169873 (595774), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Пропуск паводков редкой повторяемости через сооружения гидроузла в период завершения его строительства или в начальный период эксплуатации может вызвать очень быстрое продвижение зоны интенсивной трансформации русла вниз по течению. В этом случае подпор, создаваемый перекатом, образованным в результате отложения продуктов размыва, не распространяется до створа гидроузла.

В зимний период эксплуатации гидроузлов волны суточного регулирования могут явиться причиной подвижек льда и заторных явлений, когда ледяные поля, приведенные в движение волнами попусков, нагромождаясь друг на друга, могут перекрыть отдельные рукава многорукавных русел. Последующие за этим прорывы потока в другие протоки могут привести к существенному их размыву и, как следствие, к увеличению живого сечения и пропускной способности по сравнению с бытовым состоянием. При этом возможно перераспределение потока между рукавами и уход основной части расхода реки во второстепенные рукава. Такие явления особенно важно учитывать в тех случаях, когда они могут нарушить работу водозаборных сооружений и судоходство.

При возведении гидроузлов в створах, характеризующихся наличием проток или рукавов, в период производства работ по возведению бетонных сооружений одна из проток часто бывает перекрыта и весь сток сосредотачивается во второй протоке. Такое перераспределение стока в течение периода, длительность которого может исчисляться несколькими годами, приводит к размыву отложений в работающей протоке с выносом их в основное русло; в перекрытой протоке за это время может произойти интенсивное развитие подводной растительности и кустарника, обусловливающее увеличение шероховатости русла.

Задержка водохранилищем пика паводка и его снижение могут приводить к увеличению отложений на перекатах зарегулированных рек в местах слияния их с незарегулированными притоками. Происходящее при этом увеличение уклонов свободной поверхности в устьевой части притока приводит к увеличению скоростей притока, размыву его русла и выносу большого количества наносов, которые, осаждаясь в русле основной реки, способствуют росту отметок перекатов, расположенных в месте слияния.

Следствием трансформации русла ниже гидроузла является изменение уровенного режима реки в его нижнем бьефе. Это изменение в створе гидроузла и других створах нижнего бьефа характеризуется смещением кривых связи расходов и уровней относительно положения этой кривой к моменту пуска гидроузла. При этом в ряде случаев, переформирования русла нижнего бьефа в строительный период могут вызвать уже к моменту пуска гидроузла смещение кривой расходов по отношению к ее среднемноголетнему (как правило, устойчивому) положению в бытовых условиях.

Прогноз трансформации русла в нижнем бьефе производится в соответствии с Рекомендациями П 95-81/ВНИИГ и методом, изложенным в работе [11], прогноз переработки берегов водохранилищ — в соответствии с Рекомендациями П 30-75/ВНИИГ, а прогноз заиления — по Указаниям [12].

Влияние на ледотермический режим водотока

Эксплуатация гидроузла оказывает существенное влияние на преобразование ледотермического режима водотока как в верхнем, так и в нижнем бьефах [26].

В верхнем бьефе гидроузла, как правило, происходит увеличение глубины и ширины потока, что ведет к снижению скоростей течения и интенсивности турбулентного перемешивания на этом участке реки.

Температурный режим верхнего бьефа зависит от времени полного водообмена, объема и глубины в его приплотинной части, морфометрических параметров рельефа, температуры и расхода воды и льда, поступающих в верхнюю часть водохранилища. Существенное влияние на температурный режим верхнего бьефа оказывает компоновка гидроузла, конструкция водозаборных и водосбросных сооружений. Работа гидроузла изолированно или в каскаде также влияет на температуру воды и ледотермический режим водотока.

К числу факторов, под воздействием которых формируется ледотермический режим нижних бьефов ГЭС, относятся:

• температура воды, поступающей из верхнего бьефа в нижний;

• режим расходов, проходящих через ГЭС;

• скорости течения и уровни воды в нижнем бьефе;

• морфометрические характеристики русла в нижнем бьефе;

• работа гидроузла изолированно или в каскаде;

• климат региона: температура и влажность воздуха, облачность, скорость и направление ветра, количество выпавших осадков;

• химический состав воды в потоке (минерализация);

• температурные и криогенные характеристики грунтов ложа;

• наличие притоков и сбросов коммунальных и промышленных предприятий.

Степень влияния каждого из факторов на ледотермический режим нижнего бьефа различна, некоторые из них взаимосвязаны между собой. Например, режим скоростей и уровней связан с режимом расходов и морфометрическими параметрами русла; климат региона зависит от температурного режима как верхнего, так и нижнего бьефов, возможно даже изменение климата вследствие создания гидроузла.

Грунты ложа определяют не только шероховатость русла (и следовательно, гидравлический режим потока), но и оказывают влияние на теплоприток от дна и температуру воды, а также на процесс образования донного льда.

Существенное влияние на процессы льдообразования в нижнем бьефе оказывает химический состав воды. Так в нижних бьефах гидроузлов, расположенных на устьевых участках рек, впадающих в море, вследствие смешения пресных речных и соленых морских вод часто наблюдается интенсивное шугообразование, вызывающее формирование зажоров, подъем уровней и подтопление примыкающих территорий.

На температуру воды в нижних бьефах ГЭС большое влияние оказывает проточность водохранилища. Чем больше проточность, тем интенсивнее турбулентный теплообмен в водохранилище, тем, при прочих равных условиях, теплее вода, сбрасываемая в летний период, и холоднее в зимний.

Влияние на гидрохимический режим водотока

Создание водохранилищ приводит к значительным изменениям условий формирования качества воды. Гидрохимический режим бьефов ГЭС является следствием естественных процессов образования и таяния льда, испарения и выпадения осадков, антропогенной нагрузки на водоем, а также следствием процессов самоочищения, складывающихся под влиянием притока в водохранилище, боковой приточности, режимов сброса расходов воды через ГЭС. При этом существенными факторами, под воздействием которых происходит формирование гидрохимического режима, являются:

• природные фоновые характеристики качества воды;

• морфометрические характеристики водохранилища, в том числе глубина сработки уровня воды и мертвый объем;

• водообмен, степень проточности;

• сброс хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод в водные объекты и на рельеф местности;

• процессы образования и таяния льда;

• процессы биологического самоочищения водоема;

• температура воды;

• смещение фаз гидрохимического режима и амплитуды максимумов концентрации примесей;

• режим поступления загрязняющих веществ, в том числе химических веществ, с высокой сорбционной способностью, аккумулированных в ледяном покрове, включая нефтепродукты (особенно при их аварийном поступлении на ледяной покров);

• химический состав пород и подземных вод ложа и бортов водохранилища.

Водообмен или степень проточности сказывается на времени запаздывания прохождения менее минерализованной паводочной воды по отношению ко времени наступления фаз гидрохимического и термического режимов. Под действием этого фактора движение с малыми скоростями в пределах водохранилищ ведет к накоплению излишних примесей в единице объема. Чем больше время водообмена в водохранилище, тем больше примесей оно накапливает, тем больше загрязнений сбрасывается с водой в нижний бьеф. Процессы образования и таяния льда являются тем механизмом, который разбавляет воду в период половодья за счет таяния льда до минимальных концентраций в конце паводка и увеличивает ее концентрацию в период ледостава за счет вытеснения примесей в подледный поток в процессе роста льда. Лед является одним из источников поступления чистой воды в водоемы и водотоки, причем объем весеннего снего- и льдотаяния определяет уровень минерализации водоема к весне будущего года. Чем больше сбрасывается в водоем талой воды, тем более глубокая очистка водоема производится [33].

1.2.3 Зарегулированность водного стока рек РБ прудами и водохранилищами

Сток рек Башкортостана характеризуется значительной изменчивостью внутри города. В соответствии с этим предъявляются требования к улучшению условий водопользования, что обуславливает необходимость зарегулирования речного стока. Строительство прудов и водохранилищ на Урале началось в XVIII – XIX вв., что было связанно с развитпем горнозаводского производства и необходимостью водоснабжения многочисленных металлургических заводов. Это в последующем сопровождалось строительством значительного количества прудов, а после 1917 г. – гидроэлектростанций на малых и средних реках.

В настоящее время реки республики характеризуются достаточной зарегулированностью. Преимущественным назначением существующих водохранилищ и прудов в Предуралье и Зауралье является обеспечение потребностей водоснабжения, а также орошаемого земледелия, гидроэнергетки и рыбного хозяйства.

В целях более подробного изучения особенностей зарегулирования речного стока и их эксплуатации водных объектов в хозяйственных целях в 1976 – 1982 гг. под руководством А.М. Гареева было выявлено, что плотины до 30 % от общего количества прудов во время весеннего половодья ежегодно размываются, а последующее их восстановление производится в меженный период. Резкое сокращение и во многих случаях прекращение стока ниже восстановленных плотин наносит фауне водных объектов непоправимый ущерб. Это обуславливает необходимость усовершенствования водосливных сооружений широкого применения гибких плотин, отличающихся от построенных хозяйственным способом высокой экономической и экологической эффективностью, а также проведение водоохранных мероприятий на водосборе.

Реки Белая, Буй, Ик и их притоки, а также р. Урал в верховьях зарегулированы, в основном, в целях улучшения условий водоснабжения промышленных предприятий и узлов (города Белорецк, Учалы, Сибай п. Карманово). Самыми крупными в республике являются Павловское и Нугушское водохранилища комплексного назначения, построенные соответственно в 1961, 1966. Существенная зарегулированность стока р. Белой в нижней части обусловлена влиянием Бельского отрога Нижнекамского водохранилища [1].

Водохранилища в основном сезонного регулирования. Степень зарегулированности стока существенно дифференцируется по бассейнам рек, что зависит как от потребностей хозяйственных объектов, так и удобства территорий. Если в бассейне р. Белой наиболее крупные водохранилища размещены на притоках (Павловское – на р. Уфа, объем 1,41 км³; Нугушское на р. Нугуш, объем 0,4 км³), то на р. Урал – главным образом на самой реке.

По состоянию на 1 января 1999 г. По данным Бельского БВУ в пределах республики насчитывается около 450 водохранилищ и прудов. Кроме указанных водоемов эксплуатируется значительное количество мелких прудов, построенных хозяйственным способом. В соответствии с отсутствием проектов на них, а также почти ежегодным размывом и неравномерным восстановлением их плотин представлять подробные сведения о них затруднительно.

Суммарный объем водохранилищ и прудов достигает 2,43 км³, общая площадь их водного зеркала – 312,6 км². Общие потери речного стока за счет дополнительных потерь на испарение с поверхности их акваторий превышают 0,20 км³/год.

Как по территориям административных районов, так и бассейнам рек искусственные водоемы распределены весьма неравномерно. Это в основном зависит от общих потребностей в водопользовании и удобства их возведения с учетом рельефа местности. В то же время, наибольшее количество водоемов насчитывается в тех районах, территории которых отличаются высокой освоенностью, в т. ч. Развитием оросительной мелиорации и др.: в Аургазинском (21), Бакалинском (18), Буздякском (26), Дюртюлинском (40), Илишевском (17), Ишимбайском (17), Миякинском (14), Туймазинском (14), Федоровском (14), Чишминском (16) районах. В отдельных районах имеется небольшое количество водоемов. Так, в Абзелиловском и Архангельском районах насчитывается по 4 объекта, Балтачевском – 2, Белокатайском – 4, Белорецком – 5, Гафурийском – 2, Дуванском – 2, Зианчуринском – 1, Зилаирском – 5, Калтасинском – 1, Кигинском и Краснокамском – по 2, Мечетлинском, Мишкинском и Нуримкновском – по 1, Татышлинском – 3, Янаульском – 4.Это, в одних случаях можно объяснить относительно благоприятными условиями увлажнения территорий, в других – небольшими значениями густоты речной сети в условиях засушливости климата или развития карста.

Наибольшей степенью искусственной зарегулированности характеризуются реки, бассейны которых расположены в пределах Предуралья (рр. Ашкадар, Уршак, Дема, Чермасан, База, Сюнь, Усень), где удельная площадь прудов превышает 0,02 га/км². Реки Быстрый Танып, Буй в Предуралье; Ай, Юрюзань Северо-Восточной лесостепи; Урал (в верховьях), а также её притоки Янгелька, Большой Кизил, Худолаз, Таналык, Сакмара характеризуются несколько меньшей зарегулированностью.

В пределах Уфимского плато и горного Башкортостана количество прудов незначительно. В то же время здесь находятся наиболее крупные гидроузлы – Павловское и Нугушское водохранилища [1].

Из числа средних по размерам гидроузлов следует привести Буйский (134 млн. м³), Слакский (135 млн. м³), Хворостянский (14,2 млн. м³), Маканский (9,3 млн. м³) и др., последние два из которых построены соответственно на рр. Таналык и Макан в 1996г. И 1998 г.

Назначение гидротехнических сооружений, в основном, комплексное. В то же время в районах, отличающихся интенсивным проявлением эрозионных процессов, имеются и пруды с преимущественно противоэрозионным назначением.

Оценивая влияние прудов на сток малых и средних рек, следует заметить, что оно зависит как от географической зональности, так и защищенности водоемов хребтами, горными образованиями, древесной растительностью и др. Это подтверждается расчетами по различным регионам страны. Так, в работе И.М. Кургановой (1972) показано, что в Белоруссии, основная часть территории которой находится в условиях достаточного увлажнения, уменьшение речного стока под влиянием прудов происходит несущественно. В то же время в регионах расположенных южнее Белоруссии (Украина, Центрально-Черноземный район РФ и др.) в средние по водности годы в результате потерь на испарение происходит снижение стока рек на 3-8%, возрастая в отдельных бассейнах до 15-23%, в маловодные годы – до 16-32%. Наибольшим испарением, соответственно снижением стока, характеризуются территории южных районов.

Изучение влияния водохранилищ на сток крупных рек проводилось в течение продолжительного времени, на основании которого можно установить снижение стока в различных бассейнах рек. Так, например, расчеты, проведенные И.А. Шикломановым (1979), показывают, что в результате этого среднегодовой сток р. Волги снизился на 15%, Урала – на 2,5%, Дона – на 7%.

Анализ снижения годового стока рек Башкортостана под влиянием прудов и водохранилищ, осуществленный А.М. Гареевым (1995) с учетом площадей водосборов относительно замыкающих створов показал, что оно за счет дополнительных потерь на испарение с их поверхности на больших, средних и малых реках происходит дифференцированно. Большие реки, включая р. Белую и её притоки – реки Уфа и Дема, характеризуются ограниченным количеством существующих крупных водохранилищ. К тому же они расположены главным образом в горной и расчлененной пригорной частях, что обусловливает большие показатели средних глубин и защищенность акватории. Это снижает дополнительные потери на испарение. Таким образом, снижение стока этих рек происходит незначительно (1-3%), что находится в пределах погрешности самих гидрологических расчетов. Как было показано выше, несущественно снижение годового стока под влиянием водохранилищ в пределах Башкортостана и на р. Урал (2,5%), что следует принять в качестве характерного значения изменения стока для рек лесостепной зоны в целом.

Характеристики

Список файлов ВКР