Les réservoirs sont des objets artificiels, ils sont créés lors de la construction d'ouvrages sous pression (barrages) installés dans les vallées des grands fleuves afin d'accumuler et de stocker de gros volumes d'eau, ils résolvent un certain nombre de problèmes tels que :

Développement de l'hydroélectricité ;
Approvisionnement en eau;
Développement du transport maritime ;
Irrigation économique ;
Contrôle des flux;
Aménagement paysager.

Il existe des types de lacs et de rivières. De nombreux réservoirs ont été construits sur le territoire de la Russie (dont 41 sont les plus grands, 64 sont grands, 210 sont moyens et 19о7 sont petits), la plupart dans la seconde moitié du XXe siècle, certains d'entre eux comptent parmi les plus grands réservoirs du monde.

Grands réservoirs de Russie

Les plus grands réservoirs de Russie par superficie sont Kuibyshevskoye (Samarskoye), Bratskoye, Rybinskoye, Volgogradskoye, Krasnoyarskoye (inclus dans le top dix mondial), Tsimlyanskoye, Zeyaskoye, Vilyuiskoye, Cheboksary, Kama.

Le Kuibyshevskoye (réservoir de Samara), d'une superficie de 6,5 mille km 2, est le plus grand réservoir construit sur la Volga en 1955-1957 et le troisième plus grand réservoir au monde. La partie inférieure est également appelée la mer Zhigulevskaya, du nom de la centrale hydroélectrique Zhigulevskaya construite près des montagnes Zhigulevskaya, près de la ville de Togliatti. Le nom du réservoir a été donné par la ville de Samara (Kuibyshev de 19135 à 1991), située en aval. Le but principal du réservoir est de produire de l'électricité, d'améliorer la qualité de la navigation, l'approvisionnement en eau, l'irrigation, la pêche...

Le réservoir de Bratsk (superficie 5,47 mille km2), situé dans la région d'Irkoutsk sur la rivière Angara, est le deuxième plus grand réservoir au monde en volume d'eau stockée (169 m3). Il a été construit entre 1961 et 1967. (un barrage a été construit en 1961, le réservoir a été rempli d'eau jusqu'en 1967) à la suite de la construction de la centrale hydroélectrique de Bratsk. Nommé d'après la ville de Bratsk, centre administratif de la région d'Irkoutsk, construite sur ses rives. Le réservoir est utilisé pour produire de l'électricité, pour la navigation et la pêche commerciale, pour le rafting en bois, l'approvisionnement en eau et l'irrigation...

Le réservoir de Rybinsk, d'une superficie de 4,6 mille km 2, fait partie du complexe hydroélectrique de Rybinsk sur la Volga et ses affluents Sheksna et Mologa au nord-ouest de la région de Yaroslavl, en partie dans les régions de Vologda et de Tver. La construction a commencé en 1935 sur le site d'un ancien lac glaciaire ; il était prévu qu'il s'agisse du plus grand lac artificiel du monde. Le remplissage du bol a duré jusqu'en 1947, au cours duquel près de 4 000 km 2 de forêts environnantes ont été inondés et la population de 663 villes et villages (133 000 personnes) autour de la ville de Mologa a été réinstallée. Le réservoir est utilisé pour le fonctionnement de la cascade de centrales hydroélectriques de la Volga, la pêche et la navigation...

La construction du réservoir de Volgograd a duré de 1958 à 1961 ; elle a eu lieu lors de la construction du barrage de la centrale hydroélectrique de Volgograd sur la Volga (le territoire des régions de Saratov et de Volgograd). Sa superficie est de 3,1 mille km 2 ; des villes telles que Saratov, Engels, Marks, Kamyshin et Dubovka ont été construites sur ses rives. Utilisé pour la production d'électricité, le transport de l'eau, l'irrigation et l'approvisionnement en eau...

Le réservoir de Tsimlyansk est apparu après la construction d'un barrage sur la rivière Don, la ville de Tsimlyansk dans les régions de Rostov et Volgograd (67 % de la superficie) en 1952. Son remplissage dura jusqu'en 1953, la construction commença en 1948. Sa superficie est de 2,7 mille km 2, il ressemble à un bassin avec trois extensions pour les embouchures de rivières telles que Chir, Aksai Kurmoyarsky et Tsimla, et en plus d'elles, 10 autres rivières coulent ici. Il est utilisé pour assurer la navigation de transit le long du canal Volga-Don, l'irrigation des terres arides adjacentes et l'exploitation de la centrale hydroélectrique de Tsimlyanskaya. Sur les rives du réservoir se trouvent également la centrale nucléaire de Rostov, ainsi que des villes portuaires - Volgodonsk, Kalach-sur-le-Don...

La construction du réservoir Zeya d'une superficie de 2,4 mille km 2 a duré de 1974 à 1980. Il a été construit sur la rivière Zeya (région de l'Amour de la Fédération de Russie) à la suite de la construction d'un barrage. En termes de volume d'eau stockée là-bas (68,4 km 3), il s'agit de la troisième place après les réservoirs de Bratsk (169 km 3) et de Krasnoïarsk (73,3 km 3). On y pratique la pêche commerciale, la centrale hydroélectrique de Zeya fonctionne et le réservoir régule également le débit du fleuve Amour, soumis à l'influence des moussons du Pacifique...

Le réservoir Vilyui est situé sur la rivière Vilyui (un affluent de la Léna), il est apparu à la suite de la construction du barrage de la centrale hydroélectrique de Vilyui en 1961-1967. Il est situé en Yakoutie, à la frontière avec la région d'Irkoutsk, sa superficie est de 2,36 mille km 2, il est utilisé pour réguler le débit annuel de la rivière Vilyui, comme source d'approvisionnement en eau, d'irrigation, pour la navigation et la pêche...

Le réservoir de Cheboksary sur la Volga (territoire de la République de Mari El, de la République de Tchouvachie et de la région de Novgorod) fait partie de la cascade de centrales hydroélectriques Volga-Kama. La superficie est de 2,1 mille km 2, elle est apparue à la suite de la construction du barrage de la centrale hydroélectrique de Cheboksary, dont la construction a été réalisée de 1980 à 1982. Utilisé pour la production d'électricité, la pêche, le transport automobile...

Le réservoir Kama a été formé sur la rivière Kama dans le territoire de Perm de la Fédération de Russie lors de la construction de la centrale hydroélectrique de Kama, qui est entrée en service en 1954 après la construction du barrage. Sa superficie est de 1,9 mille km 2 et la centrale électrique du district de Perm est située sur ses rives. En outre, sur ce qu'on appelle la mer de Kama, a lieu chaque année la régate de voile Kama Cup - la plus grande compétition sportive de la région de Perm...

Volume utile Wplz. Nous clarifions le filet du réservoir en tenant compte de la perte d'eau du réservoir due à l'évaporation, à la filtration et à la formation de glace. Pour ce faire, nous déterminons d'abord le volume total du réservoir Wsr pour chaque mois et la superficie ssr.

Donc le volume total du réservoir

W = Wsplz. net + OMM,

où Wmo est le volume mort du réservoir.

En raison du fait qu'il n'y a pas de données sur la turbidité de l'eau dans la tâche, nous calculons approximativement le volume mort. Supposons que

Qui ? 0,1 · Wpl. = 0,1·7,484 = 0,7484 million de m3.

Les valeurs du volume total sont enregistrées dans la colonne 2 du tableau 3.

Ensuite, nous déterminons les volumes moyens mensuels du réservoir Wav, avec lesquels, à l'aide des caractéristiques topographiques, nous trouvons la superficie w.

Les pertes par évaporation sont calculées pour chaque mois à l'aide de la formule

où hi est la couche d'évaporation.

Les résultats du calcul sont inscrits dans la colonne 6 du tableau 3.

Les pertes de filtration Wf pour chaque mois sont trouvées à l'aide de la formule

Wф = сi·kф·ni,

où kf = 0,003 m/jour,

ni - nombre de jours dans un mois.

Nous inscrivons les résultats dans la colonne 7 du tableau 3.

Pertes de formation de glace

Wl = 0,9 kl hl (schn - schk),

où 0,9 est le poids relatif de la glace ;

kl est le coefficient d'augmentation progressive de l'épaisseur de la couche de glace, égal à environ 0,65 ;

hl - épaisseur moyenne de la glace à long terme à la fin de l'englacement ;

schn et schk sont la superficie du réservoir au début et à la fin du gel.

On répartit le volume des pertes Wl sur les mois d'hiver (colonne 8 du tableau 3), puis on retrouve le montant des pertes en eau (colonne 9 du tableau 3).

Compte tenu de ces pertes, les excédents diminueront et les déficits augmenteront (colonnes 11 et 12 du tableau 3), donc le volume brut utile sera

Wbr = 9,578 millions de m3.

Le rejet diminuera en conséquence : 16,348 millions de m3

Le volume total du réservoir sera alors

Wtotal = Wmo + Wfr + Wfr = 0,7484 + 9,578 + 0 = 10,326 millions de m3.

Niveaux et capacités caractéristiques du réservoir

Les principales caractéristiques des réservoirs sont :

niveau de rétention normal FPU, m ;

Niveau de volume mort ULV, m ;

niveau de rétention catastrophique KPU, m ;

volume total du réservoir W, millions de m3 ou km3 ;

volume utile du réservoir Wplz, millions de m3 ou km3 ;

volume mort du réservoir Wmo, millions de m3 ou km3 ;

volume du réservoir forçant Wfs, millions de m3 ou km3 ;

coefficient de capacité du réservoir = Wplz/W®,

où W® est le débit moyen à long terme.

NPL - le niveau d'eau auquel le réservoir est rempli dans des conditions normales.

Le volume total du réservoir W est le volume compris entre le fond de la cuvette du réservoir et la surface de l'eau au niveau du repère NPL. Le volume total W n'est pas entièrement utilisé pour réguler le débit. La partie inférieure du réservoir, conçue pour maintenir des niveaux d'eau minimaux et des dépôts de sédiments, est appelée volume mort Wmo et ne peut pas être drainée.

Le volume du réservoir enfermé entre les surfaces d'eau aux niveaux NPU et ULV est appelé volume utile - Wplz. En période de crue, il est rempli et en période d'étiage, il est vidé. Le volume enfermé entre les surfaces d'eau au niveau des marques NPU et KPU est appelé volume de forçage. Le KPU est un niveau de refoulement catastrophique pendant la période de passage de niveaux d'eau exceptionnellement élevés ou d'inondations dans le système hydraulique. Le volume, forçant Wfs, sert à réduire la quantité de débit de refoulement à travers l'unité hydraulique.

Figure 2. Principaux éléments du réservoir

La formation d’un réservoir provoque des modifications du régime d’écoulement de l’eau. Dans le pool supérieur, ces changements se résument principalement aux éléments suivants :

les niveaux d'eau montent et les profondeurs augmentent, ce qui est associé à l'inondation du territoire à l'intérieur de la cuvette du réservoir ;

La vitesse des courants diminue, entraînant la perte d’une partie importante des précipitations ;

La surface de l’eau augmente, entraînant une augmentation de l’évaporation, ce qui entraîne une augmentation de la salinité de l’eau du réservoir.

Les changements suivants se produisent en aval : les crues et les crues diminuent et les basses eaux augmentent ; et l'érosion du lit de la rivière en aval du complexe hydroélectrique se produit. En plus des changements indiqués dans le cours d'eau du bassin supérieur, se produisent : l'inondation du territoire à l'intérieur de la cuvette du réservoir ; inondation des terrains adjacents au réservoir et effondrement des berges du réservoir sous l'influence des vagues.

Outre l'inondation constante des terrains occupés par le réservoir au sein du FSL, dont l'exploitation économique est impossible, des inondations temporaires du territoire au-dessus du FSL sont observées lors de crues et crues catastrophiques, depuis le déferlement de l'eau par le vent sur des berges et de la montée des eaux lors des embouteillages et embouteillages. Une utilisation économique des terres temporairement inondées est possible. En cas d'inondation, les eaux souterraines montent, ce qui aggrave considérablement les conditions d'utilisation économique des terres et nécessite des mesures de drainage.

On retrouve les niveaux d'eau caractéristiques et leurs repères à l'aide des caractéristiques topographiques du réservoir :

La NSL correspondant au remplissage Wfull = 10,326 millions de m3, au niveau de la NSL = 131,8 m du barrage est égale à

NPU = NPU - PP = 131,8 - 120,0 = 11,8 m ;

Le niveau du volume mort au niveau ULV = 121,2 m est égal à

ULV = ULV - PP = 121,2 - 120,0 = 1,2 m ;

Le niveau de support forcé du FPU est égal à

FPU = NPU + 2,0 = 13,8 m,

où PP est la marque de la base du barrage.

Les réservoirs, leur classification et leurs caractéristiques

Informations générales sur la régulation du ruissellement. Espèces et types

Règlements

Le débit de l'eau des rivières à l'état naturel est extrêmement variable en fonction de nombreux facteurs, principalement de la nature de l'alimentation. Sur certaines rivières dont l'eau est majoritairement alimentée par la neige, le débit d'eau maximum est des dizaines et des centaines de fois supérieur au débit minimum. Lors d'une crue, on observe une forte augmentation du débit d'eau, une augmentation du niveau et une augmentation importante des profondeurs, totalement inutilisables pour la navigation. Lors des périodes d'étiage et de faibles niveaux d'eau, les profondeurs diminuent fortement, notamment au niveau des seuils, ce qui limite la capacité de charge des rivières pour le transport de marchandises et de passagers.

Régulation du débit les rivières sont conçues pour modifier le régime naturel de leur écoulement au fil du temps, réduire les fluctuations du débit d'eau, rendre les voies navigables plus profondes tout au long de la période de navigation et améliorer considérablement l'utilisation des ressources en eau pour divers secteurs de l'économie : énergie, transport maritime, rafting, approvisionnement en eau et agriculture. De plus, la régulation du débit résout le problème de la prévention des inondations et de la protection des terres et des bâtiments agricoles.

Pour réguler le débit d'une rivière, une unité d'ouvrages hydrauliques (unité hydraulique) est en cours de construction, qui (entre autres ouvrages) comprend un ou plusieurs barrages. Au-dessus du complexe hydroélectrique, les niveaux d'eau montent, un réservoir se forme, qui permet d'accumuler des « excès » d'eau lors de débits élevés (lors de crues de neige et de pluie). Pendant la période d'étiage, la section de la rivière en aval du complexe hydroélectrique reçoit un débit d'eau supplémentaire par rapport à ses valeurs naturelles (l'eau est libérée du réservoir), et les niveaux et les profondeurs d'eau augmentent. Ainsi, une répartition inégale du débit d’eau se produit dans le temps.

Pour chaque réservoir, en effectuant des calculs de gestion de l'eau, on établit les niveaux d'eau caractéristiques suivants, ayant des élévations constantes :

FPU – niveau de rétention forcé ;

NPU – niveau de rétention normal ;

UNS – niveau de réponse de navigation ;

LLV – niveau de volume mort.

Le niveau de retenue forcé (FRL) est un niveau d'eau supérieur à la normale, autorisé temporairement dans le réservoir dans des conditions d'exploitation d'urgence des ouvrages hydrauliques (par exemple, lors du passage d'une crue particulièrement élevée).

Le niveau de retenue normal (NRL) est le niveau d'eau de conception le plus élevé qui est maintenu dans le réservoir dans des conditions normales de fonctionnement des ouvrages hydrauliques (le réservoir peut être rempli jusqu'à ce niveau lors d'une crue normale).

Le niveau de rabattement de navigation (NSL) est le niveau d'eau le plus bas autorisé dans le réservoir pendant la période de navigation, en tenant compte de la nécessité de maintenir les profondeurs navigables.

Le niveau de volume mort (LDL) est le niveau d'eau le plus bas auquel le réservoir peut être vidé (aspiré).

La différence entre les volumes des réservoirs à NPU et UNS est appelée utile volume.

Le volume du réservoir à ULV est appelé mort volume. Le volume mort du réservoir est choisi de manière à ce qu'il y ait une pression d'eau minimale assurant le fonctionnement normal des turbines de la centrale hydroélectrique. Sur les rivières charriant une grande quantité de sédiments, lors du choix de la valeur du volume mort, le temps nécessaire à son remplissage de sédiments pendant l'exploitation est pris en compte. De plus, lors du choix d'une unité de traitement de l'eau, la nécessité d'assurer un fonctionnement fiable des prises d'eau qui alimentent en eau les entreprises, les agglomérations et les terres agricoles est prise en compte.

Les exigences en matière de régulation du ruissellement par les consommateurs sont différentes et parfois contradictoires. Par exemple, aux fins du transport par eau, la consommation d'eau la plus élevée est requise en été, lorsque le débit naturel d'eau des rivières est minimum, afin d'augmenter considérablement les profondeurs afin d'assurer la sécurité du mouvement des navires lourds. Pour l'énergie, la plus grande consommation d'eau est nécessaire pendant la période automne-hiver, lorsque les besoins en production d'énergie électrique pour les sites industriels augmentent considérablement. De plus, les intérêts énergétiques nécessitent une consommation d'eau inégale tout au long de la journée et des jours de la semaine en raison d'une consommation d'énergie inégale, et pour le transport par eau, il est souhaitable d'avoir une consommation d'eau et une profondeur constantes afin qu'il n'y ait aucune difficulté pour le mouvement des navires. .

L’agriculture nécessite une forte augmentation de la consommation d’eau, principalement pendant la courte saison de croissance pour irriguer les champs et arroser les plantes.

Par conséquent, lors de l'élaboration de mesures visant à réguler le débit des rivières, il est nécessaire de prendre en compte les intérêts de tous les secteurs de l'économie afin d'obtenir le plus grand effet économique de l'utilisation des ressources en eau.

En fonction de la durée de la période de redistribution des débits et du mode de fonctionnement du réservoir, on distingue les types de régulation du débit fluvial suivants : vivace, annuelle (saisonnière), hebdomadaire et quotidienne.

Vivace la régulation prévoit une égalisation des débits sur plusieurs années. Dans le même temps, pendant les années de hautes eaux, les réservoirs sont remplis et pendant les années de basses eaux, les réserves d'eau créées sont principalement consommées. Ainsi, la régulation à long terme égalise non seulement les fluctuations intra-annuelles, mais également les fluctuations à long terme du ruissellement. Ce type de régulation de débit contribue à la stabilité et à l'augmentation de la taille du cours d'eau avec une grande disponibilité.

Pour assurer une régulation du débit à long terme, de grands réservoirs sont créés pour accumuler de grands volumes d'eau. Ces réservoirs comprennent : Verkhne-Svirskoe sur la rivière. Svir, Rybinskoe sur la rivière. Volga, Tsimlyanskoye sur la rivière. Don, Bratskoe sur la rivière. Angara, Krasnoïarsk sur la rivière. Ienisseï et autres.

Le plus simple est annuel régulation qui assure l’égalisation des débits seulement dans un délai d’un an. Dans ce cas, le réservoir est rempli pendant la période de crue, et pendant la longue période restante, lorsque le débit naturel de l'eau diminue fortement, l'eau du réservoir est consommée. Le volume d’eau utile du réservoir est complètement vidé au début de la crue suivante. Pour assurer une telle régulation des débits, il est nécessaire de créer des réservoirs plus petits qu'avec une régulation à long terme. La régulation annuelle du débit améliore également les conditions de navigation, mais avec moins de sécurité compte tenu des dimensions de la voie navigable. Un type de réglementation annuelle est saisonnier la régulation du débit, dans laquelle le largage du réservoir pour augmenter les niveaux d'eau et augmenter les profondeurs en aval du complexe hydroélectrique s'effectue uniquement pendant la période d'étiage la plus difficile pour la navigation.

Nécessité quotidien et hebdomadaire la régulation des flux s'explique par la consommation inégale d'énergie électrique des entreprises industrielles et des zones peuplées. La régulation quotidienne est déterminée par l'inégalité de la consommation d'énergie tout au long de la journée. En règle générale, la plus grande consommation d'énergie générée par les centrales hydroélectriques se produit pendant la journée, lorsque les entreprises industrielles fonctionnent, et surtout le soir, lorsque les entreprises fonctionnent et que le réseau d'éclairage des zones peuplées est allumé. La consommation la plus faible est la nuit, car à cette époque la plupart des entreprises ne fonctionnent pas et l'éclairage est éteint. Par conséquent, pour assurer une telle consommation inégale d'énergie électrique, un nombre correspondant de turbines de la centrale hydroélectrique fonctionnent et, par conséquent, une consommation inégale d'eau du réservoir se produit.

La régulation hebdomadaire du débit est déterminée par l'irrégularité de la consommation d'énergie électrique au cours de la semaine. Le samedi et le dimanche, lorsque de nombreuses entreprises sont fermées, la consommation d'énergie est nettement inférieure à celle des jours de semaine.

Avec la régulation quotidienne et hebdomadaire du débit, en raison de changements fréquents des débits, des fluctuations des niveaux d'eau se produisent dans la section fluviale en aval du réservoir, qui peuvent être retracées sur plusieurs dizaines de kilomètres. Ainsi, la régulation journalière et hebdomadaire du ruissellement est un trait caractéristique de la consommation énergétique des eaux de ruissellement et diffère des autres types de régulation. Dans ce cas, il n'y a pas d'égalisation du débit, mais au contraire une augmentation de l'irrégularité de sa répartition dans le temps.

Une telle régulation du débit crée des difficultés pour la navigation, car à mesure que les niveaux baissent, les profondeurs diminuent, la conception et l'équipement des postes d'amarrage deviennent plus compliqués, et parfois le programme de trafic des navires est perturbé.

Pour assurer une régulation journalière et hebdomadaire des débits, il n’est pas nécessaire d’augmenter la capacité du réservoir de régulation longue durée ou annuelle.

Selon le mode de consommation (retour) de l'eau du réservoir, on distingue deux types de régulation : avec débit d'eau constant et variable. En figue. La figure 9.1 montre plusieurs cas de calendrier de retour conçu pour la régulation annuelle : uniforme tout au long de l'année (Fig. 9.1, a) ; uniforme à deux étapes pendant les périodes de navigation et d'hiver (Fig. 9.1, b) ; par étapes avec un débit de sortie maximal en période d'été (étiage) (Fig. 9.1, c).

Le dernier cas d’un programme de retour par étapes est typique de la régulation compensatoire des transports et de l’énergie. De plus, pendant les périodes d'étiage des eaux, lorsque la consommation d'eau domestique est minimale, le retour du réservoir est le plus important. En hiver, seul le débit garanti de la turbine hydroélectrique est alimenté par le réservoir, qui génère de l'énergie électrique. Pendant la période de crue, le débit régulé augmente uniquement pour couvrir les pertes d'eau dues à l'évaporation.

Dans tous les cas, la superficie de l'hydrogramme domestique w 1, situé au dessus du graphique de rejet, représente le volume du réservoir VB, et la zone w 2, situé en dessous de l'horaire de retour, mais au dessus de l'hydrogramme domestique - le volume de retour pour assurer des débits d'eau régulés QZ. Pour qu’un tel retour soit possible, l’inégalité doit être satisfaite w 1 ³ w 2, c'est à dire. afin que le déficit de ruissellement de la période été-hiver ne dépasse pas le ruissellement excédentaire de la période de crue printanière.

Les réservoirs, leur classification et leurs caractéristiques

Sur la base des caractéristiques hydrographiques, on distingue trois types de réservoirs : canal, lac et mixte.

Un réservoir formé à la suite du blocage du débit d'une rivière avec un barrage et de l'inondation de la vallée fluviale est appelé lit de rivière(Fig. 9.2, a). De tels réservoirs ont généralement une grande longueur et une grande surface d'eau. Pour y créer de grandes réserves d'eau, une augmentation significative du niveau d'eau est nécessaire.

Ozernoé le réservoir est formé à la suite d'un barrage bloquant la source de la rivière qui coule du lac (Fig. 9.2, b). En même temps, l’eau remplit la cuvette du lac. Dans de tels réservoirs dotés d'une grande surface d'eau, des réserves d'eau importantes peuvent être créées avec des augmentations relativement faibles du niveau du lac.

Lorsqu'un barrage est construit légèrement en aval de la source de la rivière sortant du lac, un mixte un réservoir qui comprend les réservoirs de la cuvette du lac et de la vallée fluviale adjacente (Fig. 9.2, c).

Les principales caractéristiques de tout réservoir sont sa capacité V et la superficie de l'eau F. Dans ce cas, la superficie de la surface de l'eau du réservoir est déterminée par des courbes de niveau planimétriques utilisant des cartes topographiques à l'élévation correspondante du versant côtier. Le volume du réservoir est calculé en additionnant séquentiellement les produits des superficies moyennes de la surface de l'eau Fi par incrément de hauteur d'eau DZ

Les caractéristiques du réservoir sont données soit sous forme de tableau à quatre niveaux d'eau caractéristiques (FPU - niveau de rétention forcé, NPU - niveau de rétention normal, UNS - niveau de navigation et ULV - niveau de volume mort), soit sous forme de courbes de dépendance de capacité. V et la superficie de l'eau F des changements de niveau d'eau dans le réservoir (Fig. 9.3). Dans les courbes V Et F=¦(Z) les notes calculées de FPU, NPU, UNS et UMO sont appliquées.

Pour les cours inférieurs d'un réservoir, la caractéristique principale est la courbe de relation entre les niveaux d'eau et les débits. Il est construit sur la base des données de mesures hydrométriques sur une longue période précédant la construction du barrage, puis est ajusté au fur et à mesure de l'érosion du fond de la rivière dans la zone située en aval du site du barrage.

Lors de l'exploitation d'un réservoir, outre le volume utile utilisé à des fins économiques nationales, des pertes inutiles d'eau se produisent par évaporation de la surface de l'eau du réservoir et par filtration dans le sol du fond et des berges.

Les pertes par évaporation résultent de l'inondation d'une grande partie de la vallée fluviale. L'ampleur de ces pertes P n déterminé par la différence entre la quantité d'eau entrant dans l'atmosphère depuis la surface de l'eau du réservoir Z dans et le volume d'eau qui auparavant (avant l'inondation) pénétrait dans l'atmosphère depuis la superficie occupée par le réservoir Zs

Où: X - la quantité de précipitations tombant sur la zone occupée par le réservoir ;

Oui– le débit d'eau de la zone spécifiée.

Pour déterminer Z dans utiliser une carte des isolignes de la couche d'évaporation moyenne à long terme de la surface de l'eau, établie à partir d'observations à long terme sur le territoire du réservoir.

Calcul direct de la valeur Zs difficile en raison de la grande diversité des milieux naturels (zone où le réservoir a été construit, relief, végétation, etc.). Par conséquent, cette valeur est déterminée indirectement comme la différence entre les précipitations et le ruissellement des eaux.

Les pertes d'eau dues à l'évaporation dans la zone Nord-Ouest sont généralement de 1 à 2 mm par an. Dans les régions du sud au climat aride, ils sont nettement plus grands, jusqu'à 0,5 à 1,0 m ou plus par an, ce qui est pris en compte lors de la détermination du volume utile du réservoir.

La perte d'eau du réservoir due à la filtration se produit à travers les pores de la roche composant la cuvette du réservoir vers les bassins voisins, ainsi qu'à travers le corps et divers dispositifs du barrage lui-même dans le cours inférieur de la rivière. De plus, ce dernier type de pertes par filtration est d'une valeur relativement faible et n'est généralement pas pris en compte dans les calculs de gestion de l'eau.

Les pertes d'eau dues à la filtration à travers le fond et les berges du réservoir dépendent de la pression de l'eau créée par le barrage et des conditions hydrogéologiques (roches composant la vallée fluviale, leur perméabilité, nature de leur occurrence, position du niveau et régime des eaux souterraines).

Les pertes par filtration seront minimes dans le cas où le lit du réservoir est composé de roches pratiquement imperméables (argile, roches sédimentaires denses ou cristallines massives sans fissures), et le niveau de la nappe phréatique sur les pentes adjacentes au réservoir est situé au-dessus du niveau normal de l'eau de retenue. .
niveau (Fig. 9.4, a).

Des pertes de filtration importantes sont observées dans les réservoirs dont le fond et les berges sont composés de grès fracturés, de calcaires, de schistes ou d'autres sols perméables, et le niveau de la nappe phréatique sur les pentes est situé en dessous du niveau FSL (Fig. 9.4, b).

La filtration la plus importante des réservoirs est observée dans les premières années de leur exploitation. Ceci s'explique par le fait que pendant la période de remplissage du réservoir, le sol composant le lit est saturé d'eau et les réserves d'eau souterraine se reconstituent. Au fil du temps, la filtration diminue et se stabilise au bout de 4 à 5 ans. La filtration de l'eau d'un réservoir à travers les pores des roches a été peu étudiée en raison du grand nombre de facteurs déterminants et de la complexité des études hydrogéologiques. Par conséquent, pour estimer ces pertes, ils s’appuient souvent sur l’expérience de l’exploitation des réservoirs existants.

Selon des normes approximatives, dans des conditions hydrogéologiques moyennes, la couche de perte d'eau du réservoir due à la filtration peut varier de 0,5 m à 1,0 m par an.

La répartition inégale du débit fluvial sur le territoire, sa variabilité intra-annuelle et à long terme rendent difficile la satisfaction des besoins de la population et de l'économie nationale en quantité d'eau requise. Ceci est particulièrement aigu pendant les années et les saisons d’étiage des eaux. Le problème est résolu en régulant le débit des rivières avec des réservoirs et des étangs.

Réservoir est un réservoir artificiel destiné à réguler le débit de la rivière, c'est-à-dire redistribution dans le temps, dans le but de l'utiliser plus efficacement pour les besoins de l'économie nationale.

En règle générale, les grands réservoirs ont un objectif complexe (polyvalent) : hydroélectricité, approvisionnement en eau, transport par eau, loisirs, protection contre les inondations. L'utilisation la plus efficace des ressources en eau est assurée par une cascade de réservoirs fonctionnant dans un système unique.

Les petits réservoirs et étangs servent à approvisionner en eau la population et certaines industries ou l'agriculture.

Plus de 2 500 grands réservoirs d'un volume de plus de 100 millions de km 3 chacun ont été créés dans le monde. La plupart d'entre eux sont situés en Amérique du Nord (36 %, soit environ 900). Il existe environ 100 réservoirs de ce type en Russie, dont les plus grands sont Bratskoe, Krasnoyarsk et Zeyaskoe.

Le système de réservoirs sur la rivière s'appelle Cascade.

Les réservoirs peuvent être divisés en types selon la nature du lit, la méthode de remplissage en eau, la situation géographique, l'emplacement dans le bassin fluvial et la nature de la régulation du débit.

Par la structure du bassin les réservoirs sont divisés en :

· type de rivière ou vallée, le lit fait partie d'une vallée fluviale. Ils se distinguent par leur forme allongée et leur profondeur croissante du haut jusqu'au barrage.

· Type de lac ou type de bassin, Ceux-ci sont à ressort, c'est-à-dire lacs et réservoirs régulés situés dans des plaines et dépressions isolées, dans des baies, des estuaires clôturés de la mer, ainsi que dans des fouilles artificielles.

Selon la méthode de remplissage d'eau les réservoirs sont divisés en :

· Zaprudnye, lorsqu'ils sont remplis d'eau du ruisseau sur lequel ils se trouvent

· Liquides, lorsque l’eau leur est fournie à partir d’un cours d’eau ou d’un réservoir à proximité.

Par situation géographique :

· Montagne, construits sur des rivières de montagne, ils sont généralement étroits et profonds et subissent une pression, c'est-à-dire l'ampleur de l'augmentation du niveau d'eau de la rivière à la suite de la construction d'un barrage jusqu'à 300 m ou plus

· Collines, avoir une hauteur de tête de 50 à 100 m

· Plaines généralement large et peu profond, la hauteur de la tête ne dépasse pas 30 m.

De par la nature de la régulation des débits :

· Réglementation pluriannuelle (redistribution des eaux de ruissellement entre les années d'étiage et de crue)

· Saisonnier (redistribution des eaux de ruissellement au cours d'une année entre les saisons d'étiage et de crue)

· Hebdomadaire (redistribution des flux en semaine)

· Régulation quotidienne (redistribution des flux en journée)

La nature de la régulation du débit est déterminée par la destination du réservoir et le rapport entre le volume utile du réservoir et la quantité d'eau de la rivière.

Les formes et tailles des réservoirs sont caractérisées par les mêmes caractéristiques morphométriques que les lacs. Ils dépendent également du degré de remplissage du réservoir et sont « liés » à une certaine valeur du niveau d'eau, mais, contrairement aux lacs, le niveau d'eau dans le réservoir est régulé et son évolution est déterminée par la nature de la réglementation.

Lors de la conception des réservoirs, pour chacun d'eux, des niveaux sont établis (fixés) correspondant à certaines phases du régime hydrologique, ce qu'on appelle niveaux de conception.

· Niveau de rétention normal NPU, le niveau qui est atteint à la fin de la période de remplissage au cours d'une année moyenne en termes de teneur en eau et qui peut être maintenu par le barrage pendant une longue période

· FPU de niveau de support forcé, qui se produit dans de rares cas, par exemple lors de crues ou d'inondations, est maintenu pendant une courte période, dépasse le FSL de 0,5 à 1 m

· Niveau de declenchement. Les niveaux de déclenchement comprennent : le niveau de déclenchement quotidien (répartiteur), qui est atteint pendant le fonctionnement normal du réservoir ; le niveau de production maximale, qui n'est atteint que pendant les années sèches

· Niveau de volume mort ULV, la diminution maximale possible du niveau d'eau dans le réservoir, en dessous de laquelle le rejet est impossible. Le volume du réservoir situé en dessous de l'ULV est appelé volume mort.

Le volume situé entre l'ULV et le NPU est appelé volume utile du réservoir PO.

La somme des volumes utiles et morts donne le volume ou la capacité totale d’un réservoir.

Le volume compris entre le NPU et le FPU est appelé volume de réserve .

Selon les caractéristiques morphométriques du bassin des zones caractéristiques sont identifiées :

ü Inférieur – près du barrage (toujours en eau profonde) ;

ü Moyen – intermédiaire (eau profonde uniquement à des niveaux élevés) ;

ü Supérieur – peu profond (situé dans le chenal inondé et la plaine inondable) ;

ü Zone d'appui calant.

Les limites sont arbitraires et dépendent de l'amplitude des fluctuations de niveau

Un réservoir est un réservoir artificiel formé, en règle générale, dans une vallée fluviale par des structures de rétention d'eau pour l'accumulation et le stockage de l'eau en vue de son utilisation dans l'économie nationale.

Les réservoirs sont divisés en 2 types : lac et rivière. Les réservoirs de type lac (par exemple, Rybinsk) se caractérisent par la formation de masses d'eau dont les propriétés physiques diffèrent considérablement de celles des eaux affluentes. Les courants dans ces réservoirs sont principalement associés aux vents. Les réservoirs de type rivière (chenal) (par exemple Dubossary) ont une forme allongée, les courants qui y circulent sont généralement du ruissellement ; La masse d'eau est proche dans ses caractéristiques des eaux fluviales.

Les principaux paramètres du réservoir sont le volume, la superficie et l'amplitude des fluctuations des niveaux d'eau dans les conditions d'exploitation.

Terminologie

Contrairement aux réservoirs naturels fermés, qui ne sont pas utilisés comme réservoirs, il existe dans ce cas un ensemble de termes spéciaux qui caractérisent leurs réserves d'eau autorisées et leurs niveaux de bord d'eau :
Le niveau de retenue normal (NRL) est le niveau optimal le plus élevé de la surface de l'eau d'un réservoir, qui peut être maintenu pendant une longue période par une structure de retenue ;
Le niveau de retenue forcé (FLU) ou horizon de forçage est l'élévation de la surface de l'eau d'un réservoir qui dépasse le NLU, qui, lors de la conception d'un système hydraulique avec une capacité de débit connue, est déterminée en fonction de la superficie du réservoir et de la apport d'eau maximal possible. Le dépassement de ce niveau peut entraîner le débordement de la crête du barrage et d'autres situations d'urgence ;
Le niveau du volume mort (LVL) ou horizon de rabattement du réservoir est l'élévation de la surface de l'eau correspondant à la plus grande vidange du réservoir. Il est calculé en fonction des conditions d'envasement, du niveau d'eau requis pour l'hivernage des poissons, des conditions environnementales garantissant, des caractéristiques technologiques des ouvrages de retenue et des caractéristiques d'afflux dans le réservoir ;
Volume mort d'un réservoir - le volume d'un réservoir en dessous du niveau de l'horizon de rabattement du réservoir (URL) ;
Le volume utile d'un réservoir est la partie du volume du réservoir comprise entre les repères du niveau d'horizon optimal le plus élevé (HHL) et le niveau de débit maximal du réservoir (UML) ;
Capacité de forçage ou Capacité de régulation d'un réservoir - partie du volume d'un réservoir entre les repères FPU et NPU, destinée à réduire le débit maximum à travers le système hydraulique lors des crues printanières ou des crues pluviales ;
Volume ou volume total d'un réservoir - cette valeur est égale à la somme des volumes morts et utiles.

Types de réservoirs

On trouve les types de réservoirs suivants :

Réservoirs intérieurs en fer, béton, pierre et autres matériaux. Ils sont situés au dessus du sol ou dans le sol (en totalité ou en partie) et sont utilisés dans l'approvisionnement en eau comme réservoirs de régulation journalière ou pour créer une pression.

Piscines ouvertes construites dans le sol par excavation ou semi-excavation, ainsi que par remblai sur terrain horizontal ou légèrement en pente. De tels réservoirs sont parfois installés dans des centrales hydroélectriques de type dérivation comme bassins de régulation journaliers. Ils sont également utilisés en irrigation pour retenir temporairement un ruissellement important, qui est ensuite utilisé sur les sites en aval ou dans le réservoir lui-même (irrigation d'estuaire).

Réservoirs créés dans les vallées des plans d'eau naturels par la construction d'ouvrages de retenue (barrages, bâtiments de centrales hydroélectriques, écluses, etc.). Ce type de réservoir est le plus répandu et le plus important pour l'économie. En son sein, il existe deux sous-types :

- les réservoirs fluviaux (canaux) situés dans les vallées fluviales. Caractérisé par une forme allongée, avec une prédominance des courants de ruissellement et des caractéristiques de la masse d'eau proche des eaux fluviales

- lacustres, reprenant la forme d'un réservoir situé dans un marigot, et différant par leurs propriétés physiques et chimiques des propriétés des eaux affluentes.

Les plus grands réservoirs

Les plus grands réservoirs du monde en superficie sont :

Lac Volta (8482 km²; Ghana)
Petit bois (6 527 km² ; Canada)
Réservoir Kuibyshev (6 450 km² ; Russie)
Lac Kariba (5 580 km² ; Zimbabwe, Zambie)
Réservoir de Bukhtarma (5 490 km² ; Kazakhstan)
Réservoir de Bratsk (5 426 km² ; Russie)
Lac Nasser (5248 km² ; Égypte, Soudan)
Réservoir de Rybinsk (4 580 km² ; Russie)

Les plus grands réservoirs en termes de volume total d'eau accumulée sont :

Lac Kariba (180 km³ ; Zimbabwe, Zambie)
Réservoir de Bratsk (169,3 km³ ; Russie)
Lac Nasser (160,0 km³ ; Égypte)
Lac Volta (148,0 km³ ; Ghana)
Manicouagan (141,2 km³; Canada)
Guri (138,0 km³ ; Venezuela)
Tartare (85,0 km³ ; Irak)
Réservoir de Krasnoïarsk (73,3 km³ ; Russie)
Gordon Hroom (70,1 km³; Canada)

Réservoirs les plus anciens

Les premiers réservoirs ont été créés dans l’Égypte ancienne dans le but d’aménager les terres de la vallée du Nil (plus de 3 000 avant JC).

En Russie, les premiers réservoirs ont été créés en 1701-1709. lors de la construction du système d'eau de Vyshnevolotsk, reliant la Volga à la mer Baltique. En 1704, le réservoir d'Alapaevsk (au milieu de l'Oural) fut construit pour fournir de l'eau et de l'énergie mécanique à l'usine. Le réservoir Sestroretsky Razliv a été formé en 1721.

Impact sur la situation environnementale

La création de retenues modifie considérablement le paysage des vallées fluviales et leur régulation du débit transforme le régime hydrologique naturel du fleuve au sein du marigot. Les modifications du régime hydrologique provoquées par la création de retenues se produisent également en aval des ouvrages hydrauliques, parfois sur des dizaines, voire des centaines de kilomètres. La réduction des inondations est particulièrement importante, car elles aggravent les conditions de frai des poissons et de croissance de l'herbe dans les prairies inondables. Une diminution de la vitesse d'écoulement entraîne une perte de sédiments et un envasement des réservoirs ; La température et les conditions de glace changent et une polynie qui ne gèle pas tout l'hiver se forme dans le bassin inférieur.

Sur les réservoirs, la hauteur des vagues de vent est plus grande que sur les rivières (jusqu'à 3 m ou plus).

Le régime hydrobiologique des réservoirs diffère sensiblement du régime des rivières : la biomasse dans le réservoir se forme plus intensément, la composition spécifique de la flore et de la faune change.

Envasement des réservoirs

L'envasement d'un réservoir est une perte de volume d'eau due à une augmentation des élévations absolues du fond. Raisons : apport de sédiments en suspension du bassin versant, transfert éolien de sables volants depuis la terre, précipitation de composés chimiques, biomasse de végétation aquatique, érosion des berges par les processus ondulatoires, lessivage de la tourbe sous les marécages flottants, qui sont conditionnellement situés au-delà la limite du réservoir.

Le processus d'envasement des réservoirs est complexe. Étudié en détail dans un article de 1938.

construction de réservoirs non pas dans le canal principal, mais dans des poutres latérales ;
drainage des crues par un canal latéral ;
disposition de galeries transversales de fond au début du réservoir ;
installation de drains de fond dans le barrage ;
installation d'étangs dans les rivières en amont ;
création de volumes pour la collecte des sédiments ;
régime hydrique rationnel;
technologie agricole des bassins versants.

La principale méthode recommandée par les Lignes directrices pour lutter contre l'envasement consiste à rincer les sédiments avec l'eau rejetée du réservoir. Il est courant de laisser le réservoir sans eau pendant l’hiver si l’on n’en a pas besoin. Cela ne se fait pas pendant la saison de croissance de la végétation aquatique supérieure (roseaux, roseaux, etc.), qui poussent au-dessus du plan d'eau à une profondeur d'eau inférieure à 1,5 m.