Гідрологічний режим водосховищ

Водосховища бувають з однорічним та багаторічним регулюванням рівня води.

Первинне заповнення водосховища та його наступне щорічне поповнення до нормального горизонту відбуваються здебільшого навесні, проте не кожне водосховище може бути наповнене проектним горизонтом в один, навіть багатоводний рік. Такі водосховища наповнюються протягом кількох років (до 8-10 років).

У водосховищах із постійним рівнем води паводкові води пропускаються транзитом через водозлив греблі. У районі водосховищ паводки проходять при значно менших швидкостях, особливо в середній та приплотинній частинах.

Нормальний підпірний рівень (НПУ) води біля греблі значно вищий за природні паводкові рівні води в річці даної ділянки. У міру віддалення від греблі перевищення рівня води зменшується. Виклинювання підпірного рівня водоймища відбувається на всіх притоках зарегульованої ділянки річки, причому на кожному притоці на різній відстані від основної річки. Дальність виклинювання визначається величиною ухилу поздовжнього профілю, площею поперечного перерізу та дебітом кожного припливу.

Як правило, водосховища мають дуже складну розгалужену конфігурацію, яка залежить від рельєфу річкових долин, що потрапляють у зону затоплення. Нерідко зустрічаються водосховища, плеси яких рясніють безліччю островів, півостровів, кіс, заток, балок, грив, прируслових піднесень (Іваньківське, Цимлянське, Куйбишевське).

За режимом спрацювання рівня води в річному розмірі розрізняють водосховища:

з відносно постійним рівнем води протягом року, коли ГЕС працює на транзитному стоку багатоводних річок або дебіту вище розташованих гідроелектростанцій (наприклад, Горьківська, Саратовська, Волгоградська та ін.);
зіспрацьовуваним рівнем води в зимовий період, коли ГЕС працюють влітку на транзитному стоку, а взимку — частково і за рахунок акумульованого стоку (наприклад, Куйбишевське, Камське, Іваньківське, Угличське, Боткінське, Бухтармінське та ін.);
з рівнем води, що постійно знижується, після наповнення у весняну повінь (до цієї групи відносяться всі гірські і частина середньоазіатських водосховищ).

При вказаних режимах не враховується підвищення рівня при проходженні паводкових вод або зміни, що виникають у рівнях води під дією згінно-нагінних вітрів.

Як правило, найбільше спрацювання рівня води здійснюється в передпаводковий період з метою підготовки вільного обсягу водосховища для прийняття весняного стоку вод. Найбільша витрата води для турбін ГЕС посідає осінньо-зимовий період.

Для зрошення земель спрацювання рівня води починається з весни і продовжується все літо до закінчення поливу полів.

При наповненні водосховища в розширених місцях заплави течія, що утворюється від стоку води через греблю, практично невідчутна. Влітку у цих районах протягом спостерігається переважно під впливом вітру. Помітні швидкості течій спостерігаються в звужених місцях та в районі виклинювання підпору. Швидкості збільшуються в міру спрацювання рівня води і досягають максимуму в передпаводковий та паводковий періоди. У ці періоди руслами річок відзначаються швидкості 1 м/с і більше.

Основний стік води навіть за наповненого водосховища відбувається по руслах затоплених річок, меншою мірою — із заплави. Біля берегів течія води майже відсутня, якщо не брати до уваги течій від згінно-нагінних явищ. Такий нерівномірний розподіл швидкостей течії створює нерівномірність водообміну окремими ділянками.

Водообмін - величина, важлива дляоцінки рибогосподарського значення водосховищ, - варіює у різних його частинах від 1 до 50 разів на рік.

У міру спрацювання рівня води на водосховищах як улітку, так і взимку відбувається осушення прибережних площ. На невеликих водосховищах осушення буває таке велике, що під водою залишається одне русло річки. На великих водосховищах осушення при спрацюванні рівня води відбувається у менших розмірах. Осушуються насамперед мілководні (прибережні) ділянки та мілководні височини на заплаві, що утворюють при цьому острови. У цей час затоплені річки у верхів'ї та середніх частинах входять у свої русла. Взимку під час спрацювання рівня води лід осідає пластами на осушене дно, місцями зламується на пнях. Іноді крига притискає в ізольованих поглибленнях дна велику кількість риби, яка гине під вагою. Зимове спрацювання тим небезпечніше для риби, чим більше осушується площа мілководдя, при цьому збільшується концентрація риби на цих ділянках і спостерігаються замори.

Водосховище поєднує елементи річки та озера. Подібність до річок полягає в наявності в передпаводковий та паводковий періоди підвищених швидкостей течії, великої протяжності, що становить 600 км і більше (наприклад, Волгоградське водосховище та ін.); подібний також рельєф дна у верхів'ях. Подібність з озерами полягає в тому, що ті та інші мають великі площі, що досягають 500-600 тис. га (наприклад, Куйбишевське, Братське водосховища та ін), велику ширину, що становить 56 км (наприклад, Рибінське водосховище), великі глибини, досягають 200-300 м (наприклад, Нурекське, Саяно-Шушенське водосховища та ін).

Для водоймищ характерні значні коливання рівня води, засміченість та нерівність дна. Нерівність дна обумовлюється затопленням русел річок та їх приток, заплавних озер тастариць, схилів терас, пагорбів, грив, дорожніх насипів, канав. Затоплювані площі мають незведені масиви лісу, дрібнолісся, чагарників або ділянки пнів, а також захаращені площі колишніх населених пунктів та підприємств.

Площа, вкрита лісонасадженнями, нерідко становить 60-80% від загальної площі водосховища. Такої засміченості та порізаності ложа не спостерігається на озерах.

Хвильовий, вітровий та льодовий режими водоймищ близькі до режимів озер.

Зі створенням водосховищ великої площі змінюються мікроклімат, напрям вітрів. Тривалість слабких помірних вітрів зменшується, а сильних зростає. Змінюється і температурний режим повітря. Переважають вітри, що дмуть у напрямку найбільшого протягу водосховища. Зменшується тривалість навігації. Очищення від льоду затримується на 10-15 діб, а криголам починається на 6-10 діб раніше в порівнянні з річкою.

Замерзання водоймищ відбувається спочатку біля берегів, в затоках і на дрібних місцях, а потім льодостав поширюється на всю площу водосховища. Іноді фарватер довгий час залишається незамерзлим. Вітром відриваються крижини і дрейфують водосховищем, утворюючи тороси заввишки до 3 м.

Танення льоду починається з верхів'їв і відрогами. Якщо панівні вітри дмуть до греблі, то низовій частині у греблі накопичується багато льоду.

Більшість водоймищ має значну порізаність берегової лінії, що у поєднанні зі сприятливим гідрологічним режимом забезпечує необхідні умови для нересту риб та нагулу її молоді, розвитку кормових організмів і таким чином сприяє підвищенню загальної рибопродуктивності водосховища.

Як правило, найбільша прозорість відзначається у глибоководних ділянках водосховищ. З наближенням до берегів,мілководдям, устям річок і струмків вона зменшується. Режим водних суспензій, від яких залежить прозорість води, пов'язаний з динамікою вод і головним чином інтенсивністю водообміну.