ВОДОХРАНИЛИЩА И ИХ ОТЛИЧИЯ ОТ ДРУГИХ ТИПОВ
ВОДОЕМОВ
Особенности водохранилищ
У водохранилищ нет природных аналогов. Лишь по
форме чаши с ними сходны завально-запрудные озера. Отметим наиболее
важные особенности водохранилищ.
1. Водохранилища — антропогенные, управляемые человеком объекты, но они
испытывают также и сильнейшее воздействие природных (прежде всего
гидрометеорологических) факторов, поэтому как объекты изучения,
использования и управления занимают промежуточное положение между «чисто
природными» и «чисто техническими» образованиями. Это дает право
именовать их природнотехническими системами.
2. Водохранилища заметно, а нередко и значительно воздействуют на
окружающую среду, вызывая изменения природных и хозяйственных условий на
прилегающих территориях. Естественно, что наряду с заранее
запланированными благоприятными последствиями возникают также и
последствия негативного, неблагоприятного характера.
3. Водохранилищам свойственна особая система так называемых
внутриво-доемных процессов — гидрологических, гидрофизико-химических и
гидробиологических.
4. Водохранилища — водоемы, наиболее интенсивно используемые различными
отраслями хозяйства. На каждом значительном водохранилище формируется
водохозяйственный комплекс (ВХК). Среди компонентов ВХК, т. е. всех
отраслей хозяйства, использующих водохранилище и реку в нижнем бьефе,
выделяют участников ВХК — отрасли, заинтересованные в создании
водохранилища и финансирующие его. Остальные отрасли используют
водохранилище, поскольку оно существует. Участники ВХК предъявляют
различные, а подчас и противоречивые требования к режиму использования
водохранилищ.
5. Для водохранилищ как природнохозяйственных объектов характерна
чрезвычайно высокая динамичность развития (эволюции).
Рассмотрим кратко эти принципиальные особенности.
Водохранилища — управляемые объекты. Это означает, что основные
параметры водохранилища (объем, площадь, место расположения и режим
регулирования), а вместе с ними и многие другие характеристики
определяются человеком на стадии проекта; в составе гидроузлов имеются
специальные технические системы, сооружения и устройства (гидротурбины,
водосбросные отверстия с затворами), позволяющие изменять объем и
уровень воды в водохранилище. Главная особенность решений, связанных с
эксплуатацией водохранилищ, — некоторая неопределенность,
обусловливаемая стохастическим (вероятностным) характером направленности
и интенсивности гидрометеорологических процессов в водосборном бассейне.
Водохранилища следует рассматривать как природно-технические системы,
комплексы, которые состоят из природ-
ной и технической подсистем, диалектически взаимодействующих между
собой. Учет этого взаимодействия может существенно увеличить возможности
рационального и комплексного использования водохранилищ, а игнорирование
— привести к значительным потерям. Управляя технической подсистемой
водохранилищ, человек может вызвать развитие таких процессов, явлений и
эффектов в природной подсистеме, которые он пока не в состоянии
предотвратить либо их преодоление требует значительных затрат трудовых и
материальных ресурсов. Поэтому управляемыми объектами водохранилища
можно считать лишь частично. Непосредственно и полностью человек
управляет только запасами воды, а экосистемой и геосистемой
водохранилища — частично и косвенно.
I. Типичный комплексный гидроузел на большой
равнинной реке. Саратовский гидроузел на Волге
2. Комплексный ( энергоирригационный) гидроузел
Хьюм на р. Муррей в предгорье Большого Водораздельного хребта
(Австралия)
При создании водохранилищ происходят многообразные
изменения природных и хозяйственных условий на территориях, как
непосредственно прилегающих к новому водоему, так и на удаленных от него
вниз по течению реки. Масштабы, глубина и направленность этих изменений
определяются размерами нового водоема (площадь, объем водной массы,
длина, ширина) и своеобразием природных условий района, которые могут
ослаблять или, наоборот, усиливать влияние водохранилища.
Когда говорят, что водохранилищам
присуща особая система внутриводоем-ных процессов, имеют в виду, что
свойственные им гидрологические, гидрофизико-химические и
гидробиологические процессы не идентичны тем, которые наблюдаются в
других водных объектах — озерах, реках и каналах. Ведущими факторами,
определяющими специфику взаимосвязанных и взаимообусловленных
внутриводоемных процессов в водохранилищах, служат водообмен и уровенный
режим водоема. Один из показателей водообмена — период, в течение
которого происходит полная смена водной массы: для водохранилищ разного
типа он может составлять от нескольких суток до нескольких лет.
Амплитуда колебаний уровня воды в разных водохранилищах изменяется также
в широких пределах — от нескольких десятков сантиметров для равнинных
водохранилищ до многих десятков и даже более 100 м для горных
водохранилищ (рис. 3).
Именно эти факторы и отличают условия развития внутриводоемных процессов
в водохранилищах от тех, которые характерны для озер и рек. Проявляется
это в том, что в водохранилищах создаются активные гидродинамические
зоны транзитного стока, т. е. направленного движения воды к плотине, и
образуются зоны водоворотных циркуляций, когда частицы воды перемещаются
по
очень сложным замкнутым траекториям. Наличие такой сложной
гидродинамической структуры определяет многие важные для водоемов
особенности: формирование и движение водных масс; термический, газовый и
биогенный режимы; перемещение и осаждение минеральных и органических
взвесей; процессы самоочищения воды и, наконец, жизненно важные условия
обитания бактерий, организмов, живущих в толще воды (планктон), донных
организмов (бентос), водной растительности, рыб.
Процессы трансформации вещества и энергии в водохранилищах имеют иные,
чем в озерах и реках, масштабы, направленность, интенсивность и
длительность. Это выражается в показателях качества воды, в структуре и
продуктивности водных экосистем. В целом водохранилища можно
рассматривать как своеобразные огромные преобразователи и аккумуляторы
вещества и энергии, но только не автономные, как, например, озера. Рекам
же в отличие от водоемов с замедленным водообменом, наоборот, свойствен
поточный механизм преобразования вещества и энергии.
Этот накопительный эффект водохранилищ имеет как положительное
(осветление воды, снижение ее цветности, уменьшение содержания вредных
бактерий), так и отрицательное значение (уменьшение самоочищающей
способ-
ности воды, образование застойных зон, большее, чем в реках, прогревание
воды, особенно на мелководьях, и как следствие — евтрофирование новых
водоемов). Характерные примеры евтрофиро-вания водохранилищ: избыточное
развитие синезеленых водорослей (цветение воды), чрезмерное
продуцирование биомассы водной растительности (заболачивание акватории).
Иначе говоря, для многих гидробионтов в водохранилищах создаются не
самые лучшие условия; они к тому же усугубляются недостаточно
благоприятным уровенным режимом. Это в итоге существенно отражается на
количестве и качестве хозяйственно наиболее ценной для человека рыбной
продукции.