Гидротехническое сооружение — сооружение гражданского, военного или другого назначения, установленное (построенное) на искусственном или естественном водном объекте, либо в непосредственной близости от него, либо само по себе являющееся искусственным водным объектом.
В соответствии с Федеральным законом «О безопасности гидротехнических сооружений» гидротехнические сооружения — это плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений, разрушений берегов и дна водохранилищ, рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения негативного воздействия вод и жидких отходов.
При помощи гидротехнических сооружений решаются на практике вопросы использования, охраны водных ресурсов, борьбы с вредным действием вод и т. п.
Водохранилища – искусственные водоемы с объемом воды более 1 млн. м3, образованные в долинах рек в результате накопления воды перед плотиной. Они перераспределяют (регулируют) речной сток во времени: как по сезонам, так и в многолетнем разрезе. На крупных реках создаются каскады водохранилищ, причем наиболее оптимальные условия для функционирования всей речной системы создаются тогда, когда подпор нижнего водохранилища достигает водохранилища, расположенного выше по течению (Волго-Камский каскад, Ангарский, Днепровский и др.). Малые водоемы, создаваемые в долинах ручьев и балках, называются прудами, а в искусственных котлованах – копанями.
Участок реки выше плотины, на который распространяется влияние водохранилищ (включая их самих), называется верхним бьефом, участок реки с измененными характеристиками морфологии и стока ниже плотины – нижним бьефом.
По форме в плане и по строению котловины водохранилища делят на речные и озерные. Речные образуются в результате затопления долин рек (например, Саяно-Шушенское), озерные – при затоплении не только речных долин, но и прилежащих к ним водораздельных пространств (например, Рыбинское) и подтопления существующих озер (например, Иркутское, включающее в себя озеро Байкал, уровень которого искусственно повышен на 2 м).
У водохранилищ двойственная природа: они совмещают в себе черты рек и озер. С рекой их сближает поступательное движение воды, с озером – замедленный водообмен. В крупных водохранилищах выделяют три части. Нижняя – приплотинная, самая глубокая, по режиму наиболее близка к озеру: здесь течение слабое, наблюдается расслоение водной толщи по температуре. Средняя обладает промежуточным режимом. Верхняя – наиболее мелководная, по режиму чаще напоминает реку, так как озерный режим здесь устанавливается только в период полного заполнения водохранилища на максимальную высоту; ее называют зоной переменного подпора.
Водохранилища обладают рядом особенностей:
1) они испытывают значительные изменения уровня воды в течение года, по связаны эти колебания не с природными факторами, а с искусственным регулированием стока – накоплением и сбросом вод;
2) проточность вод приводит к меньшему нагреву воды, чем в озерах; мелкие водохранилища замерзают раньше, а крупные – позже, чем реки, но и те и другие вскрываются позже рек;
3) минерализация вод водохранилищ больше, чем у рек, особенно в жарком поясе, где велико испарение;
4) у водохранилищ происходит интенсивная деформация береговой зоны ветровыми волнами, преобразование крутых берегов идет по абразионному типу, пологих – по аккумулятивному;
5) интенсивная аккумуляция наносов приводит к заилению водохранилищ: на горных реках они заиливаются быстро – за десятки лет вследствие обильного стока наносов, на равнинных реках дольше – за сотни лет.
Ниже водохранилищ полностью меняется тепловой режим рек. Из крупных и глубоких водохранилищ в нижний бьеф, как правило, сбрасываются глубинные слои воды с температурой, близкой к +4°С. В результате ниже плотин температура воды в реках на большом расстоянии летом оказывается значительно меньше нормы, что делает невозможным купание в них, а зимой в умеренном климате – выше нормы, из-за чего там образуются протяженные полыньи.
В настоящее время на земном шаре эксплуатируется более 40 тыс. водохранилищ.