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.

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.

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.

Крупнейшие водохранилища

Крупнейшими по площади зеркала водохранилищами мира являются:

• Озеро Вольта (8482 км²; Гана)
• Смоллвуд (6527 км²; Канада)
• Куйбышевское водохранилище (6450 км²; Россия)
• Озеро Кариба (5580 км²; Зимбабве, Замбия)
• Бухтарминское водохранилище (5490 км²; Казахстан)
• Братское водохранилище (5426 км²; Россия)
• Озеро Насер (5248 км²; Египет, Судан)
• Рыбинское водохранилище (4580 км²; Россия)

Крупнейшими водохранилищами по полному объёму накапливаемой воды являются:

• Озеро Кариба (180 км³; Зимбабве, Замбия)
• Братское водохранилище (169.3 км³; Россия)
• Озеро Насер (160.0 км³; Египет)
• Озеро Вольта (148.0 км³; Гана)
• Маникуаган (141.2 км³; Канада)
• Гури (138.0 км³; Венесуэла)
• Тартар (85.0 км³; Ирак)
• Красноярское водохранилище (73.3 км³; Россия)
• Гордон Хрум (70.1 км³; Канада)

Старейшие водохранилища

Первые водохранилища были созданы в Древнем Египте с целю освоения земель в долине реки Нил (более 3000 лет до н. э.).

В России первые водохранилища были созданы в 1701-1709 гг. 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 м 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, размыв берегов волновыми процессами, вымывание торфа из-под плавающих болот, которые условно находятся за границей водохранилища.

Процесс заиления водохранилищ сложный. Детально изучен в работе 1938 года.

• 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 м.

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

(Visited 49 times, 1 visits today)

Водохранилище, искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве. Для всех В. характерны: возрастание глубин по направлению к плотине, исключая те из них, в состав которых вошли глубокие озёра; весьма замедленные по сравнению с рекой водообмен и скорости течения; неустойчивость летней термической и газовой стратификации и некоторые другие особенности гидрологического режима.

В. создаются для перераспределения стока рек во времени, а совместно с каналами и другими водопроводящими сооружениями - и по территории. Они являются основой разностороннего использования водных ресурсов . Необходимость создания В. обусловлена большой неравномерностью в распределении стока рек в течение года, значительной изменчивостью годового стока и неравномерным распределением его по территории. Различают В. суточного, недельного, сезонного (или годичного) и многолетнего регулирования. Объём водной массы В., а следовательно, и площадь зеркала, глубина и прочее подвержены сезонным изменениям в связи с неравномерностью естественного притока воды и её потреблением для нужд народного хозяйства. В. создаются самых разных размеров: по площади от нескольких десятков га до нескольких тысяч км 2 , по объёму от сотен тысяч м 3 до сотен км 3 (см. таблицу). По данным Института водных проблем АН(Академия наук) СССР, суммарная полная ёмкость эксплуатируемых и строящихся В. на 1 января 1971 составляла около 5000 км 3 . Суммарная полезная ёмкость В. земного шара составляла в начале 60-х гг. 20 в. 2050 км 3 , в том числе 755 км 3 приходилось на Америку, 525 км 3 - на Азию, 460 км 3 - на Африку, 280 км 3 - на Европу и 30 км 3 - на Австралию (по подсчётам М. А. Фортунатова).

На В. различают: нормальный подпорный уровень (или горизонт) (НПУ, или НПГ) - высший подпорный уровень, который плотина может поддерживать в течение длительного времени при обеспечении нормальной эксплуатации всех сооружений; форсированный подпорный уровень (ФПУ) - высший подпорный уровень, который можно поддерживать недолгое время в период пропуска паводка, обеспечивая сохранность сооружений; уровень мёртвого объёма (УМО) - минимальный уровень, допустимый в условиях нормальной эксплуатации (см. рис.(рисунок) ).

Создание В. существенно изменяет ландшафт речных долин, а регулирование ими стока преобразует естественный гидрологический режим реки в пределах подпора. Изменения гидрологического режима, вызываемые созданием В., происходят также и в нижнем бьефе гидроузлов, иногда на протяжении десятков и даже сотен км . 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 В.; изменяется температурный и ледовый режим, в нижнем бьефе образуется не замерзающая всю зиму полынья (иногда длиной в десятки км ). На В. высота ветровых волн больше, чем на реках (до 3 м и более). Гидробиологический режим В. существенно отличается от режима рек: биомасса в В. образуется интенсивнее, меняется видовой состав флоры и фауны. На ряде В. в первые годы их эксплуатации появлялись плавающие торфяные острова площадью от нескольких м 2 до сотен га .

Крупнейшие водохранилища мира.

Водохранилище			Полный объём, км 3	Площадь вод- ного зерка- ла, км 2
Братское. . . . . . . . . . . .
Кариба. . . . . . . . . . . . .		Замбия, ЮР 3
Наср. . . . . . . . . . . . . . .		ОАР, Судан
Вольта. . . . . . . . . . . . .
Маникуаган-5 . . . . . . . .	Маникуаган
Красноярское. . . . . . .
Портидж-Маунтин. . . .	Пис-Ривер
Оуэн-Фолс 1 . . . . . . . . .	Виктория-Нил
Вади-Тартар. . . . . . . . .
Саньмынься. . . . . . . . .
Куйбышевское. . . . . . .
Бухтарминское. . . . . .	Иртыш
Иркутское 2 . . . . . . . . . .
Оз. Мид. . . . . . . . . . . .	Колорадо
Глен-Каньон. . . . . . . . .	Колорадо
Волгоградское. . . . . . .

1 В подпоре оз.(озеро) Виктория. 2 В подпоре оз.(озеро) Байкал. 3 Южная Родезия. 4 Также Кения и Танзания. 5 По проекту 204,8 км 3 .

В зависимости от конфигурации, интенсивности водообмена, а следовательно, гидрологического режима, В. делятся на 2 типа: озёрные и речные. Для В. озёрного типа (например, Рыбинского) характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих В. связаны больше всего с ветрами. В. речного типа (Дубоссарское и др.) имеют меньшие размеры, течения в них носят гравитационный характер, водная масса по своим характеристикам близка речным водам.

Создание В. вносит ряд изменений в природу и хозяйство территории: затопляются, подтопляются и размываются прибрежные земли, на которых располагались естественные и культурные угодья, населённые пункты, промышленные предприятия, пути сообщения; изменяются сложившиеся экономические, транспортные и другие связи, санитарно-гигиеническая обстановка, условия рыбного промысла. Влияние В. на климат возрастает с увеличением их водной массы. Крупные В. оказывают более или менее заметное влияние на климат в сравнительно узкой прибрежной полосе шириной 3-10 км . Здесь отмечаются более плавный ход температуры, менее резкие суточные и годовые колебания её, повышенная влажность воздуха.

Во 2-й половине 20 в. в некоторых районах с развитой промышленностью и сельское хозяйством стал ощущаться острый недостаток воды; это касалось не только районов, характеризующихся малым и неравномерным стоком, но и тех, где ранее (пока была слабо развита промышленность) естественный сток был достаточным. Радикальным, а во многих случаях и единственным способом устранения или смягчения неравномерностей распределения стока рек является сооружение В. Большинство В. создаётся в интересах нескольких отраслей хозяйства, т. е. для комплексного использования.

В СССР эксплуатируется и находится в стадии подготовки около 1000 В. объёмом более 1 млн. м 3 каждое, в том числе 150 В. объёмом свыше 100 млн. м 3 каждое. В СССР В. необходимы для орошения и обводнения земель (большинство водохранилищ в южных районах: Кайраккумское, Чардаринское, Мингечаурское, Токтогульское и др.), для водоснабжения городов и промышленных предприятий (Иваньковское, Можайское, Ириклинское, Магнитогорское, Краснооскольское и др.), для гидроэнергетики (Братское, Красноярское и многие др.). В. Волжско-Камского и Днепровского каскадов наряду с регулированием стока в интересах гидроэнергетики улучшают условия орошения земель, судоходства, лесосплава, борьбы с наводнениями, организации отдыха населения и т.п. На Дальнем Востоке, на Кавказе, в Карпатах и других районах В. имеют большое значение для борьбы с наводнениями (Зейское, Мингечаурское и др.). Состав и значение отдельных участков водохозяйственного комплекса изменяются не только по территории страны, но и во времени в связи с развитием хозяйства и гидротехнического строительства.

За рубежом наибольшее количество водохранилищ имеется в США, Индии, Бразилии, Испании, Мексике, Канаде, Австралии, Японии. В США свыше 1500 В. объёмом свыше 6 млн. м 3 каждое, из них 468 В. объёмом свыше 100 млн. м 3 . В странах, испытывающих недостаток в воде, В. создаются для улучшения водоснабжения и полива земель. В горных районах многих стран большое число В. образовано плотинами ГЭС(гидроэлектростанция).

При образовании В. в верхних и нижних бьефах гидроузлов осуществляются: инженерная защита территорий, на которых находятся важные объекты и ценные с.-х.(сельскохозяйственный) угодья (обвалование, дренаж, берегоукрепительные работы и т.п.); земельнохозяйственное устройство землепользователей в новых условиях; переселение жителей; перенос, переустройство, новое строительство или снос строений и сооружений и т.п.; лесосводка, перенос археологических и других памятников.

А. Б. Авакян.

Санитарно-гигиенические мероприятия. При подготовке ложа В. с затапливаемых территорий вывозят отбросы и отходы предприятий или дезинфицируют их на месте, перепахивают и т.д.; проводят лесоочистку; переносят места захоронения людей и скотомогильники. Санитарные органы контролируют перенос населённых пунктов из зоны затопления и выбор места их будущего размещения. Основные мероприятия по санитарной охране в период эксплуатации В. включают контроль за размещением на побережье В. городов и промышленных объектов, регулированием спуска в В. сточных вод, оборудованием плавающих по В. судов специальными устройствами для сбора сточных вод и нечистот с последующим сбросом их в береговые канализационные устройства. В связи с возможным изменением эпидемиологической обстановки в зоне В. санитарные органы проводят профилактику малярии, туляремии и других заболеваний. Санитарные требования при строительстве В. регламентируют «Санитарные правила по подготовке ложа водохранилища к затоплению и их санитарной охране» (1957).

И. А. Кибальчич.

Лит.: Крицкий С. Н., Менкель М. Ф., Водохозяйственные расчеты, Л., 1952; Богатырев В. В., Инженерная защита в зонах водохранилищ крупных гидроэлектростанций, М. - Л., 1958; Гришин М. М., Гидротехнические сооружения, М., 1968; Фортунатов М. А., Проблема сооружения водохранилищ и предварительные итоги их учета в различных частях света. Материалы 1 научно-технического совещания по изучению Куйбышевского водохранилища, в. 1, Куйбышев, 1963; Кибальчич И. А., Санитарные вопросы гидростроительства, М., 1965; Румянцев А. М., Регулирование использования водных ресурсов водохранилищ, М. - Л., 1966; Гидроэнергетические ресурсы, М., 1967 (Энергетические ресурсы СССР); Авакян А. Б., Шарапов В. А., Водохранилища гидроэлектростанций СССР, М. - Л., 1968; Роль водохранилищ в изменении природных условий, М., 1968; Калинин Г. П., Проблемы глобальной гидрологии, Л., 1968.

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

Водные богатства, которыми столь обильна наша страна, распределены по её территории не слишком равномерно.


В некоторых местностях наблюдается избыток водных ресурсов, в других же, наоборот, ощущается постоянный недостаток пресной воды. Но особенно чувствительными для хозяйственной деятельности являются сезонные колебания уровня рек. Чтобы снизить их влияние и сделать речной сток более равномерным, в предыдущем столетии была создана обширная сеть водохранилищ – искусственных водоёмов различной вместимости.

Что такое водохранилище?

Как понятно из названия, водохранилище – это искусственное сооружение, специально предназначенное для хранения воды. По своему размеру оно вполне сравнимо с крупным или средним озером: подавляющее большинство водохранилищ вмещают более миллиона кубометров воды, а крупнейшие из них имеют объём, превышающий 500 миллионов кубометров.

Они создаются, как правило, в путём перегораживания русла реки плотиной. Существуют, кроме того, водохранилища озёрного типа, когда избыток воды сбрасывается в озеро, а затем по мере необходимости поступает оттуда в речную систему или систему каналов.

Вода, находящаяся в водохранилище, не пребывает в полной неподвижности, как в озере, и сохраняет поступательное движение речного течения, однако оно существенно замедлено по сравнению с рекой. Кроме того, для водоёмов этого типа характерными являются:

— значительные сезонные колебания уровня воды, который повышается весной и осенью, постепенно снижаясь в течение зимнего и летнего сезонов;

— более холодная вода, чем в озёрах, из-за непрекращающегося течения;

— замерзание мелких водохранилищ раньше, а крупных – позже рек, причём таяние льда наблюдается позже, чем у рек, и в тех, и в других случаях;

Помимо чаши, в состав любого водохранилища обязательно входит дамба (плотина), которая устанавливается поперёк течения реки, а также станция очистки воды. Глубина дна возле дамбы, как правило, намного больше, чем возле противоположного дамбе берега.

Для чего нужны водохранилища?

В настоящее время водохранилища существуют во многих странах мира и на всех континентах, кроме Австралии.


Необходимость в них вызвана сезонными колебаниями уровня речной воды. В нашей стране во время весеннего половодья по руслам рек протекает, в зависимости от региона, до 70% общегодового стока речных вод.

В зимнюю и летнюю , напротив, ощущается резкий недостаток воды в реке, причём именно тогда, когда она необходима. Строительство водохранилищ позволило решить эту проблему: избыточная вода аккумулируется в водохранилище, а затем постепенно сбрасывается в реку, чем поддерживается её более-менее постоянный уровень.

Наличие водохранилищ оказывает позитивное влияние на хозяйственную деятельность человека. С их помощью:

— снижается риск наводнений, затопления жилых домов, сельхозугодий, промышленных предприятий и т.д.;

— улучшаются условия для плавания речного транспорта, появляется возможность эксплуатации крупных глубоководных судов, более рентабельных, чем мелкие;

— создаются каскады гидроэлектростанций для выработки дешёвой электроэнергии без загрязнения среды;

— создаются рыбоводческие хозяйства для разведения ценных пород речной рыбы;

— увеличивается пространство рекреационных зон.

В то же время существуют и негативные стороны создания водохранилищ, которые выражаются в нарушении сложившихся экосистем, затоплении большого количества пахотных земель, иногда даже с населёнными пунктами, из-за чего приходится переселять людей, в заболачивании территорий, расположенных выше плотины по течению реки и т.д.

Водохранилища: история и современность

Необходимость в строительстве водохранилищ человечество испытывало с тех пор, как вокруг оседлых поселений хлебопашцев начали складываться первые государства. Небольшие водохранилища существовали ещё в Древнем Египте: в них земледельцы запасали воду во время разлива Нила, а затем понемногу расходовали для орошения земель. Водохранилища существовали в древних Китае и Индии, а затем в средневековой Европе. Но лишь с приходом века пара и электричества энергию течения рек стали использовать в промышленном производстве.


Наибольшее число водохранилищ, существующих в настоящее время, были построены в 50-60-е годы ХХ века. Их сооружение продолжалось и позже, но уже не так активно. Сегодня во всём мире существует около 30 000 водохранилищ, общий объём воды в которых достигает 6 000 кубических километров.

В хозяйственной деятельности используется порядка 3500 кубических километров воды – количество, примерно равное десятой доле суммарного годового стока всех рек мира. При этом затоплению подверглись территории общей площадью до 350 000 квадратных километров.

Когда речь заходит о городском водоснабжении, то подразумевается водохранилище или подземная скважина. Но это не единственное предназначение искусственного водоема.

Акватория водохранилища сильно отличается от речной или озерной. В особенности при формировании ветровых волн на искусственном водоеме они всегда больше и могут достигать 3 метров.

Первыми, кто начал возводить водохранилища, были Египтяне, еще более 3 тысяч лет до нашей эры. Основной целью строительства было освоение долины Нила.

В Российской империи первым искусственным водоемом является Алапаевское (средний Урал), возведенное в 1740 году. Появилось оно при строительстве Вышневолоцкой водной артерии.

Что такое водохранилища другие цели их строительства

Во многих регионах водохранилище несет защитную функцию от паводковых затоплений и продолжительных дождей. На территории России, в зависимости от региона, уровень воды весной может повышаться до 70 %. Поэтому в стране так много водохранилищ. К примеру, в Австралии не сооружено ни одного хранилища для воды.

Из искусственного водоема может производиться забор воды для орошения сельскохозяйственных угодий. Несмотря на весеннее увеличение количества воды, ее недостаток может остро ощущаться в летнюю засуху. По-сути происходит аккумуляции воды в хранилище и по мере необходимости производится сброс в русло реки, до момента, когда уровень дойдет до нормы.

Еще одна проблема, которая была решена в регионах после строительства искусственного водоема, - создание новых и улучшение существующих речных путей сообщения.

Водохранилище играет важную роль в получении дешевой электрической энергии, без нанесения экологического ущерба окружающей среде.

Рекреационная зона и рыбалка

Что такое водохранилища для жителя близлежащих населенных пунктов? Прежде всего, зона отдыха, где можно понежиться на солнце и искупаться в воде, не выезжая даже за пределы региона проживания.

На базе множества водохранилищ создаются рыбоводческие хозяйства. Где могут разводить уникальные сорта речной рыбы. Рыбачить можно на платной и бесплатной основе.

Негативные последствия строительства

Но не для всех людей вопрос о том, что такое водохранилище, покажется праздным. Ведь возведение такого сооружения предполагает затопление огромных территорий. А это не только пахотные угодья, леса и поля, а и населенные пункты. На берегах многих водоемов находят даже сейчас останки животных и людей, если кладбища не были перенесены.

Для природы это тоже не всегда хорошо. Как правило, все территории, находящиеся выше плотины превращаются в болота.

Эффективность работы

Все водохранилища имеют не только чашу, которую заполняют водой, но и ряд других сооружений:

• плотину или дамбу;
• очистительные и фильтрационные станции.

Сами водоемы по мере приближения к дамбе увеличиваются в глубину.

Для оценки эффективности сооружения используют три показателя уровня воды:

• ФПУ, формирующий подпорный уровень. Такое состояние достигается в период паводков или после обильных дождей. Отметка уровня воды достигает наивысшей точки, но такой уровень сохраняется очень короткий промежуток времени.
• НПУ, нормальный уровень и считается самым оптимальным. Этот показатель отражает то, что водохранилище способно обеспечить нормальное существование всей системы;
• УМО, уровень мертвого уровня. Этот показатель является граничным и если воды становится меньше этой отметки, то водохранилище уже не будет выполнять возложенные на него функции.

Важность очистки воды

Вода в водохранилище находится в открытой чаше и, понятное дело, что в таком виде она не может поступать в жилье человека. На протяжении всего времени в чашу попадают не только паводковые воды, но и выбросы с предприятий, бытовые отходы. Именно по этой причине на каждом таком пруду стоят очистные сооружения. Здесь проводят не только фильтрацию, но и обеззараживание. Но из-за вредности хлора для человеческого организма, которым пользуются в процессе очистки воды, рекомендуется дополнительно очищать воду поступающую из крана домашними фильтрами.

Типы водохранилищ

Больше всего распространены искусственные хранилища воды, которые формируют в долинах природных водоемов. Устанавливаются специальные подпорные конструкции. Это могут быть дамбы, плотины, шлюзы. Именно такие сооружения встречаются чаще всего и подразделяются на два подтипа:

• Русловые или речные. Обустраиваются в долинах рек и имеют продолговатую форму. Водные массы максимально приближены к речным, с преобладанием сточных вод.
• Озерный тип. Такое водохранилище внешне схоже с озером, но только с наличием подпор.

Самые огромные искусственные водоемы в мире и России

В Ганне есть искусственный водоем, площадь зеркала которого составляет 8482 квадратных километра. Это гидротехническое сооружение самое крупное на всей планете.

На втором месте канадское водохранилище Смолвуд, площадью в 6527 квадратных километров.

Третье крупнейшее водохранилище в мире - Куйбышевское, его площадь - 6450 кв. км. Далее идет Кариба (Замбия и Зимбабве) - 5580 кв. км, и:

• Бухтарминское (Казахстан), 5490 кв. км;
• Братское (Россия), 5426 кв. км;
• Насер (Судан и Египет), 5248 кв. км.

Замыкает шестерку лидеров Рыбинское водохранилище, площадью 4580 кв. км.

Кстати, с этим водоемом связана интересная история. Планы создания водного Волжского каскада появились еще при императорской России. Но к реализации замысла вернулись только в 1923 году. Советская власть приняла решение полностью решить проблему волжского судоходства. В результате построили целый каскад водоемов, который дал право Москве называться портом пяти морей.

Все возводимые гидроузлы имели собственное водохранилище. Рыбинское было самым большим до 1950 года, пока не заполнили Куйбышевское.

В результате строительства водоема затопили 5 тысяч квадратных километров. С лица земли исчез город Молога и 600 деревень. Переселили порядка 130 тысяч человек и вырубили гектары лесов. 13 апреля 1941 года считается датой основания водного сооружения, именно тогда появилась дамба. Затопление происходило постепенно. Естественно, что война повлияла на ход строительства, полностью заполнить хранилище удалось только к 1947 году.

Но проект все равно оказался удачным. Сегодня Рыбинское море входит в состав одного из важнейших транспортных узлов страны. При снижении уровня воды можно воочию увидеть остатки города Молога.

Кратко о правилах сооружения искусственных водоемов

Как любое сложное сооружение, строительство водохранилища предполагает разработку проекта. На этом этапе изучается тип грунта, климатические особенности региона, периодичность осадков и рельеф.

Как правило, такие водоемы строят выше промышленных предприятий и населенных пунктов, чтобы снизить загрязнения. Плотина или дамба устанавливается в самом узком месте. Ось такой конструкции обязательно находится перпендикулярно течению речки и берегам. Дамба делит речку на бьефы, верхний и нижний. В первом формируется именно чаша водохранилища. Не допускается строительство в местах, где неустойчивые грунты, есть риск появления оползней или склоны задернованные.

Что такое водохранилище? Это рукотворное сооружение для накопления воды с целью использования для водоснабжения и народного хозяйства, регулирования паводков и судоходства.