Водохранилища Водохранилища l l Водохранилища искусственные

Водохранилища

Водохранилища l l Водохранилища – искусственные водоемы. Они предназначены для задержания, накопления, хранения и перераспределения во времени воды – регулирования речного стока для нужд народного хозяйства, выработки электроэнергии, орошения, водоснабжения, водного транспорта.

l l l Водохранилища создаются путем возведения плотин, перегораживающих долину реки. На больших реках создаются каскады водохранилищ. Малые водохранилища на малых реках, балках называют прудами. В земляных выемках – копанями.

l В водохранилища может быть превращено озеро путем повышения в нем уровня, за счет сооружения плотины на вытекающей из нее реки.

Размеры водохранилищ l l Размеры их различны от нескольких гектар до нескольких тысяч км 2. Площадь, объем и глубина водохранилищ колеблются в широких пределах. Площадь изменяется от 1— 2 км 2 до 5 740 км 2 (Братское) и 8 480 км 2 (Вольта), объем — от 1 млн м 3 до 169, 3 млрд м 3 (Братское) и 204, 8 млрд м 3 (Виктория); глубина — от нескольких метров до 300 м и более: Вайонт (262 м) в Италии, Гранд-Диксанс (284 м) в Швейцарии, Нурекское (300 м) и Рогунское (306 м) в Таджикистане.

l l l По форме в плане и строению котловины водохранилища делят на речные и озерные. Речные водохранилища образуются в результате затопления русел и долин рек (Горьковское, Волгоградское, и др. ). Форма их вытянутая, очертания уреза повторяют очертания русел и долин.

l l Водохранилища озерного типа возникают в случае подпора озер, а также затопления не только долин, но приводораздельных пространств (Рыбинское), бессточных котловин (Куюмазарское в-ще в басейне Зеровшана). Выделяют озерно-речные водохранилища – при затоплении речных долин на участках их озеровидного расширения.

Озерного типа Речного типа

l Весь объем водохранилища подразделяется на полезный, который может срабатываться, и мертвый, попуски из которого невозможны

Уровенный режим l l Режим уровней в водохранилище управляется человеком и тесно связан с наполнением водохранилища, режимом работы гидроузла, забором воды на орошение, спуском воды для поддержания судоходных глубин и т. д. Выше плотины, перегораживающей реку, накапливается вода, возникает подпор, распространяющийся на крупных водохранилищах на сотни км.

l По характеру накопления и расхода воды водохранилища могут быть годового, сезонного, недельного и суточного регулирования.

l l Первые обеспечивают увеличение объема естественного стока в маловодные годы и потому должны иметь значительные размеры (вмещать в себе 20— 50% годового стока реки). Водохранилища сезонного регулирования перераспределяют сток на протяжении года, накапливая воду во время паводков и срабатывая уровень в летне-зимний период. Недельное и суточное регулирование стока обычно связано с изменением норм выработки электроэнергии в рабочие и выходные дни, в светлое и темное время суток. Примечание: Водохранилища длительного регулирования могут осуществлять и все более короткие его формы

Схема водохранилища

В водохранилищах выделяют несколько характерных уровней: l l НПУ – нормальный подпорный уровень; УМО – уровень мертвого объема, минимальный уровень при сработке полезного объема; НПУ – наивысший проектный уровень, выше которого подъем воды не дапускается. ФПУ –форсированный подпорный уровень. Он выше НПУ, допускается при пропуске полых вод.

l l Уменьшение площади водохранилища при сработке уровней воды 1 – при ФПУ; 2 - при НПУ; 3 – при УМО.

l l l В годовом цикле уровненного режима водохранилищ ГЭС многолетнего и сезонного регулирования выделяются три фазы: Подъем, устойчивое положение уровня и спад. Фаза подъема совпадает с половодьем, когда происходит быстрое наполение в-ща до НПУ.

l l Фаза спада – длительная и продолжается с середины лета до конца зимы, т. е. , до сл. половодья. Фаза относительно устойчивых уровней, близких к НПУ, не всегда отчетливо выражена и длительность по в разные по водности годы неодинакова.

l l Колебания расходов воды и уровней в нижних бьефах водохранилищ зависит от режима работы ГЭС и сбросов воды через плотиу и шлюзы. Обычно в период половодья уровни понижаются, в меженный период несколько повышаются. Чем ниже по течению, тем меньше колебания уровней.

Водные массы l l Формирование водных масс зависит от физико-химических особенностей вод, поступающих с водосбора за счет речного стока основной реки и её притоков. Распределение и перемешивание водных масс определяется характером водообмена, так же как в озерах и морях.

l На Горьковском в-ще ВМ формируются за счет стока рек Волги, Унжи и Немды

Термический режим l По термическому режиму в-ща отличаются от рек неоднородностью температуры, а от глубоководных озер неустойчивостью стратификации и относительно высокими температурами придонных слоев в летний период.

Термический режим мелководных в-щ l l l К концу зимы температура подо льдом начинает повышаться. С поступлением снеговых вод весной температура понижается до 00 С. В позднюю весну вода поступает теплее, происходит прогревание вблизи устьев притоков, на мелководьях. Можно на различных участках наблюдать обратную, прямую стратификацию и гомотермию.

l В период осеннего охлаждения устанавливается гомотермия вплоть до появления ледостава.

Ледостав l l В водохранилищах, так же как и в естественных водоемах, наблюдаются с осени все формы ледовых образований. Появление первичных ледовых образований начинается почти обновременно с реками этой климатической зоны.

l l Большие водохранилища замерзают неодновременно. Ледостав образуется сначала в заливах на мелководьях, раньше ледостава на реках. Глубоководные участки замерзают позже. Особенностью ледового режима является оседание льда на дно мелководий по мере понижения уровня воды в в-ще.

l l На малых водохранилищах лед тает на месте. На больших - характерно формирование заторов льда в зоне выклинивания подпора и нагромождение льда у наветренных берегов и отмелях.

l Ледовый режим в нижних бьефах зависит от количества сбрасываемой воды и её температуры. Вблизи плотины вода чаще не замерзает, а ниже в зоне влияния периодически появляется или сходит.

Волнения и течения l l Ветровое волнение в водохранилищах достигают значительных размеров в глубоководных озерных расширениях. Отличительной особенностью в развитии волн является влияние глубины и частые переходы от системы волн глубокой воды к системе волн мелкой воды. Волны при этом становятся крутыми.

Волнение на в-ще

Длинные волны l Характерным для водохранилищ является образование длинных волн, возникающих при неравномерной работе ГЭС во время попусков. Эти волны охватывают всю толщу воды распространяются вверх по водохранилищу. Высота волн 20 -6 - см, распространяются на 200 -400 км со скоростью до 40 км/час

Формирование берегов l l Начальная форма берегов и береговой зощы вновь созданных в-щ не соответствует новым условиям воздействия на них водных масс. Это приводит к интенсивным деформациям в береговой зоне и созданию новых форм берегов, образованию береговой отмели, характерной для озер.

l Берегами в-щ становятся коренные склоны долин и терасс. Они, в новых условиях испытывают воздействия волнений и течений. При этом изменяются как надводные, так и подводные части склонов.

Формирование берегов Цымлянского в-ща

Береговая отмель

l Берега под воздействием волн подмываются и отступают, при этом формируется и береговая отмель.

Заиление водохранилищ l Заиление водохранилищ является результатом отложения наносов приносимых питоками, образующимися от разрушения берегов, отложениями остатков водной растительности и организмов.

Распределение наносов в разных типах водохранилищ l В в-щах озерного типа в зоне выклинивания подпора концентрируются наносы крупных фракций. Происходит их аккумуляция в виде дельты, в пределах которой поток разбивается на рукава.

l В в-щах руслового типа отложения наносов распределяются более или менее равномерно, или приобретают вид гряды, постепенно смещающейся от верхней части к плотине.

Значение водохранилищ l l l 1. Строительство ГЭС, как основных поставщиков дешевой электроэнергии; 2. Для целей водоснабжения крупных населенных пунктов; 3. Регулирование стока рек.

Негативные моменты l l l 1. Изменение природных комплексов; 2. Затопление продуктивных земель 3. Подтопление территорий 4. Заболачивание 4. Загрязнение вод