Контрольная работа: Подземные воды зоны многолетней мерзлоты и реки
Водохранилища следует
рассматривать как природно-технические системы, комплексы, которые состоят из
природной и технической подсистем, диалектически взаимодействующих между собой.
Учет этого взаимодействия может существенно увеличить возможности рационального
и комплексного использования водохранилищ, а игнорирование — привести к
значительным потерям. Управляя технической подсистемой водохранилищ, человек
может вызвать развитие таких процессов, явлений и эффектов в природной
подсистеме, которые он пока не в состоянии предотвратить либо их преодоление
требует значительных затрат трудовых и материальных ресурсов. Поэтому
управляемыми объектами водохранилища можно считать лишь частично.
Непосредственно и
полностью человек управляет только запасами воды, а экосистемой и геосистемой
водохранилища — частично и косвенно.
При создании
водохранилищ происходят многообразные изменения природных и хозяйственных
условий на территориях, как непосредственно прилегающих к новому водоему, так и
на удаленных от него вниз по течению реки. Масштабы, глубина и направленность
этих изменений определяются размерами нового водоема (площадь, объем водной
массы, длина, ширина) и своеобразием природных условий района, которые могут
ослаблять или, наоборот, усиливать влияние водохранилища. Когда говорят, что
водохранилищам присуща особая система внутриводоемных процессов, имеют в виду,
что свойственные им гидрологические, гидрофизико-химические и
гидробиологические процессы не идентичны тем, которые наблюдаются в других
водных объектах — озерах, реках и каналах. Ведущими факторами, определяющими
специфику взаимосвязанных и взаимообусловленных внутриводоемных процессов в водохранилищах,
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.
Амплитуда колебаний
уровня воды в разных водохранилищах изменяется также в широких пределах — от
нескольких десятков сантиметров для равнинных водохранилищ до многих десятков и
даже более 100 м для горных водохранилищ.
Именно эти факторы и
отличают условия развития внутриводоемных процессов в водохранилищах от тех,
которые характерны для озер и рек. Проявляется это в том, что в водохранилищах
создаются активные гидродинамические зоны транзитного стока, т. е.
направленного движения воды к плотине, и образуются зоны водоворотных
циркуляции, когда частицы воды перемещаются по очень сложным замкнутым
траекториям. Наличие такой сложной гидродинамической структуры определяет
многие важные для водоемов особенности: формирование и движение водных масс;
термический, газовый и биогенный режимы; перемещение и осаждение минеральных и
органических взвесей; процессы самоочищения воды и, наконец, жизненно важные
условия обитания бактерий, организмов, живущих в толще воды (планктон), донных
организмов (бентос), водной растительности, рыб.
Процессы трансформации
вещества и энергии в водохранилищах имеют иные, чем в озерах и реках, масштабы,
направленность, интенсивность и длительность. Это выражается в показателях
качества воды, в структуре и продуктивности водных экосистем. В целом
водохранилища можно рассматривать как своеобразные огромные преобразователи и
аккумуляторы вещества и энергии, но только не автономные, как, например, озера.
Рекам же в отличие от водоемов с замедленным водообменом, наоборот, свойствен
поточный механизм преобразования вещества и энергии.
Этот накопительный
эффект водохранилищ имеет как положительное (осветление воды, снижение ее
цветности, уменьшение содержания вредных бактерий), так и отрицательное
значение (уменьшение самоочищающей способности воды, образование застойных зон,
большее, чем в реках, прогревание воды, особенно на мелководьях, и как
следствие — евтрофирование новых водоемов). Характерные примеры евтрофирования
водохранилищ: избыточное развитие синезеленых водорослей (цветение воды),
чрезмерное продуцирование биомассы водной растительности (заболачивание
акватории). Иначе говоря, для многих гидробионтов в водохранилищах создаются не
самые лучшие условия; они к тому же усугубляются недостаточно благоприятным
уровенным режимом. Это в итоге существенно отражается на количестве и качестве
хозяйственно наиболее ценной для человека рыбной продукции.
Возрастающее
экономическое значение водохранилищ, особенно крупных, выражается в
формировании водохозяйственных комплексов. Водохранилища оказываются
вовлеченными в систему связей и отношений не только собственно
водохозяйственных, но и социально-экономических. Даже когда водохранилище
создается в интересах только одной отрасли, со временем и другие отрасли
хозяйства оказываются заинтересованными в его использовании.
Водохранилища
посредством гидравлических и водохозяйственных связей неизбежно оказываются
также включенными в сложную разветвленную систему природно-хозяйственных
отношений сначала в пределах участка реки, затем в пределах речного бассейна; в
дальнейшем с развитием межбассейновых перебросок поверхностного стока ключевая
роль водохранилищ распространится на еще большие регионы.
Влияние современных
водохозяйственных суперсистем и систем прослеживается во многих социально-экономических
сферах государств и простирается далеко за пределы районов самих водохранилищ
как базовых элементов этих систем. Один из ярких примеров — водохозяйственная
суперсистема бассейна Волги, насчитывающая 14 крупных и небольших водохранилищ,
режим использования которых ощущается на всей протяжении великой русской реки.
Вели кой также и потому, что на территории волжского бассейна проживает почти
каждый четвертый житель страны и производится четверть всей промышленной и
сельскохозяйственной продукции. Аналогичные водохозяйственные суперсистемы на
базе водохранилищ сформировались на Днепре, Сырдарье, Амудары Ангаре, а также
на Колумбии, Теннесср Паране и многих других крупных река планеты.
Эта динамичность
обусловлена тремя факторами: 1) изменчивостью гидрометеорологических процессов,
определяющих гидрологический режим водоем 2) стремительным изменением
воздействия хозяйства на природную среду, в том числе и на водоемы; 3)
изменениями по разным причинам режима эксплуатации водохранилищ. Совокупное
воздействие указанных факторов приводит к тому, что водохранилища крайне редко
можно считать стационарными объектами, эволюцию которых легко и однозначно
определить на основе прошлой предыстории. Поэтому если и говорится о каком-либо
равновесном состоянии водохранилищ, то всегда подразумевается динамическое
равновесие их как природно-хозяйственных объектов, которое может резко
нарушиться при изменении любого из указанных выше факторов. Динамичность
водохранилищ проявляется во всех их характеристиках, но, пожалуй, наиболее ярко
— в процессах формирования берегов, изменении качества воды, структуры и
продуктивности водных и наземных (в береговой зоне) экосистем. В специальной
литературе иногда даже употребляется термин «эволюция водохранилищ», однако
если эволюция озер продолжается в течение многих сотен и тысяч лет, то в
водохранилищах существенные изменения основных процессов и явлений происходят
по крайней мере на порядок быстрее. Если в озерах изменения носят постепенный и
направленный («правильный») характер, то водохранилища развиваются циклически и
скачкообразно в соответствии с соотношением изменений ведущих факторов.
Главная цель создания
водохранилищ — регулирование стока. Оно делается в основном в интересах
энергетики, ирригации, водного транспорта, водоснабжения и в целях борьбы с
наводнениями.
Для этого в
водохранилищах аккумулируется сток в одни периоды года и отдается накопленная
вода в другие периоды.
Период аккумуляции
стока называется наполнением водохранилища, а процесс отдачи накопленной воды —
сработкой водохранилища. Как наполнение водохранилища, так и его сработка
производятся всегда до более или менее определенных уровней. Высший проектный
уровень водохранилища (верхнего бьефа плотины), который подпорные сооружения
могут поддерживать в нормальных эксплуатационных условиях в течение длительного
времени, называется нормальным подпорным уровнем (НПУ).
На нормальный подпорный уровень рассчитываются как сооружения инженерной
защиты, так и все промышленные, транспортные, коммунальные и другие сооружения,
располагающиеся на берегах водохранилища. Минимальный уровень водохранилища, до
которого возможна его сработка в условиях нормальной эксплуатации, называется
уровнем мертвого объема (УМО). Объем воды, заключенный между НПУ и УМО,
называется полезным, так как именно этим объемом воды и можно распоряжаться в
различных хозяйственных и других целях. Объем же воды, находящейся ниже УМО,
называется мертвым, так как использование его в нормальных условиях
эксплуатации не предусматривается.
Пропускная способность
гидроузла (его турбин, водосливных пролетов, донных отверстий, шлюзов) по
экономическим и реже техническим соображениям ограниченна. Поэтому когда по
водохранилищу идет расход очень редкой повторяемости (раз в сто, тысячу, а то и
десять тысяч лет), гидроузел не в состоянии пропустить всю массу воды, идущую
по реке. В этих случаях уровни воды на всем водохранилище и у плотины
повышаются, увеличивая его объем иногда на значительную величину; одновременно
увеличивается пропускная способность гидроузла.
Термический режим рек
определяется балансом тепла, поступающего в основном от солнечной радиации.
Нагрев и охлаждение
воды, вследствие большой ее теплоемкости, происходят медленно и зависят от ее
массы; чем меньше масса воды, тем этот процесс идет быстрее.
Существенное влияние на
температуру воды может оказывать испарение. При интенсивном испарении
температура воды понижается вследствие большой затраты тепла. В отличие от
воды, воздух весьма мало нагревается от солнечной радиации, в основном он
получает тепло от поверхности земли и воды; воздух значительно быстрее теряет
теплоту, чем вода.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5 |