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:

• озёрные;
• речные (русловые).

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, и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Терминология

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;
  • 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;
  • полезный объём водохранилища — часть объёма водоема между отметками оптимального наивысшего уровня горизонта (НПУ) и уровнем максимальной сработки водоёма (УМО);
  • мёртвый объём водохранилища — объём водоёма ниже отметки горизонта сработки водохранилища (УМО).

Типы водохранилищ

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 водохранилища

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

Крупнейшими по площади зеркала водохранилищами мира являются:

1. Вольта (8482 км²; Гана)
2. Смоллвуд (6527 км²; Канада)
3. Куйбышевское водохранилище (6450 км²; Россия)
4. Кариба (5580 км²; Зимбабве, Замбия)
5. Бухтарминское водохранилище (5490 км²; Казахстан)
6. Братское водохранилище (5426 км²; Россия)
7. Насер (5248 км²; Египет, Судан)
8. Рыбинское водохранилище (4580 км²; Россия)

Крупнейшими водохранилищами по полному объёму накапливаемой воды являются:

• 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) (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)».

Старейшие водохранилища

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. 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 обстановку

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 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, 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.

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 метра.

В монографии сделан анализ около 100 водохранилищ мира, из которых самое раннее было создано в 1814 году.

См. также

• Список водохранилищ России
• Водоём
• Пруд

Примечания

1. Объем водохранилища  (неопр.). Архивировано 15 мая 2013 года., 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. ВИКТО́РИЯ : [арх. 14 ноября 2020] / М. Д. Ананичева, К. К. Эдельштейн // Великий князь — Восходящий узел орбиты. — М. : Большая российская энциклопедия, 2006. — С. 310—311. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 5). — ISBN 5-85270-334-6.
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.
7. Шамов Г. И. Заиление водохранилищ. Л.-М., 1938 год
8. Руководство по гидрологическим расчётам при проектировании водохранилищ. Л., 1983 г.

Литература

• 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.

Ссылки

• Водохранилища и пруды  (неопр.). Архивировано 1 ноября 2011 года..