Водохранилища: проблемы создания, использования оценки воздействия на окружающую среду

1.

Водохранилища: проблемы
создания, использования
оценки воздействия на
окружающую среду
Новосибирское водохранилище на р. Обь

2.

Водохранилище –
искусственный водоем для накопления и
дальнейшего использования воды
Бухтарминское водохранилище на р.
Иртыш

3.

Назначение водохранилищ
■
■
■
■
■
■
водоснабжение
энергетическое
ирригационное
противопаводковое
водно-транспортное
рекреационное

4.

Где и как строят
водохранилища?
долинные
Водохранилище на р.Озерна
(Подмосковье)
котловинные

5.

Признаки долинных водохранилищ
■
■
■
■
занимают часть
речной долины
для их создания
необходимы
плотины
по их длине
существует уклон
водной поверхности
глубина
водохранилища
возрастает к
плотине
Водохранилище на юге Кипра

6.

Типы долинных водохранилищ
Русловые
Рыбинское водохранилище
Пойменно-русловые

7.

• подпруженные озера
• водохранилища в
изолированных
углублениях земной
поверхности
Оз. Байкал. Исток Ангары
• водоемы в лагунах и
лиманах, отгороженные
дамбами от моря
• пруды (площадь меньше
1 км2)
Признаки котловинных
водохранилищ

8.

Классификация водохранилищ по
способу наполнения
■
запрудные
■
наливные
Нижний бьеф Рыбинского водохранилища на Волге

9.

Географические типы водохранилищ
■
горные
■
предгорные
■
равнинные
■
приморские
Чебоксарское водохранилище на Волге

10.

Географические типы водохранилищ и
создаваемый ими напор
Географический тип
водохранилищ
Напор,м
горные
> 100
предгорные
30-100
равнинные
5 -30
приморские
<5
Плотина Саяно-Шушенской ГЭС на р. Енисей

11.

Положение водохранилищ на
одной реке
■
верховое
■
низовое
■
каскад
Красноярское водохранилище на р. Енисей

12.

Красноярская ГЭС на р. Енисей
Водохранилища и регулирование
стока рек

13.

Типы регулирования речного стока
■
многолетнее
■
сезонное
■
недельное
■
суточное
Тип
регулирования − функция
назначения водоема,
соотношения его объема
и объема притока
речных вод

14.

Характер регулирования стока
воды
■
■
■
многолетний
(а)
сезонный (б)
а
б
в
суточный (в)
1- естественные Q, 2- после зарегулирования, 3 –
объем
накопления
, 4- объем
1 – естественный ход изменения
расходов
воды,в2многоводные
– ход изменения
расходов
сработки в маловодные
периоды времени
воды, необходимый водопользователям,
3 – аккумуляция
воды в
водохранилище, 4 – сработка объема воды в водохранилище

15.

Колебания уровня воды в
водохранилище
ФПУ –форсированный подпорный уровень
НПУ –нормальный подпорный уровень
УМО – нерегулируемый уровень (уровень
мертвого объема)
нижний бьеф
верхний бьеф

16.

Объемы воды в водохранилище
■
полный объем V
V = Vп + Vм
■
полезный объем Vп
Vп = V - Vм
■
мертвый (нерегулируемый) объем Vм
■
резервный объем
Vр = VФПУ - VНПУ

17.

Особенности водного баланса
водохранилищ в зоне умеренного
климата
■
■
■
■
в приходной части баланса (ПЧБ)
преобладает приток речных вод
осадки формируют не более 2-3% ПЧБ
в расходной части баланса (РЧБ)
доминирует сброс воды в нижний бьеф
на испарение приходится не более 10%
РЧБ

18.

Характерные периоды уровенного
режима водохранилищ
■
наполнения
■
сработки
Берега Рыбинского водхранилища

19.

Режим уровней конкретного
водохранилища
1-период наполнения,
2- период сработки водохранилища

20.

Проблемы создания водохранилищ
■
стоимость строительства
■
скорость компенсации
экономических затрат
■
потери регулирующей
емкости (заиление
водохранилищ)
■
негативные
геоэкологические и
экологические изменения
Чарвакское водохранилище

21.

Соотнесение объема водохранилища,
времени его эффективной и экономически
выгодной эксплуатации
Водохранилище на реке в Новой Зеландии
3
2
1
С,млрд.руб
Сопт
Т2
Т, годы
С – возможная стоимость строительства
водохранилища, С опт.- оптимальная
стоимость, соответствующая возврату
инвестиций за приемлемое время Т2

22.

Влияние водохранилищ на реки и
природную среду
■
■
■
■
■
■
изменение величины речного стока
изменение внутригодового
распределения речного стока
изменение режима подземных вод
гидробиологические изменения
микроклиматические изменения
тектонические изменения

23.

Изменения речного стока
■
■
■
■
■
в зонах недостаточного увлажнения
уменьшается сток воды
уменьшается сток наносов
снижается содержание воде химических
веществ, в т.ч. токсичных веществ
увеличивается содержание биологических
субстанций (биомасса)
сложные изменения стока теплоты

24.

Уменьшение водных ресурсов
Регион
Степень изменения
стока воды,%
север ЕТР
0,8-1,0
юг ЕТР
10-30
Средняя Азия
70-80

25.

Изменение среднегодовых расходов воды р. Кубань у
х. Тихвинского
1 – фактические среднегодовые расходы воды; 2 – условно естественные расходы воды ;
3 –изменение стока воды Кубани вследствие хозяйственной деятельности.
Годы сооружения: А – Невинномысского канала, Б – Большого Ставропольского
канала; В – Краснодарского водохранилища.

26.

Изменение стока воды ΔW, взвешенных
наносов ΔWR, ионного стока ΔWp, стока
теплоты ΔWq под влиянием водохранилищ
Река
ΔW,%
ΔWR,%
ΔWp ,%
ΔWq,%
Волга
~0
-68
7
-1÷-3
Сулак
-10
-86,2
> 10
-5− -10

27.

Заиление водохранилищ
■
■
заиление –отложение в
водоеме мелких фракций
взвешенных наносов (4)
занесение - аккумуляция в
водоеме влекомых наносов
(3)
1- плотина, 2- отметки дна до и после
заиления, 5,6 – отметки НПУ до и
после заиления водоема

28.

Изменение стока наносов и деградация
дельты р. Нил

29.

Изменения внутригодового
распределения стока
■
■
■
■
■
увеличение меженного стока
уменьшение максимальных расходов воды
увеличение зимних и понижение летних
температур воды
уменьшение меженного стока взвешенных
наносов
увеличение минерализации воды в период
половодья

30.

Гидрографы
среднегодового стока
р. Ангары в створах
плотин Братской (а) и
Усть-Илимской (б) ГЭС
до и после
зарегулирования реки.
Режимы стока: 1 –
естественный, 2–
зарегулированный

31.

Соотношение многолетнего хода зимних
расходов воды в НБ Колымской ГЭС (1)
и в нижнем течении р.Колымы (2)
период вывода гидроузла на проектную мощность
при проектных характеристиках

32.

Современное (1) и фоновое (2) изменение
температуры воды ниже Красноярского
водохранилища

33.

Снижение интенсивности водообмена в
водохранилищах
период водообмена τ =Кв –1 =1-12 месяцев
■ для наиболее крупных водохранилищ
τ =4-6 месяцев (вдхр. Насера, Кариба, Братское)
■

34.

Использование водохранилищ для
предупреждения стоковых наводнений

35.

Водохранилища – фактор снижения
наводнений сложного генезиса
Тиховский
З.Колено
Темрюк
Д.Рынок
Слободка
Река Кубань – 2002 г.

36.

Разрушение плотин. Волны прорыва
New Orleans levee failures during Hurricane
Katrina in 2005
Teton Dam Failure, June 6, 1976
Kelly Barnes Dam Failure, Nov. 1977. looking
downstream—the washed-out dam was near upper
shadow area
Flood cut through Highway

37.

Водохранилища
и энергетика
Производство первичной энергии по видам
исходного топлива, 1989–2006 гг., 1989 г. =
100 % Источник: МЭА, Минпромэнерго,
Технический
гидроэнергетический
потенциал
России
1670 млрд.
кВтч/год
Используемая
часть
потенциала
167 млрд.
кВтч/год
Неиспользуем
ая
часть
потенциала
1503 млрд.
кВтч/год
Экономически
эффективный
потенциал
852 млрд.
кВтч/год
Гидроэнергетический потенциал
страны
Ожидаемое изменение
выработки электроэнергии

38.

Водохранилища и водоснабжение
61,7%
38,3 %

39.

Водохранилища и водный транспорт
Можайское водохранилище
р. Дон (г.Ростов-на-Дону)

40.

Водохранилища – средство снижения в
речной воде загрязняющих веществ

41.

Плотина Волгоградского
водохранилища
Водохранилища: вред или благо?
■
потеря земель для с/х
использования
■
снижение стока воды
■
подтопление местности
■
размыв берегов и дна
■
остепнение пойм ниже ГЭС
■
проблемы нереста проходных
рыб
■
решение проблем
водоснабжения,
■
выработка дешевой и
неисчерпаемой энергии,
■
предупреждение заторов,
■
надежность работы водного
транспорта
■
рекреационные удобства
■
повышение биопродуктивности
■
защита от наводнений

42.

Эколого-экономический смысл взвешенного
подхода к созданию и эксплуатации
водохранилищ
Экономик
а
Экология
?

43.

Колымская ГЭС
Оползневые берега Чебоксарского
водохранилища
Верховые участки прудов на юге ЕТР