39. Типы водохранилищ
Водохранилища могут быть подразделены на типы (рис. 45) по характе- ру ложа, способу его заполнения водой, географическому положению, месту в речном бассейне, характеру регулирования стока.
По морфологическому строению ложа, согласно К. К. Эдельштейну, во- дохранилища делятся на долинные и котловинные (или озерные). К долинным относятся водохранилища, ложем которых служит часть речной долины. Такие водохранилища возникают после сооружения на реке плотины. Главный при- знак таких водохранилищ – наличие уклона дна и увеличение глубин от верх- ней части водоема к плотине. Долинные водохранилища подразделяются, в свою очередь, на русловые, находящиеся в пределах русла и низкой поймы ре- ки, и поименно-долинные, водой которых помимо русла затоплена также высо- кая пойма и иногда участки надпойменных террас. К котловинным (озерным) водохранилищам относятся подпруженные (зарегулированные) озера и водо- хранилища, расположенные в изолированных низинах и впадинах, в отгоро- женных с помощью дамб от моря заливах, лиманах, лагунах, а также в искусст-
венных выемках (карьерах). Небольшие водохранилища площадью менее 1 км2
называют прудами.
По способу заполнения водой водохранилища бывают запрудные, когда их наполняет вода водотока, на котором они расположены, и наливные, когда вода
в них подается из рядом расположенного водотока или водоема. К наливным водохранилищам относятся, например, водохранилища гидроаккумулирующих
электростанций.
По географическому положению водохранилища делят на горные, пред-
горные, равнинные и приморские. Первые из них сооружают на горных реках,
они обычно узкие и глубокие и имеют напор, т. е. величину повышения уровня воды в реке в результате сооружения плотины до 300 м и более. В предгорных водохранилищах обычно высота напора составляет 50-100 м. Равнинные водо- хранилища широкие и мелкие, высота напора – не более 30 м. Приморские во- дохранилища с небольшим (несколько метров) напором сооружают в морских заливах, лиманах, лагунах, эстуариях.
Примерами высоконапорных горных водохранилищ являются Нурекское и Рогунское на Вахше с высотой напора около 300 м. К предгорным водохра-
нилищам могут быть отнесены некоторые водохранилища Енисейского и Ан-
гарского каскадов: Красноярское (высота напора 100 м), Братское (106 м), Усть-
Илимское (88 м). Примерами равнинных водохранилищ могут служить водо-
хранилища Волжского и Днепровского каскадов: Рыбинское (высота напора
18 м), Куйбышевское (29 м), Волгоградское (27 м), Каневское (15 м), Каховское
(16 м). К приморским водохранилищам относятся, например, опресненная во-
дами Дуная лагуна Сасык на западном побережье Черного моря на Украине.
Рис. 45. Основные типы водохранилищ (по А. Б. Авакяну, В. П. Салтанкину,
В. А. Шарапову (1987)): а – долинное запрудное; б – котловинное запрудное (подпруженное озеро); в – котловинное наливное; г – котловинное наливное при гидроаккумулирующей электростанции; д – долинное запрудное в эстуарии при приливной электростанции;
е – котловинное запрудное в опресненном морском заливе; 1 – река; 2 – плотина;
3 – затопленная при подпоре водой береговая зона озера;
4 – подводящий и отводящий каналы; 5 – водоводы; 6 – направление течения;
7 – зеркало водохранилища
Сооружение равнинных водохранилищ обычно сопровождается большим затоплением территорий – пойменных лугов, лесов, сельскохозяйственных уго- дий, иногда требует переноса на новое место населенных пунктов, предпри- ятий, дорог. При сооружении горных водохранилищ больших затоплений тер- ритории не происходит.
По месту в речном бассейне водохранилища могут быть подразделены на
верховые и низовые. Система водохранилищ на реке называется каскадом.
По степени регулирования речного стока водохранилища могут быть многолетнего, сезонного, недельного и суточного регулирования. Характер ре- гулирования стока определяется назначением водохранилища и соотношением полезного объем водохранилища и величины стока воды реки.
морфометрические характеристики водохранилищ
Для морфологических и морфометрических характеристик водохранилищ применимы те же показатели, что и для озер. Из морфометрических характери- стик водохранилища наиболее важны площадь его поверхности F и объем V. Форма водохранилища определяется характером заполненного водой пониже- ния. Котловинные водохранилища обычно имеют озеровидную форму, долин- ные – вытянутую. Многие долинные водохранилища расширяются по направ- лению к плотине, имеют изрезанные берега и многочисленные заливы (затоп- ленные устья притоков). Форма водохранилища изменяется с изменением уровня воды.
Любое водохранилище рассчитывается на накопление некоторого объема воды в период наполнения и на сброс этого же объема в период сработки. На-
копление нужного объема воды сопровождается повышением уровня до неко-
торой оптимальной величины. Такой уровень обычно достигается к концу пе-
риода наполнения, может поддерживаться плотиной в течение длительного времени и называется нормальным подпорным уровнем (НПУ) (рис. 46). В ред- ких случаях, во время высокого половодья или больших паводков, допускается временное превышение НПУ на 0,5-1 м. Такой уровень называют форсирован- ным подпорным уровнем (ФПУ). Предельно возможным снижением уровня во- ды в водохранилище является достижение уровня мертвого объема (УМО), сработка ниже которого вообще невозможна.
|
Рис. 46. Основные элементы (а) и зоны (б)
водохранилища (по А. Б. Авакяну,
В. П. Салтанкину, В. А. Шарапову);
1 – плотина; 2 – верхний бьеф плотины (гидроузла); 3 – нижний бьеф плотины (гидроузла); 4 – река выше водохранилища;
5 – река в нижнем бьефе; 6 – зона выклини- вания подпора; 7, 8, 9 – верхняя, средняя и нижняя зоны водохранилища; 10, 11 – меженный и половодный (паводковый) уровни воды в реке до сооружения водо- хранилища; 12, 13 – меженный и половод- ный (паводковый) уровни воды в реке в ус- ловиях подпора; ФПУ – форсированный подпорный уровень; НПУ – нормальный подпорный уровень; УМО – уровень мерт- вого объема; РО – резервный объем; ПО – полезный объем; МО – мертвый объем
Объем водохранилища, находящийся ниже УМО, называется мертвым объемом (МО). Для регулирования стока и периодической сработки использу- ют объем водохранилища, находящийся между УМО и НПУ. Этот объем назы- вают полезным объемом (ПО) водохранилища. Сумма полезного и мертвого
объемов дает полный объем, или емкость водохранилища. Объем воды, заклю-
ченный между НПУ и ФПУ, называют резервным объемом.
В пределах запрудного водохранилища выделяют несколько зон: зону пе-
ременного подпора, верхнюю, среднюю и нижнюю.
40.
41.
42.
|
Влияние водохранилищ на окружающую среду прилегающих территорий |
|
Водохранилища отличаются многообразием морфометрических форм и ландшафтного облика. Высокогорные водохранилища более суровы из-за отсутствия лесной растительности и преобладания скальных берегов. Ряд малых, простых по форме водохранилищ создан путем подпора каровых озер в Пиренеях, альпийских озер Ле-Тьер, Котопан, Эспиназ и др.; в бассейне Луары подпружено кратерное оз. Иссарле. Сложнее по форме акватории и более живописны водохранилища в предгорьях Альп и во Французском массиве. Они извилисты, имеют многочисленные заливы, их скальные берега покрыты лесом.
При создании водохранилищ наиболее значительными были изъятия продуктивных земель в равнинной части бассейна р. Сены; водохранилище Марна затопило 5800 га земель, в том числе лесов — 25%, пашни — 20, заброшенных пастбищ — 30%; оно поглотило и небольшое водохранилище Шам- побер-о-Буа. Переселено 300 человек из нескольких деревень. Есть и положительные последствия его создания: улучшились условия использования пойменных земель и в долинах рек Марны и Блэза.
Перспективы дальнейшего сооружения водохранилищ во Франции определяются интересами преимущественно ирригации (в южных районах), гидроэнергетики (использование оставшихся гидроэнергоресурсов Альп) и водоснабжения. Так, в бассейне р. Сены ожидаемый рост водопотребления с 25 куб. м/с в 1970 г. до 42 куб. м/с в 2000 г. придется покрывать преимущественно за счет создания водохранилищ.