3.2. Уровневый режим

3.2.1. Основные факторы изменения уровня

Ход уровня искусственных водоемов отражает изменение запасов воды в соответствии с динамикой приходно-расходных составляющих баланса и видом осуществляемого регулирования стока. Наряду с отмеченными факторами он осложняется и развитием особых явлений, к числу которых относятся:

1) гидравлический уклон водной поверхности при различных фазах наполнения и сработки водоема;

2) ветровые сгонно-нагонные явления;

3) перекосы уровня под влиянием разности атмосферного давления в различных частях водоема;

Указанные явления выражены на разных водохранилищах в различной степени, а некоторые из них на отдельных водоемах развиты крайне незначительно либо отсутствуют вообще.

Различия в уровневом режиме водохранилищ обусловлены морфометрическими особенностями, проточностью. Однако наиболее существенные отличия в характере развития уровневого режима искусственных водоемов обусловлены формированием уклона водной поверхности, что, в свою очередь, связано с морфологией затопленной территории, превратившейся в чашу водохранилища. В этом отношении следует различать водохранилища озеровидной формы (особенно озерные, речные озеровидные, озерно-речные) и собственно-речные (долинные и русловые). Длина акватории последних во много раз превосходит их ширину.

В пределах водохранилища выделяются две части, различные по характеру уровневого режима: верхняя — переменного подпора и вторая, нижняя — постоянного подпора. Первая охватывает русловые участки притоков водоема, вторая — наибольшую нижнюю часть водохранилища. Положение границы между этими частями непостоянно изменяется в соответствии с отметкой уровня водохранилища. Наиболее отчетливо граница выражена только в на­чальный период весеннего наполнения и при интенсивной сработке водоема.

В отличие от нижней части водохранилища, район переменного подпора характеризуется повышенными уклонами, которые в начальный период половодья близки к уклонам реки в бытовых условиях. Это положение сохраняется до тех пор, пока не произойдет заполнение чаши водохранилища до отметки НПГ и снижения расходов притока до меженных. К этому времени на нижележащих, расширенных участках водохранилищ поверхность зеркала становится горизонтальной, а на русловых участках отмечается резкое уменьшение уклона. Сезонная периодичность в ходе уровня и изменении уклонов в пределах района переменного подпора характерна только для изолированных водохранилищ.

Теория сгонно-нагонных явлений разработана В.М. Маккавеевым, а методика расчета А.В. Караушевым. В условиях водохранилищ возможные ветровые перекосы определяются по формуле

Н = (3+ 10h) 10^-8 l/Н_ср W²_фл cos α,

где Н – разность уровней у сгонного и нагонного участка; l – расстояние между конечными точками водохранилища в метрах; Н_ср - средняя глубина водохранилища на рассматриваемом участке в метрах; W_фл – скорость ветра на высоте флюгера, м/сек; h – средняя высота ветровой волны в метрах; α – угол между направлением ветра и обратным направлением продольной оси водохранилища. Сгонно-нагонные колебания уровня обусловлены воздействием ветра и перемещением водных масс в направлении действующего ветра. Размеры ветровых перекосов (денивеляций) различаются по акватории и зависят от глубины и скорости ветра. На глубоководных водоемах они невелки и находятся в пределах 10-15 см. На больших акваториях и неглубоких они могут достигать 1 м. Сведений о сгонно-нагонных явлениях на малых водохранилищах не имеется.