ВОДОХРАНИЛИЩЕ
искусственно созданный водоем с замедленным водообменом, объемом более 1 млн м3, уровенный режим которого постоянно регулируется (контролируется) гидротехническими сооружениями в целях накопления и последующего использования запасов воды для удовлетворения хозяйственных и социальных потребностей. К особому типу относятся наливные водохранилища, создаваемые чаще всего в естественных депрессиях, в которых аккумулируются паводковые воды, и водохранилища в прибрежных участках морей (заливах, бухтах, лиманах) и эстуариях, отделенных от них плотинами и дамбами. К специфической категории относятся подземные водохранилища, при создании которых используют подземные пустоты, напр. карстовые. Водохранилища могут включать в себя озера, режим уровней которых искусственно изменяется и регулируется плотинами. Ведущими факторами, определяющими специфику процессов внутри водохранилищ, служат водообмен и уровенный режим водоема. Один из показателей водообмена - период, в течение которого происходит полная смена водной массы: для водохранилищ разного типа он может составлять от нескольких суток до нескольких лет. Главная цель создания водохранилищ - регулирование стока. Водохранилища позволяют перераспределить сток во времени, а совместно с каналами, тоннелями и водопроводами - и по территории. Регулирование стока осуществляется, в основном, в интересах энергетики, ирригации и водного транспорта, водоснабжения и для предотвращения наводнений. Для этого в водохранилищах аккумулируется сток в одни периоды года и отдается накопленная вода в др. периоды. Процесс аккумуляции стока называют наполнением водохранилищ, а отдачу накопленной воды - сработкой водохранилищ. Как наполнение водохранилища, так и его сработку всегда производят до определенных уровней. Амплитуда колебания уровня воды в разных водохранилищах также изменяется в широких пределах - от нескольких десятков сантиметров для равнинных водохранилищ до многих десятков и даже более 100 м для горных водохранилищ.
Высший проектный уровень водохранилища, который подпорные сооружения могут поддерживать в нормальных эксплуатационных условиях в течение длительного времени, называют нормальным подпорным уровнем (НПУ).
Первые водохранилища, предположительно, были созданы в Древнем Египте в 3-м тыс. до н. э. В настоящее время водохранилища создают, как правило, для решения комплексных задач: развития гидро- и теплоэнергетики, водного транспорта, водоснабжения, орошения, для борьбы с наводнениями, а также в целях водного благоустройства территории и создания условий для отдыха населения. Крупнейшие водохранилища на территории России: Братское, Красноярское, Зейское, Куйбышевское.
Водохранилища вносят ряд изменений в природу и хозяйство территории. Самые крупные водохранилища даже оказывают влияние на климат в прибрежной полосе шириной 3-10 км, сглаживают суточные и годовые колебания температуры, повышают влажность воздуха. В зоне недостаточного увлажнения это влияние менее значительно, в зоне избыточного увлажнения оно распространяется на большие территории. В России ширина полосы активного влияния водохранилища на климат увеличивается с юга на север, а абсолютные и относительные показатели изменений уменьшаются.
Обобщение опыта эксплуатации водохранилищ показало, что, давая положительный экономический эффект, они могут вызывать нежелательные экологические последствия, в т. ч. затопление, подтопление и заболачивание лесных земель. При проектировании водохранилищ должны быть предусмотрены мероприятия по очистке его ложа от леса и кустарников, инженерной защите территорий от подтопления и затопления, природоохранному обустройству акватории и береговой зоны водохранилищ, созданию водоохранных зон. Прибрежные леса водохранилищ подвержены сезонному, кратковременному и длительному подтоплению вследствие изменения уровенного режима водохранилищ и преобразования почв. Первопричиной подтопления является подпор грунтовых вод, вызванный повышением базиса эрозии (см. Река) при создании водохранилищ.
Ощутимое влияние подтопления на ход роста лесных насаждений должно проявиться спустя 5-10 лет после наполнения водохранилища до НПУ. Общая продолжительность стадии направленного изменения природной среды оценивается в 25-30 лет, в т. ч. ускоренные изменения происходят первые 10-20 лет после наполнения водохранилища.
В соответствии с характером регулирования стока и в зависимости от амплитуды колебания уровня воды в водохранилище в вегетационный период меняется характер подтопления прибрежных лесов.
В подзоне прямого влияния водохранилища по реакции древесной растительности на изменение увлажнения выделяют 4 пояса.
- Пояс периодического затопления располагается между наинизшим уровнем сработки перед половодьем и уровнем максимального форсирования (обычно на 0,2-0,3 м выше НПУ). В поясе периодического затопления гибель древостоя и глубокая трансформация травяного и мохово-лишайникового покрова происходят в первые годы после наполнения водоема. Главной причиной гибели леса служит минимальное содержание кислорода в воде. Его дефицит связан с затратами на окисление органических веществ в зоне затопления. Кроме того, наполнение водохранилища происходит, в основном, за счет талых снеговых вод, бедных кислородом и солями.
- Пояс сильного подтопления (отрицательного влияния); его верхняя граница в зависимости от режима и типа леса располагается в пределах 0,4-1,0 м над НПУ; характерен для всех водохранилищ лесной зоны.
- Переходный пояс слабого влияния (нарастающего и уменьшающегося подтопления) занимает территорию в пределах 0,4-1,0 м над НПУ.
- Пояс умеренного и слабого подтопления (положительного воздействия); внешняя граница варьирует от 2-4 м над НПУ.
В зоне влияния водохранилища особенно неустойчивы к избытку влаги сосняки лишайниковые, зеленомошные, зелено-мошно-брусничные.