Виды хозяйственной деятельности, влияющей на гидрологический режим рек

При создании водохранилищ изменяется гидрологический режим реки как выше плотины (в пределах распространения подпора), так и ниже ее. Изменение гидрологического режима водотока в верхнем бьефе определяется подпором реки плотиной и состоит прежде всего в значительном повышении уровня воды (в приплотинных участках горных водохранилищ на 100—200 м и более). Установленное для СССР среднее соотношение полезного объема разного вида регулирования и объема годового стока (для многолетнего регулирования — 20—50% и для сезонного регулирования — 8—20%) в целом, вероятно, справедливо для рек многих районов земного шара с близкими климатическими условиями. Иное, вероятно, соотношение между полезным объемом и годовым и паводковым стоками характерно для таких географических поясов, как субтропический, тропический и экваториальный. Так, в странах с большой внутригодовой и многолетней неравномерностью стока, например в областях с муссонным климатом (Индия, Юго-Восточная Азия, Центральная Америка и др.) и в засушливых областях с редкими, но интенсивными ливнями (Средиземноморские страны Европы и Африки, Ближний Восток, Австралия, Южная Африка, Запад США, Аргентина и др.), требуются, как правило, более емкие водохранилища и с большим противопаводковым объемом, который должен быть свободным от воды большую часть года.

Многолетнее и глубокое сезонное регулирование речного стока осуществляют многие крупнейшие долинные водохранилища мира (Братское, Кариба, Насер, Вольта, Гордон М. Хрум, Зейское, Саньмынься и др.), абсолютное большинство, образованных в результате подпора озер (Виктория, Даниэль-Джонсон, Черчилл, Бухтарминское, Байкальское, Онтарио, Онежское, Нипигон, Венерн и многие другие водохранилища СССР, Канады, Скандинавских стран, Тасмании). Уровенный режим водохранилищ определяется степенью регулирования стока, их назначением и некоторыми другими факторами и имеет следующие общие черты. Наибольшей высоты для сезонного и многолетнего регулирования уровень воды достигает в конце весеннего половодья (в умеренном и полярном поясах), летнего паводка (в высокогорных районах с ледниковым питанием рек) или в конце многоводного периода (дождевого периода в тропическом поясе, периода ливней в областях муссонного климата и т. д.); затем после некоторого стояния на отметке НПУ уровень начинает понижаться, причем на разных водохранилищах сроки, продолжительность и величина снижения уровня различны в зависимости от указанных причин.

Степень использования объема и соответственно глубина сработки их уровня достигает наибольших величин при удовлетворении интересов ирригации и борьбы с наводнениями и незначительна у водохранилищ, предназначенных для водного транспорта, рыбного хозяйства, рекреации и используемых как пруды-охладители тепловых и атомных электростанций и промышленных предприятий. Различные сочетания природных условий и видов использования водохранилищ создают большое разнообразие соотношения полного и полезного объемов, а также их уровенных режимов, но вместе с тем можно отметить и общие черты. К ним относятся меньшая относительная сработка в промышленно развитых странах и районах, где они служат в первую очередь для водоснабжения, охлаждения, водного транспорта, рекреации и гидроэнергетики (кроме горных районов), и значительная сработка в странах и районах с большим значением ирригации и борьбы с наводнениями. В настоящее время в разных странах создано несколько десятков водохранилищ, уровень воды которых колеблется даже более чем на сто метров в год.

Многие, особенно крупные и крупнейшие, имеют объем, превышающий годовой сток реки в створе плотины, поэтому их первоначальное заполнение до отметки НПУ производится, как правило, в течение ряда лет (Братское, Даниель-Джонсон, Бухтарминское, Кебан, Гордон М. Хрум, Вольта и др. 6—8 лет, Иркутское и Насер — 4 года и т. д.). Такое длительное заполнение обусловливает ряд затруднений при подготовке ложа этих водохранилищ. Многолетнее регулирование стока вызывает и такую особенность режима уровней, как стояние их в разные годы на разных отметках. Это приводит к известным осложнениям для судоходства, эксплуатации водозаборов, причалов, увеличивает капиталовложения в их строительство. В соответствии с указанными особенностями сработки многие водохранилища зарубежных стран в целом имеют более значительные, чем в СССР, колебания уровня в течение года и водообмен, что отражается, в свою очередь, на режиме стоковых течений, термическом, гидрохимическом и гидробиологическом режимах и рек в нижних бьефах гидроузлов, а также на процессах заиления, переформирования берегов и дна. Эти изменения обычно учитываются при проектировании различных мероприятий. Но в некоторых развивающихся странах местное население было недостаточно проинформировано об изменении режима реки, в результате чего они терпели материальные потери и моральный ущерб. Характерным примером может служить гидроузел Кариба.

Существенные изменения претерпевает режим расходов и уровней реки ниже регулирующих водохранилищ в сезонном, многолетнем, недельном и суточном аспектах. Сезонное и многолетнее регулирование речного стока вызывает большее или меньшее уменьшение паводковых расходов и соответствующее снижение уровней, которое наблюдается ниже крупных протяжении сотен километров (Волга ниже Волгоградского гидроузла — 500 км, Замбези ниже плотины Кариба-— около 300 км), ниже меньших водохранилищ — на десятках километров, а на бесприточных участках больших рек — даже на протяжении более тысячи километров (Иртыш ниже Бухтар-минского водохранилища, Нил ниже водохранилища Насер). Влияние недельного регулирования стока гидроэлектростанциями сказывается на уровне воды на больших реках на протяжении до 200—300 км и суточного регулирования — на протяжении до 80—100 км.