Водохранилище

Водохранилище — это искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями (плотинами, дамбами) для накопления и хранения воды с целью её использования в народном хозяйстве, регулирования стока, борьбы с наводнениями, а также для рекреации и иных нужд. Водохранилища являются ключевым элементом гидротехнических систем, таких как гидроэлектростанции (ГЭС), ирригационные каналы и системы водоснабжения.

История создания

Первые водохранилища появились в глубокой древности. Ещё в Древнем Египте, Месопотамии и Китае сооружались плотины для орошения полей, что приводило к образованию искусственных озёр. Однако массовое строительство крупных водохранилищ началось в XX веке с развитием гидроэнергетики и промышленности.

В России (СССР) создание крупных водохранилищ стало частью плана ГОЭЛРО. Первым значительным проектом стало Волховское водохранилище (1926 год), образованное плотиной Волховской ГЭС. В 1930-х годах были построены Иваньковское, Угличское и Рыбинское водохранилища на Волге. Крупнейшие водохранилища мира, такие как Братское (Россия) и Кариба (Замбия/Зимбабве), были созданы во второй половине XX века.

Классификация водохранилищ

Водохранилища классифицируются по нескольким признакам.

По происхождению

• Долинные (речные): образуются перекрытием русла реки плотиной. Наиболее распространённый тип.
• Котловинные (озёрные): создаются путём подъёма уровня воды в естественном озере (например, Онежское озеро после строительства Верхне-Свирской ГЭС).
• Наливные (аккумуляционные): располагаются вне естественных водотоков и заполняются путём перекачки воды из реки или другого источника (например, для охлаждения АЭС).

По способу регулирования стока

• Многолетние: способны накапливать воду в многоводные годы и расходовать её в маловодные. Характеризуются большим объёмом.
• Сезонные: регулируют сток в пределах одного года (наполнение весной, сработка летом-осенью).
• Недельные и суточные: предназначены для краткосрочного выравнивания неравномерности потребления воды (например, для суточного регулирования работы ГЭС).

По морфологии ложа

• Равнинные: занимают обширные площади, имеют небольшие глубины (до 20-30 м), изрезанную береговую линию, часто затопляют поймы и террасы.
• Горные: узкие, глубокие (до 200-300 м и более), с крутыми берегами, расположены в ущельях.

Основные характеристики

Основными параметрами водохранилища являются:

• Объём полный: общий объём воды при нормальном подпорном уровне (НПУ). Измеряется в км³ или млн м³.
• Полезный объём: часть полного объёма, которая может быть использована для регулирования стока (между НПУ и уровнем мёртвого объёма).
• Площадь зеркала: площадь водной поверхности при НПУ. Измеряется в км².
• Длина, ширина, максимальная и средняя глубина.
• Коэффициент водообмена: отношение годового стока к полному объёму водохранилища. Показывает, как часто вода в нём полностью обновляется.

Устройство и инфраструктура

Водохранилище не является просто затопленной территорией. Его создание требует строительства сложной инфраструктуры:

• Плотина: основное подпорное сооружение, перегораживающее русло реки. Может быть бетонной, земляной, каменно-набросной.
• Водосбросы: устройства для сброса избыточной воды (паводков) в обход плотины.
• Водозаборные сооружения: служат для забора воды в оросительные системы, водопроводы, на ГЭС.
• Судоходные шлюзы или судоподъёмники: обеспечивают проход судов через плотину.
• Рыбоходы: специальные каналы для миграции рыб к нерестилищам.
• Берегоукрепительные сооружения: защищают берега от размыва волнами и течениями.

Воздействие на окружающую среду

Создание водохранилищ оказывает значительное, часто противоречивое, влияние на природные и социальные системы.

Положительные аспекты

• Регулирование стока: предотвращение наводнений в нижнем бьефе, обеспечение водой в засушливые периоды.
• Энергетика: выработка дешёвой электроэнергии на ГЭС.
• Водоснабжение: обеспечение водой промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства.
• Судоходство: улучшение условий для судоходства на реках (создание глубоководных путей).
• Рекреация: создание зон отдыха, водных видов спорта, рыболовства.

Отрицательные аспекты

• Затопление земель: потеря плодородных сельскохозяйственных угодий, лесов, населённых пунктов, памятников истории и культуры.
• Переселение людей: вынужденное переселение больших групп населения (например, при строительстве Саяно-Шушенской ГЭС было переселено около 10 000 человек).
• Изменение гидрологического режима: замедление водообмена, изменение температурного режима, заиливание чаши водохранилища.
• Воздействие на экосистемы: нарушение миграции рыб, изменение состава ихтиофауны, эвтрофикация (цветение воды), гибель планктона и бентоса.
• Геологические изменения: активизация оползней, переработка берегов (абразия), подтопление прилегающих территорий, изменение уровня грунтовых вод.
• Сейсмическая активность: в некоторых случаях заполнение крупных водохранилищ провоцирует наведённую сейсмичность (землетрясения).

Крупнейшие водохранилища мира

По объёму воды крупнейшими являются:

• Озеро Виктория (Уганда, Кения, Танзания): по сути, естественное озеро, превращённое в водохранилище после строительства плотины «Оуэн-Фолс». Объём — 204,8 км³.
• Братское водохранилище (Россия, Иркутская область): объём — 169,3 км³. Одно из крупнейших в мире по объёму.
• Кариба (Замбия/Зимбабве): объём — 180,6 км³.
• Насер (Египет/Судан): объём — 168,9 км³.
• Гури (Венесуэла): объём — 135 км³.

По площади зеркала крупнейшими являются:

• Вольта (Гана): площадь — 8 482 км².
• Смоллвуд (Канада): площадь — 6 527 км².
• Куйбышевское водохранилище (Россия): площадь — 6 450 км². Крупнейшее по площади в Европе и России.
• Кариба: площадь — 5 580 км².
• Братское водохранилище: площадь — 5 470 км².

Водохранилища России

Россия занимает одно из первых мест в мире по количеству и суммарному объёму водохранилищ. Наиболее крупные из них расположены на Волге, Каме, Ангаре, Енисее и Оби. Крупнейшие по объёму:

• Братское (169,3 км³)
• Красноярское (73,3 км³)
• Зейское (68,4 км³)
• Усть-Илимское (59,4 км³)
• Саяно-Шушенское (31,3 км³)

Крупнейшие по площади:

• Куйбышевское (6 450 км²)
• Рыбинское (4 580 км²)
• Волгоградское (3 117 км²)
• Цимлянское (2 702 км²)

Водохранилища играют ключевую роль в энергосистеме России, обеспечивая около 20% выработки электроэнергии. Они также обеспечивают судоходство по Единой глубоководной системе европейской части России.

Интересные факты

• Самое глубокое водохранилище в мире — Нурекское (Таджикистан), его максимальная глубина достигает 315 метров.
• Самое большое по площади водохранилище в мире — Вольта (Гана), его площадь превышает площадь озера Байкал.
• При строительстве Рыбинского водохранилища в 1930-1940-х годах было затоплено около 700 населённых пунктов, включая город Мологу, который был полностью снесён.
• Водохранилища могут изменять климат в прибрежной зоне: увеличивается влажность воздуха, уменьшаются суточные и сезонные колебания температур.

Источники

1. Водохранилища // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
2. Авакян А. Б., Широков В. М. Рациональное использование водных ресурсов. — М.: География, 1994.
3. Михайлов В. Н., Добровольский А. Д., Добролюбов С. А. Гидрология. — М.: Высшая школа, 2007.
4. Государственный водный реестр РФ. — М.: Росводресурсы, 2020.
5. Водохранилища мира / под ред. А. Б. Авакяна. — М.: Наука, 1979.