Реферат: Водохранилище

СОДЕРЖАНИЕ

I.

Введение

II.

Основнаячасть:

типводохранилища

основныехарактеристики водохранилища

водныйрежим

термическийи ледовый режим водохранилища

гидрохимическийи гидробиологический режим водохранилища

заилениеводохранилища и переформирование его берегов

водныемассы водохранилища

влияниеводохранилища на речной сток и окружающую природную среду

III.

Анализпрактических наблюдений

IV.

Заключение

V.

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Водохранилище– это искусственный водоем, созданный для накопления и последующегоиспользования воды и регулирования стока.

Сооружениеводохранилищ – пример техногенного вмешательства в природу в условияхнеравномерного, естественного распределения водных ресурсов в пространстве иособенно во времени. Водохранилища решают целый ряд важнейших социально-экономическихзадач, удовлетворяя потребности человека в воде или защищая его от воднойстихии.

Гидрологическийрежим водохранилищ управляется человеком, который выбирает заранее нужныепараметры водоема и технические приемы его эксплуатации. Многие чертыгидрологического режима водохранилищ определяются хозяйственными потребностямии регулируются. Вместе с тем искусственно созданные водоемы начинаютучаствовать в круговороте воды в речных системах, оказываются под влияниемкомплекса природных факторов и подчиняются закономерностям, свойственныместественным водным объектам – рекам и особенно озерам.

Водохранилищасвоеобразные водные объекты, новый природно-техногенный компонент ландшафта.Они преобразуют режим рек, влияют на окружающую среду. Потребности практикизаставляют изучать режим водохранилищ, разрабатывать стратегию рациональногоуправления ими, принимать меры на предотвращение негативных факторов сооруженийэтих водоемов. Поэтому вполне правомочно говорить о разделе новом, т.е. овозникновении нового раздела в гидрологии – гидрология водохранилищ.

Водохранилищамогут быть подразделены на типы по характеру ложа, способу его затопленияводой, географическому положению, месту в речном бассейне, характерарегулирования стока.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Типы водохранилища

Рассмотримтип водохранилища на примере водохранилища на реке Степной Зай в городеАльметьевск Республики Татарстан Российской Федерации.

Поморфологии ложа данное водохранилище относится к долинным, русловым.Водохранилище находится в пределах русла и низкой поймы реки Степной Зай.

По способу затопления водой водохранилище вгороде Альметьевск является запрудным, так же и затопляется водой водотокомреки Степной Зай, на котором оно находится.

Погеографическому положению водохранилище – равнинное, 30м не более высотынапора.

По месту в речном бассейне реки Степной Зай,рассматриваемое водохранилище является верховным.

Постепени регулирования речного стока водохранилище в городе Альметьевск является– сезонное регулирование.

2.2 Основные характеристики водохранилища.

Изморфометрических характеристик водохранилища наиболее важны площадь егоповерхности S и объем V. При нормальном подпорном уровнеплощадь поверхности водохранилища S=5.62 см<img src="/cache/referats/26277/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">V=18265000 м<img src="/cache/referats/26277/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

2.3 Водный режим

Водныйбаланс водохранилища может быть охарактеризован с помощью уравнения водногобаланса

X+Y<img src="/cache/referats/26277/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"><img src="/cache/referats/26277/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"><img src="/cache/referats/26277/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><img src="/cache/referats/26277/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1030"><img src="/cache/referats/26277/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><img src="/cache/referats/26277/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1032"><img src="/cache/referats/26277/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1033"><img src="/cache/referats/26277/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1034"><st1:place w:st=«on»><st1:PlaceName w:st=«on»>±</st1:PlaceName><img src="/cache/referats/26277/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1035"><st1:PlaceType w:st=«on»>U.</st1:PlaceType></st1:place>

Составляющимипригодной части водного баланса служат атмосферные осадки X, поверхностный приток Y<img src="/cache/referats/26277/image023.gif" v:shapes="_x0000_i1036">,конденсация водяного пара на поверхность водохранилища Z<img src="/cache/referats/26277/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1037">,подземный приток W<img src="/cache/referats/26277/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1038">.Поверхностный приток может быть, как естественным (речной сток Y<img src="/cache/referats/26277/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1039">), таки антропогенным (сброс отработанных вод, например возврат вод орошения, а также промышленных, коммунальных и сточных вод, Y<img src="/cache/referats/26277/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1040">).

Составляющиерасходной части уравнения водного баланса водохранилища – это поверхностныйотток из водохранилища,Y<img src="/cache/referats/26277/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1041"> подземный отток (фильтрация из водохранилища) W<img src="/cache/referats/26277/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1042">,испарение с поверхности озера Z<img src="/cache/referats/26277/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1043">.Поверхностный отток складывается из стока, вытекающего из водохранилища Y<img src="/cache/referats/26277/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1044"> и искусственного водозабора на хозяйственныенужды Y<img src="/cache/referats/26277/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> (на орошение, водоснабжение и т.д.).

Изменениезапасов воды в водохранилище обозначается через <img src="/cache/referats/26277/image039.gif" v:shapes="_x0000_i1046">

Под структуройводного баланса любого водоема понимают соотношение между различными приходнымии расходными составляющими управления водного баланса.

Дляхарактеристики структуры проходной и расходной частей водохранилища длямноголетнего периода учитывают долю осадков и испарения в обеих частяхуравнения. Тогда уравнение водного баланса с неизменным уравнением воды будетвыглядеть в объемных единицах следующим образом:

Длярассматриваемого водохранилища:

Следовательно:

Вобъемных величинах это будет выглядеть:

Характернаячерта структуры водного баланса водохранилища - преобладания притока речных водприходной и преобладания стока вод в расходной части уравнения водного баланса.На долю осадков приходится лишь 2-3% прихода вод, на долю испарения – не более10% расхода вод.

Впериод половодья и паводков на реке уровень воды, в рассматриваемомводохранилище, поднимается на незначительную величину вследствие регулированиястока, и может быть оценки с помощью полного уравнения водного баланса. Течение воды в рассматриваемом водохранилищеотличается сложной и пространственной структурой, и нестационарным характером.Наиболее сильным течением наблюдается в затопленном речном русле реки СтепнойЗай. В заливах преобладают застойчивые воды. Наблюдаются ветровые и плотностныетечения.

2.4 Термический и ледовый режим водохранилища.

Термическийрежим водохранилищ отличается от термического режима рек, неоднородностьюраспределения температуры воды по длине, ширине, глубине.

Наводохранилище в городе Альметьевск ледостав начинается в начале ноября, когда нареке Степной Зай ледостав еще не наблюдается. Толщина льда достигает 60см.Таяние льда происходит с начала апреля до середины апреля.

2.5 Гидрохимический и гидробиологический режим водохранилища.

Особенностигидрохимического и гидробиологического режимов водохранилищ определяется восновном тремя обстоятельствами:

1)

интенсивностьюводообмена, 2) характером грунтов и растительности, затопления и подтопления,3) режимом накопления и сработки вод, величиной и интенсивностью колебанийуровня воды.

Гидрохимический гидробиологический режим водохранилища нареке Степной Зай в городе Альметьевске отличается от речного. В результате сооружения водохранилищапроисходит трансформация речного гидрохимического и гидробиологического режимав режим, характерный для озер. Отмечает минерализация воды и уменьшениясодержания растворенного кислорода с глубиной. В природных слоях наблюдаетсяскопление вод технического качества. В теплое время года возможно цветение водыв застойных зонах водохранилища. Медленно происходит формирование ихтиофауны.

Различноговида растительность в глубине водохранилища отсутствует или выражена оченьслабо.

2.6 Заиление водохранилища и переформирование его берегов.

Водохранилищаявляются аккумуляторами наносов. Баланс взвешенных наносов в водохранилищескладываются из следующих основных составляющих: природная часть – наступлениянаносов с речным стоком R<img src="/cache/referats/26277/image049.gif" v:shapes="_x0000_i1051">, вследствие разрушения берегов R<img src="/cache/referats/26277/image051.gif" v:shapes="_x0000_i1052">,эолового притока R<img src="/cache/referats/26277/image053.gif" v:shapes="_x0000_i1053">,отмирания живых организмов R<img src="/cache/referats/26277/image055.gif" v:shapes="_x0000_i1054">,кислородная часть – унос со стоком R<img src="/cache/referats/26277/image057.gif" v:shapes="_x0000_i1055">,аккумуляция на дне R<img src="/cache/referats/26277/image059.gif" v:shapes="_x0000_i1056">,изменение содержания взвесей в воде равно <img src="/cache/referats/26277/image061.gif" v:shapes="_x0000_i1057">

Всеупомянутые величины должны быть выражены в единицах массы и отнесены копределенному интервалу времени <img src="/cache/referats/26277/image063.gif" v:shapes="_x0000_i1058">

<img src="/cache/referats/26277/image065.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> .

Урассматриваемого водохранилища основной вклад в баланс наносов дают R<img src="/cache/referats/26277/image067.gif" v:shapes="_x0000_i1060"> и R<img src="/cache/referats/26277/image051.gif" v:shapes="_x0000_i1061"> в приходной части и R<img src="/cache/referats/26277/image057.gif" v:shapes="_x0000_i1062"> и R<img src="/cache/referats/26277/image055.gif" v:shapes="_x0000_i1063"> в расходной части.

Аккумуляциянаносов и формирование данных отложений, которые по происхождению слагающих ихчастиц подразделяются на терригенные (в основном минеральные частицы, не6ступающие с водосбора и берегов озера), биогенные и хемогенные ( являющиеся восновном результатом гидробиологического и гидрохимического процессов в воднойтолще водохранилища).

Посоставу данные отложения подразделяют на минеральные (песок, минеральный ил,соли), сапропели (биогенные илы) и торфянистые. Мощность сапропеля врассматриваемом водохранилище невелика, наблюдается лишь в застойных зонахзаливов и составляет не более 0,5-1м. Самосадочные соли образуются за счетстоков из родников и вымывания нерастворимых солей из грунта. Торфянистыеотложения не наблюдаются совсем. Наибольшие отложения наблюдаются в тех зонах,где течения воды незначительные, т.е. в застойных зонах. Значительную частьданных отложений составляют биогенные частицы, попадающие в водохранилище сдождевыми и паводковыми водами.

Наблюденияпоказывают, что доля транзитного выноса осадков и наносов составляет примерно65%, аккумулируется примерно 35% транзитных наносов.

Отложениев водохранилище мелких (взвешенных) наносов называют заилением, крупных –занесением. В результате заиления формируется толща донных отложенийводохранилища. Процесс заиления характеризуется коэффициентом <img src="/cache/referats/26277/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1064"><img src="/cache/referats/26277/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1065"> можно определить поформуле:

<img src="/cache/referats/26277/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1066"><img src="/cache/referats/26277/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1067">Vмо/WR(1-σ)

Где Vмо– мертвый объем водохранилища (<img src="/cache/referats/26277/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1068">

σ– доля стоков наносов, проходящие через водохранилище транзитом (σ =0,3-0,4).

WR– средний годовой сток наносов реки.

Стокнаносов реки определяется по формуле:

WR=<img src="/cache/referats/26277/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1069">* 31.5* 10<img src="/cache/referats/26277/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1070">/ Sотл,

Где <img src="/cache/referats/26277/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1071"> — средний годовойрасход наносов в кг/с, 31,5* 10<img src="/cache/referats/26277/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1072"> — количество секунд вгоду;

Sотл– плотностьдонных отложений равная 700-900кг/м<img src="/cache/referats/26277/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1073"> для илистых отложений,1200-1300кг/м<img src="/cache/referats/26277/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1074"><img src="/cache/referats/26277/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1075">

Интенсивностьотложений наносов в рассматриваемом водохранилище составляет 1,9-6,0см/год.

Мертвыйобъем водохранилища Vмо= 18265000м<img src="/cache/referats/26277/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1076">WR=913000м<img src="/cache/referats/26277/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1077">

Врезультате разрушения берегов наиболее крупные фракции продуктов волновогоразрушения берегов водохранилища идут в основном на формирование аккумулятивнойчасти отмели, а более мелкие отличаются в его глубоководных местах иливыносятся в нижний бьеф.

2.7 Водные массы водохранилища.

Водныемассы водохранилища, в городе Альметьевске, состоят из первичной (речной) иосновной (водная масса самого водохранилища). На долю речной водной массыприходится примерно 55% от общей водной массы водохранилища. В приплотинномрайоне сформировалась специфическая придонная масса воды, как модификацияосновной водной массы.

2.8 Влияние водохранилища на речной сток и окружающую природную среду.

Водохранилищезамедляет водообмен в гидрографической сети речного бассейна реки Степной Зай.Сооружения водохранилища привело к уменьшению, как стока воды, в следствиедополнительных потерь на испарение с поверхности водоема, так и стоков наносов,биогенных и органических веществ в следствие их потопления в водоеме.Уменьшение водообмена привело к уменьшению скорости течения в речных системах,и к уменьшению способности рек к самоочищению. После сооружения водохранилищаизменяется почвенно-растительный покров на затопленных и подтопленных землях.Кроме того, в результате сооружения водохранилища часто нарушаются условияпрохода на нерест многих пород рыб, нередко ухудшается качество воды вследствиевозникновения в некоторые периоды года и дефицита кислорода в придонных слоях,накопление солей и биогенных веществ.

III. Анализ практических наблюдений за регулированиемстока и природными процессами.

Практическиенаблюдения за режимом развития водохранилища показали, что динамическоеравновесие между жидкой и твердой средой, свойственно реке Степной Зай в еесреднем течении при затоплении водохранилища нарушается. Надо заметить, чтовыражение «затопление водохранилищ» не совсем точно. Ложе водохранилища не былоподготовлено заранее. Ложе и берега сформировались лишь после затопления.Положение береговой линии водохранилища определяется высотой подпора. Достигнувучастка реки, где уровень воды равен уровню подпора, подтопление выилинивается.По длине реки Степной Зай подтопление достигает 2,5км. Выше линии подтопления рекасохраняет практически туже скорость течения и те же глубины, что и дозатопления водохранилища.

Максимальнаяглубина водохранилища характерно для нижней приплотинной части и достигает8,5м.В зоне выиливания подпора главного русла реки и всех ее притоков глубинынаименьшие и составляют 2,5-1,5м. Общая закономерность распределения глубин впродольном профиле водохранилища нарушается частными изменениями, зависящими отналичия впадин на затопленной поверхности. Максимальная глубина впадины,которая наблюдалась при практическом обследовании русла, составила 12м.Конфигурация берегов и ширина искусственной части водоема также зависят отрельефа затопленной площади. Узкие, так называемые участки чередуются созеровидными. Глубокими, узкими заливами вдаются воды водохранилища не притокомглавной реки. Вследствие этого, береговая линия отличается чрезвычайнойизвилистостью. Характерно наличие мелководной до 2м площади, глубины иочертания которой изменчивы. В течение года наблюдается изменение глубин, что резко сказывается на очертании береговойлинии. Новый гидрологический режим заключается, прежде всего, в резкомуменьшении скорости течения реки. В определенных участках водохранилищасоздаются застойные условия, пойма отсутствует.

Твердаячасть весеннего стока превращается в донный ил. Заиление дна водохранилищанаиболее интенсивно происходит в низших зонах и в заливах на месте устьевпритоков. Взвешенные в речной воде частицы грунта, попадают в зону подтоплениясо стоячей водой, быстро осаждаются на дно. Накопление илодородных слоевусиливается оседанием сине-зеленых водорослей. Наконец произошло изменениякачества воды. На отдельных участках водохранилища наблюдаются застойныеусловия, наблюдаются так же процессы насыщения воды органическими иминеральными осадками, отчего ухудшается ее качество. При развитии водорослейвода приобретает неприятный вкус и запах. Увеличить мощность воды водохранилищанесравненно с речной водой. Водохранилище является небольшим по объему и маловлияет на природу окружающей среды и территории. По берегам разрастается ивляк,мелководы зарастают водными растениями. Воздух в непосредственно к воднойповерхности в летнее время насыщенно влагой. Наблюдения показали, чтодлительная поддержка высокого уровня воды приводит к разному усилению обрушенияберегов. Следует предположить, что разрушение берегов будет продолжаться втечение всего периода существования водохранилища. Возможны периодическиевспышки обрушения берегов в периоды высокого стояния уровня и они могут достичькатастрофических величин.

Скоростьзаиления нижних зон водохранилища значительно выше, чем это предполагалось припроектировании. Вода зацветает от микро организмов, приобретая зеленый цвет,мелководья зарастают водорослями. К концу лета в отдельных местах возникают низкиеострова с грубой осокой непригодной для корма. При анализе режима стоков и методов эксплуатации водохранилищаможно сделать вывод, что избегать нежелательных изменений природной средыданного водохранилища было невозможно из-за ошибок при проектировании.

Наблюдениеза уровнем воды в водохранилище непосредственно у плотины и ниже плотины потечению реки, проводились нивелированием от высотного рейера, заложенного пристроительстве плотины. Уровень воды в самом водохранилище в течение всеговремени не менялся вследствие регулирования (стока) сброса и оставался всреднем на отметке 98,5 в балтийской системе высот.

Данныенаблюдений за уровнем воды ниже плотины (измерения проводились в одном и том жестворе за весь период наблюдений) приведены в таблице №

Створ№

Дата наблюдения

Абсолютная отметка уровня воды, м

17.04.06.

18.04.06.

19.04.06.

20.04.06.

21.04.06.

22.04.06.

23.04.06.

30.04.06.

05.05.06.

91,67

91,35

91,07

90,88

90,54

90,36

90,10

90,05

90,08

Каквидно из результатов наблюдения с уменьшением притока паводковых вод иуменьшением сброса уровень воды за плотиной снижается. Установившемуся режимусброса соответствует средний уровень, примерно на отметке 90,05м. в балтийскойсистеме высот. Течение воды перед плотиной практически не наблюдается, скоростьводы увеличивается в верхней части водохранилища с удалением от плотины и нарасстоянии 2,5км. от плотины составляет в среднем между створами 3 и 4 величинууказанную в данной таблице №2.

Участок: створ№

Длина участка, м

<img src="/cache/referats/26277/image095.gif" v:shapes="_x0000_s1029">Время прохождения участка поплавком, с

<img src="/cache/referats/26277/image096.gif" v:shapes="_x0000_s1028">Скорость м/с

Дата наблюдения

3-4

100

Суменьшением притока паводковых вод скорость течения снижается и устанавливается30.04.06. равный 5,0м/с, что соответствует скорости нормального режима скоростиреки.

Скоростьтечения ниже платины измеряется на участке между створами 1 и 2.

Результатыизмерений приведены в таблице №3

Участок:

Створ №-

Створ №

Длина участка, м

Время прохождения участка поплавком, с

Скорость течения, м/с

Дата наблюданий

1-2

120

6,0

5,0

17.04.06.

30.04.06.

Результатынаблюдений за скоростями течения воды показывают, что при регулируемом стокескорость течения воды наполняющего водохранилища и скорость течения сбрасываемойводы, измеренная при естественном русле реки в створах с одинаковой шириной идлиной потока имеют примерно одинаковую величину.

Наосновании последних наблюдений можно сделать вывод, что при регулируемом стокеколичество воды заполняющей водохранилище равно количеству сбрасываемой воды изводохранилища. Наблюдения за уровнем воды в водохранилище и створах,проводились нивелированием от высотных рейеров, заложенных при строительствеплотины. Скорость течения измерялась по скорости перемещения поплавка междустворами.

IV.ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Такимобразом водохранилища оказывают довольно сложное и неоднозначное воздействие ина природные условия сопредельных территорий. Давая несомненно положительныйэкономический эффект, они нередко вызывают и весьма негативные экологическиепоследствия. Все это требует, чтобы при проектировании водохранилищ болеевнимательно учитывался весь комплекс гидрологических, физико-географических,социально-экономических и экологических аспектов. Возникает необходимость вэкологическом прогнозе, который невозможен при помощи гидрологии.

VI.

ЛИТЕРАТУРА.

1.

Шаниковский А.В. «Водные иводохозяйственные ресурсы». 2003г.

2.

Шардаков А.С. «Водный баланс речныхбассейнов»

3.

Михайлов В.М., Добровольский А.Д.«Общая гидрология», М., 1991г.

4.

Овчинников В.П.«Образионно-аккумулятивные процессы в береговой зоне водохранилищ».

5.

Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., КалицунВ.И. «Примеры расчетов канализационных сооружений». М., 1987г.