Rezervuaras yra dirbtinis rezervuaras, paprastai suformuotas upės slėnyje iš vandenį sulaikančių konstrukcijų, skirtų vandeniui kaupti ir saugoti, siekiant jį naudoti šalies ūkyje.

Rezervuarai skirstomi į 2 tipus: ežerą ir upę. Ežerų tipo rezervuarai (pavyzdžiui, Rybinskas) pasižymi vandens masių susidarymu, kurios savo fizinėmis savybėmis žymiai skiriasi nuo intakų vandenų savybių. Srovės šiuose rezervuaruose labiausiai susijusios su vėjais. Upės (vagos) tipo rezervuarai (pavyzdžiui, Dubossary) yra pailgos formos, juose esančios srovės dažniausiai yra nuotėkos; Vandens masė savo savybėmis artima upių vandenims.

Pagrindiniai rezervuaro parametrai yra tūris, paviršiaus plotas ir vandens lygio svyravimų amplitudė jo eksploatavimo sąlygomis.

Terminologija

Skirtingai nuo natūralių uždarų rezervuarų, kurie nenaudojami kaip rezervuarai, šiuo atveju yra specialių terminų rinkinys, apibūdinantis jų leistinas vandens atsargas ir vandens krašto lygius:
Normalus išlaikymo lygis (NRL) – optimalus aukščiausias rezervuaro vandens paviršiaus lygis, kurį atraminė konstrukcija gali išlaikyti ilgą laiką;
Priverstinis išlaikymo lygis (FRL) arba priverstinis horizontas yra rezervuaro vandens paviršiaus aukštis, viršijantis NRL, kuris, projektuojant žinomo pralaidumo hidraulinę sistemą, nustatomas pagal rezervuaro plotą ir didžiausias galimas vandens įtekėjimas. Viršijus šį lygį gali perpildyti užtvankos ketera ir atsirasti kitų avarinių situacijų;
Negyvo tūrio lygis (LVL) arba rezervuaro išleidimo horizontas yra vandens paviršiaus aukštis, atitinkantis didžiausią rezervuaro ištuštinimą. Jis apskaičiuojamas pagal uždumblėjimo sąlygas, reikiamą vandens lygį žiemojančioms žuvims, užtikrinant aplinkos sąlygas, laikančiųjų konstrukcijų technologines ypatybes ir įtekėjimo į rezervuarą ypatybes;
Negyvas rezervuaro tūris – rezervuaro tūris žemiau rezervuaro iškrovimo horizonto lygio (URL);
Naudingas rezervuaro tūris – rezervuaro tūrio dalis tarp optimalaus aukščiausio horizonto lygio (HHL) ir didžiausio rezervuaro debito lygio (UML);
Rezervuaro priverstinė talpa arba Reguliavimo talpa - rezervuaro tūrio dalis tarp FPU ir NPU žymių, skirta sumažinti maksimalų srautą per hidraulinę sistemą pavasario potvynių ar lietaus potvynių metu;
Tūris arba bendras rezervuaro tūris – ši vertė lygi negyvų ir naudingų tūrių sumai.

Rezervuarų tipai

Yra šių tipų rezervuarai:

Vidinės talpyklos iš geležies, betono, akmens ir kitų medžiagų. Jie yra virš žemės arba žemėje (visai arba iš dalies) ir naudojami vandens tiekimui kaip kasdieninio reguliavimo rezervuarai arba slėgiui sukurti.

Atviri baseinai, pastatyti žemėje iškasant arba pusiau kasant, taip pat ant pylimo ant horizontalaus arba šiek tiek nuožulnaus reljefo. Tokie rezervuarai kartais įrengiami nukreipimo tipo hidroelektrinėse kaip kasdienio reguliavimo baseinai. Jie taip pat naudojami drėkinimui, siekiant laikinai išlaikyti didelį nuotėkį, kuris vėliau naudojamas pasroviui arba pačiame rezervuare (drėkinimas žiotyse).

Rezervuarai, sukurti natūralių vandens telkinių slėniuose statant laikančius statinius (užtvankas, hidroelektrinių pastatus, šliuzus ir kt.). Šio tipo rezervuarai yra labiausiai paplitę ir svarbūs ekonomikai. Jo viduje yra du potipiai:

- upių (latakų) rezervuarai, esantys upių slėniuose. Būdinga pailgos formos, vyraujančios nuotėkio srovės ir vandens masės, esančios arti upių vandenų, charakteristikos

- ežerų, pakartojančių rezervuaro, esančio užvandenyje, formą ir savo fizinėmis bei cheminėmis savybėmis skiriasi nuo intakų vandenų savybių.

Didžiausi rezervuarai

Didžiausi rezervuarai pasaulyje pagal paviršiaus plotą yra:

Voltos ežeras (8482 km², Gana)
Smallwood (6527 km²; Kanada)
Kuibyševo rezervuaras (6450 km², Rusija)
Karibos ežeras (5580 km²; Zimbabvė, Zambija)
Bukhtarmos rezervuaras (5490 km²; Kazachstanas)
Bratsko rezervuaras (5426 km², Rusija)
Nassero ežeras (5248 km²; Egiptas, Sudanas)
Rybinsko rezervuaras (4580 km², Rusija)

Didžiausi rezervuarai pagal bendrą sukaupto vandens tūrį yra:

Karibos ežeras (180 km³; Zimbabvė, Zambija)
Bratsko rezervuaras (169,3 km³; Rusija)
Nassero ežeras (160,0 km³; Egiptas)
Voltos ežeras (148,0 km³; Gana)
Manicouagan (141,2 km³; Kanada)
Guri (138,0 km³; Venesuela)
Tartarus (85,0 km³; Irakas)
Krasnojarsko rezervuaras (73,3 km³; Rusija)
Gordon Hroom (70,1 km³; Kanada)

Seniausi rezervuarai

Pirmieji rezervuarai buvo sukurti Senovės Egipte, siekiant plėtoti žemę Nilo upės slėnyje (daugiau nei 3000 m. pr. Kr.).

Rusijoje pirmieji rezervuarai buvo sukurti 1701–1709 m. tiesiant Vyšnevolocko vandens sistemą, jungiančią Volgą su Baltijos jūra. 1704 m. buvo pastatytas Alapaevsko rezervuaras (Uralo viduryje), kad augalas būtų aprūpintas vandeniu ir mechanine energija. Sestroretsky Razliv rezervuaras buvo suformuotas 1721 m.

Poveikis aplinkos būklei

Rezervuarų sukūrimas reikšmingai keičia upių slėnių kraštovaizdį, o jų tėkmės reguliavimas pakeičia natūralų upės hidrologinį režimą užvankyje. Hidrologinio režimo pokyčiai, atsirandantys dėl rezervuarų sukūrimo, vyksta ir hidrotechnikos statinių pasroviui, kartais per dešimtis ir net šimtus kilometrų. Ypač svarbus potvynių mažinimas, dėl to pablogėja sąlygos žuvims neršti ir žolei augti užliejamose pievose. Srauto greičio sumažėjimas sukelia nuosėdų praradimą ir rezervuarų uždumblėjimą; Keičiasi temperatūra ir ledo sąlygos, o apatiniame baseine susidaro visą žiemą neužšąlanti polinija.

Rezervuaruose vėjo bangų aukštis yra didesnis nei upėse (iki 3 m ar daugiau).

Rezervuarų hidrobiologinis režimas labai skiriasi nuo upių režimo: telkinyje intensyviau formuojasi biomasė, kinta floros ir faunos rūšinė sudėtis.

Rezervuarų uždumblėjimas

Rezervuaro uždumblėjimas yra vandens tūrio praradimas dėl absoliutaus dugno aukščio padidėjimo. Priežastys: skendinčių nuosėdų tiekimas iš baseino, skraidančio smėlio vėjo pernešimas iš sausumos, cheminių junginių krituliai, vandens augalijos biomasė, krantų erozija dėl banginių procesų, durpių išplovimas iš po plūduriuojančių pelkių, kurios sąlyginai yra už jos ribų. rezervuaro riba.

Rezervuarų dumblėjimo procesas yra sudėtingas. Išsamiai išstudijavo 1938 m.

rezervuarų statyba ne pagrindiniame kanale, o šoninėse sijose;
potvynių drenažas per šoninį kanalą;
skersinių dugno galerijų išdėstymas rezervuaro pradžioje;
dugno drenų įrengimas užtvankoje;
tvenkinių įrengimas upėse prieš srovę;
nuosėdų surinkimo tūrių sukūrimas;
racionalus vandens režimas;
baseino žemės ūkio technologija.

Pagrindinis Gairėse rekomenduojamas kovos su dumblėjimu būdas yra nuosėdų nuplovimas iš rezervuaro išleidžiamu vandeniu. Įprasta žiemos metu rezervuarą palikti be vandens, jei to nereikia. Tai nedaroma aukštesnės vandens augalijos (nendrės, nendrės ir kt.), augančios virš akvatorijos mažesniame nei 1,5 m vandens gylyje, vegetacijos laikotarpiu.

Monografijoje analizuojama apie 100 pasaulio rezervuarų, iš kurių ankstyviausias buvo sukurtas 1814 m.

(Aplankyta 49 kartus, 1 apsilankymai šiandien)

Netolygus upės tėkmės pasiskirstymas teritorijoje, jos metinis ir ilgalaikis kintamumas apsunkina gyventojų ir šalies ūkio poreikių patenkinimą reikiamam vandens kiekiui. Tai ypač aktualu mažai vandens metais ir sezonais. Problema sprendžiama reguliuojant upių tėkmę rezervuarais ir tvenkiniais.

Rezervuaras yra dirbtinis rezervuaras, skirtas reguliuoti upių tėkmę, t.y. perskirstymas laiku, siekiant jį efektyviau panaudoti šalies ūkio reikmėms.

Dideli rezervuarai, kaip taisyklė, turi sudėtingą (daugiafunkcę) paskirtį: hidroenergetika, vandens tiekimas, vandens transportas, poilsis, apsauga nuo potvynių. Efektyviausią vandens išteklių naudojimą užtikrina vienoje sistemoje veikianti telkinių kaskada.

Maži rezervuarai ir tvenkiniai naudojami vandens tiekimui gyventojams ir tam tikroms pramonės šakoms ar žemės ūkiui.

Visame pasaulyje buvo sukurta daugiau nei 2500 didelių rezervuarų, kurių kiekvieno tūris yra daugiau nei 100 milijonų km 3. Dauguma jų yra Šiaurės Amerikoje (36 % arba apie 900). Rusijoje yra apie 100 tokių rezervuarų, iš kurių didžiausi yra Bratskoe, Krasnojarskas ir Zejaskojė.

Upės rezervuarų sistema vadinama kaskados.

Rezervuarus galima skirstyti į tipus pagal vagos pobūdį, užpildymo vandeniu būdą, geografinę padėtį, vietą upės baseine, tėkmės reguliavimo pobūdį.

Autorius baseino struktūra rezervuarai skirstomi į:

· upės tipas arba slėnis, vaga yra upės slėnio dalis. Jie išsiskiria pailga forma ir didėjančiu gyliu nuo viršaus iki užtvankos.

· ežero arba baseino tipas, tai yra spyruokliniai, t.y. reguliuojami, ežerai ir rezervuarai, esantys izoliuotose žemumose ir įdubose, įlankose, žiotyse, atitvertose nuo jūros, taip pat dirbtiniuose kasinėjimuose.

Pagal užpildymo vandeniu būdą rezervuarai skirstomi į:

· Zaprudnye, kai jie užpildomi vandeniu iš upelio, ant kurio jie yra

· Skysčiai, kai vanduo jiems tiekiamas iš šalia esančios vandens telkinio ar rezervuaro.

Pagal geografinę vietą:

· Kalnas, pastatytos ant kalnų upių, jos dažniausiai siauros ir gilios bei turinčios slėgį, t.y. vandens lygio padidėjimo upėje mastas pastačius užtvanką iki 300 m ar daugiau

· Papėdės, galvos aukštis 50-100 m

· Lygumos dažniausiai platus ir negilus, galvos aukštis ne didesnis kaip 30 m.

Pagal srauto reguliavimo pobūdį:

· Daugiametis reglamentas (nuotėkio perskirstymas tarp mažo ir didelio vandens metų)

· Sezoninis (nuotėkio perskirstymas per metus tarp mažo ir didelio vandens sezonų)

· Kas savaitę (srauto perskirstymas per savaitę)

· Kasdienis reguliavimas (srauto perskirstymas per dieną)

Tėkmės reguliavimo pobūdį lemia rezervuaro paskirtis bei rezervuaro naudingojo tūrio ir upės vandens tėkmės kiekio santykis.

Rezervuarų formos ir dydžiai pasižymi tomis pačiomis morfometrinėmis savybėmis kaip ir ežerų. Jie taip pat priklauso nuo rezervuaro pripildymo laipsnio ir yra „pririšti“ prie tam tikros vandens lygio vertės, tačiau, skirtingai nei ežeruose, vandens lygis rezervuare yra reguliuojamas, o lygio eigą lemia vandens pobūdis. reglamentą.

Projektuojant rezervuarus, kiekvienam iš jų nustatomi (nustatomi) lygiai, atitinkantys tam tikras hidrologinio režimo fazes, vadinamieji. dizaino lygiai.

· Normalus išlaikymo lygis NPU, lygis, kuris pasiekiamas iki užpildymo laikotarpio pabaigos vidutiniais metais pagal vandens kiekį ir kurį užtvanka gali išlaikyti ilgą laiką

· Priverstinio palaikymo lygio FPU, kuris pasitaiko retais atvejais, pvz., esant dideliam vandeniui ar potvyniams, laikomas trumpai, viršija FSL 0,5-1 m

· Trigerio lygis. Trigeriniai lygiai apima: kasdienį (dispečerinį) trigerinį lygį, kuris pasiekiamas normaliai eksploatuojant rezervuarą; maksimalios produkcijos lygį, kuris pasiekiamas tik sausais metais

· ULV negyvas garso lygis, didžiausias galimas vandens lygio sumažėjimas rezervuare, žemiau kurio neįmanoma išleisti. Rezervuaro, esančio žemiau ULV, tūris vadinamas miręs tūris.

Tūris, esantis tarp ULV ir NPU, vadinamas naudingasis rezervuaro tūris PO.

Naudingų ir mirusių tūrių suma suteikia bendras rezervuaro tūris arba talpa.

Tūris, esantis tarp NPU ir FPU, vadinamas rezervinis tūris .

Pagal baseino morfometrinius požymius Išskiriamos būdingos sritys:

ü Žemutinė – prie užtvankos (visada giliavandenė);

ü Vidutinis – tarpinis (gilus vanduo tik esant aukštam lygiui);

ü Viršutinė – sekli (esanti užliejamoje vagoje ir salpoje);

ü Atramos ploto išsikišimas.

Ribos yra savavališkos ir priklauso nuo lygio svyravimų amplitudės

Rezervuarai, jų klasifikacija ir charakteristikos

Bendra informacija apie nuotėkio reguliavimą. Rūšys ir tipai

nuostatai

Natūralios būklės upių vandens srautas yra labai įvairus, priklausomai nuo daugelio veiksnių, pirmiausia nuo mitybos pobūdžio. Kai kuriose upėse, kuriose vyrauja sniegas, didžiausias vandens debitas yra dešimtis ir šimtus kartų didesnis nei minimalus. Potvynio metu labai padidėja vandens tėkmė, pakyla lygis ir labai padidėja gyliai, kurie visiškai netinkami laivybai. Mažo debito ir žemo vandens lygio laikotarpiais gylis smarkiai mažėja, ypač ties riedučiais, o tai riboja upių keliamąją galią vežti krovinius ir keleivius.

Srauto reguliavimas upės suprojektuotos taip, kad laikui bėgant pakeistų natūralų upių tėkmės režimą, sumažintų vandens tėkmės svyravimus, gilintų vandens kelius per visą laivybos laikotarpį ir ženkliai pagerintų vandens išteklių naudojimą įvairiems ūkio sektoriams: energetikai, laivybai, plaukiojimui medine plaustais, vandens tiekimas ir žemės ūkis. Be to, reguliuojant srautą, sprendžiama potvynių prevencijos ir žemės ūkio paskirties žemės bei pastatų apsaugos problema.

Upės tėkmei reguliuoti statomas hidrotechnikos statinių mazgas (hidraulinis mazgas), kuriame (be kitų statinių) yra viena ar kelios užtvankos. Virš hidroelektrinės pakyla vandens lygis, susidaro rezervuaras, leidžiantis kaupti „perteklinį“ vandenį esant dideliems srautams (per sniegą ir lietų potvynius). Žemo vandens periodu upės atkarpa žemiau hidroelektrinės gauna papildomo vandens srauto, lyginant su gamtinėmis vertybėmis (vanduo išleidžiamas iš rezervuaro), didėja vandens lygis ir gylis. Taigi vandens srautas laikui bėgant pasiskirsto netolygus.

Kiekvienam rezervuarui, atliekant vandentvarkos skaičiavimus, nustatomi tokie būdingi vandens lygiai, turintys pastovius pakilimus:

FPU – priverstinio išlaikymo lygis;

NPU – normalus išlaikymo lygis;

UNS – navigacijos atsako lygis;

LLV – mirusio garso lygis.

Priverstinis atraminis lygis (FRL) – tai aukštesnis nei įprastas vandens lygis, laikinai įleidžiamas į rezervuarą avarinėmis hidrotechnikos statinių eksploatavimo sąlygomis (pavyzdžiui, praeinant ypač dideliam potvyniui).

Normalus sulaikymo lygis (NRL) – tai aukščiausias projektinis vandens lygis, kuris rezervuare palaikomas normaliomis hidrotechnikos statinių eksploatavimo sąlygomis (iki tokio lygio rezervuarą galima užpildyti įprasto potvynio metu).

Navigacijos nusileidimo lygis (NSL) – tai žemiausias leistinas vandens lygis telkinyje navigacijos laikotarpiu, atsižvelgiant į būtinybę išlaikyti laivybai tinkamus gylius.

Negyvo tūrio lygis (MTL) yra žemiausias vandens lygis, iki kurio galima išpilti (nuleisti) rezervuarą.

NPU ir UNS rezervuaro tūrių skirtumas vadinamas naudinga apimtis.

Rezervuaro tūris ties ULV vadinamas miręs apimtis. Negyvas rezervuaro tūris parenkamas taip, kad būtų minimalus vandens slėgis, užtikrinantis normalų hidroelektrinės turbinų darbą. Upėse, nešančiose daug nuosėdų, renkantis negyvojo tūrio vertę, atsižvelgiama į laiką, per kurį eksploatacijos metu jos užpildomos nuosėdomis. Be to, renkantis vandens gerinimo įrenginį, atsižvelgiama į būtinybę užtikrinti patikimą vandens paėmimo vietų, tiekiančių vandenį įmones, gyvenvietes ir žemės ūkio paskirties žemę, veikimą.

Vartotojų nuotėkio reguliavimo reikalavimai yra skirtingi ir kartais prieštaringi. Pavyzdžiui, vandens transporto reikmėms didžiausias vandens suvartojimas reikalingas vasarą, kai upėse yra minimalus natūralus vandens tėkmė, siekiant ženkliai padidinti gylius, kad būtų užtikrintas saugus sunkiasvorių laivų judėjimas. Energijai daugiausiai vandens reikia sunaudoti rudens-žiemos laikotarpiu, kai žymiai išauga elektros energijos gamybos poreikis pramonės objektams. Be to, energetiniai interesai reikalauja netolygaus vandens suvartojimo per dieną ir savaitės dienomis dėl netolygaus energijos suvartojimo, o vandens transportui pageidautina, kad vandens suvartojimas ir gylis būtų pastovus, kad nekiltų sunkumų laivams judėti. .

Žemės ūkyje reikia smarkiai padidinti vandens suvartojimą, daugiausia per trumpą auginimo sezoną laukams drėkinti ir augalams laistyti.

Todėl, projektuojant upių tėkmės reguliavimo priemones, būtina atsižvelgti į visų ūkio sektorių interesus, kad iš vandens išteklių būtų gautas didžiausias ekonominis efektas.

Priklausomai nuo tėkmės perskirstymo laikotarpio trukmės ir rezervuaro veikimo režimo, išskiriami šie upių tėkmės reguliavimo tipai: daugiametis, metinis (sezoninis), savaitinis ir kasdieninis.

Daugiamečiai reglamentas numato srauto išlyginimą kelerius metus. Tuo pačiu metu vandens vandens metais rezervuarai užpildomi, o mažo vandens metais daugiausia suvartojamos sukurtos vandens atsargos. Taigi ilgalaikis reguliavimas išlygina ne tik metinius, bet ir ilgalaikius nuotėkio svyravimus. Šio tipo srauto reguliavimas prisideda prie vandens kelio stabilumo ir padidinimo, turint didelį prieinamumą.

Norint atlikti ilgalaikį srauto reguliavimą, sukuriami dideli rezervuarai dideliems vandens kiekiams kaupti. Tokie rezervuarai yra: Verkhne-Svirskoe upėje. Svir, Rybinskoe prie upės. Volga, Tsimlyanskoye prie upės. Donas, Bratskoe prie upės. Angara, Krasnojarskas prie upės. Jenisejus ir kiti.

Paprasčiausias yra metinis reguliavimas, užtikrinantis srauto išlyginimą tik per metus. Tokiu atveju rezervuaras užpildomas potvynio laikotarpiu, o per likusį ilgą laikotarpį, kai staigiai sumažėja natūralus vandens srautas, vanduo iš rezervuaro suvartojamas. Naudingas vandens tūris rezervuare visiškai ištuštinamas prasidėjus kitam potvyniui. Norint užtikrinti tokį srauto reguliavimą, būtina sukurti mažesnius rezervuarus nei naudojant ilgalaikį reguliavimą. Kasmetinis srauto reguliavimas taip pat pagerina navigacijos sąlygas, tačiau sumažina vandens kelio matmenų saugumą. Metinio reguliavimo rūšis yra sezoninis srauto reguliavimas, kurio metu rezervuaro išleidimas vandens lygiui didinti ir gyliams žemiau hidroelektrinės komplekso didinti atliekamas tik sunkiausiu laivybai žemo vandens periodu.

Būtinybė kasdien ir kas savaitę srauto reguliavimas paaiškinamas netolygiu pramonės įmonių ir gyvenamųjų vietovių elektros energijos suvartojimu. Kasdienį reguliavimą lemia energijos suvartojimo netolygumai per dieną. Paprastai daugiausiai hidroelektrinių pagaminamos energijos suvartojama dienos metu, kai dirba pramonės įmonės, o ypač vakare, kai dirba įmonės ir įjungtas gyvenamųjų vietovių apšvietimo tinklas. Mažiausias suvartojimas yra naktį, nes šiuo metu dauguma įmonių nedirba, o apšvietimas yra išjungtas. Todėl tokiam netolygiam elektros energijos suvartojimui užtikrinti veikia atitinkamas skaičius hidroelektrinės turbinų, todėl susidaro netolygus vandens suvartojimas iš rezervuaro.

Savaitinį srauto reguliavimą lemia elektros energijos suvartojimo netolygumai per savaitę. Šeštadienį ir sekmadienį, kai daugelis įmonių nedirba, energijos suvartojama žymiai mažiau nei darbo dienomis.

Reguliuojant srautą kasdien ir kas savaitę, dėl dažnų debitų kaitos, upės ruože žemiau rezervuaro atsiranda vandens lygio svyravimai, kuriuos galima atsekti keliasdešimt kilometrų. Taigi kasdienis ir savaitinis nuotėkio reguliavimas yra būdingas nuotėkio energijos naudojimo požymis ir skiriasi nuo kitų reguliavimo rūšių. Šiuo atveju nėra nuotėkio išlyginimo, o, priešingai, didėja jo pasiskirstymo netolygumas laikui bėgant.

Toks srauto reguliavimas apsunkina laivybą, nes mažėjant lygiui mažėja gyliai, komplikuojasi krantinių projektavimas ir įrengimas, kartais sutrinka laivų eismo grafikas.

Norint užtikrinti kasdienį ir savaitinį srauto reguliavimą, nereikia didinti ilgalaikio ar kasmetinio reguliavimo rezervuaro talpos.

Pagal vandens suvartojimo (grąžinimo) iš rezervuaro būdą išskiriami du reguliavimo tipai: su nuolatiniu ir kintamu vandens išleidimu. Fig. 9.1 paveiksle pavaizduoti keli metinio reguliavimo suprojektuoto grąžinimo grafiko atvejai: vienoda ištisus metus (9.1 pav., a); uniforma su dviem etapais navigacijos ir žiemos laikotarpiu (9.1 pav., b); laipsniškai su maksimaliu išėjimo srautu vasaros (mažo vandens) laikotarpiu (9.1 pav., c).

Paskutinis laipsniško grįžimo grafiko atvejis būdingas kompensuojamajam transporto ir energetikos reguliavimui. Be to, mažo vandens laikotarpiais, kai buitinio vandens suvartojimas minimalus, grąža iš rezervuaro yra didžiausia. Žiemą iš rezervuaro tiekiamas tik garantuotas hidroelektrinės turbinos srautas, kuris generuoja elektros energiją. Potvynių metu reguliuojama galia didėja tik tam, kad padengtų vandens nuostolius dėl garavimo.

Visais atvejais buitinio hidrografo plotas w 1, esantis virš išleidimo diagramos, rodo rezervuaro tūrį V B, ir sritis w 2, esantis žemiau grąžinimo grafiko, bet virš buitinio hidrografo – grąžinimo tūris reguliuojamiems vandens srautams užtikrinti Q Z. Kad toks grįžimas būtų įmanomas, nelygybė turi būti patenkinta w 1 ³ w 2, t.y. kad nuotėkio deficitas vasaros-žiemos laikotarpiu neviršytų nuotėkio pertekliaus pavasario potvynių laikotarpiu.

Rezervuarai, jų klasifikacija ir charakteristikos

Remiantis hidrografinėmis charakteristikomis, išskiriami trys rezervuarų tipai: kanalas, ežeras ir mišrus.

Rezervuaras, susidarantis užtvanka užtvenkus upės tėkmę ir užliejus upės slėnį, vadinamas upės vaga(9.2 pav., a). Tokie rezervuarai paprastai turi didelį ilgį ir vandens paviršiaus plotą. Norint juose sukurti dideles vandens atsargas, būtina gerokai padidinti vandens lygį.

Ozernoe rezervuaras susidaro dėl užtvankos, užtveriančios iš ežero ištekančios upės šaltinį (9.2 pav., b). Tuo pačiu metu vanduo užpildo ežero dubenį. Tokiuose rezervuaruose, kurių vandens paviršiaus plotas yra didelis, galima sukurti didelius vandens rezervus, palyginti nedaug pakilus ežero lygiui.

Pastačius užtvanką šiek tiek žemiau iš ežero ištekančios upės šaltinio, a sumaišytas rezervuaras, apimantis ežero dubens ir gretimo upės slėnio telkinius (9.2 pav., c).

Pagrindinės bet kurio rezervuaro savybės yra jo talpa V ir vandens paviršiaus plotą F. Šiuo atveju rezervuaro vandens paviršiaus plotas nustatomas pagal planimetrines kontūrines linijas, naudojant topografinius žemėlapius atitinkamame pakrantės šlaito aukštyje. Rezervuaro tūris apskaičiuojamas nuosekliai sudedant vidutinių vandens paviršiaus plotų sandaugas F i vienam vandens lygio aukščio padidėjimui DZ

Rezervuaro charakteristikos pateikiamos arba lentelės pavidalu esant keturiems būdingiems vandens lygiams (FPU – priverstinis išlaikymo lygis, NPU – normalus išlaikymo lygis, UNS – navigacijos lygis ir ULV – negyvo tūrio lygis), arba talpos priklausomybės kreivių forma. V ir vandens paviršiaus plotą F nuo vandens lygio pokyčių rezervuare (9.3 pav.). Ant kreivių V Ir F=¦(Z) taikomos apskaičiuotos FPU, NPU, UNS ir UMO žymės.

Žemutinėje rezervuaro dalyje pagrindinė charakteristika yra santykio tarp vandens lygio ir debito kreivė. Jis statomas remiantis hidrometrinių matavimų duomenimis už ilgalaikį laikotarpį iki užtvankos pastatymo, o vėliau koreguojamas, nes yra ardomas upės dugnas žemiau užtvankos aikštelės.

Eksploatuojant rezervuarą, be naudingo tūrio, sunaudojamo šalies ūkiniams tikslams, yra nenaudingų vandens nuostolių dėl garavimo nuo rezervuaro vandens paviršiaus bei filtravimo į dugno ir krantų gruntą.

Garavimo nuostoliai atsiranda užliejus didelę upės slėnio plotą. Šių nuostolių dydis P n nustatomas pagal skirtumą tarp vandens kiekio, patenkančio į atmosferą nuo rezervuaro vandens paviršiaus Z in ir vandens kiekis, kuris anksčiau (prieš potvynį) pateko į atmosferą iš rezervuaro užimamo sausumos ploto Z s

Kur: X – kritulių kiekis, iškritęs į rezervuaro užimamą plotą;

Y– vandens srautas iš nurodytos zonos.

Norint nustatyti Z in naudoti vidutinio ilgalaikio garavimo iš vandens paviršiaus izoliuotų žemėlapį, sudarytą pagal ilgalaikius stebėjimus telkinio teritorijoje.

Tiesioginis vertės apskaičiavimas Z s sudėtinga dėl didelės gamtinės aplinkos įvairovės (teritorija, kurioje buvo pastatytas rezervuaras, reljefas, augmenija ir kt.). Todėl ši vertė nustatoma netiesiogiai kaip skirtumas tarp kritulių ir vandens nuotėkio.

Vandens nuostoliai dėl garavimo Šiaurės vakarų zonoje paprastai yra 1-2 mm per metus. Pietiniuose regionuose, kuriuose yra sausas klimatas, jie yra žymiai didesni, iki 0,5–1,0 m ar daugiau per metus, į tai atsižvelgiama nustatant naudingą rezervuaro tūrį.

Vanduo iš rezervuaro dėl filtravimo prarandamas per rezervuaro dubenį sudarančios uolienos poras į gretimus baseinus, taip pat per pačios užtvankos korpusą ir įvairius įrenginius į upės žemupį. Be to, pastarojo tipo filtravimo nuostoliai yra santykinai maži ir dažniausiai į vandens ūkio skaičiavimus neatsižvelgiama.

Vandens nuostoliai dėl filtravimo per rezervuaro dugną ir krantus priklauso nuo užtvankos sukuriamo vandens slėgio ir hidrogeologinių sąlygų (upės slėnį sudarančių uolienų, jų vandens pralaidumo, atsiradimo pobūdžio, lygio padėties ir gruntinio vandens režimo).

Filtravimo nuostoliai bus minimalūs tuo atveju, kai rezervuaro dugnas sudarytas iš praktiškai vandeniui atsparių uolienų (molio, tankių nuosėdinių ar masyvių kristalinių uolienų be įtrūkimų), o gruntinio vandens lygis šlaituose prie rezervuaro yra aukščiau normalaus laikančio vandens lygio. .
lygiu (9.4 pav., a).

Dideli filtravimo nuostoliai pastebimi rezervuaruose, kurių dugnas ir krantai susideda iš suskilusių smiltainių, klinčių, skalūnų ar kitų laidžių gruntų, o šlaituose gruntinio vandens lygis yra žemiau FSL žymos (9.4 pav., b).

Didžiausias filtravimas iš rezervuarų stebimas pirmaisiais jų eksploatavimo metais. Tai paaiškinama tuo, kad rezervuaro užpildymo laikotarpiu dugną sudarantis gruntas prisotinamas vandeniu ir pasipildo gruntinio vandens atsargos. Laikui bėgant filtravimas mažėja ir stabilizuojasi po 4-5 metų. Vandens filtravimas iš rezervuaro per uolienų poras buvo menkai ištirtas dėl daugybės lemiančių veiksnių ir hidrogeologinių tyrimų sudėtingumo. Todėl, norėdami įvertinti tokius nuostolius, jie dažnai remiasi esamų rezervuarų eksploatavimo patirtimi.

Pagal apytikslius standartus, esant vidutinėms hidrogeologinėms sąlygoms, vandens nuostolių sluoksnis iš rezervuaro dėl filtravimo gali svyruoti nuo 0,5 m iki 1,0 m per metus.

- dirbtiniai rezervuarai, paprastai sukurti upių slėniuose, kad būtų galima kaupti ir saugoti vandenį, skirtą naudoti šalies ūkyje.

Rezervuarai turi panašumų su ir: su pirmuoju - išvaizda ir lėta vandens apykaita, su antruoju - laipsnišku vandens judėjimo pobūdžiu. Tuo pačiu metu jie taip pat turi savo išskirtinių bruožų:

Rezervuarai ištisus metus patiria žymiai didesnius vandens lygio svyravimus nei upėse ir ežeruose, kurie susiję su dirbtiniu tėkmės reguliavimu – vandens kaupimu ir išleidimu;
dėl vandens srauto vanduo įkaista mažiau nei ežeruose;
maži rezervuarai užšąla anksčiau, o dideli - vėliau nei upės, bet abu atsidaro vėliau nei upės;
rezervuaro vandenų mineralizacija yra didesnė nei upių ir kt.

Žmonės pradėjo statyti pirmuosius rezervuarus, kurie tarnavo laukams drėkinti dar prieš mūsų erą Nilo, Tigro ir Eufrato, Indo, Jangdzės ir kt. slėniuose. Viduramžiais rezervuarai buvo ne tik Azijoje ir Afrikoje, bet ir Europoje ir Amerikoje. Šiais laikais rezervuarai pradėti naudoti ne tik drėkinimui, bet ir pramoniniam vandens tiekimui bei upių transporto plėtrai. Šiais laikais kita rezervuarų funkcija buvo elektros energijos gamyba.

Po to buvo pastatyta daugybė rezervuarų. Nuo to laiko iki šiandien jų skaičius visame pasaulyje išaugo penkis kartus. Būtent šiuo laikotarpiu buvo sukurti didžiausi rezervuarai pasaulyje. Daugumoje pasaulio regionų rezervuarai buvo sukurti septintajame dešimtmetyje, o po to palaipsniui mažėjo.

Šiuo metu visame pasaulyje veikia daugiau nei 60 tūkstančių rezervuarų.

Pagrindiniai rezervuarų parametrai yra paviršiaus plotas, vandens tūris, gylis ir vandens lygio svyravimų amplitudė eksploatavimo sąlygomis.

Visų pasaulio rezervuarų vandens paviršiaus plotas yra 400 tūkstančių km 2. Viktorijos rezervuaras (Owen-Fole) Rytų Afrikoje (Ugandoje) laikomas didžiausiu pagal paviršiaus plotą. Jame taip pat yra Viktorijos ežeras (68 000 km 2), kurio lygis pakilo 3 m dėl 1954 m. Viktorijos Nilo upėje pastatytos Owen-Fole užtvankos. Antrąją vietą užima Voltos rezervuaras, esantis Ganos Respublikoje (Vakarų Afrika). Jo veidrodžio plotas yra 8482 km2.

Kai kurių didžiausių rezervuarų ilgis siekia 500 km, plotis – 60 km, didžiausias gylis – 300 m Giliausias telkinys pasaulyje yra Boulder Dam upėje. Koloradas (vidutinis gylis 61 m).

Bendras pasaulio rezervuarų tūris yra 6 600 km 3 , o naudingas tūris, ty tinkamas naudoti, yra 3 000 km 95% vandens telkiniuose yra iš rezervuarų, kurių tūris yra didesnis nei 0,1 km 3 . Didžiausias rezervuaras pagal vandens tūrį taip pat yra Viktorijos rezervuaras (204,8 km 3). Po juo eina Bratsko tvenkinys, esantis prie Angaros upės (169,3 km 3).

Pagal vandens tūrį ir vandens paviršiaus plotą rezervuarai skirstomi į didelius, labai didelius, didelius, vidutinius, mažus ir mažus.

Didžiausias rezervuarų bendras vandens tūris yra didesnis nei 500 km 3 . Iš viso jų yra 15 Jie randami visuose pasaulio regionuose, išskyrus Australiją.

Pagal kilmę rezervuarai skirstomi į slėnius-upius, ežerus, esančius prie gruntinio vandens ištakų, upių žiotyse.

Dėl rezervuarų ežero tipas(pavyzdžiui, Rybinskas) pasižymi vandens masių susidarymu, kurios savo fizinėmis savybėmis žymiai skiriasi nuo intakų vandenų savybių. Srovės šiuose rezervuaruose labiausiai susijusios su vėjais. Slėnis-upė rezervuarai (pavyzdžiui, Dubossary) yra pailgos formos, juose esančios srovės, kaip taisyklė, yra nutekančios; Vandens masė savo savybėmis artima upių vandenims.

Rezervuarų paskirtis

Konkrečiam tikslui rezervuaro vandenys gali būti naudojami drėkinimui, vandens tiekimui, hidroelektrinių gamybai, laivybai, poilsiui ir kt. Be to, jie gali būti kuriami vienai paskirčiai arba tam tikriems tikslams.

Daugiau nei 40% rezervuarų yra sutelkti Šiaurės pusrutulio vidutinio klimato juostoje, kur yra daugiausia ekonomiškai išsivysčiusių šalių. Nemažai rezervuarų taip pat yra subtropinėje zonoje, kur jų sukūrimas visų pirma susijęs su žemės drėkinimo poreikiu. Atogrąžų, subekvatorinėje ir pusiaujo zonose rezervuarų skaičius yra palyginti mažas, tačiau kadangi tarp jų vyrauja dideli ir didžiausi, jų dalis bendrame visų rezervuarų tūryje yra daugiau nei 1/3.

Rezervuarų ekonominė svarba yra didelė. Jie reguliuoja srautą, sumažina potvynius ir palaiko tinkamą upės lygį per visą likusį metų laiką. Dėl upių telkinių kaskados sukuriami vieningi giliavandenio transporto maršrutai. Rezervuarai yra poilsio, žvejybos, žuvininkystės ir vandens paukščių veisimo vietos.

Tačiau kartu su teigiama rezervuaro reikšme jie sukelia nepageidaujamas, bet neišvengiamas pasekmes: žemių užtvindymą virš užtvankos, ypač turtingų užliejamų pievų; rezervuarų įtakos zonoje esančių žemių užtvindymas ir net užmirkimas dėl kylančio gruntinio vandens lygio; žemių, esančių žemiau užtvankos, nusausinimas; vandens kokybės pablogėjimas rezervuaruose dėl sumažėjusio savaiminio apsivalymo gebėjimo ir per didelio melsvadumblių vystymosi; Rezervuarų užtvankos neleidžia žuvims neršti, daro žalą žuvininkystei ir pan.

Tuo pačiu metu telkinių statyba daro nepataisomą žalą gamtai: užliejamos ir povandeninės derlingos žemės, užpelkėja gretimos teritorijos, apdorojami krantai, išsausėja salpos, keičiasi mikroklimatas, sutrinka žuvų genetinės migracijos keliai upėse, tt Be to, jų statyba plokščiose vietovėse yra susijusi su miškų kirtimu ir būtinybe perkelti daugybę tūkstančių žmonių. Žinoma, čia daugiau kalbame apie didelius rezervuarus.

Rusijos teritorijoje pastatyta daugiau nei šimtas didelių objektų – užtvankų pagalba dirbtinai sukurtų vandens sankaupų. Šiame straipsnyje mes išsamiai apsvarstysime, kas yra rezervuaras, jo pagrindinės savybės ir jo įtakos aplinkai vaidmuo.

Rezervuaras - kas tai?

Kas yra rezervuaras? Tai yra žmogaus dirbtinai sukurto kraštovaizdžio komponentas. Hidrologinis upės režimas reguliuojamas pagal būtinus reikalavimus. Rezervuare susikaupusio vandens panaudojimą lemia ūkiniai poreikiai.

Dirbtinių rezervuarų vaidmuo

Rusija užima didžiulius Eurazijos žemyno plotus. Jos teritorijos tęsiasi nuo Arkties vandenyno krantų iki pietinių stepių ir dykumų. Ne visur gausu upių ir ežerų, visiškai patenkinančių žmogaus poreikius. Šalies ekonomikai reikia daug gėlo vandens. Dirbtiniai rezervuarai jau seniai naudojami buitiniams gyventojų poreikiams ir pasėlių drėkinimui. Egipto Sadd el-Kafara, pastatytas prieš mūsų erą, laikomas seniausiu žmogaus sukurtu rezervuaru. Nuo XX amžiaus pradžios tokių rezervuarų statyba tapo plačiai paplitusi. Dabar planetoje yra daugiau nei 60 tūkstančių dirbtinai sukurtų rezervuarų. Didžiausi rezervuarai pasaulyje yra Nasseras Egipte prie Nilo upės, Volta Ganoje, Rusijoje Kuibyševskoje prie Volgos ir Bratskoje prie Angaros.

Tikslas

Bendras visų pasaulio rezervuarų plotas, kurį žmogus sukūrė per visą istoriją, yra daugiau nei 400 tūkstančių kvadratinių kilometrų. Dauguma rezervuarų yra Europoje, Azijoje ir Šiaurės Amerikoje. Kas yra žmonių rezervuaras, išskyrus dideles vandens atsargas, naudojamas pagrindiniams buitiniams ir ekonominiams poreikiams tenkinti? Dirbtinių rezervuarų eksploatavimas leidžia racionaliau naudoti vandens išteklius - sukaupti naudojami dirvožemio drėkinimui, vandens tiekimui gyventojams ir pramonei, hidroenergetikai ir transporto maršrutams. Taip pat naudojamas potvynių prevencijai.

Rezervuarai dažnai yra mėgstamiausios poilsio ir žvejybos vietos. Tačiau nepaisant teigiamo ekonominio efekto, užtvankų statyba dažnai sukelia neigiamų pasekmių, kurios turi įtakos gretimų teritorijų ekologijai.

Dirbtinių rezervuarų kategorijos

Rezervuarus galima suskirstyti pagal kelis kriterijus:

struktūra;
vieta upės baseine;
užpildymo būdas;
vandens lygio reguliavimo laipsnis;
geografinė padėtis.

Atsižvelgiant į rezervuaro lovos pobūdį, jie skirstomi į:

Slėnis – slėnis, užtvertas užtvankos, yra vaga. Apačios nuolydžio kryptis nuo viršaus iki užtvankos yra pagrindinis bruožas, apibūdinantis šį rezervuarą. Gylis didėja link užtvankos. Gali būti kanalas ir salpa-slėnis.
Baseinas – esantis žemumose, izoliuotose nuo jūros užtvankų pagalba.

Pagal vietą upės baseine:

Jodinėjimas žirgais.
Žolinės.
Kaskada yra laiptuota sistema upės vagoje.

Užpildant vandeniu:

Skystis.
Zaprudnye.

Pagal vandens lygio reguliavimo pobūdį:

Daugiametis – lysvės užpildymas gali vykti per kelerius metus.
Kasdienis – lygis nuolat reguliuojamas.
Sezoninis – vandens išleidimas vyksta tam tikru metų laiku. Sezoniniai srautai naudojami dirbtinai laistyti žemės ūkio paskirties žemę pavasarį ir vasarą ir sumažinti galimą potvynių riziką.

Žiemos lygio kritimas yra pavojingas rezervuaro, sukurto užtvankos pagalba, florai ir faunai. Jei rezervuare žiemą atsiranda sezoninis nuotėkis, ant išdžiūvusio dugno nusėdę ledo sluoksniai sutraiško daugybę žuvų.

Pagal geografinę vietą:

Lygumas yra platus rezervuaras, vandens lygio aukštis ne didesnis kaip 30 metrų.
Kalnas – lygio kilimas gali siekti daugiau nei 300 metrų.
Predgornoe - rodikliai yra 100 metrų atstumu.
Primorskoye - kelių metrų slėgis, pastatytas jūros įlankose.

Kas yra rezervuaras žvejui ir turistui?

Upės vagos keitimas neigiamai veikia žuvų nerštą. Keičiantis aprūpinimui maistu ir populiacijų telkimosi vietomis, rūšinė sudėtis palaipsniui prastėja. Vertingos rūšys nyksta. Tačiau žvejyba rezervuare dažnai būna sėkminga.

Dideli rezervuarai pasižymi savo mikroklimatu. Dideli gėlo vandens rezervuarai dažnai vadinami jūra. Atvirame vandens paviršiuje atsiranda bangos, kurios, nesant natūralių kliūčių salų pavidalu, yra labai aukštos. Ne tik aplinkinių krantų gyventojai mėgsta ilsėtis prie rezervuaro, vaizdingi kraštovaizdžiai ir turtinga fauna pritraukia daugybę turistų ir keliautojų.

Poveikis aplinkai

Rezervuarų statyba gali neigiamai paveikti gamtines aplinkos sąlygas. Rimčiausios neigiamos didelių rezervuarų statybos pasekmės yra žemės užliejimas, kylantis gruntinio vandens lygis, pajūrio zonų užpelkėjimas. Bendras teritorijų, kurios buvo po vandeniu, plotas yra apie 240 tūkstančių kvadratinių kilometrų. Rezervuarų uždumblėjimas – tai didelių nuosėdų susidarymo dugne procesas, dėl kurio sumažėja vandens lygis. Taip pat daroma prielaida, kad dėl papildomos apkrovos susikaupusių vandens tūrių masės forma gali padidėti seismiškumo lygis.

Rezervuarų statyba sukelia daug įvairių pasekmių. Kuriant ir eksploatuojant užtvankas, reikia kruopščiai planuoti statybas ir atsižvelgti į aplinkosaugos prognozes.