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 (ÑНПР - ÑРМО).
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 ± DV –
WЗАБ + WПОВ - WВТР ,
Де WРЕГ – зарегульований об’єм стоку;
WПРИТ – приток води у водосховище за час Т;
DV - 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).
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.