Общая оценка водноресурсного потенциала

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет

имени Н.И. Вавилова»

Бондаренко Ю.В., Афонин В.В., Желудкова С.В.

Регулирование речного стока и основы эксплуатации

Водохранилищ

Допущено

Министерством сельского хозяйства Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших сельскохозяйственных учебных

заведений

Издательство Саратовского государственного аграрного университета

2006

УДК 627.81 (075.8)

ББК 26.222

Б 51

Бондаренко Ю.В., Афонин В.В., Желудкова С.В. Регулирование речного стока и основы эксплуатации водохранилищ / Учебное пособие. - Саратов: Изд-во Сарат. госуд. аграр. ун-та, 2005.- 7,5 п.л..

В учебном пособии освещены вопросы территориального распределения поверхностных вод в нашей стране, показана роль водохранилищ как важнейшего элемента преобразования гидрологического режима на обширных территориях.

Большая часть книги уделена рассмотрению методов расчета регулирования стока. Излагаются основы эксплуатации водохранилищ. Приводится эколого-гидрологическая оценка функционирования существующих водохранилищ. Отражены проблемы воздействия акваторий на природную среду.

Для эффективной самостоятельной работы студентов структура основных разделов предусматривает теоретическую часть и расчетную, где излагается  порядок и пример выполнения задания.

Учебное пособие предназначено для выполнения курсовых работ и дипломных проектов студентами высших учебных заведений, обучающимися по направлениям:

280400 - «Природообустройство»,

280300 - «Водные ресурсы и водопользование».

Рецензенты:

Заведующий кафедрой «Геоморфология и геоэкология» СГУ доктор географических наук, професор А.Н. Чумаченко.

Заведующий кафедрой  «Организация и управление инженерными работами» СГАУ доктор технических наук, профессор Ф.К. Абдразаков

© Ю.В. Бондаренко, В.В. Афонин, С.В. Желудкова

2006

Вода у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются не ведая что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты – сама жизнь”.

Антуан де Сент-Экзюпери

ВВЕДЕНИЕ

Среди множества проблем, стоящих сегодня перед человечеством, наиболее актуальными являются социальная, экологическая, продовольственная, энергетическая и водная. При этом четыре названных первыми не могут быть решены, если не будет найдено приемлемое решение водных проблем. Вот почему во многих странах мира ученые и государственные деятели под номером первым обозначают проблему обеспечения водой растущего населения и хозяйства. Ведь современное состояние водных объектов, их режим и качество вод с каждым годом вселяют все большую и большую тревогу за существование биосферы и будущее человечества.

Водохранилища - ключ к решению многих проблем, но и одновременно фокус противоречий между целью их создания и негативными последствиями в природе. Создание водохранилищ вызвано необходимостью:

- уменьшения или полной ликвидации вредных явлений природы: наводнений, маловодья, селей;

- перераспределения стока между сезонами года и годами различной водности, между днями недели и часами суток в интересах гидроэнергетики, ирригации, водоснабжения и создания акваторий в целях обводнения городов, развития рекреации, водного транспорта и др.;

- вовлечения в хозяйственное использование непродуктивных земель путем аккумуляции на них водных ресурсов и создания в ряде случаев более продуктивной водной среды (рыболовство и рыбоводство);

- улучшение природных условий прилегающих территорий: смягчение климата, водное благоустройство и т.п.;

- улучшения гидрографической сети.

Трудно найти сегодня реку, на которой нет хотя бы одного водохранилища. Волга, Днепр, Ангара, Колумбия, Миссури, Теннесси, Парана и сотни других больших и малых рек на наших глазах превращены в каскад водохранилищ. В настоящее время в мире нет ни одной страны, в которой бы их не было. Общий объем водохранилищ на рубеже XIX и XX вв. составлял 15 км³, а к концу ХХ в. превысил 6600 км³. Сегодня на Земле эксплуатируется более 60 тысяч водохранилищ. Площадь их водного зеркала равна 400 тыс. км². Это - площадь одиннадцати Азовских морей.

Необходимость регулирования стока вызывается многими обстоятельствами, но основными причинами являются: неравномерность стока рек по сезонам года, значительные колебания речного стока в бассейнах отдельных рек и от года к году. Только создание водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока дает возможность обеспечить и население, и промышленность, и сельское хозяйство нужным количеством воды в определенное время. Их особенно ценят там, где нет других водоемов. Но нередко из-за неоднозначности воздействия водохранилищ на природу и хозяйство трудно провести грань между положительными и отрицательными последствиями их создания.

Для разрешения многочисленных противоречий при подготовке и эксплуатации водохранилищ и повсеместного превращения их в хранилища чистой воды и производителей биопродукции необходимо осуществление организационных, технологических, экономических и экологических мероприятий, которые должны планироваться и воплощаться высококвалифицированными специалистами в области природообустройства, водных ресурсов и водопользования.

Считаем, что данное учебное пособие будет весьма полезным и удобным помощником при изучении студентами курсов: «Инженерная гидрология и регулирование стока», «Основы рационального природопользования», а также при дипломном проектировании.

РАЗДЕЛ 1

ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Общая оценка водноресурсного потенциала

Россия - одна из наиболее богатых природными водами стран мира. Суммарные естественные ресурсы и запасы пресных вод Российской Федерации оцениваются в 7770,6 км³/год (табл. 1.1). Доля речного стока составляет 55 %. Статические (вековые) запасы, большая часть которых сосредоточена в озерах и подземных водах, составляют около 90 тыс. км³/год.

Таблица 1.1 Суммарные ресурсы и запасы воды на территории

Российской Федерации (по данным Росгидромета и МПР России)

Суммарный среднемноголетний объем воды в пресных озерах составляет 26,5 тыс. км³. Большинство озер (98%) - небольшие (менее 1 км²) и мелководные (глубина 1-1,5 м), ресурсы их возобновляются очень медленно.

Болота занимают почти 10% территории России. Суммарный среднемноголетний объем приходной составляющей болот оценивается в 1500 км³, из которых около 1000 км³/год расходуется на сток, питающий реки, озера, подземные горизонты, - естественные ресурсы и 500 км³/год - на испарение с водной поверхности и через транспирацию растений.

Общее количество ледников в России превышает 8000. Наибольшие площади оледенения имеют острова Новая Земля, Северная Земля и Земля Франца-Иосифа. Все прочие ледники, кроме арктических, принадлежат к различным типам горного оледенения.

В общем стоке рек, берущих начало из ледников, доля ледникового питания достигает 50% от годового объема и более. Большие запасы воды, заключенные в ледниках, в сочетании с высокогорными сезонными снегами обеспечивают длительное половодье на горных реках, имеющих ледниковое питание.

В районах многолетней мерзлоты водные ресурсы аккумулированы в подземных льдах и наледях. В пределах России подземные льды занимают площадь около 7 млн. км², или около 60 % территории, занятой многолетнемерзлыми породами.

Самая крупная в стране и в мире Большая Момская наледь (бассейн р. Индигирки) имеет площадь более 100 км², объем 0,25 км³ и максимальную толщину около 7 м. В верхней части бассейна р. Индигирки зимой на питание наледей затрачивается свыше 100 м³/с воды, тогда как средний годовой расход этой реки составляет всего 6,82 м³/с.

При высоком коэффициенте наледности конкретной реки талые воды наледей могут составлять до 20-24% годового и до 50% весеннего стока.

В ледниках на территории Российской Федерации сосредоточено около 18 тыс. км³ льда, в котором законсервировано более 15 тыс. км³ статических запасов пресной воды.

Среднемноголетний ледниковый сток, питающий реки, оценивается в 110 км³. Это возобновляемые ресурсы, и они могут быть отнесены к естественным. Около 30% из них, или 33 км³/год, относятся к эксплуатационным.

В криогенных районах страны количество пресной воды в подземных льдах оценивается в 19 тыс. км³, в том числе свыше 15 тыс. км³ - статические запасы воды.

В суммарных ресурсах 227 км³/год речного стока поступает с территории других государств, 787,5 км³/год составляют подземный и 1000 км³/год болотный сток, дренируемый реками, 1000 км³/год - ледниковый сток и 530 км³/год - сток из озер, питающих реки.

Систематическое изучение количественных и качественных характеристик водных объектов ведется в рамках государственного мониторинга водных объектов, государственного водного кадастра и государственного учета использования вод. В этой работе участвуют Росгидромет, МПР России, другие федеральные органы исполнительной власти в соответствии с их компетенцией и водопользователи.