Водохранилище

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

Водохранилище.

Водохранилища делятся на два вида:

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.

ТерминологияПравить

Плотина на Водохранилище им. Теодора Рузвельта

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, обеспечением 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^[1]^[2];
- 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;^[1]
- полезный объём водохранилища — часть объёма водоема между отметками оптимального наивысшего уровня горизонта (НПУ) и уровнем максимальной сработки водоёма (УМО);^[1]
- мёртвый объём водохранилища — объём водоёма ниже отметки горизонта сработки водохранилища (УМО).

Типы водохранилищПравить

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 водохранилищаПравить

Верхушки деревьев леса, затопленного в 1950-х годах, в 2008 году всё ещё показываются над водой водохранилища Тинару^[en] (Квинсленд, Австралия).

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^[3]:

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)
Хидасэ (74—79 км³; Эфиопия)^[4] (заполняется)
Красноярское водохранилище (73,3 км³; Россия)
Зейское водохранилище (68,4 км³; Россия)

Согласно ряду источников, озеро Виктория, расположенное на территории Танзании, Уганды и Кении, после сооружения в 1954 году плотины Оуэн-Фолс превратилось в водохранилище «с самым большим в мире полезным объёмом (204,8 км³)»^[5].

Старейшие водохранилищаПравить

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^[6]. 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 обстановкуПравить

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 водохранилищПравить

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.

Процесс заиления водохранилищ сложный. Детально изучен в работе 1938 года. ^[7]

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»^[8] 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^[7] сделан анализ около 100 водохранилищ мира, из которых самое раннее было создано в 1814 году.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² ³ Объем водохранилища Архивная копия от 15 мая 2013 на Wayback Machine, Гидротехнические сооружения
↑ В случае обычных водоемов, за эту величину обычно принимается объём, соответствующий среднему уровню воды.
↑ Авакян А. Б., Лебедева И. П. Водохранилища XX века как глобальное географическое явление // Изв. РАН. Сер. геогр. 2002. № 3. Стр. 13-20.
↑ (англ.) Salini will build the biggest dam in Africa. — Salini Construttori (31 March 2011). (неопр.) Дата обращения: 17 сентября 2021. Архивировано 30 апреля 2011 года.
↑ Ананичева М. Д., Эдельштейн К. К. Виктория (рус.). Большая российская энциклопедия: Электронная версия (2005—2019). Дата обращения: 22 июля 2022. Архивировано 14 ноября 2020 года.
↑ Вронский В. А. Экология: Словарь-справочник. — 2-е изд. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. — 576 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-222-02576-4.
↑ ¹ ² Шамов Г. И. Заиление водохранилищ. Л.-М., 1938 год
↑ Руководство по гидрологическим расчётам при проектировании водохранилищ. Л., 1983 г.

ЛитератураПравить

Авакян А. Б. и др. Водохранилища. — М.: Мысль, 1987. — 325 с. — (Природа мира). — 50 000 экз.
Авакян А. Б., Шарапов В. А. Водохранилища гидроэлектростанций СССР — М.-Л., 1968.
Авакян А. Б., Шарапов В. А. Роль водохранилищ в изменении природных условий — М., 1968.
Чеботарёв А. И. Гидрологический словарь. — Л.: Гидрометеоиздат, 1964. — 224 с.
Субботин А. С. Основы гидротехники. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 320 с.

СсылкиПравить

Водохранилища и пруды Архивная копия от 1 ноября 2011 на Wayback Machine.

[gidr-1] ¹ ² ³ Объем водохранилища Архивная копия от 15 мая 2013 на Wayback Machine, Гидротехнические сооружения

[2] В случае обычных водоемов, за эту величину обычно принимается объём, соответствующий среднему уровню воды.

[3] Авакян А. Б., Лебедева И. П. Водохранилища XX века как глобальное географическое явление // Изв. РАН. Сер. геогр. 2002. № 3. Стр. 13-20.

[4] (англ.) Salini will build the biggest dam in Africa. — Salini Construttori (31 March 2011). (неопр.) Дата обращения: 17 сентября 2021. Архивировано 30 апреля 2011 года.

[5] Ананичева М. Д., Эдельштейн К. К. Виктория (рус.). Большая российская энциклопедия: Электронная версия (2005—2019). Дата обращения: 22 июля 2022. Архивировано 14 ноября 2020 года.

[6] Вронский В. А. Экология: Словарь-справочник. — 2-е изд. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. — 576 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-222-02576-4.

[ReferenceA-7] ¹ ² Шамов Г. И. Заиление водохранилищ. Л.-М., 1938 год

[8] Руководство по гидрологическим расчётам при проектировании водохранилищ. Л., 1983 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]