Водосховище

Основні морфометричні елементи водосховища
Цзіньпін-І — водосховище для ГЕС на р. Ялунцзян з найбільшим підпором у світі (305 м), Китай
Вольта — найбільше у світі долинне водосховище за площею водного дзеркала, р. Вольта, Гана
Кариба — найбільше у світі долинне водосховище за об’ємом води, р. Замбезі — Зімбабве, Замбія
Картосхема каскаду водосховищ на Дніпрі, Україна


Водосхо́вище — штучна водойма, створена для накопичення запасу води з метою її господарського використання та регулювання стоку. За Водним кодексом України, водосховище повинно мати об’єм понад 1 млн м3, менше 1 млн м3 — це став.

Історична довідка

Перші водосховища були створені в Стародавньому Єгипті з метою освоєння земель в долині р. Нілу бл. 3000 до н. е. З діючих гідровузлів Хомс — найстаріший у світі, споруджений у 1304 до н.е. Знаходиться на території сучасної Сирії на р. Оронті (Ель-Асі), у м. Хомсі, має водосховище для господарсько-питного водопостачання об'ємом 0,2 км3.

Розвиток гідроенергетики, іригації і водного транспорту в 20 ст. сприяв швидкому зростанню числа великих водосховищ. У світі їх нараховують понад 60 тис., з яких в Україні — понад 1 тис.

Загальна характеристика

Більшість водосховищ утворено в долинах водотоків при спорудженні гідровузлів, що складаються з гребель і водопропускних пристроїв різної конструкції (водоводів, водозливів, шлюзів) з затворами, за допомогою яких регулюють витрату води, що скидається через гідровузол. Природну ємність, в якій акумулюється вода, називають чашею водосховища, а її дно — ложем. Підпір — підняття рівня води у водосховищі, що виникає внаслідок перегороджування водотоку греблею.

Типи водосховищ

За географічним положенням водосховища поділяють на гірські, передгірні, рівнинні й приморські. Їхнє положення в системі форм рельєфу визначає величину підпору води у водосховищі стосовно рівня води в річці.

Найбільші величини підпору характерні для гірських і передгірних річок, де він може складати кілька сотень метрів (водосховище ГЕС Цзіньпін-1 на р. Ялунцзян у Китаї — 305 м). В Україні такі водосховища є у верхів'ях річок, що витікають із Карпат і Кримських гір. Гірські й передгірні водосховища невеликі за площею та обсягом, висота підпору води — кілька десятків метрів. Призначені ці водойми для акумуляції прісних вод (Крим) або ж для боротьби з повенями (Карпати).

Переважна більшість водосховищ збудована на рівнинних річках, де висота підпору рівня води становить до 50 м. Саме до таких належать водосховища Дніпровського каскаду, Дністровське, Червонооскільське, Інгулецьке, Ташлицьке та інші водосховища України. Рівнинні водосховища відзначаються великими площами підтоплення і затоплення прилеглих територій, які можуть в кілька разів перевищувати площі новоутворених водойм.

Приморські водосховища будують у приморських гирлах річок, які утворюють лимани чи глибокі затоки. Висота підпору на таких водосховищах здебільшого не перевищує 10 м. У низці країн створені нечисленні морські водосховища в затоках і естуаріях, відокремлені від морів і океанів греблями припливних ГЕС.

За способом утворення (заповнення водою) водосховища поділяють на загатні і наливні. Загатні утворюються, коли загачується водотік і створюється підпір води. До цього типу належать майже всі водосховища, збудовані на річках України. Наливні водосховища створюють у місцях потреби у воді: у посушливих районах, де природні водні об'єкти відсутні чи дуже засолені, або ж на підвищеннях рельєфу, де необхідно улаштувати штучні резервуари води (водосховища гідроакумулювальних станцій, протипожежні, питні закриті водойми). Улоговини цих водосховищ штучні, а вода до них подається закритими водоводами.

За морфологією ложа виділяють долинні (руслові) та улоговинні водосховища. Долинні утворюються в річкових долинах за рахунок загати русла водотоку. Дно в таких водоймах похиле до загати, у цьому ж напрямку зростають глибини води, швидкість течії. Улоговинні водосховища утворюються при підпорі води в озері (озерні), або ж розташовані в ізольованих западинах, кар'єрах, морських затоках тощо.

За ступенем регулювання річкового стоку водосховища бувають багаторічного, сезонного, тижневого і добового регулювання. Вибір ступеня регулювання визначається ще при проектуванні водосховища залежно від його призначення і співвідношення проектного рівня води у водосховищі та величини стоку води в річці.

За господарським призначенням водосховища поділяють на ті, що використовують для водопостачання (господарсько-побутового, промислового, до цієї групи входять і водосховища-охолоджувачі великих теплових і атомних електростанцій), гідроенергетичні, іригаційні, транспортні (поряд із каналами в складі судноплавних шляхів), протипаводкові, рекреаційні, рибогосподарські. Більшість водосховищ стають водоймами комплексного використання для кількох галузей економіки.

Основні морфометричні елементи

У процесі розробки проекту водосховища розраховують параметри водойми і конструктивних елементів гідровузла, виходячи з водогосподарських завдань регулювання стоку і природних умов (рельєфу місцевості, її геологічної будови, ґрунтово-рослинного покриву, клімату, багаторічних коливань стоку води, наносів і розчинених речовин). Беруть до уваги заселеність і господарську освоєність території, наявність пам'яток культури та природи.

З урахуванням цих факторів визначають наступні характеристики рівня:

  • нормальний підпірний рівень води (НПР), за якого використання водних ресурсів буде найефективнішим;
  • форсований підпірний рівень (ФПР), до якого допускається підйом водної поверхні водосховища в разі непередбачено високого водопілля або паводка;
  • рівень проектного спрацювання (РПС) або рівень мертвого об’єму (РМО) до якого дозволено знижувати водну поверхню водойми при використанні її водних ресурсів.

Відповідно, з урахуванням згаданих рівнів, під ними залягають:

  • повний об’єм водосховища — запас води, що знаходиться під НПР;
  • корисний об'єм — запас води між НПР і РПС;
  • мертвий об'єм — запас води нижче РПС, не призначений для використання.

Для водної товщі мертвого об'єму характерним є більше різноманіття біоти, завдяки бентосу і бентосоїдним рибам, особливо численним у водосховищах. Для забезпечення коливань рівня води в заданих межах розраховують екстремальні значення витрати води через гідровузол.

Мінімальна санітарна витрата необхідна для благополуччя річкової екосистеми в нижньому б'єфі гідровузла, а максимальна повинна бути такою, щоб за будь-якої повені було можливим запобігти переливу води через греблю та її руйнуванню.

Найбільшим у світі долинним водосховищем за площею водного дзеркала є Вольта (8 482 км²) на р. Вольта (Гана). Найбільшим у світі долинним водосховищем за повним об’ємом води є Кариба (180 км³) на р. Замбезі (Зімбабве, Замбія).

Гідрологічні особливості

Гідрологічна особливість всіх водосховищ порівняно з природними водоймами — істотно більша амплітуда коливань рівня води. Він піднімається в багатоводні фази стоку (водопілля) при накопиченні води і знижується в маловодні фази (межень), коли використання води на господарські потреби і санітарні попуски перевершують їх поповнення меженним стоком. У рівнинних водосховищах такі коливання зазвичай складають 7–10 м, у передгірних — 15–30 м, у гірських можуть сягати 50–100 м і більше.

При спрацюванні корисного об'єму води висихають наймілководніші ділянки ложа. На рівнинних водосховищах розмір таких ділянок в маловодні роки може досягати 30–50 % площі ложа водосховища при НПР.

Водосховища в Україні

В Україні нараховується 1 054 водосховища. Вони мають повний об'єм 55,13 км3 (Дніпровський каскад водосховищ — 43,71 км3, Дністровське — 3 км3, інші — 8,42 км3) та сумарну площу водного дзеркала 9 368 км2 (Дніпровський каскад водосховищ — 6 888 км2, Дністровське — 142 км2, інші — 2 338 км2). Водосховищами зарегульовано бл. 30 % річкового стоку країни. Було встановлено, що дуже великими за об’ємом води (10–50 км3) є Кременчуцьке та Каховське водосховища на р. Дніпро; великими (10–50 км3) — Київське, Канівське, Кам’янське та Дніпровське водосховища на Дніпрі, а також Дністровське водосховище на р. Дністер (всього 7 водосховищ або 0,7 % від загальної кількості). 1 047 водосховищ (99,3%) — ті, що віднесені до категорій середніх (0,1–1,0 км3) , невеликих (0,01–0,1 км3) і малих (до 0,01 км3).

Шість водосховищ Дніпровського каскаду та Дністровському водосховищі містять 84 % об’єму води всіх водосховищ країни. На середні, невеликі та малі водосховища припадає лише 16 %.

За генезисом в Україні переважають річкові (долинні) водосховища, до яких відноситься 90,8 % водосховищ країни.

Станом на 2020 було передано в оренду 28 % усіх водосховищ країни.

Значення

Водосховища як регульовані джерела водних ресурсів в освоєних у господарському відношенні регіонах світу мають важливе водоохоронне значення. Вони зменшують частоту повеней і паводків, площу, тривалість і глибину затоплення заплави нижче гідровузлів.

Їхні екосистеми мають здатність відновлювати природні властивості забруднених водних ресурсів. Процеси життєдіяльності біоти водосховищ призводять до окиснення органічних забруднювальних речовин, прискорюють сорбцію розчинених мінеральних і органічних речовин на завислих частках, їхнє осадження і поховання в складі донних відкладів. Вища водяна рослинність (макрофіти) сприяє очищенню води, є субстратом для нересту багатьох видів риб і найкращим місцем мешкання мальків. Для ефективного самоочищення води (див. Самоочищення річок і водойм) та екосистеми водосховища в цілому і найбільшої її рибопродуктивності площа заростей макрофітів повинна становити 15–20 % акваторії водойми.

Додатково

На початку 2000-х у вчених-екологів України сформувалися два погляди на проблему водосховищ Дніпровського каскаду. Згідно з першим, збитків від сьогоднішнього стану р. Дніпро з каскадом водосховищ більше, ніж доходів; нагальним є спуск водосховищ і повернення долини Дніпра до стану, наближеного до природного. За другим, який поділяють більшість дослідників, дніпровські водосховища допомагають вирішувати проблему регулювання стоку, водопостачання, а нові озерно-річкові екосистеми у процесі свого розвитку стабілізувалися. Тому актуальним є не спуск водосховищ, а питання про створення дієвішого законодавства з раціонального використання та екологічного оздоровлення дніпровських водосховищ.

Джерела

  • Водний кодекс України. Кодекс України про надра. Лісовий кодекс України. Повітряний кодекс України: станом на 1 берез. 2019 р. Харків : Право, 2019. 277 с.
  • International Commissionon Large Dams (ICOLD). URL:https://www.icold-cigb.org/GB/world_register/general_synthesis.asp

Література

  1. Авакян А. Б., Салтанкин В. П., Шарапов В. А. Водохранилища. Москва : Мысль, 1987. 328 с.
  2. Денисова А. И., Тимченко В. М., Нахшина Е. П. и др. Гидрология и гидрохимия Днепра и его водохранилищ. Киев : Наукова думка, 1989. 216 с.
  3. Шапар А. Г., Скрипник О. О., Чілій Д. В. Можливі технічні рішення для повернення техноекосистеми р. Дніпро до природного стану // Екологія і природокористування. 2013. Вип. 16. С. 83–91.
  4. Гребінь В. В., Хільчевський В. К., Сташук В. А. та ін. Водний фонд України. Штучні водойми. Водосховища і ставки / За ред. В. К. Хільчевського, В. В. Гребеня. Київ : Інтерпрес ЛТД, 2014. 164 с.
  5. Романенко В. Д. Дніпровські водосховища, їхнє значення та проблеми // Гидробиологичесий журнал. 2018. Т. 54. № 1. С. 3–12.

Автор ВУЕ

В. К. Хільчевський

Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Хільчевський В. К. Водосховище // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Водосховище (дата звернення: 25.09.2021).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
20.10.2020

Офіційний телеграм-канал ВУЕОфіційний телеграм-канал ВУЕ