Водохранилище - значение слова, определение слова, слово означает. Что такое водохранилища и зачем их строят

Неравномерность распределения речного стока по территории, его внутригодовая и многолетняя изменчивость затрудняют удовлетворение потребностей населения и народного хозяйства в необходимом количестве воды. Особенно остро это проявляется в маловодные годы и сезоны. Решение проблемы осуществляются за счет регулирования стока рек водохранилищами и прудами.

Водохранилище – это искусственный водоем, предназначенный для регулирования речного стока, т.е. перераспределения во времени, с целью его более эффективного использования для нужд народного хозяйства.

Крупные водохранилища имеют, как правило, комплексное (многоцелевое) назначение: гидроэнергетика, водоснабжение, водный транспорт, рекреация, защита от наводнений. Наиболее эффективное использование водных ресурсов обеспечивает каскад водохранилищ, работающих в единой системе.

Малые водохранилища и пруды используются для водообеспечения населения и отдельных отраслей промышленности или сельского хозяйства.

На земном шаре создано более 2500 крупных водохранилищ с объемом более 100 млн. км 3 каждое. Большинство из них расположено в Северной Америке (36% или около 900). В России таких водохранилищ примерно 100, самые крупные из них – Братское, Красноярское, Зейское.

Система водохранилищ на реке называется каскадом.

Водохранилища могут быть подразделены на типы по характеру ложа, способу его заполнения водой, географическому положению, месту в речном бассейне, характеру регулирования стока.

По строению котловины водохранилища делятся на:

· речного типа или долинные, ложем является часть речной долины. Они отличаются вытянутой формой и увеличением глубин от верхней части к плотине.

· Озерного типа или котловинные, это подпруженные, т.е. зарегулированные, озера и водохранилища, расположенные в изолированных низинах и впадинах, в отгороженных от моря заливах, лиманах, а также в искусственных выемках.

По способу заполнения водой водохранилища делят на:

· Запрудные, когда их наполняет вода водотока, на котором они расположены

· Наливные, когда вода в них подается из рядом расположенного водотока или водоема.

По географическому положению:

· Горные, сооружаемые на горных реках, обычно узкие и глубокие и имеют напор, т.е. величину повышения уровня воды в реке в результате сооружения плотины до 300 м и более

· Предгорные, имеют высоту напора 50-100 м

· Равнинные обычно широкие и мелкие, высота напора не более 30 м.

По характеру регулирования стока:

· Многолетнего регулирования (перераспределение стока между мало- и многоводными годами)

· Сезонного (перераспределение стока внутри года между мало- и многоводными сезонами)

· Недельного (перераспределение стока в течение недели)

· Суточного регулирования (перераспределение стока в течение суток)

Характер регулирования стока определяется назначением водохранилища и соотношением полезного объема водохранилища и величины стока воды реки.

Формы и размеры водохранилищ характеризуются теми же морфометрическими характеристиками, что и озера. Они также зависят от степени наполнения водоема и «привязываются» к определенному значению уровня воды, но, в отличие от озер, уровень воды в водохранилище регулируется и ход уровня определяется характером регулирования.

При проектировании водохранилищ для каждого из них устанавливаются (задаются) уровни, соответствующие определенным фазам гидрологического режима, так называемые проектные уровни.

· Нормальный подпорный уровень НПУ, уровень который достигается к концу периода наполнения в средний по водности год и может поддерживаться плотиной длительное время

· Форсированный подпорный уровень ФПУ, который возникает в редких случаях, например, во время высокого половодья или паводков, удерживается в течение короткого времени, превышает НПУ на 0,5-1 м

· Уровень сработки. К уровням сработки относятся: уровень ежедневной (диспетчерской) сработки, которая достигается при нормальной эксплуатации водохранилища; уровень наибольшей сработки, который достигается только в маловодные годы

· Уровень мертвого объема УМО, предельно возможное снижение уровня воды в водохранилище, сработка ниже которого невозможна. Объем водохранилища, находящийся ниже УМО, называется мертвым объемом .

Объем, находящийся между УМО и НПУ, называют полезным объемом водохранилища ПО.

Сумма полезного и мертвого объемов дают полный объем или емкость водохранилища.

Объем, заключенный между НПУ и ФПУ, называют резервным объемом .

По морфометрическим особенностям котловины выделяют характерные участки:

ü Нижний – приплотинный (всегда глубоководный);

ü Средний – промежуточный (глубоководен только при высоких уровнях);

ü Верхний – мелководный (расположенный в пределах затопленного русла и поймы);

ü Участок выклинивания подпора.

Границы условны и зависят от амплитуды колебаний уровня

На территории России построено более ста крупных объектов - искусственно созданных с помощью плотин скоплений воды. В данной статье рассмотрим подробно, что такое водохранилище, его основные характеристики, роль влияния на экологию.

Водохранилище - что это?

Что такое водохранилище? Это компонент ландшафта, искусственно созданный человеком. Гидрологический речной режим регулируется в соответствии с необходимыми требованиями. Использование накопленных вод в водохранилище определяется хозяйственными потребностями.

Роль искусственных водоемов

Россия занимает огромные площади континента Евразия. Ее территории простираются от берегов Северного Ледовитого океана до южных степей и пустынь. Не везде есть обилие рек и озер, полностью удовлетворяющих запросы человека. Народное хозяйство требует больших расходов пресной воды. Искусственные водоемы с давних пор использовались для бытовых нужд населения и орошения посевов. Древнейшим рукотворным резервуаром считается египетский Садд-эль-Кафара, построенный еще до нашей эры. С начала XX века сооружение таких водоемов стало повсеместным. Сейчас на планете более 60 тысяч искусственно созданных водоемов. Крупнейшими водохранилищами в мире признаны Насер в Египте на реке Нил, Вольта в Гане, в России Куйбышевское на Волге и Братское на Ангаре.

Назначение

Суммарная площадь всех водоемов мира, созданных человеком за всю историю, - более 400 тысяч квадратных километров. Большинство водохранилищ расположено в Европе, Азии и Северной Америке. Что такое водохранилище для людей, кроме больших запасов воды, используемых для основных бытовых и хозяйственных потребностей? Эксплуатация искусственных водоемов позволяет более разумное применение водных ресурсов - накопленные применяют для орошения почвы, водоснабжения населения и промышленности, гидроэнергетики и транспортных путей. Также используются с целью предотвращения наводнений.

Часто водохранилища - это излюбленные места отдыха и рыбной ловли. Однако, несмотря на положительный экономический эффект, строительство плотин нередко вызывает негативные последствия, влияющие на экологию сопредельных территорий.

Категории искусственных резервуаров

Водохранилища могут подразделяться по нескольким признакам:

• структура;
• местонахождение в речном бассейне;
• способ заполнения;
• степень регулирования уровня воды;
• географическое расположение.

По характеру ложа водохранилища делятся на:

1. Долинные - долины, перегороженной плотиной, является ложем. Направление уклона дна от верхней части к плотине - основной признак, определяющий это водохранилище. Глубина увеличивается к плотине. Могут быть русловые и пойменно-долинные.
2. Котловинные - расположены в изолированных от моря с помощью дамб низинах.

По месту в речном бассейне:

1. Верховые.
2. Низовые.
3. Каскад - ступенчатая система на речном русле.

По наполняемости водой:

1. Наливные.
2. Запрудные.

По характеру регулирования уровня воды:

1. Многолетний - заполнение ложа может происходить в течение нескольких лет.
2. Суточный - уровень регулируется постоянно.
3. Сезонный - сброс воды происходит в определенное время года. Сезонные стоки применяются в целях искусственного орошения сельскохозяйственных земель в весенне-летний период и снижения возможной опасности наводнения.

Зимние понижения уровня опасны для растительного и животного мира созданного с помощью плотины водоема. В случае если сезонный сток происходит на водохранилище зимой, пласты льда, оседающие на осушенное дно, придавливают большое количество рыбы.

По географическому положению:

1. Равнинное - широкое водохранилище, высота уровня воды не больше 30 метров.
2. Горное - величина повышения уровня может достигать более 300 метров.
3. Предгорное - показатели находятся в пределах 100 метров.
4. Приморское - напор несколько метров, сооружают в морских заливах.

Что такое водохранилище для рыбака и туриста?

Изменение русла реки оказывает негативное влияние на нерест рыбы. Вследствие изменения кормовой базы и мест скопления популяций постепенно беднеет видовой состав. Ценные породы исчезают. Однако рыбная ловля на водохранилище зачастую бывает удачной.

Крупные водохранилища характеризуются собственным микроклиматом. Нередко крупные пресные резервуары называют морем. На открытом водном зеркале возникают волны, которые из-за отсутствия естественных препятствий в виде островов отличаются большой высотой. Не только жители окрестных берегов предпочитают отдых на водохранилище, живописные ландшафты и богатая фауна привлекают многочисленных туристов и путешественников.

Влияние на окружающую природу

Строительство водохранилищ может неблагоприятно повлиять на природные условия окружающей местности. Самые серьезные негативные последствия строительства крупных водохранилищ - затопление земель, подъем уровня грунтовых вод, заболачивание прибрежных зон. Общая площадь территорий, ушедших под воду, - приблизительно 240 тысяч квадратных километров. Заиление водохранилищ представляет собой процесс формирования крупных наносов на дне, приводит к уменьшению уровня воды. Также предполагается, что дополнительная нагрузка в виде массы накопленных объемов воды может привести к повышению уровня сейсмичности.

Сооружение водохранилищ влечет множество разнообразных последствий. В процессе создания и эксплуатации плотин следует тщательно планировать строительство и учитывать экологические прогнозы.

Искусственное водохранилище - это?

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

Водохранилища делятся на 2 типа: озёрные и речные. Для водохранилищ озёрного типа (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) типа (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.

Типы водохранилищ.

Встречаются следующие типы водохранилищ:

• * Крытые резервуары, устраиваемые из железа, бетона, камня и других материалов. Они располагаются над землей или в земле (полностью или частично) и применяются в водоснабжении как резервуары суточного регулирования или для создания напора.
• * Открытые бассейны, устраиваемые в земле путем выемки или полувыемки, а также путем обвалования на горизонтальной или слегка наклоненной 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 нижерасположенных площадках или в самом водохранилище (лиманное орошение)
• * Водохранилища, создаваемые в долинах естественных водных объектов постройкой подпорных сооружений (плотин, зданий ГЭС, шлюзов и др.). 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 водоема, находящегося в подпоре, и отличающиеся по своим физико-химическим свойствам от свойств вод притоков.

Терминология

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

• · 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 водоем;
• · Мёртвый объём водохранилища -- объём водоёма ниже отметки горизонта сработки водохранилища (УМО);
• · Полезный объём водохранилища -- часть объёма водоема между отметками оптимального наивысшего уровня горизонта (НПУ) и уровнем максимальной сработки водоёма (УМО);
• · Емкость форсировки или Регулирующая емкость водохранилища -- часть объёма водоема между отметками ФПУ и НПУ, предназначенная для уменьшения максимального расхода через гидроузел во время весеннего половодья или дождевых паводков;
• · Объём или полный объём водохранилища -- данная величина равна сумме мёртвого и полезного объёмов.

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

Водохранилища – своеобразные водные объекты, новый природно-техногенный компонент ландшафта. Они преобразуют режим рек, влияют (и нередко неблагоприятно) на окружающую среду. Потребности практики заставляют изучать режим водохранилищ, разрабатывать стратегию рационального правления ими, принимать меры по предотвращению некоторых негативных последствий сооружения этих водоемов.

Назначение водохранилищ.

Воду используют для орошения и обводнения земель, водоснабжения населенных пунктов и промышленный предприятий, санитарных промывок речных русел, улучшения судоходных условий в маловодный период года, регулируют речной сток дли гидроэнергетики и для предотвращения наводнений; для рыбного хозяйства, водного транспорта, рекреации, водного спорта.

Размещение водохранилищ.

95% объема водохранилищ сосредоточено в крупных водоёмах полным объемом 0,1 км 3 .

В целом водохранилища вмешают 6 тыс. км 3 воды.

Большинство водохранилищ расположено в Северной Америке (36%), Азии (26%), Европе (21%). В Советском Союзе было 10% - 240 водохранилищ.

Типы водохранилищ.

По морфологии ложа:

1. Долинные – ложе которых часть речной долины. Есть уклон дна и увеличивается глубина от верхней частик плотине.

1) Русловые – в пределах русла и низкой поймы.

2) Пойменно-долинные – русло, высокая пойма и часть террас.

2. Котловинные – подпруженные озера и водохранилища, расположенные в изолированных низинах и впадинах, отгороженных от моря заливах, лиманах, лагунах, а также в карьерах.

Небольшие водохранилища площадью менее 1 км2 называют прудами .

По способу заполнения водой:

1. Запрудные – заполняет вода водотока, на котором они расположены.

2. Наливные – заполняются водой рядом расположенного водотока или водоема.

По географическому положению:

1. Горные – на горных реках. Имеют напор.

2. Предгорные. Высотой напора 50-100 м.

3. Равнинные. Обычно мелкие, высотой напора не более 30 м.

4. Приморские – в морских лиманах, заливах, лагунах и эстуариях. Высотой напора несколько метров.

По месту в речном бассейне: верховые и низинные. Система водохранилищ на реке –каскад .

По степени регулирования речного стока : многолетнего, сезонного и суточного регулирования.

Морфология и морфометрия водохранилищ.

Площадь поверхности иобъем водохранилища.

Форма в. определяется характером заполнения водой. Котловинные имеют озеровидную форму, долинные – вытянутую.

Период накопления – время накопления некоторого количества воды.Период сброса – сброс того же объема впериод сработки .Оптимальный подпорный уровень – уровень к концу периода наполнения, поддерживающийся плотиной в течение длительного времени. Во время высокого половодья и паводков допускается временное превышение нпу на 0,5-1 м –форсированный подпорный уровень . Предельно возможным снижением уровня воды в водохранилище достигаетсяуровень мертвого объема , сработка ниже которого невозможна. Объем водохранилища, находящийся ниже умо –мертвый объем . Между умо и нпу –полезный объем (для регулирования стока и периодической сработки). Сумма полезного и мертвого объемов даетполный объем (емкость) водохранилища.

Объем между фпу и нпу – резервный объем . В пределах запрудного водохранилища выделяютзону переменного подпора, верхнюю, нижнюю и среднюю зоны .

Водный баланс водохранилищ:

Приход: осадки x, поверхностный приток y 1 , конденсация пара на зеркало z 1 , подземный приток w 1 .

Расход: поверхностный отток у 2 , подземный отток (фильтрация) w 2 , испарение z 2 .

ΔU – изменение запасов воды водохранилища.

Уравнение водного баланса:

x+y1+z1+w1=y2+z2+w2+ΔU

Характерная черта структуры водного баланса водохранилищ – преобладание притока речных вод в приходной и преобладание стока в расходной части уравнения водного баланса.

Колебания уровня воды.

В основном вследствие искусственно регулируемого процесса наполнения или сработки.

В равнинных величина сезонных колебаний составляет 5-7 м. На горных 50-80 м. Существенно меньшие по величине колебания – суточные и недельные (наполнение и сработка). Присутствуют сгонно-нагонные колебания уровня вод (когда ветер дует вдоль в.).

Течения.

Много общего с течениями озер, но отличаются более сложной структурой и нестационарным характером. Наиболее сильные течения в затопленных речных руслах, есть застойные зоны в заливах. На больших водохранилищах присутствуют ветровые течения, во многих есть плотностные.

Ветровые течения . Установившиеся ветровые течения –дрейфовые . Из-за сгонно-нагонной денивеляции возникаюткомпенсационные течения , развивающиеся иже слоя воды, охваченного ветровым течением и противоположно ему направленные.Волновые течения совпадают с направлением распространения волн. Втекающие реки создают перекосы уровня, приводящие к возникновениюгравитационных (стоковых )течений. Неравномерное распределение температуры приводит кплотностным течениям . Изменения атмосферного давления вызываютбароградиентные течения .

Волнение.

Зависит от размера водохранилища. Обычно слабее, чем на озерах, но сильнее, чем на реках. Высоты волн на больших водохранилищах до 2-3 м. последствия – вертикальное перемешивание вод, абразия берегов.

Из-за меньшей площади волнение в водохранилищах развивается быстрее, чем в море. Так же быстро оно и затухает. Волны зыби перемещаются после прекращения действия ветра.

Термический режим.

Отличается от термического режима рек неоднородностью распределения температур по длине, ширине и глубине. Режим крупных и глубоких сходен с озерным, однако не так стабилен. Наиболее стабилен в приплотинных участках.

Ледовый режим.

Период ледовых явлений продолжительнее, чем на реках. Толщина льда больше, чем на реках.

Выделяют три периода: замерзание, ледостав, вскрытие.

На отмелях у берегов возникают забереги (на крупных водохранилищах этоприпаи ), внутриводный лед, донный лед,шуга (хаотически сросшиеся кристаллики по поверхности),полыньи (незамерзающие участки), в месте излияния воды – повторныеналеди .

Затем льдом охватывается вся поверхность. Непосредственно на поверхности воды лежит прозрачный водный кристаллический лед, на котором в случае выхода воды по трещинам из пропитанного водой снега образуется малопрозрачныйводно-снеговой лед.

Участки чистой воды у берегов также называют закраинами ,подвижки (сдвижения ледяных полей).

Частые колебания уровня удлиняют замерзание. Во время зимней сработки много льда и снега оседает на берегах.

Гидрохимический режим.

3 обстоятельства: интенсивный водообмен, характер грунтов и растительности зон затопления и подтопления, режим накопления и сработки вод, величина и интенсивность колебаний уровня вод.

Контроль за гидрохимическим и гидробиологическим режимом важен, поскольку многие водоемы используются для водоснабжение, в том числе питьевое. В глубоких водохранилищах наблюдается увеличение минерализации и уменьшение содержания кислорода с глубиной. В придонной части слои вод пониженного качества. В теплые периоды возможно цветение воды, что неблагоприятно. Разложение остатков затопленной растительности снижает качество воды – морится рыба. Из-за режима наполнения и сброса формируется береговая зона с переменным режимом затопления и осушки – нарушается глубинная зональность распределения организмов.

Наносы и донные отложения водохранилищ.

Приход: R реч + ,R бер – разрушение берегов,R э – эоловый принос,R отм – отмирание живых организмов.

Расход: R реч - ,R акк – аккумуляция на дне.

ΔR– изменение содержания взвесей.

Уравнение баланса наносов водохранилища:

R реч + + R бер + R э + R отм = R реч - + R акк + ΔR

Преобладает речной приход и отток.

В результате частого колебания уровня вод активно разрушаются берега.

Влияние водохранилищ на окружающую среду.

Сооружение водохранилищ всегда ведет к уменьшению как стока воды вследствие дополнительных потерь на испарение с поверхности водоема, так и стока наносов, биогенных и органических веществ вследствие их накопления в водоеме. Влияют на местный климат (выравнивание температур, увлажнение). Затопление и разрушение берегов, изменение почвенно-растительного покрова, изменение видового состава водной фауны. Ухудшается качество воды вследствие дефицита кислорода.

Влияние и положительное и отрицательное.