Гідрологія водосховищ

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

Вступ

Розділ1. Загальна характеристика водосховищ. Водосховища і їх відмінності від інших типів водойм

Розділ 2. Генезис водосховища

2.1 Типи водосховищ

2.2 Утворення водосховища

Розділ 3. Функціонування водосховищ

Висновки

Перелік використаних джерел

Додаток



ВСТУП

Водні об'єкти суші створюють унікальні за своєю красою і цілющими властивостями природні ландшафти і в той же час є багатющою коморою продуктів харчування, джерелом отримання електроенергії, прісної води як найважливішого природного ресурсу. Таке багатопрофільне призначення водоймищ суші обумовлює постійну дію на них господарської діяльності людини. Прогресуючий розвиток промисловості і сільського господарства, що супроводжується зростанням водоспоживання у всіх галузях народного господарства, неминуче приводить до вичерпання ресурсів прісних вод. Особливо гостро стоїть ця проблема в місцях з невисоким природним водозабезпеченням.

Потреба у воді зростає, а антропогенне навантаження на водоймища збільшується. Таким чином, сказане вище зумовлює актуальність дослідження курсової роботи.

Завдання:

- вивчити гідрологію водосховищ;

- виявити основні характеристики гідрології водосховищ;

- розробити карту найбільш поширених водосховищ на Землі;

- встановити основні закономірності поширення водосховищ.

Об'єкт дослідження: водосховища.

Предмет дослідження:

- структура водосховища;

- генезис водосховища;

- функціонування водосховища;

- часові зміни водосховища;

- закономірності і закони водосховищ;

Мета: дослідити гідрологію водосховищ.

водосховище гідрологічний водообмін



РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОСХОВИИЩ. ВОДОСХОВИЩА І ЇХ ВІДМІННОСТІ ВІД ІНШИХ ТИПІВ ВОДОЙМ

Зі всього різноманіття перетворюючої діяльності людини як за своїми масштабами, так і за значенням у глобальних екологічних системах планети особливо виділяються два процеси: освоєння нових територій для сільськогосподарського виробництва, промислового і громадського будівництва й перетворення річкової ланки гідросфери на величезних просторах суші шляхом гідротехнічного будівництва.

Гідротехнічне будівництво здійснюється на всіх континентах планети. Найбільш важливе значення мають різного роду меліорації (осушення і зрошування) і створення нових водних об'єктів - водосховищ і каналів. Водосховища - ключові, базові елементи гідротехнічних і водогосподарських систем будь-якого рангу, оскільки саме вони дозволяють здійснити регулювання водних ресурсів, перетворення гідросфери в бажаному для суспільства напрямку.

До внутрішніх водоймищ відносять озера, лимани, водосховища, ставки. Водосховища і ставки - дуже схожі об'єкти. Різниця між ними в розмірах, але мають значення і менш очевидні ознаки.

Водосховищами слід вважати штучно створені долинні, улоговинні і природні озерні водоймища зі сповільненим водообміном, повним об'ємом більше 1 млн. куб. м, рівневий режим яких постійно регулюється (контролюється) гідротехнічними спорудами в цілях накопичення і подальшого використання запасів вод для задоволення господарських і соціальних потреб. Відзначимо, що використання водосховищ пов'язане не тільки з безповоротним вилученням води. Для рибного господарства, рекреації, охолоджування агрегатів електростанцій, підтримки гарантованих судноплавних глибин у межах водосховища і т.п. потрібні акваторія і водна маса в цілому, а не тільки корисний об'єм, тобто запас води, що щорічно витрачається.

У водосховищ немає природних аналогів. Лише за формою чаші з ними схожі завально-запрудні озера. Відзначимо найбільш важливі особливості водосховищ.

1. Водосховища - антропогенні, керовані людиною об'єкти, але вони відчувають також і сильну дію природних (перш за все гідрометеорологічних) чинників, тому як об'єкти вивчення, використання і управління займають проміжне положення між "чисто природними" і "чисто технічними" утвореннями. Це дає право іменувати їх природно-технічними системами.

2. Водосховища помітно, а нерідко і значно впливають на навколишнє середовище, викликаючи зміни природних і господарських умов на прилеглих територіях. Природно, що разом з наперед запланованими сприятливими наслідками виникають також і наслідки негативного, несприятливого характеру.

3. Водосховищам властива особлива система так званих внутрішньо-водоймових процесів - гідрологічних, гідрофізико-хімічних і гідробіологічних.

4. Водосховища - водоймища, найбільш інтенсивно використовувані різними галузями господарства. На кожному значному водосховищі формується водогосподарський комплекс (ВГК). Серед компонентів ВГК, тобто всіх галузей господарства, що використовують водосховище і річку в нижньому б'єфі, виділяють учасників ВГК - галузі, що зацікавлені в створенні водосховища і фінансують його. Решта галузей використовує водосховище, оскільки воно існує. Учасники ВГК пред'являють різні, а часом і суперечливі вимоги до режиму використання водосховищ.

5. Для водосховищ як природно-господарських об'єктів характерна надзвичайно висока динамічність розвитку (еволюції) [1, 9-14].

Розглянемо стисло ці принципові особливості.

Водосховища - керовані об'єкти. Це означає, що основні параметри водосховища (об'єм, площа, місце розташування і режим регулювання), а разом з ними і багато інших характеристик визначаються людиною на стадії проекту; у складі гідровузлів є спеціальні технічні системи, споруди і пристрої (гідротурбіни, водоскидні отвори із затворами), що дозволяють змінювати об'єм і рівень води у водосховищі. Головна особливість рішень, пов'язаних з експлуатацією водосховищ, - деяка невизначеність, що зумовлюється стохастичним (імовірнісним) характером спрямованості й інтенсивності гідрометеорологічних процесів у водозбірному басейні.

При створенні водосховищ відбуваються різноманітні зміни природних і господарських умов на територіях, як безпосередньо прилеглих до нового водоймища, так і на віддалених від нього вниз за течією річки. Масштаби, глибина і спрямованість цих змін визначаються розмірами нового водоймища (площа, об'єм водної маси, довжина, ширина) і своєрідністю природних умов району, які можуть послаблювати або, навпаки, посилювати вплив водосховища.

Коли говорять, що водосховищам властива особлива система внутрішньо-водоймових процесів, мають на увазі, що властиві їм гідрологічні, гідрофізико-хімічні і гідробіологічні процеси не ідентичні тим, які спостерігаються в інших водних об'єктах - озерах, річках і каналах. Провідними чинниками, що визначають специфіку взаємозв'язаних і взаємообумовлених внутрішньо-водоймових процесів у водосховищах, служать водообмін і рівневий режим водоймища. Один із показників водообміну - період, протягом якого відбувається повна зміна водної маси: для водосховищ різного типа він може складати від декількох діб до декількох років [1, 9-14].

Амплітуда коливань рівня води в різних водосховищах змінюється також в широких межах - від декількох десятків сантиметрів для рівнинних водосховищ до багатьох десятків і навіть більше 100 м для гірських водосховищ.

Саме ці чинники і відрізняють умови розвитку внутрішньо-водоймових процесів у водосховищах від тих, які характерні для озер і річок. Виявляється це в тому, що у водосховищах створюються активні гідродинамічні зони транзитного стоку, тобто направленого руху води до дамби, і утворюються зони коловоротних циркуляцій, коли частинки води переміщаються по дуже складних замкнутих траєкторіях. Наявність такої складної гідродинамічної структури визначає багато важливих для водоймищ особливостей: формування і рух водних мас; термічний, газовий і біогенний режими; переміщення і осадження мінеральних і органічних суспензій; процеси самоочищення води і, нарешті, життєво важливі умови існування бактерій, організмів, що живуть в товщі води (планктон), донних організмів (бентос), водної рослинності, риб.

Процеси трансформації речовини і енергії у водосховищах мають інші, ніж в озерах і річках, масштаби, спрямованість, інтенсивність і тривалість. Це виражається в показниках якості води, в структурі і продуктивності водних екосистем. В цілому водосховища можна розглядати як своєрідні величезні перетворювачі і акумулятори речовини і енергії, але тільки не автономні, як, наприклад, озера. Річкам же на відміну від водоймищ зі сповільненим водообміном, навпаки, властивий потоковий механізм перетворення речовини і енергії.

Цей накопичувальний ефект водосховищ має як позитивне (освітлення води, зниження її кольоровості, зменшення вмісту шкідливих бактерій), так і негативне значення (зменшення самоочисної здатності води, утворення застійних зон, більше, ніж у річках, прогрівання води, особливо на мілководдях, і як наслідок - євтрофування нових водоймищ). Характерні приклади євтрофування водосховищ: надмірний розвиток синьо-зелених водоростей (цвітіння води), надмірне продукування біомаси водної рослинності (заболочування акваторії). Інакше кажучи, для багатьох гідробіонтів у водосховищах створюються не найкращі умови; вони до того ж посилюються недостатньо сприятливим рівневим режимом. Це в результаті суттєво відображається на кількості і якості з господарської точки зору найбільш цінної для людини рибної продукції [1, 9-14].

Зростаюче економічне значення водосховищ, особливо великих, виражається у формуванні водогосподарських комплексів. Водосховища виявляються залученими в систему зв'язків і відносин не тільки власне водогосподарських, але й соціально-економічних. Навіть коли водосховище створюється на користь тільки однієї галузі, з часом і інші галузі господарства виявляються зацікавленими в його використанні.

Водосховища за допомогою гідравлічних і водогосподарських зв'язків неминуче виявляються також включеними в складну розгалужену систему природно-господарських відносин спочатку в межах ділянки річки, потім в межах річкового басейну; надалі з розвитком міжбасейнових перекидань поверхневого стоку ключова роль водосховищ поширюється на ще більші регіони.

І нарешті, декілька слів ще про одну принципову особливість водосховищ - високу їх динамічність як природно-господарських об'єктів. Ця динамічність обумовлена трьома чинниками:

1) мінливістю гідрометеорологічних процесів, що визначають гідрологічний режим водоймища;

2) стрімкою зміною дії господарства на природне середовище, у тому числі і на водоймища;

3) змінами з різних причин режиму експлуатації водосховищ [1, 9-14].

Сукупна дія вказаних чинників призводить до того, що водосховища надто рідко можна вважати стаціонарними об'єктами, еволюцію яких легко і однозначно визначити на основі минулої передісторії. Тому якщо й мовиться про який-небудь рівноважний стан водосховищ, то завжди мається на увазі динамічна рівновага їх як природно-господарських об'єктів, яка може різко порушитися при зміні будь-якого з вказаних вище чинників. Динамічність водосховищ виявляється у всіх їх характеристиках, але, мабуть, найяскравіше - в процесах формування берегів, зміні якості води, структури і продуктивності водних і наземних (у береговій зоні) екосистем. У спеціальній літературі іноді навіть уживається термін "еволюція водосховищ", проте якщо еволюція озер продовжується протягом багатьох сотень і тисяч років, то у водосховищах істотні зміни основних процесів і явищ відбуваються принаймні на порядок швидше. Якщо в озерах зміни носять поступовий і направлений ("правильний") характер, то водосховища розвиваються циклічно і стрибкоподібно відповідно до співвідношення змін провідних чинників.

Головна мета створення водосховищ - регулювання стоку. Воно робиться в основному на користь енергетики, іригації, водного транспорту, водопостачання і в цілях боротьби з повенями.

Для цього у водосховищах акумулюється стік в одні періоди року і віддається накопичена вода в інші періоди.

Період акумуляції стоку називається наповненням водосховища, а процес віддачі накопиченої води - виробітком водосховища. Як наповнення водосховища, так і його виробіток проводяться завжди до більш-менш певних рівнів. Вищий проектний рівень водосховища (верхнього б'єфу дамби), який підпірні споруди можуть підтримувати в нормальних експлуатаційних умовах протягом тривалого часу, називається нормальним підпірним рівнем (НПР).

На нормальний підпірний рівень розраховуються як споруди інженерного захисту, так і всі промислові, транспортні, комунальні та інші споруди, розташовані на берегах водосховища. Мінімальний рівень водосховища, до якого можливе його виробіток в умовах нормальної експлуатації, називається рівнем мертвого об'єму (РМО). Об'єм води, що знаходиться між НПР і РМО, називається корисним, оскільки саме цим об'ємом води і можна розпоряджатися в різних господарських і інших цілях. Об'єм же води, що знаходиться нижче за РМО, називається мертвим, оскільки використання його в нормальних умовах експлуатації не передбачається.



РОЗДІЛ 2. ГЕНЕЗИС ВОДОСХОВИЩ

2.1 Типи водосховищ

Річкові або руслові, які розташовуються в долинах річок. Мають витягнуту форму, течії в них зазвичай стокові; водна маса за своїми характеристиками близька річковим водам. В умовах широких долин набувають ясно виражені риси штучних озер.

Озерні, для яких характерне формування водних мас, істотно відмінних по своїх фізичних властивостях від властивостей вод припливів. Течії в цих водосховищах пов'язані найбільше з вітрами.

Утворюються:

- На гірських річках з великими ухилами;

- На рівнинних річках, коли затоплюються не тільки долини, а й вододільні простору і межиріччя. Тому озерні водосховища не мають чітко вираженої руслової форми і багаторазового перевищення довжини над максимальною шириною. Водосховище - це штучно створена водойма для збереження води і регулювання стоку. Найбільшого поширення одержали водоймища, створювані в долинах природних водотоків будівництвом водопідпірних споруд (гребель, шлюзів і т.п.) На ділянці вище водопідпорної споруди (греблі) підвищуються рівні й акумулюються великі об'єми води, що використовуються для господарських цілей. Довжина водоймища дорівнює дальності поширення підпора від греблі.

Водоймища класифікують по ряду ознак. Виділяють п'ять основних типів водосховищ: рівнинні, передгірні, гірські, озерні, наливні.

Рівнинні водоймища характеризуються наступними ознаками:

- великою площею поверхні води,

- великими максимальними (15-25 м) і середніми (звичайно 5-9 м) глибинами,

- невеликим спрацюванням (у межах 2-7 м),

інтенсивними процесами деградації берегів, складених здебільшого пухкими розмивними породами.

Ці водоймища, як правило, мають велику ємність і використовуються комплексно. У результаті підйому рівня води, викликаного спорудженням греблі на рівнинних ріках, для яких характерні невеликі ухили, затоплюються великі площі, у тому числі цінні для сільськогосподарського виробництва заплавні землі, луки, пасовища, а також ліси, виникає необхідність переносу населених пунктів і важливих об'єктів. Внаслідок підвищення рівня ґрунтових вод відбувається підтоплення значної частини пов'язаною з водоймищем території. Крім того, при спорудженні водоймищ на рівнинних ріках утворяться мілководні ділянки, що, не представляючи інтересу з погляду регулювання стоку через їхній малий об'єм, істотно збільшують утрати води на випар, а також схильні заростанню, заболочуванню, замуленню, негативно впливають на якість води у водоймищі. Тому нормативні рівні й об'єм рівнинних водоймищ лімітуються різними умовами і призначаються на основі техніко-економічного аналізу. До цього типу водоймищ можна віднести Печенізьке, Каховське й ін.

Водоймища передгірних і плоскогірних областей характеризуються великими глибинами (до 70-100 м і більше), значним спрацюванням (до 10-20 м), порівняно невеликою інтенсивністю переробки берегів, незначним затопленням і підтопленням території. Для гірських водоймищ характерні великі глибини (нерідко більш 100 м) і спрацювання (до 100 м і більш). Затоплювана площа, підтоплення, переробка берегів, фільтрація з водоймища незначні. Поперечний профіль долини гірських рік звичайно збігається з річищем, він може мати вид вузького каньйону; схили берегів круті, нерідко східчасті, річище слабозвивисте, без заплави; при спрацьовуванні водоймища площа поверхні води змінюється плавно. У цих умовах для створення великої ємності необхідно зведення високої греблі. Гірські ріки мають великі ухили і швидкості плину води, транспортують великі фракції наносів, що приводить до замулення водоймищ. До цього типу відносяться більшість водоймищ Східного Сибіру і Далекого Сходу, деякі водоймища Криму, Карпат, Уралу, Кавказу і Центральної Азії .

Штучну водойму невеликих розмірів і площею водяної поверхні менше 1 км2 називають ставком.

Існують і інші класифікації водоймищ; по глибинах, конфігурації, термічному режиму і т.д.



РОЗДІЛ 3. ФУНКЦІОНУВАННЯ ВОДОСХОВИЩ

Основні особливості гідрологічного режиму водосховищ.

Для всіх водосховищ характерні:

- Зростання глибин у напрямку до греблі, виключаючи ті з них, до складу яких увійшли глибокі озера;

- Вельми уповільнені в порівнянні з річкою водообмін і швидкості течії;

- Нестійкість літньої термічної і газової стратифікації і деякі інші особливості гідрологічного режиму.

Водосховища в залежності від їх морфологічних і гідрологічних особливостей можна розділити на кілька груп.

Так, за величиною напору, створюваного греблею, серед великих водоймищ можна виділити:

1) рівнинні з напором 15-35 м;

2) передгірні з напором 50-100м;

3) гірські з напором біля греблі 200 м і більше.

Основними параметрами водосховища є об'єм, площа дзеркала і амплітуда коливання рівнів води в умовах його експлуатації.

Режим рівнів.

Ділянка ріки вище греблі називається верхнім бьефом. У ньому відбувається накопичення води і підвищується рівень в результаті підпору, який поширюється у великих водосховищах на сотні км.

Нижче греблі розташовується ділянка річки - нижній б'єф.

Природний режим річки перетвориться як у верхньому, так і в нижньому б'єфі в залежності від величини підпору, кількості води, що накопичилася у водосховищі, і типу регулювання річкового стоку, тобто штучного перерозподілу його в часі.

Водосховища бувають багаторічного, сезонного, річного, тижневого і добового регулювання стоку, завданням яких є перерозподіл стоку між маловодні і багатоводні роками, між окремими сезонами в кожному році, тижнями і цілодобово.

У водосховищі розрізняють:

- НПУ або НПГ - нормальний підпірний рівень (обрій) - вищий підпірних рівень, який гребля може підтримувати протягом тривалого часу при забезпеченні нормальної експлуатації всіх споруд. Це найвищий проектний рівень верхнього б'єфу, вище якого підйом рівня у водосховищі, як правило, не дозволяється.

- ФПУ - форсований підпірних рівень - вищий підпірних рівень, який можна підтримувати недовгий час в період пропуску дуже великих водопіль і паводків, забезпечуючи схоронність споруд.

УМО - рівень мертвого об'єму - мінімальний рівень, допустимий в умовах нормальної експлуатації.

Швидке наповнення і спрацювання водосховищ створюють різкі коливання рівнів. Інтенсивність цих коливань залежить від співвідношення обсягу припливу і витрачання води з водосховища. На великих водосховищах коливання рівнів внаслідок зміни умов припливу і витрачання води здійснюються протягом річного циклу, при цьому рівні досягають найвищої позначки навесні при заповненні водосховища і знижуються до найменших позначок до кінця зими.

На водосховищах малої (по відношенню до припливу) ємності рівні коливаються значно більш різко, суттєво змінюючись протягом доби і навіть кількох годин.

Умови водообміну.

Про обмін водосховищ є їх відносно велика проточність в порівнянні з озерами такої ж площі. Внаслідок підвищеної проточності спостерігаються більш високі швидкості постійних течій.

Порівняно швидка зміна водних мас забезпечує більшу вирівнювання температури у водосховищах, ніж зазвичай спостерігається в озерах, а це в свою чергу призводить до меншого нагріву поверхневих шарів води в порівнянні з тими умовами, які мали б місце на озерах тієї ж площі, розташованих в однорідних кліматичних умовах.

Відкладення наносів у водосховищах.

Спільними рисами процесу відкладення наносів у водосховищах різних типів є:

- Формування області інтенсивного відкладення більш великих наносів у зоні виклинювання підпору;

- Поширення дрібних фракцій по акваторії водосховища.

Частина наносів дрібних фракцій виноситься за межі водосховища при скиданні води з нього.

У періоди сработки водосховища зона виклинювання підпору переміщається до греблі і відповідно відбувається пересування області зосередженого відкладення наносів. Цей процес, що повторюється періодично, сприяє пересуванню донних наносів до греблі і заповнення ними мертвого об'єму водосховища. Чим менше відносна ємність водосховища, тим різкіше виражений цей процес.

Більш дрібні фракції розподіляються по всій акваторії з посиленням процесу відкладення в межах затоплених заплав та інших ділянок, де спостерігаються особливо малі швидкості течії.

Інтенсивність заповнення водосховища наносами залежить від його ємності та річного стоку наносів. Для водосховищ озеровідного типу кількість наносів, винесених разом зі скиданням води, досить невелика, і тому інтенсивність річного заповнення водосховища наносами можна приймати рівною відношенню мертвого об'єму до об'єму річного стоку наносів. У руслових водосховищах в силу їх значно більшою проточності затримується лише деяка частина з вступників в них наносів. Незважаючи на це, руслові водосховища, володіючи істотно меншими обсягами у порівнянні з озеровіднимі водосховищами, замулюються значно швидше.

У руслових водосховищах, створюваних на ріках, що володіють вельми високою мутністю, може виникати донний потік важкої суміші, що рухається від зони виклинювання підпору до самої греблі.

Формування берегів.

Зі створенням водосховищ корінному переформированию піддаються затоплювані річкові долини, особливо в береговій зоні водосховища. Процеси, що відбуваються при формуванні берегів водосховищ, досить істотно відрізняються від тих, які спостерігаються в береговій зоні озер.

Наявні руху твердих частинок, що утворюють берег, зазвичай призводять до їх переміщенню вбереговій зоні без істотного зносу в глибинну область. Після створення водосховищ вітрові хвилі, що досягають іноді висоти 3 м, відразу починають інтенсивно розмивати схили річкової долини, які до цього не стикалися з водою і мали профіль, сформований в умовах відсутності постійного впливу води. Раптове порушення умов існування схилів річкових долин, перетворюваних на береги водоймищ, призводить до стрімкого однобічного їх перетворенню.

Можна сказати, що берегова зона водосховищ знаходиться в стадії перетворення. У процесі перетворення берегової зони водосховищ навіть протягом одного літнього сезону можуть відбуватися обвалення берегів на відстані декількох десятків метрів від первинного положення. При цьому висота укосів може досягати 40-60 м і більше. Загальна зона руйнування берегової області до моменту утворення більш-менш стійких берегових обрисів може досягати декількох (двох-трьох) кілометрів. В умовах водосховищ, створюваних підпором великих річок, основним фактором, що визначає процес формування берегової області, є вітрове хвилювання. Швидкості течії, обумовлені транзитними витратами води, у великих водосховищах малі для того, щоб створити значні розмиви берегів.

При рухах води, пов'язаних з дією вітру, в тому числі і згінно-нагінних, так чи інакше пов'язаних з хвилюванням, створюються швидкості, здатні розмивати береги і дно, переміщати великі маси грунту .

Під дією вказаних причин первісний берег, лінія профілю якого abc руйнується. Продукти руйнування відкладаються вниз по укосу у вигляді підводного берегової обмілини або берегової платформи. Зростання берегової обмілини і руйнування берега тривають, поступово згасаючи, до тих пір, поки мілина не утворює надійну захисну смугу, виконану на поверхні з досить великих часток грунту, в межах якої хвилі втрачають значну частину своєї енергії і перестають діяти руйнівно на береги.

Ємність водосховища поступово змінюється завдяки процесам замулення, яке відбувається шляхом осадження в чаші водосховища наносів, принесених річкою і впадають притоками, а також матеріалів, що утворюються при підмиву і руйнування берегів, осіданні на водну поверхню частинок принесених вітром (еоловий перенесення), відмерлих залишків живих організмів .

Льодовий режим. З утворенням водосховищ різко змінюються термічний режим і льодові умови, що спостерігалися до цього на річці. Разом з тим вони істотно відрізняються і від умов, що спостерігаються на озерах, розташованих у тих же кліматичних зонах. Ці відмінності виникають насамперед внаслідок того, що амплітуда коливання рівнів та ступінь проточності водосховищ, як зазначалося вище, є істотно більшими, ніж у озер.

В результаті спрацювання рівня крижаний покрив в прибережній зоні водосховищ деформується, осідає на береги і ламається. Режим наростання і танення крижаного покриву в центральній частині водосховища суттєво не відрізняється від спостережуваного на озерах. Початок замерзання настає одночасно з появою льоду на річках, який виноситься у водосховищі.

Суцільний крижаний покрив на водоймищах встановлюється раніше, ніж на відповідних ділянках річок у природному стані. Це відбувається тому, що у водосховищах швидкості течії значно менше, ніж у річках. У період льодоставу на водоймищах можуть з'являтися ополонки, що виникають у звужених ділянках, де значні швидкості. При зниженні рівня води частина льоду на мілководді може лягати на дно і деколи займає значні площі. Навесні при наповненні водосховищ цей лід спливає.

Розтин водосховищ починається дещо пізніше, ніж розтин річок, де руйнування крижаного покриву відбувається в результаті впливу швидкості.



ВИСНОВОК

Метою даної курсової роботи є вивчити водосховища, як явище, їх класифікацію, проаналізувати їх та показати їх ролі.

Спочатку були з'ясовані основні поняття , пов'язані з явищем водосховища. Потім була досліджена гідрологія водосховищ.

Водосховища - антропогенні, керовані людиною об'єкти, але вони відчувають також і сильну дію природних (перш за все гідрометеорологічних) чинників, тому як об'єкти вивчення, використання і управління займають проміжне положення між "чисто природними" і "чисто технічними" утвореннями. Це дає право іменувати їх природно-технічними системами.

Водосховищами слід вважати штучно створені долинні, улоговинні і природні озерні водоймища зі сповільненим водообміном, повним об'ємом більше 1 млн. куб. м, рівневий режим яких постійно регулюється (контролюється) гідротехнічними спорудами в цілях накопичення і подальшого використання запасів вод для задоволення господарських і соціальних потреб. Відзначимо, що використання водосховищ пов'язане не тільки з безповоротним вилученням води.

Водосховища помітно, а нерідко і значно впливають на навколишнє середовище, викликаючи зміни природних і господарських умов на прилеглих територіях. Природно, що разом з наперед запланованими сприятливими наслідками виникають також і наслідки негативного, несприятливого характеру.

Водосховищам властива особлива система так званих внутрішньо-водоймових процесів - гідрологічних, гідрофізико-хімічних і гідробіологічних.

Водосховища бувають річкові, руслові або озерні.

Вони утворюються на гірських і рівнинних річках.

Водоймища класифікують по ряду ознак. Виділяють п'ять основних типів водосховищ: рівнинні, передгірні, гірські, озерні, наливні.

Рівнинні водоймища характеризуються наступними ознаками:

-великою площею поверхні води,

-великими максимальними (15-25 м) і середніми (звичайно 5-9 м) глибинами,

- невеликим спрацюванням (у межах 2-7 м),

інтенсивними процесами деградації берегів, складених здебільшого пухкими розмивними породами.

Водоймища класифікують по ряду ознак. Виділяють п'ять основних типів водосховищ: рівнинні, передгірні, гірські, озерні, наливні.

Рівнинні водоймища характеризуються наступними ознаками:

-великою площею поверхні води,

-великими максимальними (15-25 м) і середніми (звичайно 5-9 м) глибинами,

- невеликим спрацюванням (у межах 2-7 м),

інтенсивними процесами деградації берегів, складених здебільшого пухкими розмивними породами.

У водосховищі розрізняють:

- НПУ або НПГ - нормальний підпірний рівень (обрій) - вищий підпірних рівень, який гребля може підтримувати протягом тривалого часу при забезпеченні нормальної експлуатації всіх споруд. Це найвищий проектний рівень верхнього б'єфу, вище якого підйом рівня у водосховищі, як правило, не дозволяється.

- ФПУ - форсований підпірних рівень - вищий підпірних рівень, який можна підтримувати недовгий час в період пропуску дуже великих водопіль і паводків, забезпечуючи схоронність споруд.

УМО - рівень мертвого об'єму - мінімальний рівень, допустимий в умовах нормальної експлуатації.



СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Авакян В.Б и др. Водохранилища / А.Б. Авакян, В.П. Салтанкин, В.А. Шарапов. - М.: Мысль, 1987. - 325 с.

Алмазов А.М., Денисова А.И., Майстренко Ю. Г. и др. Гидрохимия Днепра, его водохранилищ и притоков. - Киев : Наук. думка, 1967. - 210 с.

Владимиров В.И., Сухойван П. Г., Бугай К. С. Размножение рыб в условиях Зарегулированного стока реки (на примере Днепра). - Киев : Изд-во АН УССР, 1963. - 396 с.

Владимирова К.С. Фитомикробентос Днепра, его водохранилищ и Днепровско-Бугского лимана. - Киев : Наук. думка, 1978. - 229 с.

Гак Д.З. Бактериопланктон и его роль в биологической продуктивности водохранилищ. - М.: Наука, 1975. - 254 с.

Гидробиологический режим Днепра в условиях зарегулированного стока. - Киев: Наук. думка, 1967. - 387 с.

Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Каскад днепровских водохранилищ. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 348 с.

Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов СССР. - М.: Энергия, 1970. - 318 с.; 2-е изд. - М., 1982. - 560 с.

Денисова А.И. Формирование гидрохимического режима водохранилищ Днепра и методы его прогнозирования. - Киев : Наук. думка. 1979. - 289 с.

Жадин В.И., Герд С.В. Реки, озера и водохранилища СССР, их флора и фауна. - М.: Учпедгиз, 1961. - 597 с.

Железняк И.А., Левковский С.С. Водные ресурсы и водный баланс // Украина и Молдавия. - М.: Наука, 1972. - С. 147-152.

Загальна гідрологія: Підр. / Левківський С.С., Хільчевський В.К., Оболоцький О.Т. та ін.; За ред. С.М. Лисогора. - К.: Фітосоціоцентр, 2000. - 264 с.

Зеров К.К. Формирование растительности и зарастание водохранилищ днепровского каскада. - Киев : Наук. думка, 1976. - 140 с.

Использование и охрана водных ресурсов. - Киев : Наук. думка, 1979. - 161 с.

Каховське водоймище // Під ред. Я.Я. Цееба. - К.: Наук. думка, 1967. - 304 с.

Киевское водохранилище / Под ред. Я.Я. Цееба. - Киев: Наук. думка, 1972. - 456 с.

Левковский С.С. Водные ресурсы Украины. - Киев : Вища шк., 1979. - 200 с.

Маринич О.М., Шищенко П.Б. Фізична географія України: Підручник. - К.: Знання, 2003. - 479 с.

Нахшина Е.П. Микроэлементы в водохранилищах Днепра. - Киев : Наук. думка, 1983. - 158 с.

Природа Украинской ССР. Моря и внутренние воды / Грезе В.Н., Поликарпов Г.Г., Романенко В.Д. и др. - Киев: Наук. думка, 1987. - 224 с.

Шмаков В.М. Обеспеченность солнечной энергией водной толщи днепровских водохранилищ // Гидробиол. журн. - 1982. - 18, № 4. - С. 79-85.



ДОДАТОК

Київське водосховище

Головним в каскаді і найбільш північним є Київське водосховище. Перекриття Дніпра при його створенні здійснене греблею Київської ГЕС у листопаді 1964 р. Розташоване воно в лісовій зоні країни і приймає воду верхнього Дніпра (до 60 % стоку) і Прип'яті (близько 40% стоку). Малі притоки (Уж, Тетерів, Ірпінь та ін.) формують 5-6 % його загальної приточності. За показниками водообміну (10-15 разів на рік) у багатоводні роки водосховище відноситься до озерно-річкових водоймищ, в маловодні - до озерних (8-9 разів на рік) [16].

Мілководість (ділянки з глибинами до 2,5-3,0 м займають 33-48 % площі), достатньо великі величини сонячної енергії і вмісту біогенних елементів у воді сприяють заростанню водосховища вищими водними рослинами, особливо інтенсивному в північній мілководій частині, гирлах впадаючих річок (Тетерів та ін.), де чагарники з очерету і осоки місцями утворюють смуги шириною 150-200 м.

Мінімальна каламутність води спостерігається в листопаді-березні, весною каламутність води значно підвищується за рахунок повеневих вод, особливо у верхній частині водосховища і дещо знижується до пригребельної. Прозорість води влітку в місцях скупчень синьо-зелених водоростей не перевищує 0,3-0,5 м.

Важливою особливістю водних мас водосховища є їх висока кольоровість, що досягає 70-100 град за хромо-кобальтовою шкалою. Це визначається надходженням вод Прип'яті, які значно багатше гуміновими речовинами, ніж води Дніпра. Саме прип'ятські води додають воді червонувато-бурий відтінок на відміну від світліших зеленуватих вод Дніпра [20, 89].

Мінералізація води в період весняної повені (квітень-травень) складає 120-150 мг/л; влітку підвищується до 250-300 мг/л і максимальних значень (350-380 мг/л) досягає взимку і ранньою весною перед повінню. Особливо підвищується мінералізація в маловодні роки. У верхній частині водосховища вона звичайно дещо вища, ніж у пригребельній.

Середньорічні величини вмісту у воді сполук азоту і заліза наведені в табл. 3. Особливо збагачується вода амонійним азотом у період літнього "цвітіння" і розкладання водоростей (до 2-3 мг/л і вище). Київське водосховище бідне фосфором (табл. 3). Його вода більш насичена залізом, хоча загальний вміст останнього у водосховищах нижчий, ніж у річці до їх створення. Це пояснюється впливом багатих залізом вод Прип'яті, що стікають з боліт і характеризуються слабокислою реакцією, що сприяє розчиненню заліза і переходу його в колоїдний стан.

У порівнянні з іншими водосховищами Київське характеризується мінімальними показниками вмісту кисню й порівняно невисокими межами його максимального насичення. У зимовий період під льодом реєструється дефіцит кисню, що зв'язано із виробітком водосховища і надходженням болотяних вод із низьким вмістом кисню. Це приводить до сильних заморів риби, які поширюються від верхніх до пригребельних ділянок водосховища.

В якості головного Київське водосховище акумулює щорічно до 2 тис. т марганцю, принесеного річками. Максимальною концентрацією зваженого марганцю (12,5-80,0 мкг/л) характеризуються верхні ділянки водосховища в порівнянні з пригребельними (5,0- 16,5 мкг/л) [45]. Концентрація марганцю у воді значно змінюється за сезонами, роками, горизонтами і залежно від донних відкладень. В період падіння вмісту кисню концентрація у воді марганцю (над муловими відкладеннями) може підвищуватися до 1000 мкг/л, що служить перешкодою при підготовці питної води.

Якість води в Київському водосховищі в цілому задовільне. Проте в нижній його частині, особливо взимку, можуть спостерігатися перевищення нормативних показників кольоровості, вміст гумусу та інших органічних речовин, погіршення газового режиму та ін. Влітку погіршення якості води відбувається при "цвітінні" і відмиранні синьо-зелених водоростей. Це свідчить про необхідність найуважнішого відношення до питань охорони водосховища від забруднення, євтрофування та інших несприятливих наслідків господарської діяльності людини у водоймищі й на площі водозбору.

Канівське водосховище

Нижче греблі Київської ГЕС розташовується Канівське водосховище, утворене перекриттям русла Дніпра в 1972 р. греблею ГЕС біля Канева. До району акваторії Канівського водосховища увійшли ділянки Дніпра, зверху обмежені Київським і знизу Кременчуцьким водосховищами.

Прозорість основних водних мас водосховища в період вегетації змінюється в межах 0,5-1,8 м, зменшуючись на верхніх ділянках водосховища (нижче Києва) і в період "цвітіння" води. Суттєвий вплив на формування гідрохімічного режиму водосховища роблять стічні води Києва, що вказує на необхідність їх високого очищення [20, 91].

Мінералізація води в Канівському водосховищі за сезонами року коливається в межах 240-360 мг/л, що за верхніми межами знаходиться в рамках коливань для інших водосховищ каскаду. Переважаючими іонами у воді є кальцій і гідрокарбонат (НСО_з-) концентрація їх коливається протягом року і на різних ділянках: для кальцію - 45-56 мг/л, для НСО_з- 152-244 мг/л. Вміст сульфатів і хлоридів у воді невисока (15-56 і 12-20 мг/л відповідно), підвищуючись у районах, прилеглих до ділянок скидання стічних вод. В цілому граничні концентрації головних іонів знаходяться або в інтервалах коливань, характерних для Київського водосховища (гідрокарбонат, кальцій, хлор, сульфати, сума іонів), або дещо перевищують їх за нижніми межами (магній, натрій і калій).

Вміст кисню у воді коливається в межах 5,6-14,6 мг/л (40-145 % насичення). Зниження кисню спостерігається в придонних шарах води і на забруднених ділянках.



Кременчуцьке водосховище

За Канівським водосховищем нижче за течією річки розташовано Кременчуцьке - одне з найбільш великих водосховищ каскаду. Знаходиться воно в лісочагарниковій зоні на ділянці Дніпра між Кременчуком і Каневом. Поповнюється в основному водами Канівського водосховища. Роль приток - Супой, Золотоноша, Ірклей, Сула (з лівого берега), Рось, Олипанка, Тясмін, Цибульник (з правого) - в його водному балансі порівняно невелика.

Прозорість води змінюється в основному в межах 0,6-1,6 м, але в зимовий період, особливо в пригребельних ділянках, підвищується до 5 м і більше, а влітку в період "цвітіння" води синьо-зеленими водоростями зменшується до 0,2-0,3 м. Кольоровість води водосховища коливається в межах 20-40 град, тобто значно нижче, ніж у вищерозміщених водосховищах, що пояснюється переважанням менш гуміфікованих дніпровських вод.

Мінералізація води невисока (225-298 мг/л); найбільш низки межі вмісту у воді гідрокарбонату кальцію, магнію, хлору, сульфатів [9].

Вміст розчиненого кисню у воді змінюється від 4,5 до 15 мг/л (42-174 % насичення). Максимальний вміст кисню характерний для поверхневих горизонтів води в літній період при інтенсивному фотосинтезі, значно менше - в придонних шарах.

У ряді місць водосховища в донних відкладеннях відмічено накопичення марганцю: за останні 10 років його концентрація збільшилася приблизно в 1,2-1,4 рази [19]. Вміст цинку у воді коливається в межах 2-18 мкг/л, що нижче, ніж у решті водосховищ. Вміст міді складає 2-9 мкг/л.

Санітарно-біологічна ситуація на Кременчуцькому водосховищі дає підставу для висновку, що якість води на сучасному етапі в ньому задовільна, хоча спостерігаються окремі ділянки локальних забруднень.

Дніпродзержинське водосховище

Нижче греблі Кременчуцької ГЕС розташоване порівняно невелике внутрішньо-каскадне водосховище Дніпра - Дніпродзержинське. Знаходиться воно в північній частині степової зони України, обмежено знизу греблею Дніпродзержинської ГЕС і Запорізьким водосховищем, зверху - Кременчуцької ГЕС. Завершене будівництво Дніпродзержинської ГЕС в 1964 р. Водосховище відноситься до типу річкових водоймищ з дуже порізаною береговою лінією, наявністю ряду заток, що утворилися на місці гирлових ділянок приток (найбільша з них - Ворсклінська, р. Ворскла). Характеризується максимальним водообміном серед дніпровських водосховищ і відносно постійним гідрологічним режимом (максимальна виробіток рівня складає всього 0,5 м) [7].

Прозорість води коливається в межах 0,6-1,7 м, істотно знижуючись в період літнього "цвітіння" води синьо-зеленими водоростями. Мінералізація води знаходиться в межах 187-425 мг/л. Підвищеною мінералізацією відрізняються райони впадання у водосховище Ворскли.

За показниками вмісту біогенних елементів водосховище може бути віднесене до євтрофних водоймищ. За кількістю у воді заліза воно знаходиться на рівні інших внутрішньо-каскадних водосховищ, але нижче, ніж у Київському [9].

Вміст кисню коливається в межах 6,3-12,9 мг/л, ступінь насичення 54_106 %. Гострий дефіцит кисню спостерігається локально в місцях викиду стічних вод, у придонних шарах замулених заток. В цілому по водосховищу кількість кисню в придонних шарах не нижче 54 % [9].

Вміст мікроелементів (марганцю, цинку, міді) не перевищує гранично допустимих концентрацій для поверхневих вод.

Якість води Дніпродзержинського водосховища в цілому задовільна. Проте зареєстровані локальні ділянки з перевищенням ГДК за вмістом фенолів, нафтопродуктів, органічних речовин, поверхнево-активних з'єднань. Звичайно вони приурочені до місць скидання стічних вод, але завдяки здатності водоймища до самоочищення якість води на відстані 20-30 км нижче джерела забруднення поліпшується.



Запорізьке водосховище

Нижче греблі Дніпродзержинської ГЕС розташоване саме невелике за площею, але найбільш глибоководне руслове внутрішньо-каскадне водосховище Дніпра - Запорізьке (Дніпровське). Знаходиться воно в степовій зоні країни. Заповнювалося водосховище двічі: перший раз при спорудженні греблі Дніпрогесу в 1931 р., другий раз - у 1947 р. після відновлення греблі гідроелектростанції, зруйнованої в роки війни.

Граничні величини мінералізації протягом року і на різних ділянках водосховища змінюються дуже суттєво - від 191 до 387 мг/л. Особливо високою мінералізацією води характеризується затока Самари (до 2000 мг/л), що пояснюється скиданням в нього високомінералізованих вод. За граничними концентраціями головних іонів і мінералізацією води (НСО₃-, кальцій, магній, хлор) Запорізьке водосховище суттєво не відрізняється від інших водосховищ у каскаді. Дещо підвищена в ньому в порівнянні з вищерозміщеним водосховищем кількість сульфатів, натрію і калію. За рівнями вмісту основних біогенних елементів водосховище в достатньо високому ступені євтрофоване. За вмістом заліза у воді воно суттєво не відрізняється від інших внутрішньо-каскадних водосховищ (табл. 3).

Вміст розчиненого кисню у воді коливається в межах 6,2-14,5 мг/л (68_131% насичення). Через малу прозорість води фотосинтетичне виділення його перевищує споживання на деструкцію органічної речовини тільки в поверхневому 2-3-метровому шарі. У глибших шарах води споживання кисню перевищує його надходження в результаті атмосферної і фотосинтетичної аерації. У зв'язку з цим на глибині більше 3-5 м, особливо при значній товщині донних мулових відкладень, у придонних шарах води ступінь кисневого насичення падає до 60_80%, а на великих глибинах (до 20 м і більше) - до 3-5%.

Зниження ступеня кисневого насичення води зменшує інтенсивність процесів самоочищення у водосховищі і погіршує якість води [9].

Концентрація марганцю в цілому по водосховищу коливається в межах 9-71 мкг /л, у придонних шарах при дефіциті кисню може досягати 40-125 мкг /л. Вміст цинку у воді складає 12- 35 мкг/л, що знаходиться або на рівні інших водосховищ (Дніпродзержинське, Каховське), або перевищує його (Кременчуцьке). Вміст міді коливається в межах 0-7,7 мкг/л [19].

В цілому на відміну від інших водосховищ дніпровського каскаду Запорізьке відрізняється менш задовільними показниками якості води.

Каховське водосховище

Нижче найбільшої на Дніпрі греблю Дніпрогесу (перепад води більше 45 м) плескаються хвилі Каховського водосховища. Це одне з найбільш великих на Дніпрі, що замикає каскад і поки найбільш південне водосховище. Розташоване воно в степовій зоні країни на ділянці Дніпра від Запоріжжя до Нової Каховки.

Водосховище достатньо глибоководне (мілководдя займають близько 5 % площі) і малопроточне (водообмін 1,5-3,0 рази на рік), має поки найнижчу проточність у каскаді (в середньому 1,6 см/с). У зв'язку з цим і в результаті досить складної морфометрії його чаші водосховище в достатньо сильному ступені замулене: загальна площа замулювання рівна 79,8 %, а середня потужність шару мулу досягає 17,6 см, максимальна до 1 м.

Як найбільш південне Каховське водосховище характеризується достатньо високими показниками сумарної сонячної радіації, що сприяє його заростанню, особливо в мілководій верхній частині і "цвітінню" води синій зеленими водоростями на значній частині акваторії [15].

Прозорість води в Каховському водосховищі вище, ніж у вище розташованому, що пояснюється хорошим відстоєм води. Кольоровість води мінімальна і складає в основному 15-30 град.

Мінералізація води змінюється за роками, сезонами і ділянками водосховища і коливається в межах 253-433 мг/л [9]. Переважаючим катіоном у воді є кальцій, аніоном - НСО^3-. Рівні коливання у воді вмісту біогенних елементів свідчать про значне євтрофування водосховища. Концентрація заліза у воді мінімальна в порівнянні з іншими водосховищами каскаду.

Вміст кисню у воді коливається в межах 6-12,5 мг/л (61-142 % насичення). На основній частині акваторії водосховища вміст кисню в придонному шарі води нижче 40 % насичення не падає. Зниження концентрації розчиненого кисню спостерігається в місцях викиду стічних вод, по затоках, в плямах "цвітіння" водоростей.

Концентрація марганцю у воді дуже стабільна, за винятком верхньої частини водосховища (де спостерігається його підвищення до 200 мкг/л), а також районів скидання стічних вод окремих міст [19]. Вміст зваженого цинку у воді водосховища в середньому складає 16-30 мкг/л, міді - в межах 2,1-3,9 мкг/л, що в цілому знаходиться в межах ПДК для поверхневих вод України.

Якість води в Каховському водосховищі в цілому може бути оцінена як задовільна. Проте реєструються локальні ділянки із забрудненням води фенолами, нафтопродуктами, важкими металами та іншими хімічними речовинами, особливо у верхніх ділянках водосховища.

Рис. 1 Схема басейну Дніпра [20, 82]

Таблиця 1 Основні водосховища України

Водосховище	На річці	Площа дзеркала, км2	Повний об'єм км3
Київське	Дніпро	922	3,73
Канівське	"	675	2,62
Кременчуцьке	"	2250	13,5
Дніпродзержинське	"	567	2,45
Запорізьке	"	110	3,30
Каховське	"	2155	18,2
Дністровське	Дністер	142	3,00
Печенізьке	Північний Донець	86,2	0,38
Краснооскольське	Оскол	122	0,48
Ладижинське	Південний Буг	20,8	0,15
Старобешівське	Кальміус	8,5	0,04
Карачуновське	Інгулець	4,4	0,31
Сімферопольське	Салгір	3,2	0,04
Партизанське	Альма	2,2	0,03

Таблиця 2 Граничні значення хімічних інгредієнтів у воді Дніпра до його зарегулювання

Інгредієнт	Верхнє Дніпро 1962-1964 рр.	Середнє Дніпро 1951-1959 рр.	Нижнє Дніпро 1951-1954 рр.
О2, мг/л	0,5-13,0	1,4-14,9	4,4-14,2
О2 % насичення	3-115	2-120	48-102
СО2 мг/л	0-40	0-30	0-19
РН	7,0-8,4	7,0-8,5	7,5-8,4
NH4+, міліграм N/л	0,10-1,30	0,0-0,80	0,0-0,69
NO2-, мг N/л	0,0-0,05	0,0-0,04	0,0-0.10
NO3-, міліграм N/л	0,0-0,70	0,0-0,90	0,0-1,50
PO43- розч., міліграм Р/л	0,01-0,06	0,02-0,12	0,0-0,15
PO34- заг., міліграм Р/л	0,01-0,18	-	0,0-0,24
Fe розч., мг/л	0,0-2,00	0,0-1,90	0,0-0,30
Fe заг., мг/л	0,1,1-2,40	0,0-2,85	0,0-0,40
Si, мг/л	2,5-10,5	1,0-12,0	1,0-10,0
Мінералізація, мг/л	100-400	112-450	148-473
Загальна жорсткість, мг-екв/л	0,9-4,8	1,2-5,0	1,2-5,6
Сорг, мг/л	4,2-14,4	6,9-8,0	7,4-10,5
Nорг, мг/л	0,3-0,9	0,6-0,9	0,7-1,4
Рорг, мг/л	0,02-0,07	0,03-0,05	0,03-0,08
БО*, мгО/л	14,0-41,2	21,0-25,5	19,0-27,2
ПО**, мгО/л	4,4-17,3	6,0-14,0	6,0-8,0
C : N	8-19	9-14	7,4-14,0
С : Р	200-310	176-304	112-275
Кольоровість, град	15-90	60-80	60-80

* БО - біхроматна окислюваність.

** ПО - перманганатна окислюваність.

Рис. 2 Схематична карта каскаду дніпровських водосховищ

Размещено на Allbest.ru

...