Водохранилище
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 км2, по объёму от сотен тысяч м3 до сотен км3 (см. таблицу). По данным Института водных проблем АН СССР, суммарная полная ёмкость эксплуатируемых и строящихся В. на 1 января 1971 составляла около 5000 км3. Суммарная полезная ёмкость В. земного шара составляла в начале 60-х гг. 20 в. 2050 км3, в том числе 755 км3 приходилось на Америку, 525 км3 — на Азию, 460 км3 — на Африку, 280 км3 — на Европу и 30 км3 — 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.).
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 м2 до сотен га.
Крупнейшие водохранилища мира.
1 — В подпоре оз. Виктория. 2 — В подпоре оз. Байкал. 3 — Южная Родезия. 4 — Также Кения и Танзания. 5 — По проекту 204,8 км3.
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. м3 каждое, в том числе 150 В. объёмом свыше 100 млн. м3 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. м3 каждое, из них 468 В. объёмом свыше 100 млн. м3. 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.
При образовании В. в верхних и нижних бьефах гидроузлов осуществляются: инженерная защита территорий, на которых находятся важные объекты и ценные с.-х. 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.
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 км2, по объёму от сотен тысяч м3 до сотен км3 (см. таблицу). По данным Института водных проблем АН СССР, суммарная полная ёмкость эксплуатируемых и строящихся В. на 1 января 1971 составляла около 5000 км3. Суммарная полезная ёмкость В. земного шара составляла в начале 60-х гг. 20 в. 2050 км3, в том числе 755 км3 приходилось на Америку, 525 км3 — на Азию, 460 км3 — на Африку, 280 км3 — на Европу и 30 км3 — 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.).
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 м2 до сотен га.
Крупнейшие водохранилища мира.
| Водохранилище | Река | Страна | Полный объём, км3 | Площадь водного зеркала, км2 |
| Братское | Ангара | Россия | 169,3 | 5470 |
| Кариба | Замбези | Замбия, ЮР3 | 160,4 | 4450 |
| Наср | Нил | ОАР, Судан | 157,0 | 5120 |
| Вольта | Вольта | Гана | 148,0 | 8480 |
| Маникуаган-5 | Маникуаган | Канада | 142,0 | 1940 |
| Красноярское | Енисей | Россия | 73,3 | 2000 |
| Портидж-Маунтин | Пис-Ривер | Канада | 70,1 | 1760 |
| Оуэн-Фолс1 | Виктория-Нил | Уганда4 | 68,05 | — |
| Вади-Тартар | Тигр | Ирак | 67,0 | 2000 |
| Саньмынься | Хуанхэ | КНР | 65,0 | 3500 |
| Куйбышевское | Волга | Россия | 58,0 | 6448 |
| Бухтарминское | Иртыш | Россия | 53,0 | 5500 |
| Иркутское2 | Ангара | Россия | 48,5 | — |
| Оз. Мид | Колорадо | США | 36,7 | 631 |
| Глен-Каньон | Колорадо | США | 33,3 | 646 |
| Волгоградское | Волга | Россия | 31,5 | 3117 |
1 — В подпоре оз. Виктория. 2 — В подпоре оз. Байкал. 3 — Южная Родезия. 4 — Также Кения и Танзания. 5 — По проекту 204,8 км3.
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. м3 каждое, в том числе 150 В. объёмом свыше 100 млн. м3 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. м3 каждое, из них 468 В. объёмом свыше 100 млн. м3. 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.
При образовании В. в верхних и нижних бьефах гидроузлов осуществляются: инженерная защита территорий, на которых находятся важные объекты и ценные с.-х. 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.
