Так же как и озера, водохранилища замедляют водообмен в гидрографи-ческой сети речных бассейнов. Сооружение водохранилищ привело к увеличе-нию объема вод суши приблизительно на 6,6 тыс. км3 и замедлению водообме-на приблизительно в 4-5 раз. Так, если в естественном состоянии период услов-ного водообмена в реках земного шара составлял в среднем около 19 сут, то в результате сооружения водохранилищ он увеличился, по расчетам Г. П. Кали-
нина и Ю. М. Матарзина, к 1960 г. – до 40 сут, к 1970 г. – до 64 сут, к 1980 г. – до 99 сут (в 5,2 раза). Наиболее сильно замедлился водообмен в речных систе-мах Азии (в 14 раз) и Европы (в 7 раз). Для бывшего СССР водохранилища увеличили среднее время пребывания вод в речном бассейне с 22 до 89 сут, т. е.
в 4 раза. После сооружения каскада водохранилищ водообмен в бассейнах рек Волги и Днепра замедлился в 7-11 раз.
Сооружение водохранилищ всегда ведет к уменьшению как стока воды вследствие дополнительных потерь на испарение с поверхности водоема, так и стока наносов, биогенных и органических веществ вследствие их накопления в водоеме.
В результате сооружения водохранилища возрастает поверхность, покры-тая водой; поскольку испарение с водной поверхности всегда больше, чем с по-верхности суши, потери на испарение также возрастают. Общее уменьшение стока реки по сравнению с естественными условиями (до сооружения водохра-нилища) может быть оценено с помощью уравнения:
DW = (zв − zс) • (Fвдхр − Fр),
где DW – величина уменьшения годового объема стока, км3;
zв и zc – годовое испарение с водной поверхности и суши, мм;
Fвдхр и Fр – площади водохранилища и поверхности реки на месте ис-кусственного водоема до его создания, км2.
|
|
В условиях избыточного увлажнения испарение с водной поверхности ненамного превышает испарение с поверхности суши. Поэтому при избыточ-ном увлажнении сооружение водохранилищ практически не сказывается на уменьшении стока рек.
Все водохранилищах мира, по данным государственного гидрологическо-го института (ГГИ), в 1980 г. потеряли на испарение 120 км3 воды, т. е. около 3% стока рек мира.
В то же время водохранилища служат мощными поглотителями биоген-ных и загрязняющих веществ благодаря процессам деструкции, осаждения и биоседиментации. Однако,по мнению К.К.Эдельштейна(1998),это положи-тельное воздействие водохранилищ качество воды может быть реализовано лишь при правильном режиме эксплуатации водохранилища, при условии ог-раничения антропогенной нагрузки на качество воды и принятии природо-охранных мер на водосборе водоема. В некоторых случаях потребуется и ре-конструкция самого водохранилища.
Уменьшение стока наносов рек вследствие их отложения в водохранили-щах может вызвать нарушение баланса наносов в устьях рек и стимулировать частичное волновое разрушение морского края дельты, как это уже произошло
в устье Нила после возведении Высотной Асуанской плотины и создания водо-хранилища.
Наиболее сильное воздействие водохранилища на речной сток и природ-ные условия долины реки ниже водохранилища связано регулирующим эффек-том водохранилищ. По оценкам М. И. Львовича, сооружение водохранилищ
привело к увеличению на 27% устойчивого меженного речного стока на земном шаре. Ниже водохранилищ полностью преображается водный режим рек, изме-няются характер заливания поймы, русловые процессы, режим устьев рек и т. д.
|
|
В зоне недостаточного увлажнения воздействие водохранилищ приводит к осыханию речных пойм и дельт, что может нанести серьезный ущерб хозяйст-ву. Осушение пойм в зоне избыточного увлажнения – явление положительное, способствующее их хозяйственному освоению, а повышенный сток ниже водо-хранилищ в летнюю межень – мелиорации пойм и обеспечению на них устой-чивого земледелия с весны до осени.
Влияние водохранилищ на термический и ледовый режим рек в целом аналогично влиянию озер. Наиболее характерно выравнивающее воздействие водохранилищ на температуру воды в реке.
Как и озера, водохранилища оказывают заметное воздействие на природ-ные условия сопредельных территорий. Сооружение крупных водохранилищ приводит к затоплению и подтоплению земель, повышению уровня грунтовых вод, способствующих заболачиванию земель, изменению микроклиматических условий (высушиванию внутригодовых колебаний температуры воздуха, уси-лению ветра, некоторому увеличению влажности воздуха и атмосферных осад-ков), волновому размыву берегов. Наиболее существенное негативное послед-ствие сооружения водохранилищ – это потеря земель при их затоплении. По оценкам М. И. Львовича, суммарная площадь затопления в мире равна при-близительно 240 тыс. км2, что составляет 0,3% земельных ресурсов суши. Пло-щади затопления на территории бывшего СССР, по данным С. Л. Вендрова, по-рядка 80 тыс. км2.
После сооружения водохранилища изменяется почвенно-растительный покров на затопленных и подтопленных землях. Полагают, но влияние водо-хранилищ распространяется на сопредельную территорию, приблизительно равную по площади самому водохранилищу. Кроме того, в результате соору-жения водохранилищ часто ухудшаются условия прохода на нерест многих по-род рыб; нередко ухудшается качество воды вследствие возникновения в неко-торые периоды года дефицита кислорода в придонных слоях, накопления солей и биогенных веществ, «цветения воды». Считают также, что сооружение водо-хранилищ может привести к увеличению сейсмичности района.
|
|
Таким образом, водохранилища оказывают довольно сложное и неодно-значное воздействие и на режим рек, и на природные условия сопредельных территорий. Давая несомненный положительный экономический эффект, они нередко вызывают и весьма негативные экологические последствия. Все это требует, чтобы при проектировании водохранилищ более внимательно учиты-вался весь комплекс гидрологических, физико-географических, социально-экономических и экологических аспектов. Возникает необходимость и в эколо-гическом прогнозе, который невозможен без помощи гидрологии.
Важное значение при этом имеют мероприятия, осуществляемые в про-цессе создания и эксплуатации водохранилища с целью предотвращения неже-лательных последствий и максимального использования положительного эф-фекта от создания водохранилищ. К таким мероприятиям относятся: инженер-
ная защита от затопления территорий и объектов (населенных пунктов, сель-скохозяйственных угодий, предприятий, мостов и т. д.); переселение жителей, перенос предприятий, дорог и т. д.; очистка ложа водохранилища от леса и кус-тарников, создание водоохранных зон; восстановление лесных, рыбных, охот-ничьих и других ресурсов; транспортное, рыбохозяйственное, рекреационное и другое освоение водоема; инженерно обустройство акватории и береговой зоны водохранилища и т. д.