Гидрология водохранилищ

Водохранилище - искусственный водоем, созданный для накопления и после­дующего использования воды и регулирования стока. Небольшие водохранилища пло­щадью < 1км² называют прудами.

Комплекс гидротехнических сооружений при водохранилище - плотина, ГЭС, шлюзы, водосбросы - образуют гидроузел.

Виды использования водохранилищ:

1) водоснабжение - регулирование стока;

2) энергетика - регулирование стока и создание перепада уровня воды;

3) орошение - регулирование стока и повышение уровня воды для ее отведения по самотечным каналам;

4) судоходство - обеспечение необходимых глубин в пределах водохранилища путем создания подпора на реке, а ниже водохранилища путем попусков из него накоп­ленной воды;

5) рыбное хозяйство — создание водоемов с благоприятными условиями для раз­вития рыб;

6) рекреация - создание водоемов для купания, отдыха, водных видов спорта.

Типы водохранилищ:

- по морфологии ложа: долинные, ложем которых служит часть речной долины (русло, пойма, участки надпойменных террас); котловинные, занимающие части озер­ных котловин (вместе с озером) или занимающие изолированные понижения рельефа, искусственные выемки;

- по способу наполнения водой: запрудные, которые создаются путем перегораживания русла (части долины) реки и заполняются ее водами; наливные, которые соз­даются путем обвалования участка земли или выкапывания углублений с наполнением водой из рядом расположенного водотока или водоема;

- по высоте напора (разнице уровней воды непосредственно выше и ниже плоти­ны) Н_пл- высоконапорные (Н_пл > 100 м), средние - (Н_пл от 10 до 100 м), низконапорные (Н_пл < 10 м);

- по степени регулирования речного стока - многолетнего, сезонного, недель­ного и суточного регулирования.

Основные морфометрические характеристики водохранилища такие же, как у озер - объем, площадь, длина, максимальная и средняя глубина и ширина, площадь во­досбора (бассейна). Специфическим является выделение технических уровней водо­хранилища и соответствующих объемов:

Нормальный подпорный уровень (НПУ) - наибольший уровень водохранили­ща, безопасный при длительном его стоянии для существования гидроузла.

Форсированный подпорный уровень (ФПУ) - уровень допустимого превыше­ния НПУ (обычно на 0,5-1 м) в течение короткого времени.

Уровень мертвого объема (УМО) - наинизший уровень, предусмотренный про­ектом.

Объем воды между НПО и УМО - полезный объем водохранилища (V_плз), а ни­же УМО - мертвый объем (V_{мер т}). Полный объем водохранилища

V_вдхр = V_плз + V_мерт.

Верхней (по течению реки) границей водохранилища является место, где на есте­ственное течение реки начинает сказываться влияние подпора от плотины при НПУ. При сработке (снижении) уровня водохранилища до УМО граница влияния подпора смещается вниз по течению реки. Участок между этими границами называется зоной переменного подпора.

Всю акваторию водохранилища называют верхним бьефом плотины, а участок реки ниже плотины, где заметно сказывается его влияние на температурный режим и русловые процессы в реке, называют нижним бьефом плотины.

Уравнение водного баланса водохранилища имеет такой же вид, как для озера. Сток воды из водохранилища, или сброс воды, в отличие от озера, управляемый. Он осуществляется через турбины ГЭС и через специальные водосбросные сооружения («холостой сброс»).Особенность водного баланса водохранилищ - значительное преобладание над остальными составляющими притока в приходной части и стока - в расходной.

Выделяют периоды наполнения водохранилищ (повышения уровня воды) и сработки его (понижение уровня). Наполнение водохранилища сезонного регулирования происходит в многоводные фазы водного режима реки (в средней полосе обычно во время половодья), сработка - в периоды межени. Периоды наполнения в большинстве случаев намного короче, чем периоды сработки. Амплитуда колебаний уровня в водо­хранилищах, как правило, больше, чем в озерах, а по сравнению с рекой она может быть как больше (при большой разнице между НПУ и УМО для водохранилищ с высо­кими плотинами), так и меньше.

На водохранилищах с большим коэффициентом проточности хорошо выражены сточные течения в периоды интенсивного сброса воды из них.

Заиление водохранилищ и переформирования их берегов (самостоят.-ф.).

Влияние водохранилищ на реки и окружающую природу (самостоят.-ф.).