8550

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Февралев А. В.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДРОУЗЛОВ И ВОДОХРАНИЛИЩ С ПРИРОДНОЙ СРЕДОЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство»,

направленность (профиль) «Гидротехническое строительство»

Нижний Новгород ННГАСУ

2019

2

УДК 621.311

Февралев А. В. Взаимодействие гидроузлов и водохранилищ с природной средой [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А. В. Февралев; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2019. – 22 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

В пособии рассматриваются влияния водохранилищ на климат, атмосферный воздух, водные ресурсы и на прилегающие территории.

Кроме того, описывается влияние на животный мир и ихтиофауну.

Ключевые слова: водохранилище, окружающая среда, влияние.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство», направленность (профиль) «Гидротехническое строительство»

3.2.Красноярская экология: эффект полыньи…………………………... 9

4.Влияние водохранилища на прилегающую территорию……………….. 11

4.1.Переработка берегов…………………………………………………. 11

4.2.Характеристика затоплений…………………………………………. 12

4.3.Накопление грунтового материала………………………………….. 14

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………. 21

4

ВВЕДЕНИЕ

Возведение объектов гидроузла, образование водохранилища, их эксплуатация оказывают определенные воздействия на окружающую среду – атмосферу, водные объекты, земельные ресурсы, хозяйство, население. Эти воздействия проявляются как в верхнем, так и в нижнем бьефах; некоторые воздействия возникают одновременно с сооружением гидроузла, другие – в процессе эксплуатации, растягиваясь на десятилетия. Воздействия могут быть прямыми, вызываемые непосредственно созданием гидроузла и водохранилища, а также косвенными, когда их влияние опосредовано через другие проявления, например, в результате использования электроэнергии [1].

На рис. В.1 представлена общая схема взаимодействия гидроузлов с окружающей средой; ниже эти взаимодействия разбираются подробно.

1. ВЛИЯНИЕ НА АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ

Сооружение гидроузлов на реках и образование на них водохранилищ оказывает влияние на атмосферный воздух, однако это влияние незначительно.

Повышение загрязнение атмосферы образуется при строительстве гидроузлов за счет работы машин и механизмов с двигателями внутреннего сгорания, пыления при возведении грунтовых сооружений и рытье котлованов, движении транспорта, других менее значительных причин. По некоторым данным [2], выделение в атмосферу углекислого газа от изготовления материалов, строительных и монтажных работ при сооружении энергетических гидроузлов составляет 0,4 кг/кВт·ч, выделение СО2 при эксплуатации гидроузлов (с поверхности водохранилищ) – 0,008 кг/(кВт·ч), что является практически ничтожным.

7

2. ВЛИЯНИЕ НА КЛИМАТ

Водохранилища оказывают влияние на микроклимат прибрежной зоны [Прыткова, 1991]. Это влияние распространяется на расстояние до 1,5-2.0 км и зависит от площади водной поверхности и крутизны побережий: с увеличением ширины поверхности воды и угла наклона на побережье зона влияния увеличивается. Весной и летом отмечается охлаждающее влияние водохранилищ на прилегающую сушу, осенью – отепляющее.

Образование водной поверхности водохранилища приводит к увеличению испарения, что ведет к изменению относительной влажности воздуха над зеркалом воды. Сумма осадков над водоемом может уменьшаться на 8-10%, число ясных дней несколько увеличивается [3]. Над водным пространством водохранилища изменяются скорость и направление ветра. Скорость ветра увеличивается, ветровой поток разворачивается по длине долины реки. Данные [3] показывают, что увеличение скорости ветра над водной поверхностью может доходить до 100 %, при чем наиболее существенно увеличиваются ветры со скоростью до 3 м/с. в то же время примерно на 30% уменьшается количество штилей над водоемом.

8

3. ВЛИЯНИЕ НА ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

Это влияние проявляется как в верхнем, так и нижнем бьефах.

Вверхнем бьефе происходят: изменение режима уровня воды; образование потерь на фильтрацию и дополнительных потерь на испарение; возникновение временных потерь на льдообразование; замедление скорости течения; увеличение высоты ветровых волн; отложение наносов (заиление); зарастание высшей водной растительностью; изменение химического состава вод; евтрофикация вод (увеличение мутности, образование сине-зелёных водорослей, повышение кислотности вод, неприятный вкус); изменение сроков ледостава и увеличение толщины льда.

Внижнем бьефе происходит уменьшение поступления наносов, размыв русла и берегов; изменение режима уровня воды; образование незамерзающей полыньи; изменение режима расходов воды из-за регулирования стока.

3.1. Изменение скорости ветра

Увеличение длины и ширины водной поверхности водохранилища приводит к увеличению длины разгона ветра, что в свою очередь дает возрастание высоты ветровых волн.

Ориентировочно скорость ветра обеспеченностью не менее 2 % можно определить по формуле

V=22(lgp)-0,235, м/с,

где p – обеспеченность в %.

При длине разгона волн 3-20 км максимальная высота волн не превышает 1,5 м с преобладанием высот 0,4-0,8 м.

Высота наката волны на откос может быть приближенно оценена по выражению

hНАК=0,565(n/m), м,

где m – заложение откоса; n – коэффициент шероховатости откоса.

9

На рис. 3.1 приведен ы обобщенные данные наблюдений за высотами ветровых волн.

Рисунок 3.1 - Зависимость высоты волны h от разгона L и скор ости ветра V

3.2. Красноярская экология: эффект полыньи

Проблема в том, что зимой в городе и ниже по реке образуется полынья, существенно ухудшает экологическую ситуацию; полынья — незамерзающая зимой часть Енисея от плотины вниз на 300−350 км.

До строительства плотины в Енисее летом можно было купаться, а зимой он замерзал. После строительства плотины вода в городе и на 300 км ниже и летом и зимой имеет положительную одинаковую температуру. Купаться летом невозможно, а зимой после плотины образуется эта самая по лынья. Это происходит потому, что, благодаря конструктивным особенностя м (забор воды к турбинам происходит на у ровне 40 м от среднего уровня воды в водохранилище), на лопасти турбин подается вода с одинаковой температуры, соответствующей этой глубине. Зи мой полынья «парит», обеспечивая высокую влажность и аэрозольную «доставку» загрязняющих атмосферу вредных веществ в

10

легкие человека, что многократно усиливает для людей негативный эффект загрязнения атмосферы.