Водохранилище

Водохрани́лище, искусственный водоем, значительной вместимости (обычно более 1 млн м³), 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.

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 км³. При этом полезный объем оценивается почти в 3, 5 тыс км³, что близко к 10% среднегодового стока всех рек мира. Общая площадь зеркала водохранилищ мира составляет 600-620 тыс км², а без учета подпруженных озер (в числе которых Байкал) — 360-380 тыс км² .

Если исключить водную поверхность рек и пойменных озер, существовавших до создания гидроузлов, то получается, что водохранилищами затоплено на Земле 330-350 тыс км², 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 км³, а полезный около 450 км³. Площадь их водного зеркала превышает 100 тыс км², в т. ч. без учета подпруженных озер — 60 тыс км². Самое крупное по объему водохранилище России — Братское водохранилище на р. Ангаре.

По площади зеркала выделяется Байкальское водохранилище — 32965 км², а без учета подпруженных озер — Куйбышевское водохранилище — 5900 км². 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 км³ при среднем многолетнем ее стоке примерно 250 км³/год и устойчивом во времени стоке подземного происхождения 70 км³ /год. Это означает, что водохранилищами может быть зарегулировано до 50% неустойчивого стока Волги.

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.

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.

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.

Автор: Н.И. Коронкевич