уменьшение водообмена привело к уменьшению скорости течения в речных системах, и к уменьшению способности рек к самоочищению. После сооружения водохранилища изменяется почвенно-растительный покров на затопленных и подтопленных землях. Кроме того, в результате сооружения водохранилища часто нарушаются условия прохода на нерест многих пород рыб, нередко ухудшается качество воды вследствие возникновения в некоторые периоды года и дефицита кислорода в придонных слоях, накопление солей и биогенных веществ.

Старейшие водохранилища

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

В России первые водохранилища  были созданы в 1701—1709 гг. 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.

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. Размыв леса на берегу. Волновая эрозия берега. 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 м.

В монографии сделан анализ около 100 водохранилищ мира. Самый  ранний год создания этих объектов был 1814. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                 Литература

1.   Шаниковский А.В. «Водные и водохозяйственные ресурсы». 2003г.

2.  Шардаков А.С. «Водный баланс речных бассейнов»

3.   Михайлов  В.М., Добровольский А.Д. «Общая  гидрология», М., 1991г.

4.   Авакян А. Б., Шарапов В. А. Водохранилища гидроэлектростанций СССР, М.-Л., 1968.

5.   Авакян А. Б., Шарапов В. А. Роль водохранилищ в изменении природных условий, М., 1968.