Водохранилища и их воздействие на гидросферу

Изменения факторов формирования русел рек при создании водохранилищ являются причиной значительной трансформации речных русел, нередко далеко за пределами самого водохранилища. Таким образом, природно-техническая система, возникающая при создании водохранилища, значительно превышает длину водохранилища.
С геоморфологической точки зрения создание водохранилища означает повышение базиса эрозии для вышележащего участка реки на десятки и сотни метров. При этом базис эрозии имеет переменную отметку. В отличие от естественных водоемов (озер) колебания уровня водохранилища нередко очень большие и обычно асинхронны колебаниям уровня реки. В результате этого происходят деформации речных русел впадающих в водохранилище рек, как в профиле, так и в плане. Такие изменения характера русел рек приводят к изменениям скоростей рек, впадающих в водохранилище и, как следствие, их транспортирующей способности, температурного режима и других гидрологических параметров. Создание нового базиса эрозии приводит к существенным изменениям гидравлических характеристик потока, при этом следует учитывать, что создание водохранилища осуществляется практически мгновенно в масштабе существования реки. Возникает зона, в пределах которой поток движется неравномерно, замедляясь вниз по течению. Соответственно снижается его транспортирующая способность.
Наиболее характерной чертой трансформации водного режима реки под влиянием водохранилища является уменьшение максимальный расходов и увеличение водности реки в маловодный период. Это приводит к уменьшению внутригодовой неравномерности стока. Наиболее ярко это выражено при многолетнем типе регулирования стока, однако заметно и при сезонном. Сезонное и многолетнее регулирование речного стока вызывает большее или меньшее уменьшение паводковых расходов и соответствующее снижение уровней, которое наблюдается ниже крупных протяжении сотен километров (Волга ниже Волгоградского гидроузла — 500 км, Замбези ниже плотины Кариба-— около 300 км), ниже меньших водохранилищ — на десятках километров, а на бесприточных участках больших рек — даже на протяжении более тысячи километров (Иртыш ниже Бухтар-минского водохранилища, Нил ниже водохранилища Насер). Влияние недельного регулирования стока гидроэлектростанциями сказывается на уровне воды на больших реках на протяжении до 200—300 км и суточного регулирования — на протяжении до 80—100 км.
Наблюдаются также и другие изменения гидрологического режима в нижнем бьефе. Среди возможных вариантов выделяются: сокращение или увеличение общей величины стока, а также сохранение стока неизменным в течение года.
Первый вариант наблюдается ниже водохранилищ ирригационного назначения, из которых производится значительный отбор воды, а также ниже водохранилищ в районах тропического и аридного климата, для которых значительное испарение. Снижение общего стока нередко наблюдается ниже последнего в каскаде гидроузла. Так средний годовой расход Дона ниже Цимлянского гидроузла сократился с 840 до 690 м3/с. Это связано с отбором воды из водохранилища в оросительные каналы. Так же существенно сокращение стока р. Кубани ниже Краснодарского гидроузла – с 410 при естественном режиме до 292 м3/с. Средний расход Волги ниже Волгоградской ГЭС сократился в результате регулирования на 1000 м3/с.
Часто все же средний годовой сток остается близким к естественному, а в некоторых случаях увеличивается вследствие переброски стока из других бассейнов. В большинстве случаев водохранилище уменьшает максимальные расходы воды, наиболее действенные при перемещении наносов и русловых деформациях. Создание водохранилища приводит к тому, что большая часть наносов (в крупных водохранилищах на равнинных реках практически все наносы) осаждается в нем, и в нижний бьеф поступает осветленный поток. Вместе с тем, водность реки в межень возрастает, что повышает транспортирующую способность потока в этот период.
Водохранилище также существенно влияют на термический режим рек. Создание крупного искусственного водоема влияет на температурный режим реки. Водная масса обладает большой теплоемкостью. Термический режим водохранилища определяет и температурный режим реки ниже плотины. Температура воды в водохранилище в целом растет с конца зимы до середины лета, а затем понижается. Максимальная температура наблюдается на водохранилищах нижней Волги и Дона в июле-августе. В весенне-летний период в нижний бьеф сбрасывается воды, температура которой ниже, чем в естественных условиях, в осенне-зимний период температура, наоборот, выше естественной. Так, на нижнем Дону разница температуры воды составляет ±5º. Даже небольшие водохранилища вызывают изменения температуры воды в нижнем бьефе. Так, И.И. Кервель и М.С. Кукшинов обнаружили изменения температуры р. Вилии ниже Вилейского водохранилища в Беларуси от –2,7º весной до +2,0º осенью.
Более высокая температура воды в осенне-зимний период является причиной образования полыньи. Ее протяженность достигает нередко десятков километров и зависит от температуры воздуха. На нижней кромке полыньи при похолоданиях могут образовываться заторы, приводящие к повышению уровня воды. Заторы могут возникать также в зонах выклинивания подпора нижележащего водохранилища. Часто причиной таких заторов служат колебания уровня водохранилища, вызывающие искусственный ледоход.
2.2. Влияние на гидрологический режим рек каскадов водохранилищ. Как уже рассматривалось выше, даже отдельные водохранилища оказывают существенное влияние на гидрологический режим рек, как в верхнем, так и в нижнем бьефе. Эти изменения гидрологического режима могут наблюдаться на расстоянии до нескольких сотен километров, как выше, так и ниже плотины. Однако, эффект изменения гидрологического режима и характеристик воды многократно усиливается в случае создания на реке каскадов водохранилищ. Особенно заметным является такое влияние, если нижележащее водохранилище оказывается в зоне воздействия на гидрологический режим реки вышележащего водохранилища.
Основное влияние каскадов водохранилищ на гидрологические характеристики реки связано с:
замедлением общей скорости движения водного потока и, как следствие, снижением его транспортирующей способности;
изменением объема и режима стока на несвойственный для данной гидрологической системы;
изменением химического состава речной воды на значительном расстоянии;
изменением термического и ледового режима реки, образование заторов и возникновение искусственных ледоходов на нескольких участках реки.
Следствием данных изменений являются существенная корректировка реки, как ландшафтообразующего объекта и, как следствие, характеристик ландшафтов речных долин (чаще всего, их деградация). Поскольку подобные изменения происходят на нескольких участках реки (иногда, сливающихся), река в значительной мере (зачастую необратимо) теряет свои ландшафтообразующие свойства, что может приводить к изменению биоты ее долины, ее почвенного покрова и морфологии даже за пределами влияния верхней и нижней плотин каскада водохранилищ. Примером этого может служить Волга, в которой после строительства каскада Волжских ГЭС радикально изменилась ихтиофауна.
Заключение

Строительство и эксплуатация приводят к существенному изменению гидрологических характеристик водных объектов, связанных с ними. Создание водохранилища существенно изменяет гидрологический режим территории, поскольку водохранилище является для конкретной гидрологической системы чужеродным объектом, возникающим в кратчайший (по меркам жизни речных систем) период времени, поэтому речной бассейн просто не успевает к нему адаптироваться. Являясь искусственными водными объектами, водохранилища подвержены существенному влиянию на их гидрологический режим антропогенного фактора, т.е. режима эксплуатации, который существенно отличается от естественного.
Изменения гидрологического режима водного объекта наблюдаются как в верхнем, так и в нижнем бьефе водохранилища. При этом изменения в верхнем бьефе связаны с подпорными явлениями, колебаниями базиса эрозии и общим замедлением скорости водного потока. Изменения в нижнем бьефе обусловлены, преимущественно, искусственным регулированием стока.
Изменения гидрологического режима особенно заметны на реках, где созданы каскады водохранилищ. В этом случае изменения гидрологических характеристик реки, как ландшафтообразующих факторов настолько велики, что приводят к изменению как отдельных компонентов ландшафтов, так и ландшафтов речных долин в целом.
Список использованных источников

Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Иванов В.В., Коротаев В.Н. Влияние гидроузлов на деформации пойменных берегов и русловых форм в низовьях Волги и Кубани // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 16. М., 2008. С. 224-242.
Кервель И.И., Кукшинов М.С. Преобразование термического режима рек в нижнем бьефе водохранилищ // Природные ресурсы, 2009, « 1. С. 95-101.
Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия // Сайт http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=621242
Сайт «Все о рыбалке» http://i-kra.kiev.ua/2012/06/proisxozhdenie-i-tipy-vodoxranilishh/
Серебряков А.В. Русловые процессы на судоходных реках с зарегулированным стоком. М.: Транспорт, 1970. 128 с.
Сайт «Гидротехнические сооружения» http://gidrosoor.com/page.php?id=228
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия // Сайт http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=621242
Сайт «Все о рыбалке» http://i-kra.kiev.ua/2012/06/proisxozhdenie-i-tipy-vodoxranilishh/
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Сайт «Гидротехнические сооружения» http://gidrosoor.com/page.php?id=228
Сайт «Гидротехнические сооружения» http://gidrosoor.com/page.php?id=228
Сайт «Гидротехнические сооружения» http://gidrosoor.com/page.php?id=228
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Сайт «Гидротехнические сооружения» http://gidrosoor.com/page.php?id=228
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Сайт «Гидротехнические сооружения» http://gidrosoor.com/page.php?id=228
Иванов В.В., Коротаев В.Н. Влияние гидроузлов на деформации пойменных берегов и русловых форм в низовьях Волги и Кубани // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 16. М., 2008. С. 224-242.
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.
Серебряков А.В. Русловые процессы на судоходных реках с зарегулированным стоком. М.: Транспорт, 1970. 128 с.
Кервель И.И., Кукшинов М.С. Преобразование термического режима рек в нижнем бьефе водохранилищ // Природные ресурсы, 2009, « 1. С. 95-101.
Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Географический факультет МГУ 2012. 163 с. илл.












25