8.3 Праектныя і назіраемыя гідралагічныя характарыстыкі вадасховішчаў

Галоўная мэта будаўніцтва вадасховішчаў – рэгуляванне сцёку вады, якое выконваецца у інтарэсах энэргетыкі, ірыгацыі, воднага транспарту, водазабяспячэння, рэкрэацыі, з мэтай барацьбы з навадненямі, і інш. Для гэтага ў вадасховішчах накопліваецца у адзін перыяд і выкарыстоўваецца ў другі. Перыяд накаоўлівання вады паверхневага сцёку называецц напаўненнем вадасховішча, а перыяд аддачы вады – спрацоўкай. Перыяд напаўнення вадасховішча адбываецца на малых рэках за 1-3 гады, на вялікіх – за 10 – 15 гадоў.

Напаўненне вадасховішчаў заўсёды адбываецца да некаторых больш менш вызначаных (характэрных) узроўняў вады. Вышэй плаціны, якая перагароджвае раку, узнікае падпор, павышэнне ўзроўню) на некалькі дзясяткаў, часам і сотні метраў. У выніку вышэй плаціны (верхні б’еф) і ніжэй плаціны (ніжні б’еф) рака мяняе свой гідралагічны рэжым, які выражаецца у першую чаргу у ваганнях узроўня вады. Сярод іх можна вызначыць найбольш характэрныя з іх: нармальны падпорны ўзровень (НПУ) і узровень мёртвага аб’ёму (УМА).

НПУ – найбольшы праектны ўзровень вадасховішча (верхнягя б’ефа плаціны), які плаціна можа пдтрымліваць пры нармальных умовах карыстання вадасховішча на працягу даволі джоўгага часу. На гэты узровень разлічваюцца амаль усе гідратэхнічныя збудаванні вадасховішча і колькасныя характарыстыкі. Наіменьшы ўзровень вадасхоаішча, да якога магчыма яго спрацоўка пры эксплуатацыі, называецца узроўнем мёртвага аб’ёму (УМА).

Аб’ём вады, які заключаны паміж НПУ і УМА, называецца карысным аб’ёмам. Яго можна выкарыстоўваць у розных гаспадарчых мэтах і ён запланаваны праектам вадасховішча. Аб’ём вады ніжэй УМА называецца мёртвым таму, што пры нармальных умовах эксплуатацыі вадасховішча яго выкарыстанне не прадугледжана. Вельмі рэдка раз у сто, а то іболей гадоў можна назіраць вельмі высокае паўнаводдзеі адпаведна высокі расход вады. У сувязі з абмежаванай прапускной здольнасцю гідравузла можа ўзнікнуць даволі высокі ўзровень вадасховішча, які перавышае НПУ (узровень рэдкай паўтаральнасці), але які можа вытрымаць гідравузел і плаціна, на яго праектам разлічана трываласць плаціны. Такі пад’ём узроўня вады вышэй НПУ у час паўнаводдзя і высокіх расходаў вады рэдкай паўтаральнасці называецца фарсіраваннем узроўня вадасховішча, а сам узровень – фарсіраваным падпорным (ФПУ). Аб’ём, які знаходзіцца вышэй НПУ да ФПУ, называецца аб’ёмам фарсіравання.

У адпаведнасці з праектам і неабходнасцю у вадзе вадасховішчам ажыццяўляецца штодзённае (сутачнае), штотыднёвае , гадавое (па порам года) і шматгадавое (мнагалетнее) рэгуляванне сцёку.

Штодзённае рэгуляванне сцёку заключаецца ў пераразмеркаванні на працягу сутак расходаў вады ў ніжні б’еф. Гэты від рэгулявання сцёку часцей за ус1 ажыццяўляецца у мэтах гідраэнэргетыкі (вадасховішчы Асіповіцкай, Чыгірынскай ГЭС). У начныя часы вадасховішча напаўняецца вадой, ГЭС працуе не напоўную магутнасць, у дзень ГЭС выпрацоўвае электраэнэргію і ідзе спрацоўка вадасховішча. Аб’ём і узровень вады вадасховішча паніжаецца.

Пры тыднёвым рэгуляванні выпуск вады з вадасховішча мяняецца па днях тыдня. З мэтай атрымання і правільнага выкарыстання гідраэлектраэнэргіі у працоўныя дні менш вады прапускаецца праз турбіны ГЭС у выхадныя і святочныя дні. На малых вадасховішчах часам ажыццяўляецца спалучэнне штодзённага і тыднёвага відаў рэгулявання сцёку (рыс. 8.2).

Рыс. 8.2. Віды рэгулявання, якія ажыццяўляюць вадасховішчы Беларусі

Пры гадавм рэгуляванні сцёку (па порам года) вада накопліваецца ў мнагаводную пару года (вясной) і расходуецца на гаспадарчыя патрэбы у малаводую (летам). Такая схема рэгулявання сцёку абумоўлена нераўнамернасцю размеркавання сцёку па порам года і спажываннем вады. Гэта найбольш распаўсюджаны від рэгулявання, характэрны для вадасховішчаў энергетычнагаі ірыгацыйнага прызначэння. Для яго ажыццяўлення будуюцца сярэднія і буўныя вадасховішчы, здольныя акумуляваць воды паўнаводдзя і паводак.

Шматгадавое (мнагалетняе) рэгуляванне сцёку заключаецца ў пераразмеркаванні рачнога сцёку паміж гадамі з рознай воднасцю. Гэты від ажыццяўляецца буйнымі вадасховішчамі шляхам акумуляцыі сцёку ў мнагаводныя і спажывання ягоў малаводныя і сярэднія па воднасці гады.

Мнагалетняе і гадавое рэгуляванне сцёку можа быць поўным і няпоўным (частковым). Пры поўным рэгуляваніі вадасховішчамі затрымліваецца разліковы аб’ём сцёку мнагаводных гадоў, паўнаводдзяў і паводак і ім практычна дасягаецца НПУ. Пры няпоўным рэгуляваніі у вадасховішчаў затрымліваецца толькі частка сцёку, а другая прапускаецца ў ніжні б’еф. Разгледжаны характэрныя ўзроўні вады з’яўляюцца праектным характарыстыкамі.

Глыбіня спрацоўкі вадасховішча – важнейшы паказчык гідралагічнага рэжыму вадасховішча, які значна ўплывае на унутрывадаёмныя (лімнічныя) працэсы, паколькі амплітуда вагання ўзроўня вады у вадасховішчах значна большая, чым у азёрах. Глыбіня спрацоўкі вызначаецца велічынёй пагіжэння ўзроўня вада вадасховішча за некаторы час (м). Аб’ём, які быў спрацаваны за гэты час называецца прызмай спрацоўкі (ПС).

Нягледзячы на асаблівасці кожнага віда рэгулявання можна вызначыць агульныя рысы ў гідралагічным рэжыму вадасховішчаў. Гэта так называемыя назіраемыя характэрныя узроўні. Найбольшы узровень назіраецца у канцы паўнаводдзя, калі завершылася запаўненне вадасховішча пасля зімовай спрацоўкі. Гэты ўзровень трымаецца на працягу некаторага часу, працягласць якога залежыць ад віда рэгулявання і воднасці года. Затым накопленая вада спажываецца ў гаспадарчых мэтах, у выніку чаго адбываецца паніжэнне ўзроўня. Спацоўка вадасховішча ідзе звычайна да некаторых найменьшых узроўняў вады ў прканцы зімы. З нарастаннем прытоку вады з вадазбора запаўненне вадасховішча паўтараецца. Да назіраемых узроўняй вады вадасховішча адносіцца сярэдні ўзровень вад за пару года, сярэдні гадавы, сярэдні за шматгадавы перыяд і г.д.

Ваганні ўзроўня вады вадасховішчаў, іх значная амплітуда часта адмоўна ўплывае на нераст рыб, выкарыстанне вадазабораў, судаходства, перашкаджае іх зарастанню, спрыяе абразіі берагоў і водмеляў, садзейнічае размыву умацаванняў берагоў і другіх гідратэхнічных збудаванняў.

Асаблівасці гідралагічнага рэжыму вадасховішчаў у розных частках акваторый залежыць ад іх марфалагічных, гідраграфічных асаблівасцей, наяўнасці глыбокаводных і мелкаводных зон, гідрадынамічных паказчыкаў (ваганняў узроўня вады, ветравога хвалявання і інш.). Па асаблівасцям гідралагічных умоў, якія узнікаюць у розных частках акваторый, выдзяляюцца гідралагічныя зон: ніжняя прыплацінная (возерападобная), сярэдняя (азёрна-рачная), верхняя (рачная), а таксама участак выклінівання падпору.

Ніжняя прыплацінная (азёрная) зона глыбокаводная пры ўсіх узроўнях вады. Хуткасці цячэнняў невялікія, змяняюцца разам са зменай дзейнасці ветру. Тут фарміруюцца цыркуляцыйныя цячэнні, якія разам з другімі (сцёкавымі, дрэйфавымі, інш) ствараюць складаную схему. Завіслых наносаў мала. У глыбокаводнай адкрытай частцы зоны перавагаюць дробныя наносы, у размываемых берагоў – больш буйныя. Ветравое хваляванне значнае, заўсёды з большай вышынёй хваляў, чым вышэй па вадасховішчу. Таму тут назіраецца максімальная берагавая эрозія, асабліва у першыя 10-15 гадоў. Пры ваганнях узроўня вады уразмываюцца сфарміраваныя прыбярэжныя водмелі. Дно вадасховішча амаль не кранаецца ветравым хваляваннем негледзчы на значную даўжыню разгона ветравых хваляў.

Сярэдняя (азёрна-рачная) зона глыбокаводна толькі пры высокіх узроўнях вады, блізкіх да НПУ. Пры значнай спрацоўцы вадасховішча затопленая поўма ракі не асушаецца, вада не уваходзіць у былое рэчышча. Але паўздоўжныя цячэнні мацней, чым у азёрнай частцы, яшчэ знаходзяцца пад уплывам ветру. Буйныя наносы ўжо могуць адкладацца у адкрытай частцы. Ветравое хваляванне яшчэ дастаткова моцнае, таму абразія берагой можа назірацца на аобных (лакальных) участках берагавой лініі. Пры значнай спрацоўцы вадасховішча глыбіні вельмі паніжаюцца і практычна ўсё дно закранаецца ветравым хваляваннем. Пры паніжэнні узроўня вады прыбярэжныя водмелі не разбураюцца, таму берагавая абразія затухае, а сфарміраваныя водмелі і схілы берагоў хутка замацоўваюцца воднымі і другімі раслінамі.

Верхняя (рачная) зона пры высокай вадзе (НПУ) мелкаводная, пры нізкай – амаль уся вада практычна ўваходзіць у рэчышча, але падпор захоўваецца. Значныя глыбіні назіраюцца толькі ў рэчышчы. Паўздоўжныя хуткасці значныя. Ветравое хваляванне нязначнае і абразія практычна не назіраецца.

Участак выклінівання падпору характарызуецца змяненнямі рэжыму як па порма года, так і у сувязі з работай рэгулюючымі збудаваннямі (напрыклад, з работай ГЭС). Для участка характэрны значныя ваганні ўзроўня, наяўнасць сцёкавых цячэнняў, таксама значнымі змяненнямі ў памерах затапліваемай плошчы рачной поймы.

Акрамя гэтых прыродных зон у вадасховішчах часта выдзяляюцца залівы, якія маюць свае асаблівасці. Больш складаныя гідралагічныя ўмовы назіраюцца ў вадасховішчах азёрнага і азёрна-рачнога тыпаў.