— искусственные водоемы, созданные, как правило, в долинах рек для накопления и хранения воды с целью использования в народном хозяйстве.

Водохранилища имеют черты сходства с и : с первым — по внешнему виду и замедленному водообмену, со второй — по поступательному характеру движения вод. При этом у них есть и свои отличительные особенности:

• водохранилища испытывают значительно большие, чем реки и озера, колебания уровня воды в течение года, которые связаны с искусственным регулированием стока — накоплением и сбросом вод;
• поточность вод приводит к меньшему нагреву воды, чем в озерах;
• мелкие водохранилища замерзают раньше, а крупные — позже, чем реки, но и те и другие вскрываются позже рек;
• минерализация вод водохранилищ больше, чем реки, и др.

Первые водохранилища, служившие для орошения полей, люди стали сооружать еще до нашей эры в долинах Нила, Тигра и Евфрата, Инда, Янцзы и др. В Средние века водохранилища были уже не только в Азии и Африке, но и в Европе и Америке. В Новое время водохранилища стали использовать не только для орошения, но и для промышленного водоснабжения и для развития речного транспорта. В новейшее время еше одной функцией водохранилищ стало получение электроэнергии.

Огромное количество водохранилищ было построено после . С того времени и до сегодняшнего дня их количество во всем мире возросло в пять раз. Именно в этот период были созданы самые крупные водохранилища мира. Пик создания водохранилищ в большинстве регионов мира пришелся на 1960-е гг., а затем начался постепенный спад.

В настоящее время на земном шаре эксплуатируется более 60 тыс. водохранилищ.

Основными параметрами водохранилищ являются площадь зеркала, объем воды, глубина и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Площадь водного зеркала всех водохранилищ мира составляет 400 тыс. км 2 . Самым большим по площади зеркала считается водохранилище Виктория (Оуэн-Фоле) в Восточной Африке (Уганда). В его состав включается и озеро Виктория (68 000 км 2), уровень которого поднялся на 3 м в результате сооружения в 1954 г. плотины Оуэн-Фоле на реке Виктория-Нил. Второе место занимает водохранилище Вольта, расположенное в Республике Гана (Западная Африка). Его площадь зеркала составляет 8482 км 2 .

Длина некоторых наиболее крупных водохранилищ достигает 500 км, ширина — 60 км, максимальная глубина — 300 м. Самое глубокое водохранилище мира — Боулдер-Дам на р. Колорадо (средняя глубина 61 м).

Полный объем водохранилищ мира составляет 6600 км 3 , а полезный, т. е. пригодный для использования, — 3000 км 95 % воды водохранилищ приходится на водохранилища объемом более 0,1 км 3 . Самым большим водохранилищем по объему воды является также водохранилище Виктория (204,8 км 3). Братское водохранилище, расположенное на реке Ангара, следует за ним (169,3 км 3).

По объему воды и по площади водного зеркала водохранилища подразделяются на крупнейшие, очень крупные, крупные, средние, небольшие и малые.

Крупнейшие водохранилища имеют полный объем воды более 500 км 3 . Всего их 15. Они есть во всех регионах мира, кроме Австралии.

По своему генезису водохранилища подразделяются на долинно-речные, озерные, располагающиеся у выходов подземных вод, в эстуариях рек.

Для водохранилищ озерного типа (например. Рыбинское) характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Долинно-речные водохранилища (например, Дубоссарское) имеют вытянутую форму, течения в них, как правило, стоковые; водная масса по своим характеристикам близка к речным водам.

Назначение водохранилищ

По конкретному назначению воды водохранилища могут использоваться для орошения, водоснабжения, получения гидроэнергии, судоходства, рекреации и т. д. Причем они могут быть созданы для единой цели или для комплекса целей.

Более 40 % водохранилищ сосредоточены в умеренном поясе Северного полушария, где находится большинство экономически развитых стран. Значительное число водохранилищ расположено и в субтропическом поясе, где их создание связано прежде всего с необходимостью орошения земель. В пределах тропического, субэкваториального и экваториального поясов количество водохранилищ относительно невелико, но поскольку среди них преобладают крупные и крупнейшие, их доля в полном объеме всех водохранилищ составляет более 1/3.

Хозяйственное значение водохранилищ велико. Они регулируют сток, уменьшая наводнения и поддерживая необходимый уровень рек в течение остального времени года. Благодаря каскаду водохранилищ на реках создаются единые глубоководные транспортные магистрали. Водохранилища — зоны отдыха, рыболовства, рыбоводства, разведения водоплавающей птицы.

Но наряду с положительным значением водохранилища вызывают нежелательные, но неизбежные последствия: затопление земель выше плотины, прежде всего богатых пойменных лугов; подтопление и даже заболачивание земель выше плотины в зоне влияния водохранилищ из-за повышения уровня грунтовых вод; осушение земель ниже плотины; ухудшение качества воды в водохранилищах из-за снижения самоочищающей способности и избыточного развития сине-зеленых водорослей; плотины водохранилищ препятствуют нересту рыбы, причиняя ущерб рыболовству, и т. д.

При этом строительство водохранилищ наносит природе непоправимый вред: затопление и подтопление плодородных земель, заболачивание прилегающих территорий, переработка берегов, обезвоживание пойменных угодий, изменение микроклимата, в реках прерываются генетические миграционные пути рыб и др. Кроме этого, их сооружение в равнинной местности связано вырубкой лесов и необходимостью переселения многих тысяч людей. Конечно же, речь здесь в большей степени идет о крупных водохранилищах.

Неравномерность распределения речного стока по территории, его внутригодовая и многолетняя изменчивость затрудняют удовлетворение потребностей населения и народного хозяйства в необходимом количестве воды. Особенно остро это проявляется в маловодные годы и сезоны. Решение проблемы осуществляются за счет регулирования стока рек водохранилищами и прудами.

Водохранилище – это искусственный водоем, предназначенный для регулирования речного стока, т.е. перераспределения во времени, с целью его более эффективного использования для нужд народного хозяйства.

Крупные водохранилища имеют, как правило, комплексное (многоцелевое) назначение: гидроэнергетика, водоснабжение, водный транспорт, рекреация, защита от наводнений. Наиболее эффективное использование водных ресурсов обеспечивает каскад водохранилищ, работающих в единой системе.

Малые водохранилища и пруды используются для водообеспечения населения и отдельных отраслей промышленности или сельского хозяйства.

На земном шаре создано более 2500 крупных водохранилищ с объемом более 100 млн. км 3 каждое. Большинство из них расположено в Северной Америке (36% или около 900). В России таких водохранилищ примерно 100, самые крупные из них – Братское, Красноярское, Зейское.

Система водохранилищ на реке называется каскадом.

Водохранилища могут быть подразделены на типы по характеру ложа, способу его заполнения водой, географическому положению, месту в речном бассейне, характеру регулирования стока.

По строению котловины водохранилища делятся на:

· речного типа или долинные, ложем является часть речной долины. Они отличаются вытянутой формой и увеличением глубин от верхней части к плотине.

· Озерного типа или котловинные, это подпруженные, т.е. зарегулированные, озера и водохранилища, расположенные в изолированных низинах и впадинах, в отгороженных от моря заливах, лиманах, а также в искусственных выемках.

По способу заполнения водой водохранилища делят на:

· Запрудные, когда их наполняет вода водотока, на котором они расположены

· Наливные, когда вода в них подается из рядом расположенного водотока или водоема.

По географическому положению:

· Горные, сооружаемые на горных реках, обычно узкие и глубокие и имеют напор, т.е. величину повышения уровня воды в реке в результате сооружения плотины до 300 м и более

· Предгорные, имеют высоту напора 50-100 м

· Равнинные обычно широкие и мелкие, высота напора не более 30 м.

По характеру регулирования стока:

· Многолетнего регулирования (перераспределение стока между мало- и многоводными годами)

· Сезонного (перераспределение стока внутри года между мало- и многоводными сезонами)

· Недельного (перераспределение стока в течение недели)

· Суточного регулирования (перераспределение стока в течение суток)

Характер регулирования стока определяется назначением водохранилища и соотношением полезного объема водохранилища и величины стока воды реки.

Формы и размеры водохранилищ характеризуются теми же морфометрическими характеристиками, что и озера. Они также зависят от степени наполнения водоема и «привязываются» к определенному значению уровня воды, но, в отличие от озер, уровень воды в водохранилище регулируется и ход уровня определяется характером регулирования.

При проектировании водохранилищ для каждого из них устанавливаются (задаются) уровни, соответствующие определенным фазам гидрологического режима, так называемые проектные уровни.

· Нормальный подпорный уровень НПУ, уровень который достигается к концу периода наполнения в средний по водности год и может поддерживаться плотиной длительное время

· Форсированный подпорный уровень ФПУ, который возникает в редких случаях, например, во время высокого половодья или паводков, удерживается в течение короткого времени, превышает НПУ на 0,5-1 м

· Уровень сработки. К уровням сработки относятся: уровень ежедневной (диспетчерской) сработки, которая достигается при нормальной эксплуатации водохранилища; уровень наибольшей сработки, который достигается только в маловодные годы

· Уровень мертвого объема УМО, предельно возможное снижение уровня воды в водохранилище, сработка ниже которого невозможна. Объем водохранилища, находящийся ниже УМО, называется мертвым объемом .

Объем, находящийся между УМО и НПУ, называют полезным объемом водохранилища ПО.

Сумма полезного и мертвого объемов дают полный объем или емкость водохранилища.

Объем, заключенный между НПУ и ФПУ, называют резервным объемом .

По морфометрическим особенностям котловины выделяют характерные участки:

ü Нижний – приплотинный (всегда глубоководный);

ü Средний – промежуточный (глубоководен только при высоких уровнях);

ü Верхний – мелководный (расположенный в пределах затопленного русла и поймы);

ü Участок выклинивания подпора.

Границы условны и зависят от амплитуды колебаний уровня

Когда речь заходит о городском водоснабжении, то подразумевается водохранилище или подземная скважина. Но это не единственное предназначение искусственного водоема.

Акватория водохранилища сильно отличается от речной или озерной. В особенности при формировании ветровых волн на искусственном водоеме они всегда больше и могут достигать 3 метров.

Первыми, кто начал возводить водохранилища, были Египтяне, еще более 3 тысяч лет до нашей эры. Основной целью строительства было освоение долины Нила.

В Российской империи первым искусственным водоемом является Алапаевское (средний Урал), возведенное в 1740 году. Появилось оно при строительстве Вышневолоцкой водной артерии.

Что такое водохранилища другие цели их строительства

Во многих регионах водохранилище несет защитную функцию от паводковых затоплений и продолжительных дождей. На территории России, в зависимости от региона, уровень воды весной может повышаться до 70 %. Поэтому в стране так много водохранилищ. К примеру, в Австралии не сооружено ни одного хранилища для воды.

Из искусственного водоема может производиться забор воды для орошения сельскохозяйственных угодий. Несмотря на весеннее увеличение количества воды, ее недостаток может остро ощущаться в летнюю засуху. По-сути происходит аккумуляции воды в хранилище и по мере необходимости производится сброс в русло реки, до момента, когда уровень дойдет до нормы.

Еще одна проблема, которая была решена в регионах после строительства искусственного водоема, - создание новых и улучшение существующих речных путей сообщения.

Водохранилище играет важную роль в получении дешевой электрической энергии, без нанесения экологического ущерба окружающей среде.

Рекреационная зона и рыбалка

Что такое водохранилища для жителя близлежащих населенных пунктов? Прежде всего, зона отдыха, где можно понежиться на солнце и искупаться в воде, не выезжая даже за пределы региона проживания.

На базе множества водохранилищ создаются рыбоводческие хозяйства. Где могут разводить уникальные сорта речной рыбы. Рыбачить можно на платной и бесплатной основе.

Негативные последствия строительства

Но не для всех людей вопрос о том, что такое водохранилище, покажется праздным. Ведь возведение такого сооружения предполагает затопление огромных территорий. А это не только пахотные угодья, леса и поля, а и населенные пункты. На берегах многих водоемов находят даже сейчас останки животных и людей, если кладбища не были перенесены.

Для природы это тоже не всегда хорошо. Как правило, все территории, находящиеся выше плотины превращаются в болота.

Эффективность работы

Все водохранилища имеют не только чашу, которую заполняют водой, но и ряд других сооружений:

• плотину или дамбу;
• очистительные и фильтрационные станции.

Сами водоемы по мере приближения к дамбе увеличиваются в глубину.

Для оценки эффективности сооружения используют три показателя уровня воды:

• ФПУ, формирующий подпорный уровень. Такое состояние достигается в период паводков или после обильных дождей. Отметка уровня воды достигает наивысшей точки, но такой уровень сохраняется очень короткий промежуток времени.
• НПУ, нормальный уровень и считается самым оптимальным. Этот показатель отражает то, что водохранилище способно обеспечить нормальное существование всей системы;
• УМО, уровень мертвого уровня. Этот показатель является граничным и если воды становится меньше этой отметки, то водохранилище уже не будет выполнять возложенные на него функции.

Важность очистки воды

Вода в водохранилище находится в открытой чаше и, понятное дело, что в таком виде она не может поступать в жилье человека. На протяжении всего времени в чашу попадают не только паводковые воды, но и выбросы с предприятий, бытовые отходы. Именно по этой причине на каждом таком пруду стоят очистные сооружения. Здесь проводят не только фильтрацию, но и обеззараживание. Но из-за вредности хлора для человеческого организма, которым пользуются в процессе очистки воды, рекомендуется дополнительно очищать воду поступающую из крана домашними фильтрами.

Типы водохранилищ

Больше всего распространены искусственные хранилища воды, которые формируют в долинах природных водоемов. Устанавливаются специальные подпорные конструкции. Это могут быть дамбы, плотины, шлюзы. Именно такие сооружения встречаются чаще всего и подразделяются на два подтипа:

• Русловые или речные. Обустраиваются в долинах рек и имеют продолговатую форму. Водные массы максимально приближены к речным, с преобладанием сточных вод.
• Озерный тип. Такое водохранилище внешне схоже с озером, но только с наличием подпор.

Самые огромные искусственные водоемы в мире и России

В Ганне есть искусственный водоем, площадь зеркала которого составляет 8482 квадратных километра. Это гидротехническое сооружение самое крупное на всей планете.

На втором месте канадское водохранилище Смолвуд, площадью в 6527 квадратных километров.

Третье крупнейшее водохранилище в мире - Куйбышевское, его площадь - 6450 кв. км. Далее идет Кариба (Замбия и Зимбабве) - 5580 кв. км, и:

• Бухтарминское (Казахстан), 5490 кв. км;
• Братское (Россия), 5426 кв. км;
• Насер (Судан и Египет), 5248 кв. км.

Замыкает шестерку лидеров Рыбинское водохранилище, площадью 4580 кв. км.

Кстати, с этим водоемом связана интересная история. Планы создания водного Волжского каскада появились еще при императорской России. Но к реализации замысла вернулись только в 1923 году. Советская власть приняла решение полностью решить проблему волжского судоходства. В результате построили целый каскад водоемов, который дал право Москве называться портом пяти морей.

Все возводимые гидроузлы имели собственное водохранилище. Рыбинское было самым большим до 1950 года, пока не заполнили Куйбышевское.

В результате строительства водоема затопили 5 тысяч квадратных километров. С лица земли исчез город Молога и 600 деревень. Переселили порядка 130 тысяч человек и вырубили гектары лесов. 13 апреля 1941 года считается датой основания водного сооружения, именно тогда появилась дамба. Затопление происходило постепенно. Естественно, что война повлияла на ход строительства, полностью заполнить хранилище удалось только к 1947 году.

Но проект все равно оказался удачным. Сегодня Рыбинское море входит в состав одного из важнейших транспортных узлов страны. При снижении уровня воды можно воочию увидеть остатки города Молога.

Кратко о правилах сооружения искусственных водоемов

Как любое сложное сооружение, строительство водохранилища предполагает разработку проекта. На этом этапе изучается тип грунта, климатические особенности региона, периодичность осадков и рельеф.

Как правило, такие водоемы строят выше промышленных предприятий и населенных пунктов, чтобы снизить загрязнения. Плотина или дамба устанавливается в самом узком месте. Ось такой конструкции обязательно находится перпендикулярно течению речки и берегам. Дамба делит речку на бьефы, верхний и нижний. В первом формируется именно чаша водохранилища. Не допускается строительство в местах, где неустойчивые грунты, есть риск появления оползней или склоны задернованные.

Что такое водохранилище? Это рукотворное сооружение для накопления воды с целью использования для водоснабжения и народного хозяйства, регулирования паводков и судоходства.

Искусственное водохранилище - это?

Водохранилище -- искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве.

Водохранилища делятся на 2 типа: озёрные и речные. Для водохранилищ озёрного типа (например, Рыбинского) характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Водохранилища речного (руслового) типа (например, Дубоссарское) имеют вытянутую форму, течения в них, обычно, стоковые; водная масса по своим характеристикам близка к речным водам.

Основными параметрами водохранилища являются объём, площадь зеркала и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Типы водохранилищ.

Встречаются следующие типы водохранилищ:

• * Крытые резервуары, устраиваемые из железа, бетона, камня и других материалов. Они располагаются над землей или в земле (полностью или частично) и применяются в водоснабжении как резервуары суточного регулирования или для создания напора.
• * Открытые бассейны, устраиваемые в земле путем выемки или полувыемки, а также путем обвалования на горизонтальной или слегка наклоненной местности. Такие водохранилища иногда устраиваются при ГЭС деривационного типа в качестве бассейнов суточного регулирования. Они также применяются в орошении для временного задержания высокого стока, который используется затем на нижерасположенных площадках или в самом водохранилище (лиманное орошение)
• * Водохранилища, создаваемые в долинах естественных водных объектов постройкой подпорных сооружений (плотин, зданий ГЭС, шлюзов и др.). Этот тип водохранилищ имеет наибольшее распространение и значение для экономики. Внутри него выделяют два подтипа:
• - речные (русловые) водохранилища, расположенные в долинах рек. Характеризуются вытянутой формой, с преобладанием стоковых течений и характеристиками водной массы, близкими к речным водам
• - озёрные, повторяющие форму водоема, находящегося в подпоре, и отличающиеся по своим физико-химическим свойствам от свойств вод притоков.

Терминология

В отличие от естественных замкнутых водоемов, которые не используются в качестве водохранилищ, в данном случае существует набор специальных терминов, характеризующих их допустимые водные запасы и уровни уреза воды:

• · Нормальный подпорный уровень (НПУ) -- оптимальная наивысшая отметка водной поверхности водохранилища, которая может длительно поддерживаться подпорным сооружением;
• · Форсированный подпорный уровень (ФПУ) или горизонт форсировки -- отметка водной поверхности водохранилища, превышающая НПУ, который, при проектировании гидроузла с известной пропускной способностью, определяется, исходя из площади водохранилища и максимально возможного притока воды. Превышение этого уровня может привести к переливу через гребень плотины и к другим аварийным ситуациям;
• · Уровень мёртвого объёма (УМО) или горизонт сработки водохранилища -- отметка водной поверхности, соответствующая наибольшему опорожнению водохранилища. Рассчитывается в соответствии с условиями заиления, необходимым уровнем воды для зимовки рыб, обеспечению экологических условий, технологическими особенностями подпорных сооружений и характеристиками притока в водоем;
• · Мёртвый объём водохранилища -- объём водоёма ниже отметки горизонта сработки водохранилища (УМО);
• · Полезный объём водохранилища -- часть объёма водоема между отметками оптимального наивысшего уровня горизонта (НПУ) и уровнем максимальной сработки водоёма (УМО);
• · Емкость форсировки или Регулирующая емкость водохранилища -- часть объёма водоема между отметками ФПУ и НПУ, предназначенная для уменьшения максимального расхода через гидроузел во время весеннего половодья или дождевых паводков;
• · Объём или полный объём водохранилища -- данная величина равна сумме мёртвого и полезного объёмов.