Основные морфометрические характеристики водохранилищ

Термический режим озер

Классификация озер по термическому режиму предложена швейцарским озероведом в CIC в. Ф. А. Форелем. В основу классификации положены типы термической классификации в водоемах.

Увеличение температуры воды от дна к поверхности называется прямой температурной стратификацией; уменьшение температуры от дна к поверх-ности носит название обратной температурной стратификации; а равномер-ное распределение температуры по глубине называется гомотермией.

Форель подразделил все пресноводные водоемы мира на три груп-

пы: 1) полярные (или холодные) с температурой в течение всего года ниже 4°С

и с преобладанием обратной температурной ратификации; 2) тропические (или теплые) с температурой в течение всего года выше 4°С и с преобладанием пря-

мой температурной стратификации; 3) озера в условиях умеренного климата с температурой выше 4°С и прямой температурной стратификацией летом и тем-пературой ниже 4°С и обратной температурной стратификацией зимой (рис. 43).

Формирование как прямой, так и обратной температурной стратифика-ции, а тем более трансформация прямой стратификации в обратную и наоборот сопровождается вертикальной циркуляцией вод в озере, т. е. вертикальным пе-

ремешиванием.

В режиме температуры воды в озере выделяют четыре сезона (периода): весеннего нагревания, летнего нагревания, осеннего охлаждения, зимнего ох-лаждения.

Зимой подо льдом в озере наблюдается обратная температурная страти-фикация (рис. 43, в, 1). В поверхностном слое температура близка к 0°С, в при-донном слое – около 3-4 °С (в более мелких водоемах у дна температура не-много ниже).

Рис. 43. Схема температурной стратификации в озерах умеренного климатов:

1 − обратная температурная стратификация зимой; 2 − весенняя гомотермия; 3 − прямая температурная стратификация летом; 4 − осенняя гомотермия; А − весеннее нагревание;

Б − летнее нагревание; В − осеннее охлаждение; Г − предзимнее и зимнее охлаждение; I − эпилимнион, II − металимнион, III − гиполимнион, IV − ледяной покров

В период весеннего нагревания температура воды в поверхностном слое повышается. Этот процесс начинается, когда озеро еще покрыто льдом, и про-должается после схода ледяного покрова. Когда температура поверхностного слоя станет несколько выше температуры нижерасположенных слоев, нару-шится вертикальная плотностная устойчивость вод: Более теплая и более плот-ная вода начинает опускаться, а менее теплая и менее плотная — подниматься к поверхности. Возникшее интенсивное вертикальное конвективное перемеши-вание приводит к выравниванию температуры по вертикали (рис. 43, в, 2), на-ступает весенняя гомотермия (обычно при температуре от 2 до 4°С). В это вре-

сооздаются благоприятные предпосылки и для вертикального динамического (ветрового) перемешивания. Вода в толще озера может обновляться.

В период летнего нагревания в озере устанавливается прямая темпера-турная стратификация (рис. 43, в, 3). Наиболее высокую температуру приобре-тает поверхностный слой воды – эпилимнион. Ниже этого слоя лежит так назы-ваемый слой температурного скачка – металимнион. Основная же толща озерных вод сохраняет относительную невысокую температуру. Этот слой называется гиполимнион. В эпилимнионе температура воды может повышаться до 20-25°С, в гиполимнионе температура может сохранятся равной 5-6°С. Таким образом, в слое скачка температура может резко изменяться на величину до 20°С (при этом вертикальные градиенты температуры иногда достигают 8-10°С на 1 м).

В период осеннего охлаждения температура в поверхностном слое пони-жается. После того как она станет несколько ниже температуры нижерасполо-женных слоев, более плотные воды начинают опускаться вниз, возникает ак-тивное конвективное перемешивание. В результате устанавливается осенняя гомотермия.Как и во время весенней гомотермии,создаются благоприятныеусловия и для вертикального динамического перемешивания. Вода в придон-ных слоях обновляется. Гомотермия обычно устанавливается при температуре около 4°С, а иногда (при сильном ветровом воздействии на поверхность озера)

и при несколько большей температуре (5-6°С и выше).

Наконец, наступает период предзимнего и зимнего охлаждения. В это время температура в поверхностном слое постепенно понижается до темпера-туры замерзания (0°С для пресных вод), в толще воды устанавливается обрат-ная температурная стратификация, а на поверхности озера образуется ледяной покров. Температура в придонных слоях снижается до 4, а иногда и до 2−3°С, а в очень мелководных озерах — и до 0,5-1°С.

Но вода на глубинах озера не достигает 0°С и не замерзает, Что предо-храняет живые организмы от гибели.

Термический режим озер с повышенной минерализацией воды сущест-венно отличается от термического режима пресноводных озер. Летом сильно минерализованные воды могут нагреваться до 50 -70°С. Зимой такая вода в по-верхностном слое, не замерзая, охлаждается до значительной отрицательной температуры. У дна же может сохраниться в течение всего года положительная, иногда заметно повышенная температура воды. Термический режим озер с со-лоноватой или соленой водой (водой морской солености) имеет много общего с термическим режимом морей.

Ледовые явления на озерах

По характеру ледового режима в зависимости от климатических условий озера подразделяются на четыре группы: не имеющие ледовых явлений , с неус-тойчивым ледоставом, с устойчивым ледоставом зимой, с ледоставом в течение всего года (например, подледные озера в Антарктиде).

У озер третьей группы, находящихся в основном в условиях умеренного климата, также, как и у рек, выделяют три характерных периода ледового реима: замерзания (осенних ледовых явлений), ледостава, вскрытия (весенних ледовых явлений).

Ледовые явления начинаются после того, как температура поверхностного слоя достигнет точки замерзания (0°С для пресноводных озер). Этот момент,

в свою очередь, наступает несколько позже перехода средней суточной температуры воздуха через 0°С. Ледостав устанавливается позже начала ледовых явлений.

В той же последовательности наступают характерные моменты ледового режима в весенний период: сначала средняя суточная температура воздуха пе-реходит через 0°С, затем начинает повышаться температура воды в полыньях и закраинах и, наконец, с некоторым запозданием озеро освобождается от льда.

Осенние ледовые явления начинаются в наиболее быстро охлаждающих-ся прибрежных районах озера. На отмелях у бepeгов возникают забереги. На крупных озерах эти ледяные образования (как и на морях) называют припаем.

Озерный лед обычно имеет слоистое строение. Непосредственно на по-верхности воды лежит прозрачный водный кристаллический лед, на котором в случае выхода воды по трещинам образуется малопрозрачный водно-снеговой лед (наслуз) из пропитанного водой снега. При подтаивании и последующем смерзании лежащего на льду снега формируется снеговой лед.

Толщина льда на озерах северо-запада Европейской части России дости-гает 50-60 см, на озерах севера Сибири – 2-3 м.

Таяние и разрушение льда на озерах происходит под воздействием сол-нечной радиации, теплообмена льда с атмосферой и с нагревающейся водой са-мого озера, теплоты, поступающей с талыми снеговыми, дождевыми и речными водами. В ряде случаев заметное влияние оказывают и механические факторы – течения, волнение, ветер. Чаще всего лед на озерах тает на месте, причем лед стаивает как с верхней, так и с нижней своей поверхности. Раньше всего лед та-ет вблизи берегов, уже освободившихся от снежного покрова и поэтому быст-рее нагревающихся. Участки чистой воды у берегов, так же как и на реках, на-зывают закраинами. Часть льда может быть вынесена из озера вытекающей из него рекой. Поскольку лед сходит на озерах позже, чем на реках, на вытекаю-щей из озера реке могут наблюдаться два ледохода: «речной» и «озерный» (р. Нева).

Гидрохимия озер

Классификация озер по минерализации.В соответствии с общей класси-фикацией природных вод по минерализации озера могут быть подразделены на пресные (или пресноводные)с соленостью менее1‰, солоноватые с солено-стью от 1 до 25‰, соленые с соленостью 25 -50‰ (озера с морской соленостью). Озера последней группы иногда называют соляными. Воду в озерах с солено-стью более 50‰ называют рассолом. Озера с соленостью воды выше, чем в океане (35‰), иногда называют минеральными.

Наименьшую минерализацию имеют озера зоны избыточного и достаточ-ного увлажнения. Наибольшую минерализацию озера имеют в условиях засуш-ливого климата.

Солевой баланс озер. Применительно к озерам уравнение солевого балан-са можно записать следующим образом:

R⁺_реч + R⁺_подз + R_x = R⁻_реч + R⁻_подз + R_ветр + R_ос ± DR,

где R⁺_реч и R⁻_реч – приход и расход солей с поверхностным (речным) стоком;

R⁺_подз и R⁻_подз – то же, с подземным стоком;

R_x – поступление солей с атмосферными осадками;

R_ветр – вынос солей с поверхности озера ветром;

R_oc – количество солей, осаждающихся на дно;

± DR – изменение количества солей в воде озера за интервал времени Dt,

причем DR = R_кон − R_нач где R_кон и R_нач – конечное и начальное количество со-лей в озере за интервал времени Dt. Члены уравнения выражаются в единицах

массы (кг).

Для сточных озер основной вклад в уравнение дает поступление и вынос солей с речным стоком. Для сильно минерализованных бессточных озер засуш-ливой зоны в приходной части уравнения возрастает роль притока солей с под-земным стоком, в расходной части существенная роль начинает принадлежать осаждению солей и выносу их ветром.

Химический состав озерных вод.От менее засушливых районов к болеезасушливым увеличивается минерализация воды озер; в этом же направлении происходит трансформация основного химического состава вод (содержания анионов и катионов): воды из гидрокарбонатного класса переходят в сульфат-ный и хлоридный и из кальциевой группы в магниевую и натриевую.

В воде озер тундры преобладают ионы НСО⁻₃, в озерах лесной зоны – НСО⁻₃ и Са²⁺, в озерах степной зоны — SO₄²⁻, HCO⁻₃, Na⁺ и К⁺, в озерах пусты-ни – Сl⁻ и Na⁺ (вода таких озер приближается по своему составу к океанической).

В некоторых соляных озерах вода представляет собой рассол или рапу, содержащую соли в состоянии, близком к насыщению. Если такое насыщение достигнуто, то начинается осаждение солей, и озеро превращается в самоса-дочное. Самосадочные озера подразделяются на карбонатные,сульфатные,хлоридные. В первых из них осаждаются карбонаты, например сода Na₂CO₃ • 10H₂O. Во вторых осаждаются сульфаты, например мирабилит Na₂SO₄ • 10H₂O

и эпсомит MgS0₄ • 7H₂0. В третьих осаждаются хлориды, например галит (по-варенная соль) NaCl.

Помимо растворенных солей вода озер содержит биогенные вещества (соединения азота N, фосфора Р, кремния Si, железа Fе и др.); растворенные га-зы (кислород O₂, азот N₂, диоксид углерода С0₂, сероводород H₂S и др.); орга-нические вещества.

Биогенные вещества в озерной воде необходимы для жизнедеятельности водных организмов, однако их избыток приводит к ухудшению качества воды в озерах.

Кислород поступает в озера в основном из атмосферы, а также продуци-руется в процессе фотосинтеза. При избытке кислород уходит из воды в атмо-сферу. Он также расходуется при дыхании водных организмов, при разложении

и окислении органического вещества, находящегося в озере. Содержание ки-слорода в водной толще озера – непременное условие жизни и развития боль-шинства водных организмов.

Как и другие водные объекты, озера населены водными организмами (гидробионтами). По условиям питания водных организмов (трофическим ус-ловиям) озера подразделяются на олиготрофные (глубокие озера, Байкал и др., с малым количеством питательных веществ и малой продукцией органического вещества); евтрофные (озера с большим поступлением питательных веществ, большим содержанием органического вещества, образование которого ведет к перенасыщению кислородом в поверхностном слое воды, а разложение – к не-достатку кислорода в гиполимнионе); дистрофные (озера, содержащие в воде настолько избыточное количество органического вещества, что продукты его неполного окисления становятся вредными для жизнедеятельности организмов, как, например, в некоторых заболоченных районах); мезотрофные (озера со средними трофическими условиями).

Наиболее богаты жизнью прибрежные районы озера (за исключением бе-регов, подверженных сильному воздействию волнения). Видовой состав бенто-са – высших водных растений (макрофитов), моллюсков и др. – изменяется с увеличением глубины вдоль подводного склона. Для озер в условиях умерен-ного климата довольно типично следующее «тяготение» некоторых видов вод-ной растительности к глубинам: осока растет на берегу и на глубинах, не пре-вышающих 10-20 см, тростник растет до глубины около 1 м, камыш – 2, кув-шинки – 2,5, рдест – около 3 м. (рис. 44). По мере накопления донных отложе-ний и повышения дна озера в этом же направлении вдоль склона идет и зарас-тание озера. Количество планктона к центральной части озера обычно умень-шается

Рис. 1 Схема размещения растительности в прибрежной части озера и зарастания озера:

1 – осока; 2 – тростник; 3 – камыш; 4 – кувшинки; 5 – рдест; 6 – торф; 7 – сапропель

Для озер в условиях умеренного климата характерны такие внутригодо-вые изменения гидробиологических процессов. Повышение температуры воз

духа и воды в весенний период приводит к началу вегетации макрофитов, а в водной толще – к развитию фитопланктона (первому «цветению» воды). Во второй половине лета при максимальной температуре воды наступает новый период бурного развития фитопланктона и второе « цветение» воды. Вслед за развитием фитопланктона происходит и увеличение количества зоопланктона.

В летнее время активно развивается и бентос. С понижением температуры воз-духа и воды осенью начинают отмирать макрофиты, сокращается биомасса озера. Испытывают сезонный цикл жизнедеятельности и рыбы, у которых не-рест, происходит обычно весной и летом; зимой многие рыбы впадают в так на-зываемое холодное оцепенение.

Влияние озер на речной сток

Влияние озер на природную среду проявляется, прежде всего, через реч-ной сток. Различают общее постоянное воздействие озер на круговорот воды в речных бассейнах и регулирующее воздействие на внутригодовой режим рек.

Основное влияние сточных водоемов суши на материковое звено круго-ворота воды (а также солей, наносов, теплоты и т. д.) заключается в замедле-нии водо -, соле- и теплообмена в гидрографической сети. Озера (как и водохра-нилища) представляют собой скопление вод, увеличивающее емкость гидро-графической сети. В самом деле, объем воды, сосредоточенный в пресных озе-рах мира, – 91 тыс. км³, в то время как в реках единовременно находимся лишь 2,12 тыс. км³ воды. Обновление вод в озерах происходит во много раз медлен-нее, чем в реках, поэтому, чем больше озерность речного бассейна, тем медлен-нее водообмен в его гидрографической сети.

Меньшая интенсивность водообмена в речных системах, включающих озера (и водохранилища), имеет ряд серьезных последствий: накопление в во-доемах солей, органических веществ, наносов, теплоты и других компонентов речного стока ( в широком понимании этого термина). Реки, вытекающие из крупных озер, в основном, несут меньше солей и наносов.

Если с водной поверхности воды испаряется больше, чем величина осад-ков, то проточные водоемы уменьшают сток вытекающих из них рек. Кроме то-го, сточные озера (как и водохранилища) перераспределяют речной сток во времени, оказывая на него регулирующее воздействие и выравнивая его в тече-ние года. Степень регулирующего воздействий озер на сток воды, солей и на-носов обратно пропорциональна коэффициенту условного водообмена К_в. Чем больше объем озера по сравнению с объемом годового стока реки, вытекающей из водоема, тем меньше К_в и более равномерен сток.

Озера оказывают, таким образом, регулирующее влияние не только на сток воды, но и на сток солей, наносов, теплоты. Температура воды рек, выте-кающих из глубоких озер, в период нагревания ниже, а в период охлаждения – выше, чем на незарегулированных водоемами реках в тех же природных условиях.

Помимо непосредственного влияния озер на речной сток необходимо учитывать и их воздействие на природную среду в целом. Водоемы суши ока-зывают заметное влияние на местные климатические условия, уменьшая конти-

нентальность климата и увеличивая продолжительность весны и осени, на внутриматериковый влагооборот ( незначительно), способствуя повышению осадков, появлению туманов и т. д. Влияют водоемы и на уровень грунтовых вод, в целом повышая его, на почвенно-растительный покров и животный мир сопредельных территорий, увеличивая разнообразие видового состава, числен-ность, биомассу и т. д.

Озера широко используют для рыбного хозяйства, водного трат порта, водоснабжения, добычи минерального сырья, отдыха, туризма и спорта. Важно отметить необходимость комплексного и рационального использования водных

и других ресурсов озер с обязательным учетом требований охраны природных (водных, земельных, рыбных и др.) ресурсов.

Проблема защиты природных ресурсов озер (особенно бессточных) не-разрывно связана с рациональным использованием и охраной водных ресурсов в бассейнах рек, питающих эти озера. Это особенно хорошо видно на примере Аральского моря, судьба которого неразрывно связана с использованием вод-ных ресурсов в бассейнах рек Амударьи и Сырдарьи. Изменение режима Аральского моря, вызванное резким сокращением стока впадающих в него рек, – наглядный пример крупномасштабного, крайне негативного воздействия хозяй-ственной деятельности на природу.

Приведенный пример показывает большую важность экологической и гидрологической научной экспертизы при любом крупном хозяйственном вме-шательстве в природу, необходимость заблаговременного прогнозирования как естественных, так и антропогенных изменений режима рек и связанных с ними озер.

ГИДРОЛОГИЯ ВОДОХРАНИЛИЩ

5.1 Типы водохранилищ

5.2. Основные морфометрические характеристики водохранилищ

5.3. Водный режим водохранилищ

5.4. Термический и ледовый режим водохранилищ

5.5. Влияние водохранилищ на окружающую среду

Водохранилище –это искусственный водоем,созданный для накопления

и последующего использования воды и регулирования стока рек. Их стали строить в глубокой древности, примерно за три тысячи лет до нашей эры. В двадцатом веке они появились повсеместно, и в настоящее время насчитыва-ется более шестидесяти тысяч водохранилищ по всему земному шару.

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.

119

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.

121

Основные 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

122

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.

Водный режим водохранилищ

Водный баланс водохранилищ, так же как и водный баланс озер, может быть охарактеризован уравнением:

х + у_{п р} + y_{c 6 p} + z_{к о н д} + w_{п р} = у_{с т} + у_{в д з б} + z_{и с п} + w_c _т ± Du (стр. 89),

в среднем для многолетнего периода — уравнением:

X_оз + Y_пр = Y_ст + Z_оз.

Характерная черта структуры водного баланса водохранилищ – преобла-дание притока речных вод в приходной и преобладание стока вод в расходной части уравнения водного баланса. На долю осадков в большинстве случаев приходится лишь 2-3% прихода вод, на долю испарения – обычно не более 10% расхода вод. Основная причина этого – весьма большие значения величины удельного водосбора φ для большинства водохранилищ.

Для водохранилищ, расположенных в условиях избыточного и достаточ-ного увлажнения, Y_пр < Y_ст, т. е. ниже водохранилища происходит некоторое увеличение речного стока. Наоборот, в условиях недостаточного увлажнения Y_пр > Y_ст, при этом в водохранилищах теряется часть стока, тем больше, чем больше величина z_вдхр- x_вдхр и площадь водохранилища.

Интенсивность водообмена для водохранилищ обычно больше чем для озер . Поскольку роль местных осадков и испарения в водном балансе большин-ства водохранилищ невелика, значения коэффициента условного водообмена для водохранилищ, обычно значительно больше, чем для озер, что объясняется меньшими объемами искусственных водоемов.

Колебания уровня воды в водохранилищах в основном являются следст-вием искусственно регулируемого процесса наполнения и сработки водохрани-лища и могут быть оценены с помощью полного уравнения водного баланса водоема.

В период наполнения, обычно во время половодья и паводка на реке, уро-вень воды в водохранилище может подняться на значительную величину (ино-гда от уровня мертвого объема до нормального подпорного уровня). На такую же величину уровень снижается в период сработки водохранилища. В равнин-ных водохранилищах величина сезонных колебаний уровня составляет обычно 5-7 м, на горных 50-80 м, т. е. она значительно больше, чем на озерах. Велика на водохранилищах и интенсивность сезонных повышений и понижений уров-ня воды. Существенно меньшие по величине колебания уровня сопутствуют недельному и суточному режиму наполнения и сработки водохранилищ. Наи-большие колебания уровня свойственны нижней зоне водохранилища, в зоне переменного подпора изменения уровня сходны с речными.

Так же как и на озерах, на водохранилищах (особенно на мелководьях) довольно обычны сгонно-нагонные колебания уровня. Для долинных водохра-нилищ наиболее значительные сгонно-нагонные колебания уровня наблюдают-ся в тех случаях, когда ветер дует вдоль водохранилища.

Течения в водохранилищах имеют много общего с течениями в озерах,ноотличаются более сложной пространственной структурой и нестационарным характером. Наиболее сильные течения наблюдаются иногда в затопленных речных руслах, в заливах встречаются застойные зоны. В водохранилищах с большой площадью поверхности, как и в озерах, наблюдаются сильные ветро-вые течения, во многих водохранилищах – плотностные течения.

Волнение на водохранилищах зависит от их размера.Обычно оно слабее,чем на озерах, но сильнее, чем на реках. На больших водохранилищах высоты волн достигают 2–3 м. Важнейшие последствия ветрового волнения на водо-хранилищах – вертикальное перемешивание вод, особенно на мелководьях, аб-разия берегов, ухудшение условий жизнедеятельности макрофитов.

Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 349; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!