Влияние водохранилищ на окружающую среду реферат

Обновлено: 05.07.2024

Энергетические объекты являются наиболее опасными антропогенными загрязнителями окружающей природной среды, в том числе и для водной.

Воздействие энергетики на окружающую водную среду обобщенно сводится к следующему:

  • водопотребление и водопользование, обуславливающее изменение водного баланса и качества воды;
  • выпадение на поверхность в виде твердых частиц и жидких растворов продуктов выбросов в атмосферу, в том числе кислот и кислотных окислов, металлов и твердых соединений, канцерогенных и радиоактивных веществ;
  • выбросы твердых и жидких радиоактивных отходов, включая отходы добычи и обогащения, урановых руд;
  • выбросы теплоты, следствием которых могут быть постоянное или локальное повышение температуры в водоеме, временное повышение температуры, изменение условий ледостава, зимнего гидрологического режима, изменений условий паводков, изменение распределений осадков, испарений, туманов, местное потепление водного бассейна;
  • создание водохранилищ в долинах рек или с использованием естественного рельефа поверхности, а также создание искусственных прудов охладителей, что вызывает изменение качественного и количественного состава речного стока, изменение гидрологии водного бассейна, увеличение давления на дно, проникновение влаги в разломы коры и изменение сейсмичности, изменение условий рыболовства, развитие планктона и водной растительности, изменение микроклимата, условий отдыха, бальнеологических и других факторов водной среды, подтопления и заболачивания территорий, берегообрушение, перенос населенных пунктов;
  • воздействие сбросов, выносов и изменение характера взаимодействия водных бассейнов с сушей на структуру и свойства континентальных шельфов.

Необходимо также заметить, что примесные загрязнения могут суммарно воздействовать на естественный круговорот между гидро-, лито- и атмосферой.

В данном реферате будут рассмотрены все виды воздействия энергетических объектов на окружающую водную среду, а именно воздействие на водную среду атомных, гидравлических и теплоэлектростанций. Такие объекты энергетики как линии электропередач и электрические подстанции, а также теплотрассы непосредственного воздействия на водную среду не оказывают.

Воздействие ТЭС на водную среду

Из всех типов электростанций наибольшее отрицательное воздействие на окружающую среду (ОС) оказывают ТЭС. В качестве основных факторов воздействия можно назвать следующие:

  • добыча топлива (создание шахт и образование терриконов), его переработка и транспортировка;
  • изъятие территорий;
  • загрязнение газообразными, жидкими и твердыми отходами;
  • тепловое загрязнение воздушной и водной среды;
  • шумовое загрязнение

Воздействие ТЭС на водную среду проявляется в таких основных моментах:

а) сливы жидких загрязняющих веществ (ЗВ) в водные объекты;

б) оседание на поверхности водоемов твердых частиц (например, мелкодисперсная угольная пыль) при их выбросах в атмосферу;

в) попадание в водный объект ЗВ с осадками, выпадение кислотных осадков;

г) тепловое загрязнение водоемов.

Горячая вода охлаждается в градирнях. Затем подогретая вода возвращается в водную среду. В результате сброса подогретых вод в водные объекты происходят неблагоприятные процессы, приводящие эвтрофикации водоема, снижению концентрации растворенного кислорода, бурное развитие водорослей, сокращения видового разнообразия водной фауны. В качестве примера подобного воздействия ТЭС на водную среду можно привести такое: В Харьковской области ТЭС города Эсхар сбрасывает подогретые воды в реку Северский Донец, участок реки, подверженный влиянию данной ТЭС, ощущает все вышеперечисленные негативные процессы.

Допустимые по нормативным документам пределы подогрева воды природных водоемов составляет: на 3 С летом а на 5 С зимой.

Необходимо также сказать о том, что тепловое загрязнение приводит также к изменению микроклимата. Так, вода, испаряющаяся из градирен, резко повышает влажность окружающего воздуха, что в свою очередь приводит к образованию туманов, облаков и др.

Кроме конденсаторов турбогенераторов, потребителями охлаждающей воды являются маслоохладители. Основные потребители технической воды (системы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют около 75 общего расхода воды. В то же время именно эти потребители воды являются основными источниками примесного загрязнения. При промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов серийных блоков ТЭС мощностью 300 МВт образуется до 1000 м 3 разбавленных растворов соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония, железа и других веществ.

Отметим также и сложность проблемы золошлаковых отвалов. Помимо того, что под эти отвалы изымаются значительные площади земель пригодных для сельскохозяйственного использования, изменяются природные ландшафты, но также возникает возможность загрязнения подземных и поверхностных вод. Под действием атмосферных осадков из золошлаковых отходов могут вымываться соединения твердых металлов, серы и попадать в почву и водные объекты.

Влияние АЭС на водную среду

Главное различие между ТЭС и АЭС заключается в том, что в схеме последней вместо котла, работающего на органическом топливе, имеется атомный реактор, а также парогенератор особой конструкции. Остальное оборудование, а, следовательно, и воздействие этой части АЭС на ОС, не отличается от оборудования ТЭС.

В схемах АЭС предусматриваются необходимые устройства для сбора активных веществ и удаления их в виде газообразных, жидких или твердых отходов. Жидкие отходы содержат радиоактивные изотопы стронция, цезия, водорода и других элементов. Суммарное расчетное значение радиоактивности жидких отходов блока АЭС с легководным реактором мощностью 1000 МВт составляет около 10 12 c -1 (30 Ки/год по продуктам деления). Радиоактивность отходов у разных АЭС отличается на несколько порядков, но в подавляющем большинстве случаев не превышает предельно допустимые уровни (ПДУ).

Систематические наблюдения за воздействием АЭС на водную среду при нормальной эксплуатации не обнаружили существенных изменений естественного радиоактивного фона. При установленных допустимых уровнях воздействия ядерной энергетики на гидросферу и существующих методах контроля сбросов действующие типы ядерных энергетических установок не представляют собой угрозы нарушения локальных и глобальных равновесных процессов в гидросфере и ее взаимодействия с другими составляющими географической оболочки Земли.

Все другие виды воздействий АЭС на водную среду не связанные с радиоактивностью (влияние системы водоснабжения, подводящих и отводящих каналов, фильтров), качественно не отличаются от аналогичных воздействий ТЭС. Основное тепловыделение АЭС в окружающую среду, как и на ТЭС, происходит в конденсаторах паротурбинных установок. Однако удельные тепловыделения в охлаждающую воду у АЭС больше, чем у ТЭС, вследствие значительного удельного расхода пара. Это определяет большие удельные расходы охлаждающей воды. В связи с чем почти на всех новых АЭС предусматривается установка градирен, в которых теплота отводится непосредственно в атмосферу. Затем охлаждающая вода поступает в пруды-охладители. Это водоемы обособленного водопользования, предназначенные для обеспечения замкнутой системы водоснабжения АЭС.

Для АЭС также остро стоит проблема захоронения радиоактивных отходов. Эта проблема может затрагивать как гидросферу, так и другие оболочки Земли.

Взаимодействие ГЭС и окружающей водной среды.

Всего несколько десятилетий назад широкое распространение получила точка зрения о том, что ГЭС не могут отрицательно влиять на ОС, поскольку при их эксплуатации практически полностью отсутствует загрязнение атмосферы. Безусловно, получение электроэнергии на ГЭС имеет массу преимуществ, такие как экономия органического топлива и неисчерпаемость гидроресурсов.

Однако со временем стало ясно, что при строительстве и эксплуатации ГЭС окружающей природной среде, а именно водной, наносится существенный ущерб. Для работы ГЕС необходимо строительство водохранилищ. В принципе, это позволяет обеспечивать водой маловодные районы (например, Каховское водохранилище через Северокрымский канал снабжает Керчь, Феодосию и частично другие регионы Крыма).

Однако именно водохранилища и являются главным бедствием, большую часть их составляют мелководья. Площади мелководий особенно велики при зарегулировании равнинных рек, например, у водохранилищ Днепровского каскада. Вода мелководий интенсивно прогревается солнцем, что в совокупности с поступлением биогенных веществ создает благоприятные условия для развития сине-зеленых водорослей и других эвтрофикационных процессов. При создании водохранилищ затапливается территория, равная площади его зеркала. Для аккумулирования 1 км 3 воды в водохранилищах, сооружаемых на равнинных реках, площадь затопления составляет порядка 300-320 км 2 , на горных реках – порядка 80-100 км 2 . Поэтому развитие гидроэнергетики предпочтительней вести в горной местности. В результате фильтрации воды в борта водохранилища вокруг него формируется обширная зона подтопления, почти равная по площади зеркалу водохранилища. Волновые явления вызывают переработку берегов и их обрушение, что увеличивает площади мелководий. Мелководья и подтопление способствует заболачиванию территорий, прилегающих к водохранилищу.

При сооружении ГЭС происходит перераспределение стока реки, измеряется ее уровень, а также волновой, термический и ледовый режимы. Скорости течения реки уменьшаются в десятки раз. В отдельных частях водохранилища возникают застойные зоны. Изменяется тепловой режим в нижнем бьефе водохранилища в осеннее-зимний период за счет поступления из верхнего бьефа более теплой воды, нагретой в водохранилище за лето. Эти отклонения от естественных условий распространяются на сотни километров от плотины ГЭС. Наблюдаются существенные изменения гидрохимического и гидробиологического режимов водных масс. В верхнем бьефе массы воды насыщаются органическими веществами, поступающими с речным и поверхностны стоком, сточными водами, а также вымываемыми из затопленных почв.

Под давлением огромных масс воды, накопленных в водохранилищах, нередко происходят просадки земной поверхности, сопоставимые с землетрясениями силой до 2-3 баллов. В результате изменения русловых режимов в водохранилищах оседают наносы. Зарегулирование речного стока отражается на состоянии морской среды. Губительным для Азовского моря оказалось зарегулирование стока рек Дона и Кубани. Сооружение Цимлянского (на Дону) и Краснодарского (на Кубани) водохранилищ уменьшило поступление речного стока в Азовское море примерно на 30%, что привело к снижению уровня моря на 70 см. Черноморская вода с соленостью 14-17 о /оо хлынула в акваторию Азовского моря, соленость которого составляла 7-11 о /оо. Постепенное изменение солености Азовского моря привело к исчезновению его многочисленного и разнообразного рыбного населения. Этому способствовали также неоправданно высокие квоты ежегодного улова рыбы и загрязнение акватории Азовского моря сбросными водами рисовых плантаций, другими сточными водами, сбросами судов. В результате в течении 15-20 лет рыбные запасы моря оказались практически исчерпанными.

ВЫВОДЫ

Энергетические объекты являются одними из наиболее опасных антропогенных источников загрязнения окружающей природной среды и дают основное количество загрязняющих веществ, попадающих в природные среды. Окружающая водная среда не является исключением и по объемам воздействия на гидросферу энергетические объекты являются первым негативным фактором влияния.

Наибольшее неблагоприятное воздействие на водные объекты проявляют гидроэлектростанции, хотя их воздействие на атмосферу минимально. Основные экологические проблемы, связанные с эксплуатацией ГЭС – затопление огромных территорий, заболачивание, изменению морфометрических, гидрофизических, гидрохимических, токсикологических, гидробиологических и других параметров водных объектов.

Основное воздействие ТЭС, так же как и АЭС, сводится к изменению термического режима водного объекта путем неконтролированного сброса подогретых вод. Это приводит к изменению микроклимата, зацветанию водоемов, сокращению видового разнообразия водной фауны и другим сопутствующим неблагоприятным процессам.

Воздействие ТЭС на водную среду также проявляется в сливах жидких загрязняющих веществ (ЗВ) в водные объекты, оседании на поверхности водоемов твердых частиц (например, мелкодисперсная угольная пыль) при их выбросах в атмосферу и попадание в водный объект ЗВ с осадками, а также при вымывании ЗВ из золошлаковых отвалов, выпадение кислотных осадков. Все это химическое загрязнение приводит к ухудшению качества воды, и как следствие – может в дальнейшем приводить к негативным последствиям на уровне экосистемы.

Что касается АЭС, то особенностью их эксплуатации является риск радиоактивного загрязнения природной среды, в том числе и водной. И хотя наблюдения за воздействием АЭС на водную среду не обнаружили существенных изменений естественного радиоактивного фона, тем не менее, это не умаляет опасности, связанной с неизбежным образованием жидких радиоактивных отходов и необходимостью их хранения, захоронения или утилизации. И хотя на данный момент АЭС наносят меньший ущерб водной среде, чем ГЭС и ТЭС потенциальный опасность их несомненно огромнее.

Объекты энергетики, являясь наиболее опасными с экологической точки зрения, оказывают отрицательное влияние на водную среду, приводя к нарушению процессов самовосстановления, ухудшая токсикологические, гидрохимические и гидробиологические показатели водных объектов. Это снижает качество воды, и ухудшает ее питьевую ценность.

Уменьшение влияния энергетической промышленности на биосферу в целом, так же как и на ее водную оболочку, путем снижения объемов деятельности на данном этапе развития общества мне представляется невозможным. Поэтому задача экологов сейчас – это поиск путей оптимизации энергетики: повышение эффективности использования топлива на АЭС и ТЭС, а также снижение воздействия на ОС. Что касается гидроэнергетики, которая привносит значительный вклад в ухудшение водной среды, то, на мой взгляд, ее развитие в будущем будет связано со строительством небольших ГЭС преимущественно на горных реках для энергоснабжения близлежащих районов. В этом случае последствия для окружающей водной среды будут значительно менее губительны, чем при строительстве каскадов ГЭС на равнинных реках, как например, на Днепре, где их строительство было связано с созданием огромных водохранилищ и затоплением значительных территорий.


Лекции


Лабораторные


Справочники


Эссе


Вопросы


Стандарты


Программы


Дипломные


Курсовые


Помогалки


Графические

Доступные файлы (1):

n1.doc

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Алтайский государственный аграрный университет"
Факультет природообустройства

Кафедра экологии и природопользования

Реферат на тему:

"Влияние водохранилищ на природную среду"

студентка гр. 684

Глава 1. Условия формирования, типы водохранилищ 4

Глава 2. Влияние водохранилищ на природную среду 6

2.1 Изменение берегов водохранилищ 8

2.2 Влияние водохранилищ на грунтовые воды 10

2.3 Влияние водохранилищ на почвы 11

2.4 Изменения растительного покрова 12

2.5 Водохранилища и климат 13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16

ВВЕДЕНИЕ

Водохранилища – это искусственные водоёмы, созданные при строительстве плотин на реках и сочетающие свойства рек и озер.

Накопление запасов воды в водохранилищах дает возможность перераспределить сток во времени и по территории страны и составляет основной способ более полного использования водных ресурсов в интересах различных отраслей народного хозяйства. Именно поэтому водохранилища необходимы для целей гидроэнергетики, для орошения и обводнения земель, для водоснабжения городов и промышленных предприятий, для водного транспорта, лесосплава, борьбы с наводнениями и для организации отдыха населения.

Строительство водохранилищ имеет множество негативных последствий для природы, так как с каждым годом все большее значение приобретают проблемы комплексного использования водных ресурсов и влияние водохранилищ на природу, и хозяйство прилегающих территорий. В связи с этим, в настоящее время разрабатывается методика прогнозирования изменений климатических условий. Исследования показали, что тесная взаимосвязь всех явлений природы обуславливает неизбежные изменения установившихся ранее природных процессов в зоне влияния водохранилищ.

Целью данной работы является описание основных закономерностей воздействия водохранилищ на берега, грунтовые воды, растительный покров и климат.

Глава 1. Условия формирования, типы водохранилищ

Водохранилища образуются путем строительства плотин на реках или временных водотоках.

Основным обязательным признаком водохранилища, является возможность регулирования расхода воды и его уровенного режима при помощи системы гидроузлов плотины. Без соблюдения этого условия водоём не может называться водохранилищем. Для регулирования стока в водохранилищах, вода аккумулируется до более или менее определенных уровней.

Период аккумуляции стока называется наполнением водохранилища, а процесс отдачи накопленной воды – сработкой водохранилища. Как наполнение водохранилища, так и его сработка производятся всегда до более или менее определенных уровней. Различают несколько характерных уровней, главный из них – нормальный подпорный уровень (НПУ) и уровень мертвого объема (УМО). (НПУ) – наивысший проектный уровень верхнего бьефа, выше которого подъем уровня в водохранилище, не допускается. (УМО) – минимальный уровень водохранилища при сработке его полезного объема, допустимый в условиях нормальной эксплуатации водохранилищ. Также выделяют форсированный подпорный уровень (ФПУ). Он выше (НПУ) и допустим при пропуске стоков половодий и паводков редкой повторяемости. Водохранилища земного шара могут быть подразделены на типы по характеру ложа, способу его заполнения водой, месту в речном бассейне, географическому положению, характеру регулирования стока.


  • Горные, сооружают на горных реках, характеризуются сравнительно небольшой площадью акватории, они обычно узкие и глубокие, и имеют напор, то есть величину повышения уровня воды в реке в результате сооружения плотины до 300м. и более;

  • Предгорные, высота напора обычно 50-100м.; высокие и в большинстве крутые берега;

  • Равнинные, характеризуются значительной площадью водного зеркала и площадью затопления земель на единицу объема и напора; высота напора обычно не превышает 30м.;

  • Приморские, сооружают в морских заливах, лиманах, эстуариях; имеют небольшой напор.

  • Многолетнего регулирования;

  • Сезонного регулирования;

  • Недельного регулирования;

  • Суточного регулирования.

Кроме выше перечисленного, водохранилища делятся по конфигурации, по глубине, по размеру, площади, объему, по химическому составу вод и т. д.

Глава 2. Влияние водохранилищ на природную среду

При создании водохранилищ изменяются ландшафт речных долин и озерных котловин. Изменения ландшафта и гидрологического режима реки оказывает большое влияние на окружающую среду прилегающей территории. Взаимодействие водохранилищ с окружающей средой, прежде всего с природой водосборной площади, существенно отличается от взаимодействия естественных водных объектов.

Существенно уменьшается площадь, объем, ширина и глубина водохранилища в целом и его участков в частности. Наибольшие изменения происходят в верхнем участке водохранилища и в заливах, где вода уходит с затопленной поймы и сохраняется только в бывшем русле реки: фактически этот участок на время превращается снова в речку. Ниже водохранилищ ландшафт речной системы также изменяется, особенно при сезонном и многолетнем регулировании стока. В результате частичного или полного прекращения паводков уменьшаются площади весеннего затопления поймы.

Изменения гидрологического режима реки и процессов, происходящих в береговой полосе, отражаются на почвенно-растительном покрове, животном мире и микроклиматических условиях.

Температура воздуха над самой рекой и в прилегающей береговой полосе несколько выше, чем на окружающей местности, часто образуются туманы. Происходит постоянное и временное затопление и повышение уровня грунтовых вод, вызывая в нижних бьефах такие же изменения. Другое воздействие на природные условия в поймах и дельтах рек оказывает снижение паводковых уровней.

Травостой заливных лугов при отсутствии ежегодного увлажнения и удобрения постоянно изменяется: влаголюбивые растения сменяются менее неприхотливому, но и менее ценному в кормовом отношении разнотравью; урожайность сенокосов и выгонов снижается.

Изменение почвенно-растительного покрова оказывает существенное влияние на условия существования животного мира речных долин, особенно водных животных, водоплавающих и болотных птиц.

Таким образом, создание водохранилищ вызывает существенные изменения почв, растительности и животного мира. Причина этого заключается в изменении климата, характера и степени увлажнения почв.

Размеры территории, на которой проявляется влияние водохранилища зависит не только от местных факторов (строение рельефа, литология почвогрунтов, особенности грунтовых вод и т. п.), но и от размыва и размера эксплуатации водохранилища, а также и от его географического положения.

2.1 Изменение берегов водохранилищ

водохранилище ландшафт гидрологический микроклимат

В природе не много таких быстро меняющихся и неустойчивых типов рельефа, как берега новых водохранилищ. В первые годы после создания водохранилищ, изменяются склоны речной долины, оказавшиеся на границе с водой. В одних местах берег начинает обваливаться и отступать, в других весь склон приходит в движение и возникает оползень, а в условиях балок – заливов образуются косы и пересыпи.

Главная сила, действующая на берега, разрушающая и намывающая их – ветровые волны и колебания уровней воды. Под воздействием волн происходят процессы абразии берегов, аккумуляции смытого материала и перенос его вдоль берегов. Колебания уровней воды определяют вертикальную зону волнового воздействия на берега, ширину зоны затопления и переработки берегов. Процессы затопления и подтопления берегов и волновая деятельность способствует развитию геодинамических процессов: обвалов, оползней, суффозий, просадок, а в определенных условиях – карста, термоабразии.

Отступающие под действием волн или абразионные берега широко распространены на всех водохранилищах. Разрушаются в основном крутые склоны долин. Состав пород абразионных берегов может быть любой (глины, пески, скальные породы и т. д.), все в той или иной степени размываются волнами. Быстрее всего разрушаются песчаные, лёссовые, несколько медленнее – суглинистые, ещё медленнее – глинистые. Скорость разрушения берега зависит и от его высоты: чем ниже берег, тем быстрее он размывается. Однако воды размывают породы, больше на больших берегах.

Обычно спустя несколько лет после наполнения водохранилища скорость размыва берегов постепенно уменьшается. Тем не менее, берег продолжает отступать еще многие десятилетия.

Большое влияние на формирование берегов оказывает полузатопленная растительность. Лес, густые заросли кустарников и трав уменьшают высоту волн, препятствуют движению наносов, и берег в таких местах не разрушается.

Своеобразно развиваются оползневые берега. После создания водохранилищ повышается уровень подземных вод, и влажность пород увеличивается. В результате меняются физические свойства грунтов. Всё это ведет к нарушению равновесия сил, которое обеспечивает неподвижность склона. Его неустойчивость увеличивает колебания уровня водохранилища, вызывающие резкие изменения давления грунтовых вод на породы. Возникает оползень, а в тех местах, где они наблюдались раньше, они вновь приходят в движение.

Для защиты берегов от размыва приходиться возводить защитные гидротехнические сооружения. Иногда от разрушения волнами намывается искусственный пляж.

2.2 Влияние водохранилищ на грунтовые воды

С заполнением водохранилища грунтовые воды подпираются водохранилищем и поднимаются ближе к поверхности земли до того уровня, при котором они вновь могут стекать в водоем. До тех пор пока грунтовые воды не достигнут этого уровня, происходит их непрерывное пополнение за счет водохранилища.

Быстрое повышение уровня грунтовых вод происходит в трещиноватых известняках, в галечниках, в гравии и крупнозернистых песках и медленное в суглинках и глинах.

По мере удаления от уреза водохранилища скорость распространения подпора уменьшается. Формирование подпорного уровня грунтовых вод происходит медленно и в значительном удалении от водохранилища может продолжатся несколько десятков лет даже в хорошо водопроницаемых породах.

Повышение уровня грунтовых вод, вызывает заболевание и подтопление территории, приводит к изменению почв, химического состава грунтовых вод и растительности.

Таким образом, изменения режима грунтовых вод имеет большое значение для водоснабжения, строительства и других отраслей хозяйства, на водохранилищах организованы гидрологические станции и посты. Также влияние водохранилищ на грунтовые воды изучается с помощью скважин, приуроченных на различных расстояниях от береговой линии.

2.3 Влияние водохранилищ на почвы

Характер влияния водохранилищ на почвы изменяется в зависимости от уровня грунтовых вод, удаленности от уреза водохранилища, уклона поверхности, механического состава почв, характера растительности. Ширина зоны влияния водохранилищ на почвы составляет нескольких десятков метров до одного, а иногда и нескольких км.

На большей части поймы, где уменьшается или прекращается увлажнение поймы паводковыми водами, наблюдается ксеротофитизация почв. Особенно это заметно в аридных районах, где отсутствие весенних или весенне-летних разливов объясняет - высокую интенсивность вторичного засоления поймы. До создания водохранилища периодическое промывание способствовало снижению засоленности почв и образованию горизонта пресных вод, который препятствовал капиллярному подъему более глубоких засоленных вод. На почвы пойм влияют также зимние затопления. Так, наледи на лугах и поймах могут на отдельных участках держатся до середины мая, что не только нарушает нормальный фенологический цикл, но и способствует развитию процесса оглеения почв с соответствующим изменением растительного покрова.

Таким образом, изменения почвенного покрова могут иметь и отрицательные и положительные последствия. При осуществлении соответствующих мелиоративных работ приток грунтовых вод в верхние слои почвы может явится источником постоянного увеличения их плодородия, в связи с чем земли, расположенные в зоне подтопления, можно рассматривать как ценный фонд для сельскохозяйственного освоения.

2.4 Изменения растительного покрова

Изменение гидрологического режима, микроклиматических условий и почвенного покрова прибрежных территорий оказывает влияние на высшую растительность, как самого водоема, так и прибрежных территорий. Глубоководное и постоянное затопление территории приводит к полной гибели существующей здесь растительности – не вырубленных деревьев и кустарников, трав, мхов. Даже водные растения – тростники, камыши, рогоз и др. не могут существовать , если глубина воды превышает 2-2,5м.

В первые годы происходит быстрое разложение и минерализация органических остатков травянистой растительности.

Выносливость различных древесных и кустарниковых пород к затоплению и подтоплению неодинакова. Большую жизнестойкость в условиях затопления показывают ивы, обладающие способностью образовывать придаточные корни, и некоторые другие виды деревьев и кустарников, в частности вяз мелколистный, скумпия и др.

В первый год на мелководных участках водохранилищ преобладают разреженные заросли растений, перенесших затопление, или растительность совсем отсутствует. На второй и отчасти третий годы массовое распространение получают рогоз, сусан, тростник и др. В дальнейшем широко развивается лиственное разнотравье при одновременном отмирании рогоза, а на последнем этапе характерно преобладание узколиственного воздушно-водного разнотравья (тростник, манник, камыш озерный) и крупной осоки, а в глубоководной зоне – урути.

При повышении уровня грунтовых вод ближе к поверхности травостой становится беднее, многие ценные травы исчезают, в первую очередь бобовые и многолетние злаки, и в таких условиях произрастают хорошо, например, полевица белая, мятлик, тимофеевка.

2.5 Водохранилища и климат

Влияние водохранилищ на климат распространяется на сравнительно небольшую территорию прилегающих районов и еще менее заметно в нижних бьефах гидроузлов. Изменения микроклимата при создании водохранилищ определяется увеличением суммарной радиации и радиационного баланса, большей теплоемкостью водохранилищ по сравнению с сушей, уменьшением шероховатости поверхности и другими факторами.

Интенсивность изменений климата под влиянием водохранилищ зависит также от рельефа (чем выше берег, тем быстрее затухают эти изменения), от параметров водохранилища, особенно объема водной массы, и других факторов. Основные изменения метеорологических условий под влиянием водохранилищ состоит в следующем: увеличивается радиационный баланс, испарение, ослабляется континентальность климата, возрастают скорости ветра, появляются ветры типа бризов.

Изменения затрагивают практически все элементы микроклимата акватории и прибрежных территорий. Известно, также что причина специфичности климата прибрежной зоны водоемов кроется в различии физических свойств воды и суши. Альбедо водной поверхности при большой высоте Солнца колеблется всего от 7 до 11% и всегда меньше альбедо поверхности суши.

Под воздействием водохранилищ в прибрежной полосе, как правило, уменьшается континентальность климата: ход температур становится плавным, суточная амплитуда температур воздуха уменьшается, влажность воздуха увеличивается, весенние заморозки прекращаются в более ранние сроки, осенние заморозки наступают позже и т. д.

В районе крупных водохранилищ несколько увеличивается количество осадков. За счет испарения с увеличившейся водной поверхности возрастает относительная и абсолютная влажность воздуха, что особенно заметно сказывается в аридных и семиаридных зонах.

В нижних бьефах гидроэлектростанций внутригодовое перераспределение стока приводит к увеличению расходов воды в зимнее время и к усилению влияния их на температуру и влажность воздуха. Значительнее изменяется термический режим ниже глубоководных водохранилищ, в районах с холодным климатом.

Таким образом, влияние водохранилищ на микроклимат в различных зонах неодинаково. В зоне недостаточного увлажнения это влияние затухает быстрее и резче, чем в зоне избыточного увлажнения. И распространяется дальше, но с менее резкими переходами. В тоже время абсолютные и относительные показатели изменения микроклимата возрастают при движении с севера на юг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведя работу с различными источниками можно сделать следующий вывод, что влияние водохранилищ на природную среду имеет разносторонний характер.

С ростом параметров водохранилищ возрастает не только их прямой эффект, но и развиваются побочные, далеко не всегда благоприятные для природы и хозяйства последствия их образования. Во всех случаях создания водохранилищ осложняется последствиями, вносимыми ими в природу и хозяйство территорий, на которых они создаются, а также долин рек, расположенных ниже гидроузлов. Но, несмотря на многие отрицательные последствия, водохранилища продолжают создаваться во всех районах земного шара – дальнейшее развитие хозяйства, обеспечение различных нужд населения и борьба с вредным воздействием вод не могут осуществляться без регулирования стока водохранилищами.

Все это требует, чтобы при проектировании водохранилищ более внимательно учитывать весь комплекс гидрологических, физико-географических, социально-экономических и экологических аспектов.

Влияние водохранилищ на речной сток:1) уменьшение расходов воды в много­водные фазы и увеличение их в маловодные; 2) уменьшение годового водного стока, особенно существенное в засушливых районах, вследствие увеличения испарения с по­верхности водохранилищ по сравнению с испарением с суши; 3) уменьшение мутности реки и увеличение в связи с этим русловой эрозии в нижнем бьефе водохранилища; 4) ослабление перемешивания воды в водохранилище по сравнению с рекой и возникно­вение стратификации в водной толще по температуре, содержанию газов и другим ха­рактеристикам; 5) понижение температуры воды в теплую часть года и ее повышение в позднеосенний и зимний периоды; 6) возникновение полыньи в нижнем бьефе, способ­ствующее образованию шуги; 7) более сильное разбавление сточных вод в водохрани­лище по сравнению с рекой в меженый период, в тоже время уменьшение самоочи­щающей способности вследствие ослабления перемешивания вод и уменьшения их контакта с дном и берегами; 8) "цветение воды", т.е. интенсивное развитие планктона в водохранилищах с последующим его разложением после отмирания и возникновением дефицита кислорода; 9) неблагоприятный газовый режим в водохранилище в первые годы его существования при плохой подготовке затопляемой территории; 10) затруд­нение или полная невозможность естественной миграции рыб по речной системе из-за сооружения плотин.

Влияние водохранилищ на окружающую среду:

1) затопление земель, часто наиболее плодородных, 2) подтопление прилегающей территории, т.е. повышение уровня грунтовых вод, влекущее за собой заболачивание земель, гибель леса, появление воды в подвалах хозяйственных и жилых зданий; 3) по­теря сельскохозяйственных угодий и разрушение зданий в результате разрушения бере­гов водохранилищ; 4) увеличение туманов в осеннее время, а в нижних бьефах и зимой при наличии значительной по площади полыньи.

VII. ГИДРОЛОГИЯ БОЛОТ

Болото- избыточно увлажненный с застойным режимом участок земли, на кото­ром происходит накопление органического вещества в виде неразложившихся остатков растительности. В более узком смысле понятие болота связывают с наличием слоя торфа толщиной >30 см и специфической растительностью.

Болота возникают большей частью путем заболачивания суши, а также путем за­растания озер.

Виды заболачивания суши: затопление и подтопление территории. Затопление может быть вызвано: 1) преобладанием осадков над испарением при отсутствии доста­точного дренажа, 2) поступлением поверхностных вод в понижения рельефа. Подтоп­ление связано с повышением уровня грунтовых вод искусственными мероприятиями.

Болота на земном шаре занимают около 2 % суши, а в некоторых районах, напри­мер в северной половине Западной Сибири - до 50-60 % территории. Значительное распространение болот на северо-западе РФ, в Полесье (Украина, Белоруссия) и в ряде других районов.

Торфяные болота делятся на три типа.

Низинные болота- образуются в понижения рельефа, обычно приурочены к речным долинам и озерным котловинам, имеют плоскую или вогнутую поверхность, питаются поверхностными и грунтовыми водами с достаточным содержанием биоген­ных веществ. Слой торфа небольшой. Характерная растительность — ольха, береза, ино­гда ель, осоки, тростник, рогоз, зеленые мхи.

Верховые болота- образуются на водораздельных пространствах, а также в ре­зультате эволюции низинных болот, имеют выпуклую поверхность, питаются атмо­сферными осадками с малым содержанием биогенных веществ. Отличаются мощным слоем торфа. Растительность - сфагновые мхи, пушица, вереск, сосна.

Переходные болотазанимают промежуточное положение между низинными и верховыми.

Вся толща торфа называется торфяной залежью.Ее мощность до 20 см. В зале­жи выделяют инертный и деятельный слои.

Инертный слойсоставляет основную часть залежи, водонепроницаем, насыщен водой, доступа кислорода практически нет, водообмен с вышележащими слоями очень слабый.

Деятельный слойтолщиной 0,4-1 м находится над инертным, имеет некоторый водообмен с атмосферой и прилегающей к болоту территорией, более высокую водо­проницаемость и водоотдачу; в течение некоторого времени оказывается выше уровня грунтовых вод и тогда в поры торфа поступает кислород, который вместе с аэробными бактериями обуславливает частичное разложение отмирающих растений; в верхней части слоя развивается живой растительный покров.

Элементы рельефа болота: гряды- вытянутые в длину повышенные участки бо­лота, мочажины— сильно обводненные понижения между грядами, бугры— повыше­ния до нескольких метров, связанные с морозным выпучиванием, кочки— небольшие повышения, вызванные неравномерным распределением растительного покрова.

Гидрографическая сеть в пределах болот включает озера до 10 км 2 и глубиной до 10м, мелкие озерки, речки и ручьи с торфяными берегами, топи,т.е. сильно переув­лажненные участки с разжиженной торфяной залежью.

Вследствие повышенного испарения болота уменьшают среднюю величину стока и тем больше, чем засушливее климат. С другой стороны снижение уровня грунтовых вод при осушении болот может привести к пересыханию малых рек. На более крупных реках с большей глубиной вреза уменьшения меженного стока обычно не происходит.

Отличие водного баланса болота от озера:

1) для верховых болот поверхностный и подземный сток равен нулю;

2) в расходной части роль испарения в большинстве случаев больше, чем для озёр.

VIII ГИДРОЛОГИЯ ЛЕДНИКОВ

Ледники- движущиеся скопления фирна и льда на поверхности суши, образо­вавшиеся в результате преобразования твердых атмосферных осадков. Способность ледника перемещаться (течь) под влиянием силы тяжести обусловлено пластичностьюльда.

Условие образования ледников— превышение накопления снега над его таяни­ем и испарением.

Граница между территорией, покрытой снегом и свободной от него, называется снеговой линией.Ее среднее положение — климатическая снеговая линия— опреде­ляется температурными условиями и количеством твердых осадков. Высота климати­ческой снеговой линии над уровнем моря: в Антарктиде 0 м, на Земле Франца-Иосифа - 50-100 м, на Кавказе - 2700-3800 м, в экваториальной области - 4500-5200 м, в тро­пиках - > 6000 м.

Выделяют два основных типа ледников - покровные и горные. Покровные лед­никизанимают сплошным покровом обширные площади на материках и крупных ост­ровах. Их продолжение в море - шельфовые ледники.Отрывающиеся от них ледяные поля или отдельные глыбы образуют айсберги.На долю покровных ледников прихо­дится подавляющая часть земного оледенения. 97% площади покровного оледенения приходится на Антарктиду и Гренландию.

Образование горных ледниковсвязано с горными поднятиями. Среди них выде­ляют ледники вершин; ледники склонов,занимающие отдельные впадины, кары; до­линные ледники,располагающиеся в горных долинах, часто имеющие сложную фор­му. К последней группе относятся самый крупный горный ледник Беринга на Аляске (длина 170 км), а также ледники Федченко на Памире (77км), Южный Иныльчек на Тянь-Шане (60км). Отдельные горные ледники, соединяясь, образуют ледниковые системы.Горные поднятия с наибольшей площадью оледенения (в тыс. км 2 ): Гималаи (33), Тянь-Шань (17,9), Каракорум (16,3), Береговые хребты Кордильер Сев. Америки (15,4).

Виды льда в леднике:

Фирн- конгломерат бесформенных зерен льда размером 0,5-5 мм. Образуется в результате уплотнения и изменения кристаллической структуры (рекристаллизация) снега. Плотность ρ = 450-800 кг/м 3 .

Глетчерный лед— результат рекристаллизации фирна при высоком давлении от вышележащих слоев фирна и снега; плотность 800-925 кг/м 3 .

Лед, образующийся путем замерзания талых и дождевых вод, просочившихся в толщу фирна, называется инфильтрационным,а на поверхности ледника - конжеляционным,или наложенным.

В процессе формирования льда играет роль явление режеляции— плавление льда под влиянием большого давления при температуре, близкой к 0°, и заполнение водой пор и трещин. При последующем замерзании происходит спаивание отдельных ледя­ных кристаллов, кусков льда и замерзших внутриледниковых водных потоков.

Площадь ледника, где происходит накопление массы ледника, называется обла­стью питания.Избыток льда под влиянием силы тяжести и градиентов давления сме­щается в область, где расход льда на таяние и испарение превышает его накопление. Это область абляции;у горных ледников ее часто называют языкомледника.

На перегибах ложа ледника образуются трещины, иногда ледопады. В теле круп­ных ледников обычно имеется система взаимосвязанных полостей, частично или цели­ком заполненных водой.

На поверхности и в толще ледника или в близи его краев часто встречаются скоп­ления обломочного материала - морена.Она подразделяется на влекомую, которая находится в процессе перемещения ее ледником, и отложенную,т.е. ранеее принесен­ную ледником. Среди влекомых морен выделяют поверхностную(боковую и средин­ную), внутреннюю и придонную,а среди отложенной морены - береговуюи конеч­ную.

Уравнение баланса для твердой фазы горного ледника:

где Хтв, - твердые осадки, Yзмрз - замерзание талых (повторное) и дождевых вод (обра­зование инфильтрационного и конжеляционного льда), Yмет и Yлав - поступление на площадь ледника снега в результате его переноса ветром (метелевый перенос) и в виде лавин, Yтал - таяние льда, Zл - испарение льда (возгонка), ∆Uл - изменение массы льда. Основной элемент в приходной части баланса - Хтв, в расходной Fm 2 л·Iл, где h, - мощность (толщина) ледника, Iл - уклон поверхности ледника. Для большинства горных ледников и центральной части покровных ледников v, = 100-200м/год, в крае­вых частях покровных ледников vл может достигать 10-20км/год и более.

Доля ледникового питания в речном стокетем больше, чем больше оледенение бассейна:

оледенение бассейна (%)
доля ледникового питания реки

Влияние ледников на водный режим рек:

- многолетнее регулирование стока — в жаркие засушливые годы снижение осад­ков компенсируется повышенным ледниковым питанием и наоборот;

- сезонное перераспределение стока - перемещение половодья с весеннего сезона на летний;

- возникновение внутрисуточных колебаний стока (на участках рек вблизи лед­ников).

1. Водный режим водохранилищ. Их влияние на речной сток и окружающую среду.

Водохранилище —
искусственный
(рукотворный) водоем,
образованный, как правило,
в долине реки водоподпорными
сооружениями для накопления
и хранения воды в целях её
использования в народном
хозяйстве.

Водный баланс водохранилищ, так же
как и водный баланс озер, может быть
охарактеризован уравнением:
х + у пр + y c6p + z ко нд + w пр = у ст + у
вдзб + z ис п + w c т ± D u
в среднем для многолетнего периода
— уравнением:
Xоз + Yпр = Yст + Zоз.

Характерная черта структуры водного
баланса водохранилищ – преобладание
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 для большинства
водохранилищ.

Для водохранилищ, расположенных в
условиях избыточного и достаточного
увлажнения, ниже водохранилища
происходит некоторое увеличение речного
стока. Наоборот, в условиях недостаточного
увлажнения происходит уменьшение речного
стока, при этом в водохранилищах теряется
часть стока, тем больше, чем больше
величина zвдхр- xвдхр и площадь
водохранилища.

Интенсивность водообмена для водохранилищ
обычно больше чем для озер. Поскольку роль
местных осадков и испарения в водном балансе
большинства 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 следствием искусственно
регулируемого процесса наполнения и
сработки водохранилища и могут быть
оценены с помощью полного уравнения
водного баланса водоема.

В период наполнения, обычно во время половодья и
паводка на реке, уровень воды в водохранилище
может подняться на значительную величину (иногда
от уровня мертвого объема до нормального
подпорного уровня). На такую же величину уровень
снижается в период сработки водохранилища. В
равнинных 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 уровня воды.
Существенно меньшие по величине колебания
уровня сопутствуют недельному и суточному
режиму наполнения и сработки водохранилищ.
Наибольшие колебания уровня свойственны нижней
зоне водохранилища, в зоне переменного подпора
изменения уровня сходны с речными.

Течения в водохранилищах имеют много общего с
течениями в озерах, но отличаются 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 ветровые 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 водохранилищах – вертикальное
перемешивание вод, особенно на мелководьях,
абразия берегов, ухудшение условий
жизнедеятельности макрофитов.

9. Влияние водохранилищ на окружающую среду

Так же как и озера, водохранилища замедляют
водообмен в гидрографической сети речных
бассейнов. Сооружение водохранилищ привело к
увеличению объема вод суши приблизительно на 6,6
тыс. км3 и замедлению водообмена приблизительно
в 4-5 раз. Так, если в естественном состоянии период
условного водообмена в реках земного шара
составлял в среднем около 19 сут, то в результате
сооружения водохранилищ он увеличился, по
расчетам Г. П. Калинина и Ю. М. Матарзина, к 1960 г.
– до 40 сут, к 1970 г. – до 64 сут, к 1980 г. – до 99 сут (в
5,2 раза). Наиболее сильно замедлился водообмен в
речных системах Азии (в 14 раз) и Европы (в 7 раз).

Сооружение водохранилищ всегда ведет к
уменьшению как стока воды вследствие
дополнительных потерь на испарение с
поверхности водоема, так и стока наносов,
биогенных и органических веществ
вследствие их накопления в водоеме. В
результате сооружения водохранилища
возрастает поверхность, покрытая водой;
поскольку испарение с водной поверхности
всегда больше, чем с поверхности суши,
потери на испарение также возрастают.

В условиях избыточного увлажнения испарение с
водной поверхности ненамного превышает испарение
с поверхности суши. Поэтому при избыточном
увлажнении сооружение водохранилищ практически
не сказывается на уменьшении стока рек.
В то же время водохранилища служат мощными
поглотителями биогенных и загрязняющих веществ
благодаря процессам деструкции, осаждения и
биоседиментации. Однако, по мнению К. К.
Эдельштейна (1998), это положительное воздействие
водохранилищ качество воды может быть
реализовано лишь при правильном режиме
эксплуатации водохранилища, при условии
ограничения антропогенной нагрузки на качество
воды и принятии природоохранных мер на водосборе
водоема. В некоторых случаях потребуется и реконструкция самого водохранилища.

Уменьшение стока наносов рек вследствие их отложения в
водохранилищах может вызвать нарушение баланса наносов в
устьях рек и стимулировать частичное волновое разрушение
морского края дельты, как это уже произошло в устье Нила
после возведении Высотной Асуанской плотины и создания
водохранилища.
Наиболее сильное воздействие водохранилища на речной сток
и природные условия долины реки ниже водохранилища
связано регулирующим эффектом водохранилищ. По оценкам
М. И. Львовича, сооружение водохранилищ привело к
увеличению на 27% устойчивого меженного речного стока на
земном шаре. Ниже водохранилищ полностью преображается
водный режим рек, изменяются характер заливания поймы,
русловые процессы, режим устьев рек и т. д. В зоне
недостаточного увлажнения воздействие водохранилищ
приводит к осыханию речных пойм и дельт, что может нанести
серьезный ущерб хозяйству. Осушение пойм в зоне
избыточного увлажнения – явление положительное,
способствующее их хозяйственному освоению, а повышенный
сток ниже водохранилищ в летнюю межень – мелиорации пойм
и обеспечению на них устойчивого земледелия с весны до
осени.

Таким образом, водохранилища оказывают довольно сложное и
неоднозначное воздействие и на режим рек, и на природные
условия сопредельных территорий. Давая несомненный
положительный экономический эффект, они нередко вызывают и
весьма негативные экологические последствия. Все это требует,
чтобы при проектировании водохранилищ более внимательно
учитывался весь комплекс гидрологических, физикогеографических, социально- экономических и экологических
аспектов. Возникает необходимость и в экологическом прогнозе,
который невозможен без помощи гидрологии.
Важное значение при этом имеют мероприятия, осуществляемые
в процессе создания и эксплуатации водохранилища с целью
предотвращения нежелательных последствий и максимального
использования положительного эффекта от создания
водохранилищ. К таким мероприятиям относятся: инженерная
защита от затопления территорий и объектов (населенных
пунктов, сельскохозяйственных угодий, предприятий, мостов и т.
д.); переселение жителей, перенос предприятий, дорог ; очистка
ложа водохранилища от леса и кустарников, создание
водоохранных зон; восстановление лесных, рыбных, охотничьих и
других ресурсов; транспортное, рыбохозяйственное,
рекреационное и другое освоение водоема; инженерно
обустройство акватории и береговой зоны водохранилища.

Читайте также: