Озеро и водохранилище: описание и отличия

Озера и водохранилища

Виды и характеристики озер. Замкнутое понижение земной поверхности, заполненное водой и не имеющее непосредственного соединения с морем или океаном, называют озером. Характерной особенностью озера является замедленный водообмен, обусловливающий неоднородность воды и постоянное накопление наносных отложений за счет поступления их со склонов при ветровом выносе, разрушения берегов и отмирания растительности. С течением времени озеро уменьшается, превращается в болото и отмирает.

По происхождению озера подразделяют на котловинные, плотинные, пойменные и смешанные.

Общие сведения о водохранилищах. Водохранилище — это искусственно созданный водоем в долине реки (или междуречье) путем перекрытия ее плотиной. Размеры водохранилища зависят от рельефа долины, напора воды и типа регулирования стока реки. Водохранилища бывают озерного, долинного (руслового), внеруслового и смешанного типов.

Если плотина находится у истока реки, вытекающей из озера, то созданное водохранилище называется озерным. Водохранилище, созданное в результате затопления долины реки, называется долинным. На водоразделах иногда создают внерусловые водохранилища для питания каналов водой, подаваемой насосами. Водохранилища смешанного типа разнообразны по расположению и источникам питания.

Водохранилище состоит из трех основных частей: озерной, озерно-речной и речной.

Озерная часть — это зона водохранилища, примыкающая к плотине и простирающаяся вверх по течению на значительное расстояние (70—150 км) от створа. Она наиболее глубоководна при любых уровнях воды, скорость течения незначительна, волнение наибольшее по сравнению с другими частями водохранилища.

Озерно-речная часть — средняя зона водохранилища. При сработке ниже нормального уровня она характеризуется незначительными глубинами на пойме, судоходство осуществляется только по судоходным трассам. Наблюдается сильное волнение, а также течение воды по направлению главного русла реки.

Речная часть даже при высоких уровнях представляет собой мелкий водоем. Волнение слабое, скорость течения значительна. При низких уровнях вода входит в меженное русло реки.

На не полностью зарегулированных реках характерной частью водохранилищ является зона выклинивания подпора (зона переменного подпора) — участок сопряжения свободной реки с водохранилищем. Длина участка в зависимости от отметок уровней воды в реке и водохранилище может быть довольно значительной (до 100 км). Водный и русловой режимы зоны очень сложные. В разные периоды года sty зону можно рассматривать как свободную реку, устье реки или водохранилище.

Водохранилище существенно отличается от озера возрастом, формой ложа, повышенной проточностью и особенностями водного, руслового и ледового режимов. Из-за малого возраста водохранилища интенсивно происходят переработка берегом представляющих собой обрывистые крутые откосы, и деформация глубинной части ложа. По причине небольшой вместимости водохранилищу (по сравнению с объемом жидкого и твердого стоков реки) существенное значение имеет отложение наносов.

На отдельных водохранилищах через 15- 20 лет эксплуатаций толщина слоя наносов составляет 1 — 1,5м, а объем 20 — 30%общей вместимости водохранилища.

По режиму деформаций долинные водохранилища подразделяют на три зоны. Верхняя зона характеризуется значительными эрозионными выносами из притоков. В средней зоне при низком уровне воды под действием волнения интенсивно деформируется дно, значительна роль эрозионных выносов; при высоком уровне ослабевает взаимодействие волн с дном, усиливается переработка берегов. В нижней зоне волнение не оказывает существенного влияния на состояние дна, но переформирование берегов происходит наиболее интенсивно.

В водохранилищах обычно наблюдаются два вида течений: сточное (постепенно ослабевающее от верхнего участка к плотине) и береговое (ветроволнового происхождения).

В озерах и водохранилищах наблюдаются постоянные и временные течении воды. Постоянное течение обусловлено впадающими, вытекающими или протекающими реками, Скорости такого течения зависит от отношения объема водоема к расходу речного стока. Если отношение велико, то в водоеме постоянные течения незначительны и наблюдаются лишь в районах устьев и истоков реи. Из временных течений наибольшее значение имеют береговые, возникающие при господствующем направлении ветра под некоторым углом к линии береги, и конвекционные токи в вертикальной плоскости, вызываемые неравномерным нагревом и охлаждением воды.

Особенности режима рек с зарегулированным стоком. Создание на реках крупных водохранилищ коренным образом изменяет режим рек и условия судоходства, Регулирование стока представляет гобой повторяющийся (циклический) процесс: наполнение водохранилища чередуется с его сработкой. В зависимости от продолжительности цикла регулирование бывает многолетнее, годовое, недельное и суточное.

Многолетнее регулирование состоит в перераспределении тока между годами. В многоводные годы водохранилище наполняется, а в маловодные — срабатывается. При годовом регулировании задерживают воду во время половодья и используют в маловодное время года. Недельное и суточное регулирование вызвано неравномерным потреблением электроэнергии по дням недели и в течение суток,

В результате регулирования стока на реке уменьшаются уровни и расход воды в половодье и увеличиваются в межень. Изменения, вносимые в режим стока многолетним и годовым регулированием, распространяются на участки реки большой протяженности. На участок реки, расположенный в нижнем бьефе гидроузла, накладываются колебания, вызванные суточным и недельным регулированием. По мере удаления от створа плотины эти колебания затухают.

Протяженность участка, на котором сказывается влияние суточного регулирования, составляет 50 — 70 км, недельного регулирования — до 150 — 200км.

Регулирование стока вносит значительные изменения в русловые процессы и состояние глубины в нижнем бьефе гидроузла. В пределах участков суточного регулирования на русло реки оказывают существенное воздействие волны попусков. Осветленная в водохранилище вода, поступая в нижний бьеф, деформирует русло, насыщаясь при этом наносами до состояния, соответствующего ее транспортирующей способности. Понижение дна нижнего бьефа способствует увеличению средних глубин, уменьшению сопротивлений русла движению потока и приводит к понижению уровней свободной поверхности.

Повышение и стабильность меженных уровней на реках с зарегулированным стоком способствуют поддержанию устойчивых донных форм и их интенсивному перемещению. Высокие меженные уровни ограничивают размыв перекатов. Снижение поводочных расходов обусловливает почти полное прекращение пойменных деформаций, связанных с образованием и развитием рукавов.

Низкие непродолжительные паводки уменьшают объем весеннего отложения наносов на перекатах. При этом стирается различие в глубинах плесов и перекатов, река приобретает форму канала.

В связи с выходом из водохранилища относительно теплой воды зимний режим нижних бьефов характеризуется наличием незамерзающей майны на протяжении нескольких десятков километров, что способствует организации зимнего судоходства.

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Водохранилище сравнение с озерами

С ужесточением природоохранного законодательства и совершенствованием технологий производства во многих развитых странах мира загрязнение водных объектов от точечных источников стало отходить на второй план по сравнению с тем вкладом, который вносит рассредоточенное по водосборной территории (диффузное) загрязнение так называемые неточечные источники. Нередко оказывается, что общая картина загрязнения рек, озер, водохранилищ сформирована именно неточечными источниками. Так, специальные исследования, проведенные по р. Дунаю, показали, что в загрязнении этой главной водной артерии Центральной Европы рассредоточенные источники играют немалую роль: 60% общей нагрузки по азоту и 44% по фосфору обусловлено неточечными источниками [Environmental. 1994].[ . ]

Водохранилища, созданные в долинах рек, совмещают в себе признаки озера и реки. С озером их сближает замедленный водообмен и как следствие расслоение водной массы. Сходство с рекой заключается в постоянстве поступательного движения воды, наблюдаемого в их верхних участках и по оси бывших затопленных русел. Это создает большую проточность (водообменность) в водохранилищах по сравнению с озерами и тенденцию к нарушению стратификации.[ . ]

Для сравнения рассмотрим диаграмму связей между популяциями сообщества рыб в водохранилище Солина (Клековский, Меншуткин, 2001), которая получена в результате исследования модели, сходной по структуре с моделью сообщества рыб Ладожского озера. Ихтиофауна Солины отличается от ихтиофауны Ладоги бедностью в отношении рыб-планктофагов (единственный планктофаг в Солине, не считая молоди рыб, это уклея). На рис. 77, 6 отчетливо видно, что в водохранилище Солина центральное место занимает щука, а не судак, как в Ладоге. Характерно, что вариант с уменьшенной кормовой базой для сообщества рыб Ладожского озера, рассмотренный выше (табл. 8.3.2, 8.3.3, вариант 2), приводит к схеме связей, в которой доминирование судака заменяется доминированием популяции щуки. Это согласуется с данными о том, что кормовая база в Ладоге (в расчете на единицу поверхности озера) богаче, во всяком случае в отношении бентоса, чем в водохранилище Солина.[ . ]

При сравнении фауны обрастаний водоемов различного типа — Рыбинского водохранилища, озер Дарвинского заповедника, озера Плещеево, р. Латки выявлено, что наибольшее сходство по индексу Серенсена отмечено между водохранилищем и остальными водоемами. Этот индекс равен 32—38%. Несколько ниже он для фауны озер Дарвинского заповедника, с одной стороны, и оз. Плещеево и р. Латка, с другой стороны, соответственно 24 и 31 %. Близкие значения индекса сходства между зооперифитоном оз. Плещеево и р. Латкой, который равен 31%.[ . ]

Воды озер и водохранилищ практически постоянно находятся в движении. Движением охвачена вся толща воды в пределах всей котловины. В природных условиях очень редко может наблюдаться какой-либо один из установившихся видов движений. Даже в зимний период, под ледяным покровом, конвективные циркуляции в водоеме могут сопровождаться, например, затухающими ветровыми, сейшевыми или стоковыми течениями.[ . ]

Проведено сравнение содержания исследуемых радионуклидов (на начало 1990-х годов) в воде озер Тыгиш, Б.Сунгуль и Червяное, с одной стороны, и двумя другими водоемами Уральского региона, находящимися за пределами ВУРСа, -озером Щучьим и Рефтинским водохранилищем. Показано, что содержание90 Б г в воде исследуемых озер в 2-7 раз превышало таковое в о.Щучьем и, в среднем, в 10 раз — вРеф-тинском водохранилище. Что касается 137С8, то его концентрация в воде озер Тыгиш, Б.Сунгуль, Червяное и контрольных водоемов различается незначительно.[ . ]

В этой книге термины «озеро» и «водохранилище» используются как взаимозаменяемые. Тем не менее важно уяснить и существующие между ними различия. Первое — в их происхождении. Озеро — естественно образовавшийся водоем, о воде которого можно сказать, что она «медленно текущая» по сравнению с водами рек. Котловина озера может быть сформирована одним из следующих видов естественной активности: вулканической (примером могут служить многие озера в экваториальной Азии, в Японии и Новой Зеландии), тектонической (например, оз. Байкал, 54° с. ш., 108° в. д.; оз. Танганьика, 7° ю. ш., 30° в. д.; оз. Виктория, Г ю. ш., 33° в. д.) или гляциологической (например, Английский озерный район, Лауренцианские Великие озера, некоторые английские и скандинавские озера). Озера могут также возникнуть в результате флювиальной деятельности или растворения пород.[ . ]

По термическому режиму водохранилища отличаются от рек неоднородностью температуры, а от глубоководных озер неустойчивой стратификацией и относительно высокими температурами придонных слоев в летний сезон. В температурном режиме водохранилищ много общего с температурным режимом мелководных озер. Однако в период весеннего нагревания проявляются некоторые особенности, свойственные, в частности, Рыбинскому водохранилищу. На эти особенности обратил внимание В. И. Рутковский. В Рыбинском водохранилище повышение температуры, начинающееся еще подо льдом, прекращается; температура воды в водохранилище временно понижается из-за заполнения его котловины снеговыми водами 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 сначала вблизи устьев притоков, в губах и на мелководьях. В этот период в разных частях водохранилища можно наблюдать одновременно температуру от 0 до 10° С, обратную, прямую стратификации и гомотермию. Для периода осеннего охлаждения характерна гомо-термия вплоть до появления льда, когда температура принимает значения, близкие к 0°С, по всей глубине, что связано с ветровым перемешиванием водной массы мелководного водохранилища. Зимой при ледоставе в проточных районах возникшая с осени гомо-термия сохраняется при температуре, близкой к 0°С; в малопроточных происходит постепенное прогревание придонных слоев воды и установление обратной стратификации. В нижних бьефах прогрев воды весной и охлаждение осенью отстают по срокам от естественных условий на 5—10 дней. В связи со сбросом из водохранилища вод, более теплых осенью и более холодных весной, годовая амплитуда колебаний температуры меньше по сравнению с амплитудой колебаний температуры воды рек в естественном состоянии.[ . ]

Изучены особенности расселения и биологии байкальского бокоплава. В Рыбинском водохранилище рачки размножаются в течение всего вегетационного периода, однако у них отмечена тенденция уменьшения размеров, веса и плодовитости по сравнению с особями из озер Байкал и Ильмень.[ . ]

На величину скорости ветра существенное влияние оказывают высота, защищенность местности и флюгера. С высотой скорость ветра возрастает. На возвышенностях, берегах озер и водохранилищ, в долинах больших рек наблюдается увеличение скорости ветра по сравнению с равнинными участками. В больших городах, в лесных районах скорость ветра уменьшается. Разности средней месячной и годовой скорости ветра на открыто расположенной ст. Арзамас и на ст. Выкса, расположенной на лесной поляне, приведены в табл.[ . ]

В работах [190, 229] представлены результаты сопоставления многочисленных измеренных расходов взвешенных наносов с рассчитанными по зависимости указанных выше зарубежных исследователей и по зависимостям (7.12) и (7.14). К сопоставлению привлечены данные измерений на узких (5—26 м) отмелях Кайраккумского водохранилища, на отмелях средней ширины (60— 90 м) Каховского и Кременчугского водохранилищ и на отмелях значительной ширины (100—300 м) Азовского моря и Ладожского озера. Данные сопоставлений показали, что ни одна из существующих расчетных зависимостей не является универсальной, хотя при некоторых условиях и обеспечивает вполне удовлетворительную сходимость с измеренными по единой методике расходами наносов. Так, например, расходы наносов, вычисленные по зависимостям (7.11) и (7.12), в большинстве случаев оказались завышенными в 3—5, а иногда и в 7—10 раз по сравнению с измеренными расходами. Многие расходы наносов, вычисленные по зависимости (7.14), оказались близкими к измеренным на Кременчугском водохранилище, но в несколько раз превышали расходы, измеренные на широких береговых отмелях Азовского моря.[ . ]

На протяжении 1990 г. состав доминирующих групп и видов не изменился, но из-за слабого прогрева водоема численность личинок хирономид по сравнению с прошлым годом уменьшилась, хотя их относительная роль в сообществе возросла. Индекс видового разнообразия Кабэ зооперифитона в период исследований изменялся от 10,2 до 14,3 (табл. 58) и был существенно ниже, чем на природных участках ближайшего к озерам Шекснинско-го плеса Рыбинского водохранилища. Как. правило, численность зооперифитона здесь оказывалась выше, чем в других озерах, но биомасса чаще всего была одного порядка.[ . ]

Имеется много работ, показывающих, что в эвтрофных водоемах фитопланктон содержит больше хлорофилла, чем в мезот-рофных и олиготрофных. Так, в перифитоне польских олиготроф-ных озер содержится в среднем 0,44 % хлорофилла от органического вещества, а в эвтрофных — 0,77 % [361. Более насыщен хлорофиллом фитопланктон высокоэвтрофного оз. Норвикен в Швеции по сравнению с оз. Больше хлорофилла в фитопланктоне слабоэвтрофного Иваньковского водохранилища, чем мезотрофного Рыбинского и олиготрофного Онежского озера (6], в более продуктивных водоемах Карельского перешейка и Чехословакии фитопланктон содержит больше хлорофилла, чем в малопродуктивных (21]. Это объясняется тем, что удельное содержание хлорофилла в клетках водорослей прямо зависит от обеспеченности их биогенными элементами (34, 35, 37]. Однако несомненно и значение флористического состава, в котором увеличивается доля богатых хлорофиллом видов.[ . ]

Это же отмечает и Ф.Л.Пэр [1964] длп озер Латвии. Озера с низкой окисляемостью имели среднее отношение пер-ыанганатной окисляетяости к органическому углероду 0,95—0,96, а с высокой — 1,05. По данным Д.С.Ульяновой [1980], для воды озера Красного Каргльского перешейка показатели отношения пермгнганатной окисляе-мост и к концентрации органического углерода в разные сезоны года находятся в пределах 0,9—1,3.[ . ]

Перечисленные особенности учтены в специальной процедуре последовательных расчетов по модели. Введено нижнее ограничение на минимальную потребность в воде потребителями, привязанными к Чанскому створу (подача воды в озеро Чаны). В гидрологическом аспекте моделирования речного стока подача воды в р. Омь из озера Чаны (в обратном направлении), а также подпитка р. Ачаирка из реки Иртыш эквивалентны введению в рассмотрение дополнительной водосборной площади, с которой поступал бы сток, равный соответствующим объемам подачи воды. Аналогично, искусственным занижением водосборной площади этой части бассейна в сравнении с фактической можно учесть снижение модуля стока вниз по течению р. Оми. Наливное водохранилище (озеро Алабужское) в верхнем течении снижает размер действующей площади водосбора в Андреевском створе. Другие особенности рассматриваемого объекта учитены либо в вариантах вспомогательных условий и ограничений, либо в процессе организации серий расчетов по модели с разными исходными данными.[ . ]

В последние десятилетия вмешательство человека в природные экосисте ч создали для руде-ральных видов благоприятные условия для их массового развития. Так, водные сорняки (водный гиацинт, папоротник — сальвиния назойливая) нашли идеальные условия для своего существования в водохранилищах, оросительных системах и даже в естественных водоемах, куда поступает огромное количество питательных веществ (особенно смыв удобрений с сельхозугодий). По сравнению с гиацинтом особую опасность для водоемов представляет водный сорняк — сальвиния назойливая, широко распространившаяся по водохранилищам и озерам Африки, Азии и Австралии. Например, на крупнейшем водохранилище Кариба на р. Замбези этот сорняк покрыл плавающими коврами (толщиной до 1 м) около 20% поверхности водоема, что отрицательно сказалось на гидрологическом режиме водохранилища и нанесло огромный материальный ущерб (Баррет, 1989). Для борьбы с ним успешно были применены биологические методы: использование насекомых — долгоносика, питающегося исключительно сальвинией.[ . ]

Какая разница между озером и прудом?

Хотя оба термина часто используются, нет четкого способа различать эти два разных названия водоемов. Озера и пруды — это водные объекты, и довольно трудно отличить их с нормативной точки зрения. Из международных соглашения об названиях водных объектов нет четкой разницы между озерами и прудами, и они подчиняются государственным стандартам качества воды. Законы и постановления, регулирующие водоемы, не делают различия между озером и прудом. В этой статье мы кратко рассмотрим оба типа водоемов и основные их отличия.

Главное отличие — озеро против пруда

Оба озера и пруды представляют собой стоящие или медленно движущиеся водоемы, окруженные землей. Не существует научной или официальной классификации для определения различий между ними; они обычно классифицируются по размеру. озеро является относительно крупнее и глубже, чем пруд. Оба эти водоема могут быть естественными или искусственными. Давайте сначала рассмотрим особенности этих двух аспектов отдельно, прежде чем сравнивать их.

Происхождение и назначение

Пруд – это искусственно созданное человеком водохранилище. Используется в хозяйственной деятельности не только для сохранения водного запаса, но и для орошения, разведения рыбы и домашних водоплавающих птиц, в качестве водопоя для скота. Размеры пруда небольшие, чаще всего не превышают 1 км2, глубина 3-5 м. Так как пруды создаются человеком с целью пополнения водного запаса, то и вода в них, соответственно, пресная. Зимой пруды замерзают.

Озеро – это созданный природой водоём, не имеющий выхода к морю. Озеро появляются в связи с различными рельефообразующими процессами. Географически озёра не относятся к Мировому океану. Глубина озера может достигать как трёх метров, так и более километра (например, озеро Байкал), площадь озёр также достаточно велика и может достигать нескольких тысяч квадратных километров. Вода в этих природных водохранилищах может быть как пресной, так и солёной. Встречаются и уникальные озёра, например, оз.Балхаш, вода в западной его части практически пресная, зато в восточной солёная. Глубокие озёра не замерзают полностью зимой.

Озеро Байкал

Особенности питания водоемов

Питание может быть различным:

Дожди. Однако в засушливые периоды уровень воды может становиться существенно ниже. При этом при дождливой погоде складывается абсолютно иная ситуация: уровень воды может подниматься, в результате чего пруд иногда выходит из своих границ. По данной причине люди часто используют специальные водоспуски, позволяющие предотвращать неприятные и опасные ситуации.
Сток речных, грунтовых, а также талых вод.

Нужно отметить, что дожди оказываются неопасными для озер, которые обладают на постоянной основе притоком – спуском воды. При этом водоем может представлять собой замкнутую территорию, которое способно пополняться дождями и грунтовыми водами. Нужно отметить, что озеро не является стоячим водоемом, так как оно обладает медленным течением.

Размер водоёма

Ещё одно существенное отличие. Средний пруд имеет площадь водоёма не больше одного-двух километров, да и в глубина в нём редко превышает 3 метра. По этой причине вода в нём прогревается лучами солнца иногда до самого дна.

Впрочем, из этих параметров есть свои заметные исключения. В США в округе Рокингем есть Островной пруд. Вода в нём занимает площадь в 215 гектар, а глубина в некоторых местах превышает 20 метров. Правда, искусственные водоёмы подобных размеров чаще называют водохранилищами.

Особенности образования озер

Озера всегда располагаются в углублениях суши, которые созданы природой. Нужно отметить, что территория не обладает односторонним уклоном, причем образование котловин может быть различным.

Итак, происхождение котловины может быть следующим:

Тектоническое.
Ледниковое.
Провальное.
Вулканическое.
Эоловое (воздействие ветра).

Где чаще всего образовываются озера?

Старицы рек.
Завалы.
Рядом с морями.

Естественные процессы и природные факторы самостоятельно могут обусловить происхождение озера, потому человек не должен предпринимать специальных действий. Более того, озера могут быть связаны с рекой и обладать очень медленным течением или обладать самостоятельным характером с испарением воды.

Вода может быть минеральной или пресной, причем в первом случае предполагается высокое содержание солей.

Только природа определяет, каким должно быть создаваемое озеро.

Особенности создания прудов

Пруд представляет собой искусственный водоем. Для этого люди должны выкапывать котлованы или проводить запруживание балок, а также оврагов в долинах, где текут ручья, реки. В связи с этим, общая характеристика включает в себя незначительный уклон дна, а также побережья относительно крутой формы.

Для популяции обитателей предполагается воздействие создателей прудов. В противном случае в воде никто не будет обитать.

Пруд обладает практическим назначением. Итак, для чего создаются искусственные водоемы?

Орошение полей.
Сбор воды на основе питания от талых вод, дождя.
Разведение рыбы, птиц.
Активный отдых.

В последнее время пруды могут создаваться даже на частной территории, ведь они позволяют раскрыть уникальные грани ландшафтного дизайна.

Пруд и озеро: происхождение, назначение

Пруд представляет собой водоем искусственного вида, водохранилище, которое создано с помощью человека. Предполагается, что такой природный объект будет использоваться для сохранения оптимального водного запаса района и орошения территории. К тому же пруд становится идеальным вариантом для разведения рыбы, водоплавающих птиц. Многие владельцы больших дач используют пруд для водопоя скота. Размеры водоема чаще всего являются небольшими: один квадратный метр с глубиной от трех до пяти метров. Водоем обладает пресной водой, которая может замерзать при снижении температуры воздуха.

Озеро представляет собой естественный водоем, который не обладает каким-либо выходом к морю. Основой происхождения являются рельефообразующие процессы. Нужно отметить, что озера и Мировой океан, моря не связаны друг с другом. Площадь водоема может быть большой, причем она иногда составляет несколько тысяч квадратных километров.

Глубина может быть различной: три метра – больше километра. Тип воды также оказывается различным, ведь все зависит от природных факторов: пресная – соленая. В некоторых ситуациях озера бывают уникальными. Например, внимания заслуживает Балхаш, происхождение и природа которого по-прежнему остаются загадками: западная часть обладает пресной водой, восточная часть – соленой. Глубокие озера всегда остаются не замершими.

Что такое озеро

Озеро представляет собой медленно движущийся водоем, окруженный сушей. Озеро может быть естественным или искусственным. Многие озера создаются людьми для сельскохозяйственного или промышленного использования, гидроэнергетики или бытового водоснабжения, в рекреационных целях и т. Д. Природные озера создаются природными явлениями, такими как ледниковая активность, тектоническое движение (движение тектонических плит, образующих земную кору). ), вулканическая активность и речная эрозия. Большинство озер на земле являются пресноводными. Большинство озер на земле лежат в северном полушарии в более высоких широтах. Озеро Мичиган-Гурон (самое большое озеро по площади поверхности). Озеро Байкал в Сибири (самое глубокое и старейшее озеро на Земле), озеро Танганьика (самое длинное озеро на Земле). Озеро Титикака (самое большое озеро в Южной Африке) являются некоторыми примерами известных озер. на земле.

Одна существенная особенность озера состоит в том, что солнечный свет обычно не достигает дна озера. Глубина озера также влияет на температуру в озере; озеро имеет стратифицированную температурную структуру. Из-за изменения плотности воды с температурой, различные глубины озера имеют разные температуры. Это формирует три слоя: эпилимнион (верхняя часть озера), металимнион (средний слой, который может изменять глубину в течение дня) и гиполимнион (нижний слой).

Большое озеро обладает способностью влиять на климат окружающей среды.

Озеро и водохранилище: описание и отличия

Водохранилище искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве.

Водохранилища делятся на 2 типа: озёрные и речные. Для водохранилищ озёрного типа характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Водохранилища речного (руслового) типа имеют вытянутую форму, течения в них, обычно, стоковые; водная масса по своим характеристикам близка к речным водам.

Основными параметрами водохранилища являются объём, площадь зеркала и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Водохранилище состоит из трех основных частей: озерной, озерно-речной и речной.

Озерная часть — это зона водохранилища, примыкающая к плотине и простирающаяся вверх по течению на значительное расстояние (70-150 км) от створа. Она наиболее глубоководна при любых уровнях воды, скорость течения незначительна, волнение наибольшее по сравнению с другими частями водохранилища.

На не полностью зарегулированных реках характерной частью водохранилищ является зона выклинивания подпора (зона переменного подпора) — участок сопряжения свободной реки с водохранилищем. Длина участка в зависимости от отметок уровней воды в реке и водохранилище может быть довольно значительной (до 100 км). Водный и русловой режимы зоны очень сложные. В разные периоды года эту зону можно рассматривать как свободную реку, устье реки или водохранилище.

На отдельных водохранилищах через 15-20 лет эксплуатаций толщина слоя наносов составляет 1-1,5 м, а объем 20- 0% общей вместимости водохранилища.

Типы водохранилищ.

По морфологии ложа:

Долинные – ложе которых часть речной долины. Есть уклон дна и увеличивается глубина от верхней части к плотине.
- Русловые – в пределах русла и низкой поймы.
- Пойменно-долинные – русло, высокая пойма и часть террас.
Котловинные – подпруженные озера и водохранилища, расположенные в изолированных низинах и впадинах, отгороженных от моря заливах, лиманах, лагунах, а также в карьерах.

По способу заполнения водой:

Запрудные – заполняет вода водотока, на котором они расположены.
Наливные – заполняются водой рядом расположенного водотока или водоема.

По географическому положению:

Горные – на горных реках. Имеют напор.
Предгорные. Высотой напора 50-100 м.
Равнинные. Обычно мелкие, высотой напора не более 30 м.
Приморские – в морских лиманах, заливах, лагунах и эстуариях. Высотой напора несколько метров.

По месту в речном бассейне:

верховые
низинные

По степени регулирования речного стока:

многолетнего регулирования
сезонного регулирования
суточного регулирования

Водохранилище ирригационного назначения водохранилище, предназначенное для подачи воды на орошаемые территории.

Водохранилище энергетического назначения водохранилище, предназначенное для выработки гидроэнергии.

Водохранилище комплексного назначения водохранилище, предусмотренное для удовлетворения потребности в воде нескольких отраслей национальной экономики.

В отличие от естественных замкнутых водоемов, которые не используются в качестве водохранилищ, в данном случае существует набор специальных терминов, характеризующих их допустимые водные запасы и уровни уреза воды:

Нормальный подпорный уровень (НПУ) оптимальная наивысшая отметка водной поверхности водохранилища, которая может длительно поддерживаться подпорным сооружением;

Форсированный подпорный уровень (ФПУ) или горизонт форсировки отметка водной поверхности водохранилища, превышающая НПУ, который, при проектировании гидроузла с известной пропускной способностью, определяется, исходя из площади водохранилища и максимально возможного притока воды. Превышение этого уровня может привести к переливу через гребень плотины и к другим аварийным ситуациям;

Уровень мёртвого объёма (УМО) или горизонт сработки водохранилища отметка водной поверхности, соответствующая наибольшему опорожнению водохранилища. Рассчитывается в соответствии с условиями заиления, необходимым уровнем воды для зимовки рыб, обеспечению экологических условий, технологическими особенностями подпорных сооружений и характеристиками притока в водоем;

Мёртвый объём водохранилища объём водоёма ниже отметки горизонта сработки водохранилища (УМО);

Полезный объём водохранилища часть объёма водоема между отметками оптимального наивысшего уровня горизонта (НПУ) и уровнем максимальной сработки водоёма (УМО);

Емкость форсировки или Регулирующая емкость водохранилища часть объёма водоема между отметками ФПУ и НПУ, предназначенная для уменьшения максимального расхода через гидроузел во время весеннего половодья или дождевых паводков;

Объём или полный объём водохранилища данная величина равна сумме мёртвого и полезного объёмов.

Регулирование стока это процесс перераспределения его водохранилищем в соответствии с требованиями водохозяйственного комплекса (энергетика, водоснабжение, орошение, судоходство, борьба с наводнениями, рыбное хозяйство и т.п.). Речной сток аккумулируется в водохранилище в периоды, когда естественная приточность воды превышает потребности в ней, и расходуется в периоды, когда потребность в воде превышает приточность.

Период аккумуляции речного стока называется наполнением водохранилища, а период отдачи наполненной воды — сработкой водохранилища.

Различают основные и специальные виды регулирования стока.

К основным видам регулирования стока относят: суточное, недельное, годичное и многолетнее.

Суточное регулирование предназначено для обеспечения неравномерного расхода воды через агрегаты ГЭС в соответствии с требованиями суточных колебаний нагрузки энергосистемы при сравнительно постоянном в течение суток притоке воды. При суточном регулировании цикл регулирования составляет одни сутки и к концу цикла уровень воды в верхнем бьефе возвращается к исходному положению — УМО. Уровень воды в нижнем бьефе будет соответствовать поступающему расходу в нижний бьеф. Благодаря суточному регулированию в часы малой нагрузки ГЭС в верхнем бьефе запасается избыточный приток, а в часы повышенной нагрузки он срабатывается. Если объем водохранилища достаточен для аккумулирования всего избыточного притока, то этот весь приток используется для увеличения мощности ГЭС по сравнению с мощностью ГЭС при только естественном притоке.

Суточное регулирование позволяет повысить участие ГЭС в покрытии пиков нагрузки и обеспечить более целесообразный равномерный режим работы тепловых и атомных электростанций.

Следует отметить, что режим работы ГЭС с увеличенной мощностью не сопровождается увеличением выработки электроэнергии. Наоборот, если бы ГЭС работала без регулирования на естественном стоке, ее выработка была бы больше.

На режим суточного регулирования ГЭС иногда накладываются ограничения неэнергетических участников комплексного гидроузла (судоходство, рыбное хозяйство, водозабор в нижнем бьефе и т.п.).

Недельное регулирование обеспечивает неравное потребление воды агрегатами ГЭС в течение недели в соответствии с требованием недельных колебаний нагрузки энергосистемы. В выходные дни нагрузка в энергосистеме падает. В этот период ГЭС может снизить свою мощность, а получающийся избыток воды аккумулируется в водохранилище. В рабочие дни ГЭС может увеличить мощность за счет сработки запасенных в водохранилище объемов воды.

При недельном регулировании режим работы ГЭС с увеличенной мощностью, как правило, не сопровождается увеличением выработки электроэнергии. Выработка электроэнергии может увеличиться только в случае сокращения холостых сбросов воды за счет емкости водохранилища. На режим недельного регулирования ГЭС могут также накладываться ограничения неэнергетических участников водохозяйственного комплекса.

Годичное регулирование позволяет перераспределять сток воды в течение года в соответствии с потребностями энергосистемы и водопотребителей. Цикл регулирования равен 1 году. В многоводные периоды водохранилище наполняется, а в маловодные — срабатывается. Для проведения годичного регулирования требуется объем водохранилища, составляющий 5—10 % среднегодового стока при частичном (сезонном) и 40—60 % при полном годичном регулировании.

Водохранилище годичного регулирования позволяет осуществлять суточное и недельное регулирование.

Многолетнее регулирование предназначено для увеличения расхода ГЭС и выработки электроэнергии в маловодные годы за счет стока многоводных лет. При многолетнем регулировании водохранилище наполняется в течение ряда многоводных лет и срабатывается в течение маловодного периода.

Особенностью многолетнего регулирования является непостоянство длительности цикла регулирования. При многолетнем регулировании возможно увеличить гарантированную мощность ГЭС и выработку электроэнергии за счет сокращения или ликвидации холостых сбросов воды.

Специальные виды регулирования:

Компенсирующее регулирование производится верховым водохранилищем каскада ГЭС, чтобы компенсировать неравномерность притока с промежуточного водосбора между створами водохранилища и ГЭС. Возможно производить компенсирующее регулирование ГЭС, расположенных на разных водотоках, но объединенных единой энергетической системой.

Контррегулирование, или перерегулирование, расходов воды, поступающей от выше расположенной ГЭС, выравнивает расходы воды.

Трансформация паводков и половодий производится водохранилищем с целью задержки пиковой части паводка и уменьшения наводнения на реке ниже водохранилища.

Аварийное использование водохранилища ГЭС предусматривает его сработку при аварии в электроэнергетической системе. В этом случае ГЭС принимает на себя дополнительную нагрузку до ликвидации аварии. После ликвидации аварии в энергосистеме сработанный объем восстанавливается за счет снижения нагрузки ГЭС или за счет ближайшего по времени паводка.

В практике проектирования и эксплуатации ГЭС расчеты годичного и многолетнего стоков производятся, как правило, по диспетчерским графикам, представляющим собой зависимость расхода воды от отметки верхнего бьефа (или объема воды в водохранилище) и времени.

ВОДОХРАНИЛИЩА И ПРУДЫ, ИХ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЕ НАЗНАЧЕНИЕ

Водохранилище — природно-техногенный водоём, созданный для накопления воды и регулирования стока. В этом — его главное гидрологическое и водохозяйственное отличие от озёр. Для его сооружения в природном понижении рельефа местности разрабатывается технический проект водоподпорной плотины.

Пруд — гоже созданный населением водоём для накопления воды, но не для активного регулирования стока. Пруды, как и озёра, осуществляют пассивное его регулирование, поскольку расход воды, стекающей из них, определяется высотой уровня над порогом водослива, а также площадью и формой его поперечного сечения. Практикуемое эпизодическое частичное или полное опорожнение прудов для чистки ложа или других целей следует рассматривать как антропогенный паводок. По размерам водохранилища, как правило, существенно больше прудов, так как площадь водной поверхности пруда обычно не превышает 1 км 2 , а ёмкость ложа составляет менее

Создание техногенных водоёмов

Остатки египетских плотин в районе Каира, обнаруженные археологами, имеют возраст 5-5,5 тыс. лет. Из действующих по сей день водохранилищ самое древнее — Хомс на р. Эль-Аси в Сирии [1] у г. Хомс к северу от ее столицы Дамаска. Древнегреческий историк Страбон, живший в I веке до нашей эры, строителями плотины этого водохранилища объемом порядка 200 млн. м 3 называет египтян, а время строительства относит к третьему тысячелетию. Значит, возраст водохранилища Хомс — около 5 тысяч лет, а его плотина неоднократно реконструировалась.

Самое старое водохранилище в России — Алапаевское. Оно расположено на р. Нейвс в г. Алапаевске на восточном склоне Среднего Урала (Вода России, 2001). Это малое водохранилище площадью

2 км 2 и объёмом 5 млн. м 3 сооружено в 1704 г. для обеспечения механической энергией и водой одного из первых металлургических заводов.

В 15 раз большее Вышневолоцкое водохранилище создано в 1719 г. в долинах р. Шлины и её притока Цны у г. Вышний Волочек для обводнения верховьев рек Меты и Тверцы на сооружённом в царствование Петра I водном пути, соединяющем Волгу с Санкт-Петербургом. С 1951 г. на этом водохранилище сезонного регулирования стока работают две ГЭС: деривационная Ново-Тверецкая и приплотинная Ново-Цнинская с суммарной мощностью 2,7 МВт. В маловодные периоды это водохранилище служит одним из источников водоснабжения г. Москвы.

Старейшее водохранилище в США — Massabesik Lake площадью

10км [2] [3] на р. Cohas Brook построено в 1738 г. вблизи г. Манчестер (штат Ныо-Гсмпшир) 1 для городского и промышленного водоснабжения. В начале XX века в мире существовало [3] уже 40 больших водохранилищ, объемом каждое >0,1 км [5] . К 1950 г. их число увеличилось до 540, затем темп сооружения водоемов многократно возрос: за 1961-1970 гг. построили 700 таких водоёмов. В последующие десятилетия число вводимых в эксплуатацию водохранилищ стало снижаться, и за 1990-2000 гг. не превысило 70. В настоящее время в мире насчитывается более 60 тыс. больших и малых водохранилищ с общим объемом воды в них свыше 6 тыс. км [5] и общей площадью порядка 400 тыс. км [3] . Отдельные водохранилища имеют длину до 500 км, ширину — 60-70 км и глубину — до 300 м. Основные водные ресурсы водохранилищ мира (почти 99 %) сосредоточены в больших водохранилищах ёмкостью свыше 0,1 км [5] , число которых к концу XX века составило [3] 2836. Сведения о крупнейших водохранилищах мира приведены в табл. 1.4.

В водохранилищах России суммарный объём воды, который может быть накоплен, составляет 860 км [5] . Суммарная площадь водохранилищ России — 67 тыс. км [3] , вдвое больше, чем акватория Байкала. Общее число водохранилищ — 2650 (Вода России, 2001).

Почти все гидроузлы крупных водохранилищ России оборудованы ГЭС. На рубеже XX-XXI веков число российских водохранилищ (ёмкостью IV >0,1 км [5] ) и их суммарный объём сопоставимы с техногенными водными ресурсами лишь пяти стран (Авакян, Яковлева, 1999):