ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 201
Скачиваний: 0
ственных колебаний уровней реки происходят на нижнем участке водохранилища. По мере удаления от плотины в направлении к зоне выклинивания подпора ход уровней становится близким к ходу уровней на реке в естественном состоянии.
Амплитуда колебаний уровней на больших водохранилищах рав нинных рек достигает 8—12 м, на горных — до 80—100 м.
Нм
Рис. 141. Уровенный режим водохранилищ.
/ — К аттакурган ское (1958 г.). 2 — К ай раккум ское (1961 г.), 3 — К уйбы ш ев ское (1964 г.).
Колебания расходов воды и уровней в нижних бьефах водохра нилищ гидроэлектростанций зависят от режима работы ГЭС и сбро сов воды через плотину и шлюзы. В периоды половодий и паводков расходы воды и уровни понижаются (ниже Рыбинского водохрани лища, у г. Ярославля, на 4—7 м), в период межени повышаются (ниже Горьковского водохранилища, например, на 1,5 м) по сравне нию с уровнями реки в естественном состоянии. Для нижних бьефов, как было отмечено, характерны резкие колебания для суточных и недельных периодов. Амплитуда этих колебаний достигает 2—4 м. Постепенно затухая, суточные колебания прослеживаются ниже
плотины на десятки километров. Сезонное регулирование стока сказывается на режиме уровней нижних бьефов на протяжении со тен километров. Так, Бухтарминская ГЭС оказывает влияние на уровенный режим Иртыша на участке длиной 1500 км.
При наличии каскада водохранилищ уровенный режим подвер гается значительным преобразованиям на всем протяжении, что от четливо видно на примере реки Волги (рис. 142).
На водохранилищах наблюдаются сгонно-нагонные колебания уровней. Благоприятствует развитию сгонов и нагонов вытянутая форма водохранилища с осью, совпадающей примерно с направле нием наиболее часто повторяющихся ветров. Так, на Цимлянском водохранилище на концевых его участках при северо-восточных и юго-западных ветрах разность уровней достигает 1 м и более.
Характерно, что наибольшая разность уровней на конечных участках водохранилища на блюдается в начале нагона, т. е. когда еще не установи лось компенсационное те чение.
§ 203. Водные массы
При изучении водохрани лищ в последние годы (Н. В. Буторин и др.) уделя ется большое внимание водным массам (см. § 77), их проис хождению, трансформации и перемещению. Изучение этих масс, несомненно, целесообраз но. С их перемещением связан перенос тепла, растворенных со лей и газов, взвешенных органи ческих и неорганических ве ществ. Изучение водных масс как среды обитания организ мов позволяет лучше познать,
биологические процессы, протекающие в водоеме, и изучить рас
пределение организмов в нем.
Для выделения и характеристики водных масс используется ком плекс показателей: температура, цветность, прозрачность, электро проводность, содержание в воде отдельных ионов. Изучение водных масс в Горьковском и Рыбинском водохранилищах показало, что их различное происхождение прослеживается в течение всего года. Формирование водных масс зависит от физико-химических особен ностей вод, поступающих с водосбора главным образом за счет реч ного стока; для Рыбинского водохранилища, например, за счет
стока Шексны, Молоти, Согожи; для Горьковского водохранили щ а— стока рек Унжи, Волги, Немды (рис. 143).
Распределение и перемещение водных масс в водохранилище определяется характером водообмена, так же как в морях и озерах.
§ 204. Особенности термического и ледового режима
По термическому режиму водохранилища отличаются от рек неоднородностью температуры, а от глубоководных озер неустойчи вой стратификацией и относительно высокими температурами при донных слоев в летний сезон. В температурном режиме водохрани лищ много общего с температурным режимом мелководных озер. Однако в период весеннего нагревания проявляются некоторые осо бенности, свойственные, в частности, Рыбинскому водохранилищу. На эти особенности обратил внимание В. И. Рутковский. В Рыбин ском водохранилище повышение температуры, начинающееся еще подо льдом, прекращается; температура воды в водохранилище вре менно понижается из-за заполнения его котловины снеговыми во дами притоков, температура которых близка к 0°С. В дальнейшем, во вторую половину весны, температура воды в водохранилище связана также с притоком речных вод, но уже относительно более теплых. Интенсивное прогревание водохранилища происходит сна чала вблизи устьев притоков, в губах и на мелководьях. В этот пе риод в разных частях водохранилища можно наблюдать одновре менно температуру от 0 до 10° С, обратную, прямую стратификации и гомотермию. Для периода осеннего охлаждения характерна гомотермия вплоть до появления льда, когда температура принимает значения, близкие к 0°С, по всей глубине, что связано с ветровым перемешиванием водной массы мелководного водохранилища. Зи мой при ледоставе в проточных районах возникшая с осени гомотермия сохраняется при температуре, близкой к 0°С; в малопроточ ных происходит постепенное прогревание придонных слоев воды и установление обратной стратификации. В нижних бьефах прогрев воды весной и охлаждение осенью отстают по срокам от естествен ных условий на 5—10 дней. В связи со сбросом из водохранилища вод, более теплых осенью и более холодных весной, годовая ампли туда колебаний температуры меньше по сравнению с амплитудой колебаний температуры воды рек в естественном состоянии.
В водохранилищах, так же как и в естественных водоемах, осенью наблюдаются все формы ледовых образований. Появление первичных форм ледовых образований наблюдается одновременно с появлением их на реках данной климатической зоны. Сроки же образования сплошного ледяного покрова могут наступать раньше или позже по сравнению с реками в зависимости от размеров водо хранилища, скоростного режима и запасов тепла в нем.
Большие водохранилища замерзают неодновременно. Ледостав образуется сначала в заливах на мелководьях и на этих участках устанавливается раньше по сравнению со сроками наступления ле достава на реке. Глубоководные участки замерзают позже, чем реки
данной климатической зоны. Так, например, верхний участок Цим лянского водохранилища замерзает, по данным И. Балашовой, на 9 дней раньше, чем р. Дон до сооружения ГЭС, а нижний приплотинный участок замерзает на 4 дня позже.
На широких участках водохранилищ перед ледоставом в боль шом количестве образуется сало, внутриводный лед, шуга, льдины. Под влиянием ветра массы льда прибиваются к наветренному бе регу. В связи с этим у наветренного берега ледостав образуется раньше и характер его иной (поверхность торосистая, подо льдом скапливается шуга), чем у подветренного берега (поверхность льда ровная). В период ледостава бывают полыньи. Они возникают в су жениях водохранилищ в связи с увеличением скоростей течения и турбулентным перемешиванием водных масс, тепло которых, нако пленное в летний период, расходуется на подтаивание ледяного покрова снизу. Полыньи также часто приурочены к зоне водопри емников ГЭС, где скорости течения велики. На Куйбышевском водохранилище, например, влияние работы ГЭС прослеживается на расстоянии 4 км от плотины.
Толщина льда на водохранилищах неодинакова. Наибольшая толщина наблюдается у берегов и в зоне выклинивания подпора, где в период ледостава образуются нагромождения льда, приноси мого рекой. В среднем на одних водохранилищах, например Цим лянском, толщина льда больше, чем на реках, на 15—20%, на дру гих (Новосибирском) различий в толщине льда рек и водохранилищ не обнаружено.
Особенностью ледового режима водохранилищ, как, впрочем, и некоторых озер, является оседание льда на дно мелководий. Это происходит зимой по мере понижения уровня воды. Лед деформи руется, появляются трещины, местами вода выступает на поверх ность и образуется наслуз. Ледяные поля, опустившиеся на дно, в отдельных водохранилищах занимают площади в десятки и сотни квадратных километров.
Вскрытие водохранилищ и очищение ото льда происходит по-раз ному. В верхней части речных водохранилищ в разрушении льда большое участие принимают динамические факторы. По мере про движения к приплотинному участку роль динамических факторов ослабевает. Ледоход, характерный для рек, здесь не бывает, но на блюдается ветровой дрейф льда, отчасти под влиянием течений. На малых водохранилищах лед тает на месте. Очищение водо хранилищ ото льда происходит позже, чем рек данной климатиче ской зоны (Новосибирского на 10—15 суток). Характерное явление при вскрытии — формирование заторов льда в зоне выклинивания подпора и нагромождение льда у наветренных берегов и на от мелях порой мощностью до 6 м (Цимлянское водохранилище).
Ледовый режим в нижних бьефах водохранилищ в значительной степени зависит от количества сбрасываемой воды и ее темпера туры. Вблизи плотины вода не замерзает вовсе или замерзает на короткие сроки. Ледяной покров формируется на расстоянии иногда несколько десятков километров ниже плотины. Положение кромки
ледяного покрова меняется: при похолодании и уменьшении попу сков воды из водохранилища она приближается к плотине, при по теплении и увеличении попусков удаляется от нее. В отдельные пе риоды при прекращении работы ГЭС на ночь или в праздничные дни возможно замерзание полыньи. Утром следующего дня при пу ске станции лед взламывается и участок реки вновь очищается ото льда. Таким образом, в отдельных местах наблюдается суточная (недельная) периодичность замерзания и вскрытия. В период ледо става в нижних бьефах бывают зажоры.
§ 205. Особенности гидрохимического режима
По гидрохимическому и гидробиологическому режиму водохра нилища ближе к озерам, чем к рекам.
Затопление территории с плодородными почвами, торфяниками, древесной, кустарниковой и травянистой растительностью ведет к изменению гидрохимического и гидробиологического режима вод, поступающих в водохранилище. В первые годы существования во дохранилищ происходит некоторое увеличение минерализации за счет солей, вымываемых из почв затопленных территорий. Это уве личение более заметно в засушливых областях и в малых водохра нилищах. Меняется и химический состав. Увеличивается содержа ние соединений азота, фосфора, железа. Создаются условия для интенсивного развития растительных и животных организмов,
аследовательно, и обогащения водоема органическими веществами.
Врезультате меняется газовый режим, особенно в придонных слоях: уменьшается содержание кислорода (О2) и увеличивается содержание углекислого газа (СО2).
Впоследующие периоды существования водохранилищ форми рование гидрохимического режима происходит под влиянием кли матических воздействий и искусственного регулирования речного
стока. Большое влияние оказывает проточность водохранилищ. В Рыбинском водохранилище, например, минерализация воды вес ной почти одинакова с минерализацией воды притоков Мологи, Шексны и Волги. В другие сезоны она ниже, чем на притоках: ле том и осенью на 40%, зимой на 20%.
Характерным является изменение минерализации по акватории, что обусловливается поступлением различных водных масс с водо сбора и последующей их метаморфизацией в водоеме. Так, по дан ным С. А. Первишина, минерализация в верхней части Цимлянского водохранилища увеличивается от весны (297 мг/л) к осени (469 мг/л), что отражает колебания ее в р. Дон, питающей водохра нилище. В центральной части водохранилища весной минерализа ция больше, чем летом, когда она наименьшая в году. Такой режим минерализации в центральной части водоема является результатом вытеснения из верхних участков водохранилища более минерализо ванных вод водами половодья Дона и последующего смешения их водных масс. В приплотинном участке водохранилища в результате смешения аккумулированных ранее и вновь поступающих водных
