Гидрологический режим водохранилищ и их значение

Создание водохранилищ и регулирование ими стока значительно преобразует естественный гидрологический режим реки, что влечет изменения и многих других природных процессов. Эти изменения проявляются по-разному в верхних (выше плотины) и нижних бьефах гидроузлов (ниже плотины). В первую очередь это относится к режиму уровней воды.

В верхних бьефах, где выделяют нижнюю, среднюю, верхнюю зоны водохранилища и зону выклинивания подпора, наибольшие изменения уровня воды происходят на нижнем участке, примыкающем к плотине. В зоне выклинивания подпора ход уровней, как в половодье, так и в межень, относительно близок к ходу уровней на реке в естественном состоянии. Наибольшей высоты уровень в водохранилищах многолетнего и сезонного регулирования достигает в конце половодья (в фазу наполнения).

С образованием водохранилищ коренным образом изменяется волновой режим: на реках высота волн обычно не превышает 0,5— 0,75 м, а на многих водохранилищах она достигает 3 м и более. Волны на водохранилищах круче и короче морских и озерных из-за меньшей глубины и относительно меньшего разгона волны. У подветренного берега водохранилища всегда спокойно; к открытой части высота волн возрастает. С понижением уровня водохранилищ размеры волн уменьшаются.

Решающую роль в переносе и циркуляции вод на водохранилищах играют течения — постоянные и временные. Постоянные (стоковые) течения обусловлены проточностью водохранилищ. Временные образуются под воздействием ветра, атмосферного давления, неодинакового распределения плотностей и антропогенных факторов. Скорости течения обычно возрастают к зоне выклинивания подпора, как правило, уменьшаются с глубиной и изменяются по сезонам года: наибольшие наблюдаются весной, наименьшие — в период межени. На крупных водохранилищах скорости течения значительно меньше, чем в небольших.

Течения и волнение, способствуя перемешиванию вод, создают неприятные условия для развития организмов и существенно влияют на термический и гидрохимический режим водоемов, а также направляют процессы илонакопления. Термический режим водохранилищ отличается отсутствием закономерного изменения температур с глубиной и довольно высокой температурой придонных слоев воды вследствие более интенсивного ее перемешивания под действием ветровых и стоковых течений. Наиболее теплой вода бывает в конце лета. Температура воды летом в тихую, нештормовую погоду обычно понижается от поверхности ко дну. Разность температур поверхностных и придонных слоев, как правило, не превышает 4—6° С. В период штормов, особенно характерных для осени, происходит перемешивание воды, и температуры практически выравниваются по акватории и глубине.

По гидрохимическим и гидробиологическим особенностям водохранилища ближе к озерам, чем к рекам. Затопленные почвы, размыв берегов, торфяники, растительность пополняют воду водохранилищ азотом, фосфором, железом, органическими веществами. Вследствие обогащения воды органическими веществами увеличивается содержание углекислоты и уменьшается количество растворенного кислорода. Наблюдается тенденция к увеличению солености, связанная с режимом регулирования и с загрязнением сточными водами.

Большое содержание биогенных веществ в воде и в затопленных почвах и растениях способствует интенсивному развитию растительных и животных организмов.

С созданием водохранилищ изменяется режим движения наносов. Характер и размеры этих изменений зависят от многих факторов: размеров, очертания в плане, величины сработки и степени проточности водохранилища, количества и крупности наносов, приносимых рекой, масштабов переработки берегов, режима течений и волнения.

Крупные водохранилища рассчитываются на заиление в течение нескольких столетий, тем не менее в практике гидростроительства известны случаи очень быстрого их уничтожения наносами.

Бороться с заилением водохранилищ можно путем уменьшения эрозии и твердого стока в его бассейне и своевременного сброса наносов из водохранилищ через специальные грязеспуски.

Водохранилища — очень сложные объекты. С одной стороны, водохранилища нужны: для обеспечения орошения и обводнения новых земельных массивов и повышения водообеспеченности поливных земель; для водоснабжения промышленных предприятий, населенных пунктов, ТЭЦ, АЭС, для организации зон отдыха и спорта вблизи городов и курортов, для использования гидроэнергоресурсов, для предотвращения наводнений. С другой стороны, создание водохранилищ осложняется нежелательными последствиями, вносимыми ими в природу и хозяйство территорий, на которых они создаются.

Во-первых, водохранилища являются одним из крупных “потребителей” земли. В настоящее время только у нас в стране под водохранилища изъято 0,5% площади сельскохозяйственных угодий. В зону затопления попадают и леса, и недра, и населенные пункты.

Во-вторых, со строительством плотин изменяется не только гидрологический режим реки, о чем мы уже говорили, но и весь комплекс природных условий на прилегающих к водохранилищам территориях (повышается уровень грунтовых вод, понижаются летние и повышаются зимние температуры воздуха, усиливается ветровая деятельность, повышается влажность воздуха, изменяется растительность и животный мир и т. д.).

Поэтому при проектировании и обосновании народнохозяйственной целесообразности создания водохранилищ необходимо в полной мере учитывать все положительные и отрицательные последствия для природы и хозяйства не только в период заполнения и в первые годы эксплуатации водохранилищ, но и в прогнозируемой перспективе. Последствия создания водохранилищ должны учитываться и в прилегающих районах и на удаленных территориях. Это задача многих специалистов, в том числе и географов.

Дата добавления: 2014-01-06