Екологія водосховищ

ПЛАН

1. Загальні положення

2. Вплив водосховищ на якість води

3. Значення водосховищ для водопостачання

4. Значення водосховищ для боротьби з повенями

5. Значення водосховищ для рекреації

Література

1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ Режим річкового стоку характеризується значною нерівномірністю і знаходиться в різкому протиріччі з режимом його споживання більшістю галузей народного господарства. З усіх можливих засобів задоволення водного господарства найбільш реальним є регулювання стоку водосховищами.

На Земній кулі створено і готується до заповнення більше 14 тисяч водосховищ. Їх повний об'єм складає близько 6 тис. км3, що в 5 разів перебільшує об'єм води, який міститься одночасно в річкових руслах. Сумарний корисний об'єм водосховищ (3 тис. км3) дозволяє збільшити сталий річковий стік зі всієї суші на 25%. Площа дзеркала водосховищ — 400 тис. км2, а з урахуванням площі озер, які знаходяться в підпорі (Вікторія, Байкал, Онтаріо, Онезьке, Венерн, Зайсан і інш.), вона складає близько 600 тис. км2. Таким чином, люди створили на планеті нові водосховища, сумарна площа яких рівна площі Каспійського і Аральського морів. З 1950 року число водосховищ на Земній кулі утроїлось, а їх об'єм виріс в 5 разів. В цей же час були створені найбільші водосховища світу. Найбільший об'єм і площу водяного дзеркала має водосховище Оуен-Фолс в Африці (відповідно 204,5 млрд. м3 і 76 тис. км2).

В Україні є 90 великих водосховищ. Найбільші серед них: Каховське, Кременчузьке, Київське, Канівське, Дніпродзержинське, Дніпропетровське).

Розрізняють природні водосховища (озера) і штучні (створені будівництвом гідротехнічних споруд).

Існує різна класифікація водосховищ.

За ступенем регулювання стоку: багаторічного, річного, тижневого і добового регулювання.

За географічним розташуванням: рівнинні, перед гірські, гірські.

За умовами використання: енергетичні, іригаційні, комплексні.

В гідроенергетиці розрізняють водосховища за їх розташуванням відносно даної гідроустановки, саме: верхові (вище ГЕС), низові (нижче ГЕС) і власні (створені спорудами даної ГЕС).

Водосховище загалом має такі характеристики:

— НПР — нормальний підпертий рівень води;

— ФПР — форсований підпертий рівень;

— РМО — рівень мертвого об'єму;

— резервний об'єм (між ФПР і НПР);

— корисний об'єм (між НПР і РМО);

— мертвий об'єм (від РМО до дна водосховища).

— глибина спрацювання (НПР — РМО).

Крім того водосховище має: об'ємну, площинну і динамічну характеристики, які виражають залежність між відміткою рівня води у водосховищі і об'ємом води, площею дзеркала і побутовими витратами.

Правильність водноенергетичних розрахунків визначається дотримуванням водного балансу водосховища, який в загальному вигляді за деякий час може бути представленим таким рівнянням

WРЕГ = WПРИТ V — WЗАБ + WПОВ — WВТР ,

Де WРЕГ — зарегульований об'єм стоку;

WПРИТ — приток води у водосховище за час Т;

V — використаний об'єм за час Т (+ - спрацювання, — - наповнення);

WЗАБ — об'єм, який забирається з водосховища учасниками ВГК;

WПОВ — об'єм, який повертається у водосховище учасниками ВГК;

WВТР — втрати на фільтрацію, випаровування, льодоутворення, шлюзовання і т.п.

2. ВПЛИВ ВОДОСХОВИЩ НА ЯКІСТЬ ВОДИ Одним із найважливіших ресурсів, що обумовлює масштаби і темпи розвитку економіки, є вода.

Зростання чисельності населення, розвиток промисловості і сільського господарства з одного боку пред’являють все більші вимоги до кількості і якості води, а з іншого, все більш виснажують і забруднюють водні джерела. Ця проблема набуває глобального масштабу в багатьох країнах світу.

Вплив водосховищ на якість вихідної річкової води був предметом довготривалих дискусій. Органолептичні (колір, смак, запах), хімічні і бактеріологічні якості води, її властивості і показники забруднення залежать в основному від природних і господарських умов формування стоку на водозаборі, кількості і складу стічних вод та процесів, які проходять в самих водоймах. Впливу перших двох факторів підлягають як зарегульовані так і не зарегульовані водотоки. Основною умовою підтримання необхідної якості води у водосховищах є припинення скиду в них промислових і комунальних стоків без належної очистки.

Одним із важливих показників якості води є вміст в ній зважених речовин. В підпертому б'єфі течія води сповільнюється, зважені речовини осідають на дно і їх вміст у воді зменшується. Освітлення води у водосховищах значно полегшує і здешевлює її очистку. На ряді водосховищ якість води в пригреблевій частині наближається до якості води, очищеної на водопровідних спорудах, а іноді, вона не потребує спеціальної очистки.

У водосховищах діє ряд факторів, які впливають на колір води. Це залежить від кліматичної зони розташування водосховища.

Процеси синтезу і розпаду органічних речовин супроводжуються появою різноманітних запахів, які відчуваються в ряді випадків і над поверхнею водосховища. Відстій води сприяє поступовому зменшенню запаху. Протягом двох тижнів він приводить до різкого зменшення вмісту у воді сапрофітних бактерій і кишкової палички. В деяких водосховищах санітарно-бактеріологічні показники якості води в зимовий період наближаються до нормативних, які пред’являються до питної води.

До числа негативних факторів, пов’язаних із зарегулюванням стоку, відносяться надлишкове цвітіння води і заростання водосховищ водяною рослинністю. В полях цвітіння розвиваються явища біологічного забруднення води в результаті виділення продуктів розпаду подорослів — аміаку, фенолу, індолу, скатолу, ціанідів. Масовий розвиток синьо-зелених подорослів порушує режим водопостачання міст, приводить до забруднення зон відпочинку і замору риби.

Боротьба з надлишковим «цвітінням» водосховищ проводиться шляхом всебічного виявлення і максимального обмеження факторів, які зумовлюють це «цвітіння».

Заростання водосховищ, як правило, незначне, що пояснюється впливом на нього зимового спрацювання і хвилювання в прибережній зоні.

Дуже великий вплив на якість води і умови використання водосховищ для водопостачання чинить підготовка ложа водосховища. Із всіх заходів підготовки ложа лише повна його очистка від деревинної рослинності є спірною, оскільки цей захід є досить дорогим, а гігієнічна ефективність не у всьому ясна.

Натурні дослідження дозволили встановити, що затоплені ліси чинять тільки місцевий і тимчасовий вплив на санітарний режим водотоку.

Негативний вплив затоплення грунтів, дернової покрівлі лугів, деревинної і кущової рослинності на якість води найбільш суттєво проявляється тільки в перші 2 роки існування водосховища.

Природне покращення якості води вказує на доцільність розробки прийомів стимулювання цих процесів. Регулювання стоку суттєво змінює умови самоочищення водойм: видалення стічних вод від місця їх випуску сповільнюється у зв’язку із зменшенням швидкості течії. Остання обставина приводить до необхідності переносу водозаборів, які в природних умовах, розташовуючись вище за течією від місць випуску стічних вод, знаходились у відносній небезпеці.

Значний практичний інтерес являють дослідження впливу регулювання стоку річок на якість води у нижньому б'єфі. Замічено, що після регулювання стоку в нижньому б'єфі підвищується прозорість води, зменшується колір, спостерігається зниження вмісту шкідливих речовин і сухого залишку.

Із викладеного випливає, що водосховища, за інших рівних умов, покращують якість річкової води і вирівнюють її в сезонному розрізі. Створення водосховищ вимагає перевлаштування водозаборів, випусків стічних вод і здійснення комплексу санітарних заходів.

Однією із найважливіших задач в області підготовки водосховища до експлуатації є пошук засобів боротьби з синьо-зеленими водоростями.

3. ЗНАЧЕННЯ ВОДОСХОВИЩА ДЛЯ ВОДОПОСТАЧАННЯ Накопичуючи стік, водосховище забезпечує цілорічне постачання водою міста і промислові підприємства; здешевлює і покращує умови забору води насосними станціями, завдяки підтриманню необхідних рівнів води біля всмоктувальних труб і зменшенню висоти всмоктування насосів; зменшує мутність, колір, запах, окисленість і бактеріологічну забрудненість, що спрощує її очистку на водопровідних станціях і знижує витрату коагулянта і хлору для приведення води до нормативного стандарту; вирівнює сезонне коливання якості води, завдяки чому, водопровідні насосні станції працюють рівномірно протягом року.

За якістю води, спеціальній підготовці, охоронному режиму і іншим факторам водосховища, з точки зору їх використання для водопостачання, розбиті на такі групи:

Водосховища питного призначення.

Водосховища для промислового і комунального водопостачання, які використовуються в ряді випадків для рекреації і розведення риби.

Водосховища, створені в основному для водопостачання, але які використовуються і іншими галузями.

Комплексні водосховища, однією із задач яких є забезпечення водопостачання.

Одно цільові водосховища, використання яких для водопостачання є неможливим.

4. ЗНАЧЕННЯ ВОДОСХОВИЩ ДЛЯ БОРОТЬБИ З ПОВЕНЯМИ Протягом багатьох віків населення, яке проживає на берегах великих і малих річок, безперервно веде боротьбу з повенями.

Повені виникають в силу ряду причин: інтенсивне снігорозтавання; сильні і тривалі зливи; льодові затори і зажори; руйнування дамб і гребель. В гирлі деяких річок повені виникають із-за тривалих і сильних вітрів зі сторони моря (Санкт-Петербург).

Для оцінки ефективності заходів з боротьби з повенями необхідні достовірні і повні дані за збитками. На жаль, сьогодні, цей облік поставлений погано і немає єдиної методики підрахунку збитків.

Відомі декілька способів боротьби з повенями: створення регулюючих водосховищ; будівництво дамб обвалування; випрямлення річкового русла; створення накопичуючи водосховищ.

Досить важлива, а іноді і вирішальна, роль в боротьбі з повенями належить водосховищам. Створення регулюючих водосховищ дає можливість ліквідувати повністю чи частково повені, залучити в обіг нові землі для сільського господарства, покращати використання сільськогосподарські угіддя, знизити затрати на будівництво об'єктів різних галузей господарства.

З точки зору можливості і умов використання водосховищ для боротьби з повенями, виділяються такі групи:

Водосховища, спеціально створені для боротьби з повенями.

Комплексні, найважливішим призначенням яких є боротьба з повенями. Особливістю цих водосховищ є наявність спеціальної резервної ємності, яка заповнюється тільки в багатоводні періоди і швидко спорожнюється для прийняття можливої повторної повені.

Комплексні водосховища багаторічного і сезонного регулювання, які в тій чи іншій мірі зменшують повеневу витрату.

Водосховища, які не мають значення для боротьби з повенями (добового і тижневого регулювання).

5. ЗНАЧЕННЯ ВОДОСХОВИЩ ДЛЯ РЕКРЕАЦІЇ

Водоймам належить особлива роль в організації відпочинку людей.

Рекреаційні заклади пред’являють вимоги до режиму водойм, визначені екологічними умовами. Рекреація є споживачем води і вона потребує організації належного водовідведення.

Рекреаційне використання водосховищ викликає велику зацікавленість в силу таких причин:

— довжина берегової лінії водосховищ дуже велика і в Україні вона пере;

вищує довжину берегової лінії морів. Багато водосховищ на ряді ділянок мають благополучні ландшафтні, кліматичні і інші природні умови для відпочинку і спорту;

— в районах, бідних природними водоймами, водосховища підвищують рекреаційну цінність;

— більшість водосховищ комплексного призначення створені і будуть створюватись поблизу міст. Деякі невеликі водосховища рекреаційного призначення можуть створюватись навіть в межах міських територій;

— водосховища можуть проектуватись і створюватись з урахуванням вимог рекреації;

— спеціальні водосховища для рекреаційних цілей можуть створюватись в найбільш благополучних мікрокліматичних умовах;

— водосховища комплексного і цільового призначення, створені в гірських умовах, мають добрі під'їзні шляхи;

— дякуючи наявності при будівництві гідровузлів потужної бази будіндустрії, будівництво на берегах водосховищ готелів, турбаз, санаторіїв, доріг, пристаней і т.п. може здійснюватись якісно, в короткі терміни і із значно меншими капітальними затратами;

— поселення будівельників, при відповідному плануванні і проектуванні, після завершення будівництва гідровузлів можуть використовуватись для рекреації.

Проте необхідно відмітити, що створення водосховищ, в ряді випадків, приводить і до негативних наслідків для рекреаційного використання території. Це затоплення і підтоплення мінеральних джерел, санаторіїв, будинків відпочинку, пам’ятників архітектури і інших об'єктів.

До числа негативних умов для організації відпочинку також відносяться: «цвітіння» води, інтенсивна переробка берегів, особливо на великих водосховищах, відсутність на береговій території зелених насаджень.

Різкі добові і тижневі коливання рівня води у нижньому б'єфі гідровузлів суттєво утруднюють і ускладнюють використання пляжів, човнових станцій.

Суттєвого значення має і пониження температури води.

З метою підвищення ефективності рекреаційного використання водосховищ необхідно:

— при проектуванні водосховищ враховувати їх рекреаційне використання;

— проектування рекреаційних систем здійснювати з урахуванням перспективного плану створення водосховищ;

— скласти генеральну схему використання внутрішніх водойм, в тому числі водосховищ, в рекреаційних цілях і виявити потребу створення спеціальних водосховищ для відпочинку;

— розробити локальні схеми освоєння водних об'єктів;

— здійснювати чітке зонування рекреаційних територій і акваторій;

— провести дослідження «виносливості» ландшафту і акваторії щодо рекреаційних навантажень і розробити діючий механізм захисту природного середовища рекреаційних територій;

— при неможливості одночасного задоволення потреби як короткострокового, так і тривалого відпочинку біля води, необхідно надавати перевагу організації короткочасного відпочинку.

Проектування зон відпочинку повинне здійснюватись з урахуванням:

— досить тісних взаємозв'язків між типами водосховищ і можливими на них видами відпочинку;

— взаємозв'язку і взаємовпливу території суші і акваторії;

— динаміки природних явищ і процесів в прибережній зоні водосховищ;

— можливості підвищення рекреаційної ємності за рахунок різних заходів.

За можливостями і умовами використання для відпочинку водосховища бувають:

Водосховища, спеціально створені для рекреації.

Водосховища, практично повністю доступні для всіх видів відпочинку.

Водосховища, рекреаційне використання яких можливе в обмежених масштабах. Тут є три підгрупи:

водосховища питного призначення;

водосховища, доступ до яких обмежений;

водосховища, розташовані у важкодоступних районах (гори).

Одноцільові водосховища, рекреаційне використання яких неможливе.

ЛІТЕРАТУРА

1. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / Под.ред. О.Л.Юшманова/ -М.: Агропромиздат, 1985.

2.Зарубаев Н. В. Комплексное использование водных ресурсов. — Л. Стройиздат, 1976.

3.Грищенко Ю. М. Комплексне використання та охорона водних ресурсів. Рівне, 1997.

4.Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов/ Под. ред. Непорожнего П.С./ -М.: Энергоиздат, 1982.