Водохранилищем называют искусственный водоем, который чаще всего делают в речной долине. Водохранилище используют для накопления и хранения воды для её последующего использования, также их строят и в других целях.
Общее описание
Водохранилище это искусственный водоем, который может быть как совсем небольшим, так и очень большого размера. Это далеко не новые изобретения, их строили еще в Древнем Египте, хотя, в те времена создавать их было значительно сложнее. Существуют разные типы водохранилищ, о чем мы еще поговорим ниже. Также есть разные способы их строительства.
К основным параметрам водохранилища относят его площадь, объем, глубину и амплитуду колебания воды. Более того, в отличии от естественных водоемов (например, озер), в случае с водохранилищами используется терминология, которая к другим водоемам не относится. Например, это может быть уровень мертвого объема, под которым понимают оставшийся объем воды после полного опустошения водохранилища. Или нормальный подпорный уровень, под которым понимают уровень воды, который выдержит подпорное сооружение.
Какие есть виды водохранилищ
Здесь есть разные способы классификации, но в основном их разделяют по способу создания. Про то, как их делают, мы еще поговорим ниже, а здесь о типах. Самыми распространенными являются те, которые делают в речных долинах с помощью постройки подпорных сооружений вроде дамб или плотин. Они в свою очередь делятся на озерные и речные:
- Речные. Это классические водохранилища, которые занимают речную долину. Проще говоря, после строительства плотины уровень воды в реке сильно поднимается и образуется водохранилище, которое иногда могут называть озером. Свойства его воды очень близки к речным, также такие водохранилища обычно имеют вытянутую форму. Например, озеро Джердап в Сербии.
- Озерные. Они практически повторяют форму водоема, который находится в подпоре и свойства их воды отличаются от свойства притоков. То есть, водохранилища этого типа можно рассматривать как самостоятельные водоемы. Пример — Рыбинское водохранилище.
Еще один тип это открытые водохранилища, которые искусственно выкапывают. Их делают там, где создание водохранилища предыдущего типа невозможно по разным причинам. Например, на землях, которые потенциально затопит после строительства плотины, слишком много населенных пунктов. Этот тип делают либо полной выемкой земли, либо частичной (используют низменности на рельефе местности). Зачастую к ним от реки проводят канал, через который они наполняются в половодье. Либо могут выкапываться в засушливых районах, где нет рек и наполнятся во время дождей. Такие водохранилища часто используют для накопления воды для нужд сельского хозяйства, но могут использовать и в других целях.
Закрытые резервуары. Их могут делать в земле, либо над землей. Их делают из разных материалов, используются в водоснабжении. Строительство их дороже, чем у других типов, но зато они могут создавать напор воды. К этому типу можно отнести и водонапорные башни. То есть, закрытые резервуары это обычно самые небольшие по размеру водохранилища.
Строительство водохранилищ
Коротко стоит поговорить о том, как создают водохранилища. Здесь мы поговорим упрощенно, не вдаваясь в детали. Кстати, когда бобер строит на реке свою плотину, он тоже перед ней создает водохранилище. Здесь мы поговорим о тех, которые делают путем создания гидротехнических сооружений, те, что выкапывают или делают в закрытых резервуарах мы рассматривать не будем.
В первую очередь на реке определяют место, где будет будущее водохранилище. Для этого изучают режим реки, особенности грунтов, климат, распределение осадков, рельеф местности и наличие различных объектов. Неважных пунктов здесь нет, важны все, поэтому стоит поговорить подробнее про каждый.
- Режим реки. Здесь смотрят на уровень подъема воды в половодье, на период межени, длительность ледохода и т. д. Этот, как и многие другие пункты, необходимы для точного расчета параметров водоподпорного сооружения, ведь оно должно выдерживать огромные объемы воды.
- Особенности грунта. Плотины и дамбы бывают разных видов, об этом мы говорили. Для многих из них важно наличие определенного грунта, который сможет выдерживать нагрузки. В статье про разрушение крупнейших плотин мы упоминали один пример, когда плотина разрушилась как раз из-за того, что грунт на берегах был плохим.
- Климат и осадки. И это необходимо для определения параметров водоподпорного сооружения. В некоторых местах могут быть сезоны дождей, которые могут вызвать сильный подъем уровня воды, все это нужно учитывать. При этом в расчетах цифры берут с приличным запасом.
- Рельеф местности. Рельеф местности позволяет довольно точно рассчитать то, каким будет будущее водохранилище. Например, если река течет в глубоком каньоне, то вода затопит только его. Если же речная долина неглубокая, а рельеф равнинный, то даже подъем уровня воды на 2-3 метра может затопить огромные территории. Сегодня все это рассчитывают очень быстро и с помощью компьютеров, а раньше приходилось прилично повозиться. Ведь нужно было точно определить рельеф местности на сотнях а иногда и тысячах квадратных километров и сопоставить это с уровнем подъема воды.
- Наличие объектов. Прежде всего это населенные пункты и другие ключевые объекты инфраструктуры. В истории было немало примеров, когда жителей попросту переселяли в другие места, а их населенные пункты затапливались. Конечно, иногда населения и важных инфраструктурных объектов так много, что строительство плотины будет попросту нецелесообразным.
Также стоит отметить, что чаще всего их строят выше по течению от населенных пунктов и промышленных предприятий. Это помогает сохранить воду чистой. Также в идеале выбирают самое узкое место на реке, что снижает расходы на строительство. После того, как все расчеты сделаны, приступают к строительству водоподпорного сооружения, то есть, плотины или дамбы. Про то, как именно их строят, мы говорили в отдельной статье, поэтому здесь повторяться не будем.
После того, как водоподпорное сооружение построено, остается только ждать заполнения водохранилища водой. Дамбы и плотины позволяют регулировать сток, то есть, выпускать воду по мере необходимости. Например тогда, когда её уровень поднялся слишком высоко и может начать переливаться через гребень плотины, что иногда может быть чревато её разрушением.
Зачем нужны водохранилища
Теперь можно поговорить о том, зачем вообще создают водохранилища. Одну цель мы уже упоминали: накопление воды для нужд сельского хозяйства, сюда же можно отнести для забора воды для нужд населения или промышленных предприятий. Правда именно для этих целей водохранилища создают в основном в засушливых районах, там, где летом реки практически пересыхают и в период половодья необходимо накопить достаточный объем воды.
Водохранилище позволяет контролировать уровень воды в реке, например, в период половодья вода накапливается, что препятствует подтоплению территорий ниже по течению, а в период межени воду спускают, поддерживая уровень воды в реке. Их строительство позволяет создавать целые каскады гидроэлектростанций. Водохранилища также используют для разведения рыбы, они могут стать рекреационной зоной.
Негативные последствия создания водохранилищ
Но водохранилища приносят не только пользу, но и вред. Выше мы писали, что они позволяют контролировать уровень воды в реке, но от этого есть не только польза. Так как уровень воды во время половодья уменьшается, это может лишить рыб привычных мест для нереста. Также это может повлиять на рост трав на пойменных лугах, которые часто могут иметь большое значение. Водохранилище изменит рельеф речной долины и местности в целом. Да, обычно тут делают предварительные расчеты, но не всегда их можно сделать точно.
Затапливаются пахотные земли, населенные пункты, но это уже скорее про экономическую целесообразность. На водохранилищах зачастую большие волны, чем в реке. Проблемой является также заиление водохранилищ: наносы не переносятся вниз по течению, а задерживаются в них. В результате полезный объем водохранилища снижается, впрочем, существуют методы борьбы с этим явлением. Также стоит отметить, что если по какой-то причине водохранилище перестало существовать (например, разрушилась плотина), то это нанесет очень большой вред экологии.
Крупнейшие водохранилища
Ну а теперь поговорим про крупнейшие водохранилища мира и России. Здесь стоит отметить, что для них основным показателем является объем воды, хотя и площадь водной поверхности также измеряют. Если говорить про объем, то тут берут максимум, который может накопить водохранилище. И здесь десять крупнейших это:
- Кариба — 180 кубических километров. Было создано в 1959 году на реке Замбези (Замбия и Зимбабве). Имеет очень большое значение для региона.
- Братское — 169,3 кубических километров. Крупнейшее водохранилище по объему в России, расположено на реке Ангара.
- Насер — 157 куб.км. Создано на реке Нил, в основном расположено в Египте, частично в Судане.
- Вольта — 148 куб.км Было создано на реке Вольта (Гана), по площади это крупнейшее русловое водохранилище в мире.
- Маникуаган — 141,5 куб.км. Находится в Канаде, интересно, что фактически это метеоритный кратер. Превратилось в водохранилище после строительства комплекса плотин.
- Гури — 138 куб.км. Было создано на реке Карони (Венесуэла).
- Тартар — 85 куб.км. Самое крупное в Ираке, это наливное водохранилище, которое расположено в междуречье Евфрата и Тигра.
- Хидасэ — 79 куб.км. Расположено на реке Голубой Нил в Эфиопии, его заполнение началось только в 2020 году и еще не закончилось, вполне возможно, что в нашем списке его придется передвинуть выше.
- Красноярское — 73.3 куб.км. Образовано на Енисее после строительства Красноярской ГЭС.
- Зейское — 68,4 куб.км. Это водохранилище на реке Зея в Амурской области.
А вот список крупнейших водохранилищ по площади поверхности:
- Вольта — 8482 квадратных километров.
- Смолвуд — 6457 кв.км
- Куйбышевское — 6450 кв.км.
- Кариба — 5580 кв.км.
- Бухтарминское — 5490 кв.км.
- Братское — 5425 кв.км.
- Рыбинское — 4580 кв.км.
Как видите, в этих двух списках есть как общие названия, так и те, которые встречаются только в одном. Например, Смолвуд является вторым в мире по площади, но так как его глубина не превышает 4-5 метров объем воды в нем не позволяет ему входить в десять крупнейших по этому показателю. Также вы можете посмотреть список крупнейших водохранилищ России.
Стоит отметить, что иногда есть споры относительно того, чем считать водоем: озером или водохранилищем. Например, африканское озеро Виктории после строительства плотины превратилось в водохранилище и его объем более 2400 кубических километров, что поставило бы его на первое место с огромным отрывом. Но фактически оно как было в границах озера, так примерно в них и осталось. Поэтому такие случаи к водохранилищам относить не принято.