3.3. Водообмен

3.3.1. Внешний водообмен

В гидрологическом режиме водоемов различают внешний и внутреннийводообмен. Под внешним водообменном понимается замена вод водоема, водами поступающими извне, с водосбора. Внутренний водообмен осуществляется в результате движения воды внутри водоема (течениями, волнами, перемешиванием).

Наиболее универсальным и доступным показателем для характеристики водоёмов замедленного водообмена является показатель водообмена, или частота смены водных масс водоёма на речные (приточные), определяемая, как коэффициент условного водообмена. Основная масса речных водохранилищ Беларуси характеризуется повышенным значением водообмена, и поэтому характер внутриводоёмных процессов в них мало отличается от речных, что свидетельствует об их неустойчивом режиме (табл. 3.3, 3.4). По характеру водообмена все водохранилища Беларуси можно разделить на четыре основные группы.

В первую группу входят водохранилища, имеющие годовой водообмен от 0,5 до 50. Эта группа составляет 75 % от всех исследуемых водоемов, в нее входят такие водохранилища, как Вилейское (р. Вилия), Вяча (р. Вяча), Локтыши (р. Лань), Любанское (р. Оресса), Солигорское (р. Случь), Тетеринское (р. Друть).

Таблица 3.3

Распределение водохранилищ Беларуси в соответствии с классификацией по м.А. Фортунатову (1970, 1974)

Характеристика водообмена	Период водообмена	Показатель водообмена (число раз в теч. года)	Примеры водохранилищ Беларуси
Очень большой	0,1	10	Волковичское, Плещеницкое, Зельвенское, Гать, Добосия, Осиповичское, Чигиринское
Большой	0,10-0,25	10-4	Стародворское, Вилейское, Любан­ское, Солигорское, Вяча, Тетеринское
Значительный	0,25-0,50	4-2	Днепрец, Локтыши
Средний	0,50-1,00	2-1	Краснослободское
Умеренный	1,00-2,00	1-0,50	Марьина Горка
Замедленный	2,0-3,0	0,50-0,33	-
Слабый	3,0	0,33	-

Вторая группа включает водохранилища с годовым водообменом от 50 до 500 (27 %), например Ключегорское (р. Оболь), Смолевичское (р. Плисса), Саковщинское (Зап. Березина), Чигиринское (р. Друть), Осиповичское (Свислочь) водохранилища.

В третью группу отнесены водохранилища, которые практически мало отличаются от речных потоков, т.к. водообмен их составляет более 900 раз в году. Это такие водохранилища, как Гезгальское р. Молчадь), Домановское (р. Щара), Яновское (р. Лоша).

Таблица 3.4

Сводная таблица характеристик водообмена водохранилищ Беларуси за сезоны в разные по водности года (1-многоводный, 2-средний по водности, 3-маловодный)

	Название водохранилища	Река	Весна			Лето-Зима				Зима			Год
			1	2	3	1		2	3	1	2	3	1	2		3
	Бассейн реки Западной Двины
	Добромысленской ГЭС	Чернеца	69,5	64	56,2	31,1		21	12,7	8,31	5,91	3,93	109	90,9	72,2
	Кластицкой ГЭС	Нища	232	227	207	168		117	76,2	69,5	48,5	30,3	470	392	313
	Ключегорское	Оболь	173	253	231	126		131	85	51,5	54,3	34	526	438	351
	Бассейн реки Днепр
	Комсомольское озеро	Свислочь	171	162	1,43	155		123	90,8	73,6	55,4	38,4	400	340		272
	Осиповичское	Свислочь	92,1	82,1	70,7	55,1		40	26,8	27,1	23,3	18,8	175	145		116
	Петровичское	Волма	2,5	1,99	1,71	2,39		1,96	1,53	1,35	0,95	0,68	5,88	4,90		3,92
	Тетеринское	Друть	6,2	5,56	4,77	3,29		2,34	1,53	1,7	1,44	1,17	11,2	9,33		7,47
	Чигиринское	Друть	45,2	40,2	34,7	27,1		19	13,2	13,4	11,4	9,19	85,6	71,4		57,1

Бассейн реки Неман
Вилейское	Вилия		2,16	1,93	1,67	1,91	1,54	1,51	0,91	0,68	0,5	4,98	4,15	3,32
Волповское	Россь		782	704	598	714	544	391	374	312	260	1870	156	124,8
Гезгальской ГЭС	Молчадь		627	564	482	573	483	314	301	251	2,09	1504	1254	1004
Домановское	Щара		495	439	374	447	347	256	242	198	159	1184	987	789
Зельвенское	Зельнянка		5,91	5,3	4,51	5,38	4,1	2,94	2,82	2,35	1,95	14,1	11,8	9,4
Плещеницкое	Двиноса		6,34	5,95	5,39	5,73	4,49	3,24	2,73	1,93	1,25	14,8	12,4	9,89
Саковщинское	Зап. Березина		110	97,3	82,4	117	94,9	74	60,4	47,4	35,3	288	240	292
Бассейн реки Припять
Краснослободское		Морочь	1,25	1,3	0,97	0,66	0,47	0,31	0,34	0,29	0,24	2,26	1,89	1,51
Локтыши		Лань	2,64	2,36	2,02	1,4	0,99	0,65	0,72	0,61	0,5	4,76	3,06	3,17
Любанское		Оресса	2,91	2,61	2,23	1,55	1,1	0,71	0,8	0,67	0,55	5,26	4,36	3,49
Селец		Ясельда	1,26	1,18	1,07	0,97	0,68	0,44	0,69	0,57	0,44	2,92	2,43	1,95
Солигорское		Случь	5,05	4,53	3,87	2,68	1,9	1,23	1,38	1,17	0,95	9,1	7,58	6,05

Естественно, в первую группу вошли водохранилища, обладающие максимальными возможностями по регулированию стока. Наиболее отчетливо это влияние проявляется в снижении относительной доли стока за тот месяц, на который приходится максимальная доля годового стока при естественном (не зарегулированном) режиме стока. Для территории Беларуси это в основном период март — апрель.

Для водохранилищ этой группы изменение доли стока за этот период может достигать 20 % от годового стока. При осуществлении предполоводной сработки водохранилища отмечается увеличение стока в феврале — марте для этих водохранилищ.

Во вторую группу включены малые водоёмы, в том числе суточного регулирования для целей гидроэнергетики. Отличаясь повышенными величинами водообмена, эти водохранилища, мало влияя на изменения годового стока, проявляют свое регулирование в масштабах суток. В этом случае регулирующие емкости позволяют достаточно плавный ход расходов воды в период межени трансформировать применительно к потребностям гидроэнергетики. Такой режим регулирования существенно влияет на характер распределения суточных амплитуд расходов воды, уменьшая доли малых амплитуд и увеличивая (в относительном выражении) долю повышенных суточных амплитуд колебания расходов воды.

Характеристика среднемесячных уровней воды водохранилищ за период эксплуатации при различных коэффициентах водообмена показаны на рисунке 3.4.

Основными показателями устойчивости уровневого режима водоемов являются удельный водосбор (ΔF) и средняя величина амплитуды колебания уровня за многолетний период (А⁰) — наиболее надежная типологическая характеристика водного режима(А⁰) = f (ΔF).По характеру формирования стока с водосборов озера можно объединить в три большие группы полесского типа, центральных областей и Поозерья.

Режим уровня — важный интегральный показатель условий формирований стоков в бассейне и его трансформация в озерной котловине. В Полесской низменности характеризуются четко выраженной предполоводной сработкой, весенним половодьем и летне-осенней плавной сработкой.

В настоящее время в научной литературе достаточно полно освещен уровневый режим ряда крупных водохранилищ и его влияние на процесс формирования берегов. Однако анализ особенностей и характера уровневого режима малых водохранилищ почти не нашел своего отражения.

Как уже отмечалось, уровневый режим водохранилищ зависит от их хозяйственного назначения, режима эксплуатации, соотношения между поступлением и потреблением воды и вида регулирования. Водохранилища лесной зоны страны используются для комплексного и целевого назначения, причем в первом случае доминирует один из водопользователей, определяющий характер регулирования стока воды. По виду регулирования стока выделяются водохранилища: многолетнего регулирования — для промышленного водоснабжения (долинного типа); сезонного — для промышленного водоснабжения, орошения, ирригации, рыборазведения (речные, озёрные, наливные); суточного регулирования — водохранилища ГЭС.

Рис. 3.4. Характеристика уровневого режима водохранилищ с различными коэффициентами водообмена ( k )

Учитывая стабильность водных масс природных водных объектов (озёр) водохранилища среди них резко выделяются (рис. 3.5). По соотношению показателей условного водообмена ( d) и удельного водосбора (ΔF), по степени проточности, водоемы можно подразделить на 3 группы: проточные (1<d<15; 0< ΔF<100); хорошо проточные (15<d <75; 100< ΔF550); транзитные (d 75; ΔF>550).

Коэффициент условного водообмена у большинства озёр небольшой (0,30< d>10,76). В группу проточных водоёмов относятся пруды и карьерные водоёмы.

По характеру наполнения и сработки полезного объема водохранилища подразделяются на стоковые, приточные, приточно-наливные и наливные (рис. 3.6). Характер их наполнения искажает расчетные показатели водообмена, усиливает их условность и влияет на автономность развития их природы.

Рис. 3.5 График зависимости водообмена (d)водоёмов от удельного водосбора (ΔF)

Рис. 3.6. География водохранилищ различного объема и характера наполнения по территории Беларуси: 1 – сточные;2– приточные;3– приточно-наливные;5– наливные. Величина условных знаков соответствует полному объему водохранилищ, соответственно, 10, 10 – 50, и более 50 млн м³.

Водохранилища Беларуси в основном используются в энергетике, для водоснабжения, мелиорации, рыборазведения и рекреации. Так, в мелиоративных целях строились водохранилища на Полесье, для рекреации вокруг г. Минска. Водохранилища энергетического назначения были построены в центральной части Беларуси и в Поозерье. По существовавшим прогнозным разработкам планировалось значительно увеличить озёрность территории республики. При этом плотность водоемов искусственного происхождения в Поозерье должна была увеличиться до 2 – 3 на 1 км², а в центральной части до 4 и более. Использование этих водоёмов предполагалось развивать в направлении более полного освоения их ресурсов, усиления комплексности эксплуатации.

Таким образом, все водоёмы замедленного водообмена, объединяющиеся генезисом и своим участием в трансформации поверхностного стока, различаются степенью водообмена. Гидроморфологические особенности водоёмов на фоне провинциальных определяют локальные или местные черты природы водоёмов. Одним из показателей устойчивости их гидроэкосистем является устойчивость уровневого режима.