Зачем нужны водохранилища кратко

Обновлено: 28.06.2024

Водохранилища стали сооружать еще в глубокой древности для обеспечения водой населения и сельского хозяйства. Одним из первых на Земле считают водохранилище с плотиной Садд-эль-Кафара, созданное в древнем Египте в 2950—2750 гг. до н. э.

В XX в. водохранилища стали сооружать повсеместно. В настоящее время их на земном шаре более 60 тыс.; ежегодно в строй вступает несколько сот новых водохранилищ. Общая площадь всех водохранилищ мира более 400 тыс. км 2 , а с учетом под-пруженных озер — 600 тыс. км 2 . Суммарный полный объем водохранилищ достиг почти 6,6 тыс. км 3 . Многие реки земного шара — Волга, Днепр, Ангара, Миссури, Колорадо, Парана и другие — превращены в каскады водохранилищ. Через 30—50 лет водохранилищами будет зарегулировано 2 /₃ речных систем земного шара.

Приблизительно 95 % объема всех водохранилищ мира сосредоточено в крупных водоемах с полным объемом более 0,1 км 3 . В настоящее время таких водохранилищ более 3000. Большинство из них расположено в Азии и Северной Америке (по 31 %), а также в Европе (20 %).

По расчетам РосНИИВХа, в России сейчас насчитывается ЮЗ крупных водохранилища объемом более 0,1 км 3 каждое. Их суммарный полезный объем и площадь равны соответственно 339 км 3 и 101 тыс. км 2 . Всего же в России, по оценкам К. К. Эдельштейна (1998), более 2 тыс. водохранилищ.

Интересно проследить изменение количества и объема крупных водохранилищ мира в XX в. В начале века таких водохранилищ было всего 41, а их суммарный объем не достигал и 14 км 3 .

Наиболее интенсивное сооружение водохранилищ происходило в послевоенные годы, в 80—90-е годы крупных водохранилищ стали строить меньше.

Накопленную в водохранилищах воду используют для орошения и обводнения земель, водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, санитарных промывок речных русел, улучшения судоходных условий ниже по течению в маловодный период года и т. д. С помощью водохранилищ регулируют речной сток для гидроэнергетики, с целью предотвращения наводнений. Водоемы используют также для рыбного хозяйства, водного транспорта, рекреации (отдыха людей), водного спорта.

Гидрологическим режимом водохранилищ управляет человек, который выбирает заранее нужные параметры водоема и технические приемы его эксплуатации. Многие черты гидрологического режима водохранилищ определяются хозяйственными потребностями и регулируются. Вместе с тем искусственно созданные водоемы начинают участвовать в круговороте воды в речных системах, оказываются под влиянием комплекса природных факторов и подчиняются закономерностям, свойственным естественным водным объектам — рекам и особенно озерам.

Водохранилища — своеобразные водные объекты, новый природно-техногенный компонент ландшафта. Они преобразуют режим рек, влияют (иногда —неблагоприятно) на окружающую среду. Потребности практики заставляют изучать режим водохранилищ, разрабатывать стратегию рационального управления ими, принимать меры по предотвращению некоторых негативных последствий сооружения этих водоемов. Поэтому вполне правомочно говорить о возникновении нового раздела гидрологии — гидрологии водохранилищ.

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.

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.

Водохранилище - искусственный водоем, сформированный в долине реки водоподпорными сооружениями для регулирования ее стока и дальнейшего использования в хозяйстве.
При несомненных плюсах водохранилища могут обусловливать затопление, заболачивание и другие негативные последствия.
Сейчас в мире насчитывается более 30 тыс. водохранилищ с суммарным полным объемом около 6 тыс. км 3 .
При этом полезный объем оценивается почти в 3,5 тыс. км 3 , что близко к 10% среднегодового стока всех рек мира.
Общая площадь зеркала водохранилищ мира составляет 600-620 тыс. км 2 .
В России около 1200 водохранилищ.
Их суммарный объем свыше 900 км 3 , а полезный - около 450 км 3 .
Площадь их водного зеркала превышает 100 тыс. км 2 , в т. ч. без учета подпруженных озер - 60 тыс. км 2 .
Самое крупное по объему водохранилище России - Братское водохранилище на р. Ангаре.

По характеру регулирования стока различают водохранилища:

многолетнего,
сезонного,
месячного,
недельного и суточного регулирования.

Наполнение водохранилища и его сработка производятся всегда до определенных уровней.

Высший проектный уровень водохранилища (верхнего бьефа плотины), который поддерживается в нормальных эксплуатационных условиях в течение длительного времени, называется нормальным подпорным уровнем.

Минимальный уровень водохранилища, до которого возможна его сработка в условиях нормальной эксплуатации, называется уровнем мертвого объема.

Объем воды между этими 2 мя уровнями называется полезным объемом, так как только им можно распоряжаться для решения различных хозяйственных задач.

Объем воды, находящийся ниже уровня мертвого объема называется мертвым, и его использование в нормальных эксплуатационных условиях не предусмотрено.

Водохранилище является поглотителем биогенных и загрязняющих веществ благодаря процессам их разложения и осаждения.

На территории России построено более ста крупных объектов - искусственно созданных с помощью плотин скоплений воды. В данной статье рассмотрим подробно, что такое водохранилище, его основные характеристики, роль влияния на экологию.

Водохранилище – что это?

Что такое водохранилище? Это водный объект, компонент ландшафта, искусственно созданный человеком. Гидрологический речной режим регулируется в соответствии с необходимыми требованиями. Использование накопленных вод в водохранилище определяется хозяйственными потребностями.

Роль искусственных водоемов

Россия занимает огромные площади континента Евразия. Ее территории простираются от берегов Северного Ледовитого океана до южных степей и пустынь. Не везде есть обилие рек и озер, полностью удовлетворяющих запросы человека. Народное хозяйство требует больших расходов пресной воды. Искусственные водоемы с давних пор использовались для бытовых нужд населения и орошения посевов. Древнейшим рукотворным резервуаром считается египетский Садд-эль-Кафара, построенный еще до нашей эры. С начала XX века сооружение таких водоемов стало повсеместным. Сейчас на планете более 60 тысяч искусственно созданных водоемов. Крупнейшими водохранилищами в мире признаны Насер в Египте на реке Нил, Вольта в Гане, в России Куйбышевское на Волге и Братское на Ангаре.

Назначение

Суммарная площадь всех водоемов мира, созданных человеком за всю историю, - более 400 тысяч квадратных километров. Большинство водохранилищ расположено в Европе, Азии и Северной Америке. Что такое водохранилище для людей, кроме больших запасов воды, используемых для основных бытовых и хозяйственных потребностей? Эксплуатация искусственных водоемов позволяет более разумное применение водных ресурсов – накопленные водные массы применяют для орошения почвы, водоснабжения населения и промышленности, гидроэнергетики и транспортных путей. Также используются с целью предотвращения наводнений.

Часто водохранилища – это излюбленные места отдыха и рыбной ловли. Однако, несмотря на положительный экономический эффект, строительство плотин нередко вызывает негативные последствия, влияющие на экологию сопредельных территорий.

Категории искусственных резервуаров

Водохранилища могут подразделяться по нескольким признакам:

структура;
местонахождение в речном бассейне;
способ заполнения;
степень регулирования уровня воды;
географическое расположение.

По характеру ложа водохранилища делятся на:

Долинные - часть речной долины, перегороженной плотиной, является ложем. Направление уклона дна от верхней части к плотине – основной признак, определяющий это водохранилище. Глубина увеличивается к плотине. Могут быть русловые и пойменно-долинные.
Котловинные - расположены в изолированных от моря с помощью дамб низинах.

По месту в речном бассейне:

Верховые.
Низовые.
Каскад – ступенчатая система на речном русле.

По наполняемости водой:

По характеру регулирования уровня воды:

Многолетний – заполнение ложа может происходить в течение нескольких лет.
Суточный – уровень регулируется постоянно.
Сезонный – сброс воды происходит в определенное время года. Сезонные стоки применяются в целях искусственного орошения сельскохозяйственных земель в весенне-летний период и снижения возможной опасности наводнения.

Зимние понижения уровня опасны для растительного и животного мира созданного с помощью плотины водоема. В случае если сезонный сток происходит на водохранилище зимой, пласты льда, оседающие на осушенное дно, придавливают большое количество рыбы.

По географическому положению:

Равнинное – широкое водохранилище, высота уровня воды не больше 30 метров.
Горное - величина повышения уровня может достигать более 300 метров.
Предгорное - показатели уровня воды находятся в пределах 100 метров.
Приморское – напор несколько метров, сооружают в морских заливах.

Что такое водохранилище для рыбака и туриста?

Изменение русла реки оказывает негативное влияние на нерест рыбы. Вследствие изменения кормовой базы и мест скопления популяций постепенно беднеет видовой состав. Ценные породы исчезают. Однако рыбная ловля на водохранилище зачастую бывает удачной.

Крупные водохранилища характеризуются собственным микроклиматом. Нередко крупные пресные резервуары называют морем. На открытом водном зеркале возникают волны, которые из-за отсутствия естественных препятствий в виде островов отличаются большой высотой. Не только жители окрестных берегов предпочитают отдых на водохранилище, живописные ландшафты и богатая фауна привлекают многочисленных туристов и путешественников.

Влияние на окружающую природу

Строительство водохранилищ может неблагоприятно повлиять на природные условия окружающей местности. Самые серьезные негативные последствия строительства крупных водохранилищ - затопление земель, подъем уровня грунтовых вод, заболачивание прибрежных зон. Общая площадь территорий, ушедших под воду, - приблизительно 240 тысяч квадратных километров. Заиление водохранилищ представляет собой процесс формирования крупных наносов на дне, приводит к уменьшению уровня воды. Также предполагается, что дополнительная нагрузка в виде массы накопленных объемов воды может привести к повышению уровня сейсмичности.

Сооружение водохранилищ влечет множество разнообразных последствий. В процессе создания и эксплуатации плотин следует тщательно планировать строительство и учитывать экологические прогнозы.

Водохрани́лище, искусственный водоем значительной вместимости, образованный обычно в долине реки водоподпорными сооружениями для регулирования ее стока и дальнейшего использования в народном хозяйстве. Водохранилища могут включать озера, режим уровней которых искусственно изменяется и регулируется гидротехническими сооружениями. Наиболее отрицательные последствия создания водохранилищ: затопление, заболачивание, подтопление земель и др.

Водохрани́лище, искусственный водоем, значительной вместимости (обычно более 1 млн м 3 ), образованный в долине реки водонапорными сооружениями для регулирования ее стока и использования в хозяйственных целях. Водохранилища могут включать также озера. Главная цель создания водохранилищ — регулирование стока рек (или озер) и временных водотоков, который в естественных условиях характеризуется большой неравномерностью во времени. Так, на большинстве рек России за период кратковременного половодья проходит 60-70% годового стока, а летом и зимой отмечается межень. Но именно в межень потребности в воде резко возрастают: летом — для отраслей хозяйства, зимой — для энергетики.

Крупнейшие водохранилища

Вся история человечества связана с созданием искусственных водоемов. Первые водохранилища были еще в Древнем Египте.

Сейчас в мире насчитывается более 30 тыс водохранилищ с суммарным полным объемом около 6 тыс км 3 . При этом полезный объем оценивается почти в 3, 5 тыс км 3 , что близко к 10% среднегодового стока всех рек мира. Общая площадь зеркала водохранилищ мира составляет 600-620 тыс км 2 , а без учета подпруженных озер (в числе которых Байкал) — 360-380 тыс км 2 .

Если исключить водную поверхность рек и пойменных озер, существовавших до создания гидроузлов, то получается, что водохранилищами затоплено на Земле 330-350 тыс км 2 , или 0, 2% территории суши.

По объему и по площади зеркала самое крупное водохранилище мира — Виктория на р. Виктория-Нил в Африке. Самое глубокое водохранилище — Байкальское (до 1620 м) Иркутской ГЭС. Глубина других намного меньше. Наиболее глубокие водохранилища (200-300 м) образованы высокими плотинами в горных ущельях, в том числе плотиной Нурекской ГЭС (на высоте 300 м).

В России около 1200 водохранилищ. Их суммарный объем свыше 900 км 3 , а полезный около 450 км 3 . Площадь их водного зеркала превышает 100 тыс км 2 , в т. ч. без учета подпруженных озер — 60 тыс км 2 . Самое крупное по объему водохранилище России — Братское водохранилище на р. Ангаре.

По площади зеркала выделяется Байкальское водохранилище — 32965 км 2 , а без учета подпруженных озер — Куйбышевское водохранилище — 5900 км 2 . Последнее входит в состав Волго-Камского каскада водохранилищ, который превратил Волгу (в меньшей степени Каму) в цепочку искусственных водоемов. По существу на Волге осталось лишь 2 неподпруженных участка выше г. Ржева и ниже г. Волгограда. Но нижний участок находится под сильным влиянием попусков воды из соседнего Волгоградского водохранилища. Общий полный объем водохранилищ и прудов в бассейне Волги приближается к 90 км 3 при среднем многолетнем ее стоке примерно 250 км 3 /год и устойчивом во времени стоке подземного происхождения 70 км 3 /год. Это означает, что водохранилищами может быть зарегулировано до 50% неустойчивого стока Волги.

Типы водохранилищ

По характеру регулирования стока различают водохранилища многолетнего, сезонного, месячного, недельного и суточного регулирования. При многолетнем регулировании сток маловодных рек пополняется за счет многоводных. Сезонное регулирование направлено на аккумуляцию в водохранилищах стока половодья и паводков для использования в маловодные периоды года, а также предотвращает наводнения. Месячное, недельное и суточное регулирование осуществляется в основном для целей гидроэнергетики.

Уровни и объемы водохранилища

Наполнение водохранилища и его сработка производятся всегда до более или менее определенных уровней. Высший проектный уровень водохранилища (верхнего бьефа плотины), который поддерживается в нормальных эксплуатационных условиях в течение длительного времени, называется нормальным подпорным уровнем. Минимальный уровень водохранилища, до которого возможна его сработка в условиях нормальной эксплуатации, называется уровнем мертвого объема. Объем воды между этими двумя уровнями называется полезным объемом, так как только им можно распоряжаться для решения различных хозяйственных задач. Объем воды, находящийся ниже уровня мертвого объема называется мертвым, и его использование в нормальных эксплуатационных условиях не предусмотрено. В экстремальных условиях высокого половодья или паводка допускается превышение нормального подпорного уровня до так называемого форсированного подпорного уровня.

Роль водохранилищ в хозяйстве

Трудно переоценить роль водохранилищ. Они и связанные с ними ГЭС — основные поставщики электроэнергии в момент наибольшей потребности в ней, так как тепловые и атомные станции не могут так оперативно менять режим своей работы, как ГЭС. Без водохранилищ невозможно было бы обеспечить гарантированное водоснабжение в районах орошаемого земледелия, а также для такого мегаполиса как Москва, и поддерживать необходимые для речного транспорта глубины. Водохранилища — центры водной рекреации и рыболовства. Вместе с тем создание водохранилищ привело к негативным изменениям в жизни людей и в окружающей среде: затоплены и подтоплены ценные пашни и пастбища, перенесены на новое место многие города и населенные пункты.

Замедленный водообмен снижает способность самоочищения природных вод, хотя наличие больших масс воды позволяет разбавлять загрязненные стоки, попадающие в реки и водоемы. Именно поступление загрязненных стоков — главная причина неудовлетворительного качества воды во многих водохранилищах.

Читайте также: