Р

а)

Q, м³/с

2 4 6 8 1012141618202224 Часы

б)

Q, м³/с

Месяцы

ис. 6.29. Схема многолетнего (а), сезонного (б) и суточного (в) регулирования стока водохранилищем (по А. Б. Авакяну, В. П. Салтанкину, В. А. Шарапову):

/ — естественные (бытовые) расходы воды; 2 — зарегулированные расходы воды; 3 — объем воды, накапливаемый в водохранилище; 4— объем воды, дополнительно расходуемый из водохранилища;

А, Б — многоводные годы; В, Г— маловодные годы

При большом полезном объеме водохранилища возможно мно­голетнее регулирование стока, когда создаются условия для накоп­ления в водохранилище воды в многоводные годы, с тем чтобы получить возможность использовать эту воду в маловодные годы (рис. 6.29, а). Если полезный объем водохранилища мал в сравне­нии со стоком реки, то возможно лишь недельное или даже суточ­ное регулирование стока (рис. 6.29, в). Заметим, что в отличие от сезонного и многолетнего регулирования недельное и суточное регулирование не выравнивает колебания стока во времени, а на­оборот, делает их более неравномерными. Цель такого перераспре­деления расходов воды в течение суток или недели — гидроэнерге­тическая, заключающаяся в покрытии пиковых нагрузок энергети­ческих систем, в частности, в утренние и особенно вечерние часы.

Режим сброса воды в нижний бьеф гидроузла полностью контро­лируется человеком (в пределах, обусловленных полезным объемом водохранилища). При необходимости такой сброс увеличивают, возникает искусственный паводок, называемый попуском. Такой попуск может иметь в зависимости от потребности различный объем ^и продолжительность. Так, на Нижней Волге для обеспечения близких к естественным условиям нереста рыб и заливания лугов

практикуется так называемый «рыбохозяйственный попуск» в ниж­ний бьеф Волгоградского гидроузла. Длительность такого попуска достигает месяца и более. На реках Москве (в отдельные годы) и Томи попуски носят санитарный характер и длятся по несколько дней. На многих ГЭС с суточным типом регулирования кратковре­менные попуски имеют длительность всего по несколько часов.

Сооружение водохранилищ приводит также к сокращению го­дового стока рек. Во-первых, на наполнение водохранилищ после их сооружения единовременно изымаются некоторые объемы реч­ных вод. Во-вторых, поскольку с водной поверхности всегда испа­ряется больше воды, чем с суши, сооружение водохранилищ при­водит к увеличению потерь воды на испарение и сокращению сто­ка. Степень уменьшения стока рек вследствие потерь воды на испарение с поверхности водохранилищ зависит от климатических условий и составляет, по А. А. Соколову, 0,8—1 % на севере Евро­пейской части России, 1—3 % в Сибири, 10—30 % на юге Европей­ской части России и достигает 70—80 % в Средней Азии. Суще­ственно сокращают водохранилища и сток речных наносов, о чем говорилось в разд. 6.10.

Сооружение водохранилищ ведет к повышению уровней воды в самом водохранилище и в зоне переменного подпора выше во­дохранилища (см. разд. 6.11.5 и гл. 7). В нижнем бьефе водохрани­лища, в зоне размыва (см. рис. 6.21) уровни воды понижаются (это явление иногда называют «посадкой» уровня). Такое понижение уровня часто оказывает негативное влияние на хозяйственные объек­ты и населенные пункты, расположенные вдоль нижнего бьефа гидроузла.

Влияние на режим реки местных гидротехнических мероприятий.

Местные гидротехнические мероприятия (мостовые переходы, по- лузапруды, обвалование берегов, углубление фарватера и др.) прак­тически не влияют на сток реки, но обычно оказывают сильное воздействие на водный режим реки (скорость течения, уровень воды) в районе проведения гидротехнических работ. Выше мостов и полузапруд создается зона местного подпора, и уровни воды повышаются; в местах искусственного сужения русла скорости воды увеличиваются, что может привести к размыву дна и требует при­нятия защитных мер. Обвалование русла исключает из активного водообмена часть поймы, что в половодье должно привести к со­средоточению стока воды в необвалованной части русла, некоторо­му повышению уровней воды и увеличению скоростей течения. Сооружение прорези на перекате для улучшения судоходных усло­вий приводит к понижению («посадке») уровней воды на вышеле­жащем участке русла. К таким же последствиям ведет и искус­ственное спрямление излучин.

Территориальное перераспределение стока («переброска стока»). Оно преследует цель привлечения воды в данную речную систему из других речных бассейнов. В настоящее время, по оценкам И. А. Шик- ломанова, суммарный объем «перебросок стока» в мире составляет 400 км³/год, в том числе в Канаде — 140, в России и других странах СНГ — 60, в Индии — 50, в США — 30 км³/год. В настоящее время в Китае ведутся работы по осуществлению переброски вод р. Янцзы объемом от 25 до 70 км³/год на север, в бассейны рек Хуанхэ и Хуайхэ.

К наиболее крупным действующим мировым системам террито­риального перераспределения («переброски») стока относятся сис­темы: «Джеймс-Бей» в Канаде, перебрасывающая 25,2 км³ воды в год из р. Истмейн в р. Ла-Гранд, «Черчилл» — также в Канаде, перебрасывающая 24,0 км³ воды в год из р. Черчилл в р. Нельсон, «Центральная долина» — в США, по которой 7,5 км³ воды из р. Сак­раменто ежегодно перебрасывается в засушливые районы юга Ка­лифорнии. Потребители воды в первых двух упомянутых случаях — гидроэнергетика, в третьем — водоснабжение и орошение. Наибо­лее крупные системы территориального перераспределения стока в бывшем СССР — это каналы Северо-Крымский (перебрасывается

3. 8 км³ воды в год), Днепр — Донбасс (3,6 км³/год), Каракумский (11 км³/год), Большой Ферганский (5,3 км³/год), Амубухарский (5,8 км³/год). Основное назначение этих систем — орошение земель. Территориальное перераспределение водных ресурсов приводит к увеличению стока в реке, куда перебрасывается вода, и к умень­шению в реке, откуда осуществляется переброска стока (в «реке- доноре»). Поскольку любое крупное перераспределение стока со­пряжено с сооружением каналов, водохранилищ и других гидротех­нических систем, неизбежны потери речного стока на испарение и инфильтрацию.

В 1970—1980 гг. в СССР разрабатывались три крупномасштабных проекта территориального перераспределения стока: «переброска» части стока северных рек в бассейн Волги, «переброска» части стока р. Оби в Среднюю Азию и Казахстан, сооружение водохозяй­ственного комплекса «Дунай — Днепр».

Основная цель первого из упомянутых проектов («европейской переброски») состояла в увеличении стока Волги, что позволило бы расширить хозяйственное использование ее вод, а также остановить прогрессирующее в те годы понижение уровня Каспийского моря, что грозило потерей этим водоемом своего рыбохозяйственного потенциала. Разными вариантами проекта предусматривалась «пере­броска» вод, например, из Онежского озера (3,5 км³/год на I оче­реди), оз. Лача и Воже (1,8 км³/год), рек Онеги (5,9 км³/год), Сухо­ны (4,0 км³/год), Вычегды (5,0 км³/год) через оз. Кубинское в Ры­бинское водохранилище и далее в Волгу, а также вод р. Печоры ^в верховья главного притока Волги — Камы (9,8 км³/год на I очереди).

На I очереди второго проекта («азиатской переброски») предпо­лагалось забирать из р. Оби в районе устья Иртыша (с. Белогорье)

25 км³ воды в год. Эта вода должна была с помощью системы низконапорных плотин и насосных станций подаваться вверх по Иртышу (в режиме «антиреки») и накапливаться в районе г. То­больска в Тобольском водохранилище. Отсюда также с помощью системы насосных станций вода должна была поступать по Глав­ному каналу переброски (ГКП), проложенному сначала вдоль р. То­бола, а затем через Тургайское понижение вплоть до р. Амударьи, где предполагалось построить Тегизское водохранилище, которое должно было перераспределять воду по оросительным системам. Главный канал переброски должен был иметь длину около 2300 км, ширину 200—300 м, глубину 12 м. Рассматриваемая водохозяй­ственная система должна была решить проблему нехватки воды в Средней Азии и Казахстане, орошения обширных площадей зе­мель, снабжения населения питьевой водой хорошего качества. Подавать перебрасываемую воду в мелеющее Аральское море не предполагалось — это спасти водоем уже не могло (см. гл. 7).

Из-за неполной ясности в ожидаемых экологических послед­ствиях в «реках-донорах» и прибрежных водах арктических морей, а также экономических и финансовых проблем исследователь­ские и проектные работы по этим проектам в 1986 г. были прекра­щены.

В настоящее время рассматривать вновь вопросы «европейской переброски», видимо, не актуально, хотя бы потому, что по клима­тическим причинам сток Волги заметно возрос, а уровень Каспий­ского моря не только прекратил снижаться, но и поднялся за 1978— 1995 гг. на 2,3 м (см. гл. 7). А необходимость в привлечении воды сибирских рек для ныне независимых государств — бывших респуб­лик Советского Союза (Казахстана, Узбекистана, Туркменистана) — не отпала. Серьезный недостаток пресной воды сдерживает разви­тие экономики этих стран, от отсутствия вод хорошего качества страдает население этого региона. Весьма вероятно, что в связи с общим потеплением климата (см. разд. 3.2) дефицит водных ресур­сов в Средней Азии в XXI в. еще более увеличится. Если возмож­ности и перспективы переброски части стока Оби и ее притоков будут всерьез рассматриваться, то потребуется решить сложнейшие социально-экономические, технические и экологические проблемы. В частности, необходимо будет оценить, в какой степени возмож­ное изъятие части стока Оби повлияет на гидролого-экологические условия низовьев этой реки и Обской губы Карского моря.

И наконец, целью третьего проекта — комплекса «Дунай — Днепр» — была переброска значительного объема дунайской воды (до 17 км³/год) по системе каналов для опреснения Днестровского и Днепровско-Бугского лиманов и орошения земель на юге Укра­ины. Разработки по этому проекту были прекращены в 1988 г. из-за опасения, что перекрытие лиманов и превращение их в пресновод­ные водохранилища может привести к ухудшению экологической обстановки (приведет к цветению и загрязнению воды, ухудшению ее качества и евтрофированию водоемов). Кроме того, при боль­шом объеме изъятия стока Дуная неизбежно ухудшались гидроло- го-экологические условия в дельте этой реки.