3.1.2. Особенности водного баланса больших и малых водохранилищ

В соотношении основных составляющих водного баланса водохранилищ, в отличие от озер, не наблюдается изменений по территории, обусловленных географической зональностью. Независимо от географической зоны в приходной части водного баланса господствует поверхностный приток водосбора, дающий более 95 % общего прихода воды во всех водохранилищах районов достаточного и избыточного увлажнения и в большинстве водохранилищ аридной зоны (табл. 3.1.).

Определяющими компонентами водного баланса служат в приходной его части поверхностный приток, достигающий 73 – 99 %, а в расходной сброс через гидросооружения в замыкающем створе, где сброс составляет 60 - 98 % баланса. Наибольшее количество воды поступает в водохранилище и сбрасывается в нижний бьеф в весенний и летний гидрологические сезоны. Только за период весеннего половодья в малые водохранилища ГЭС поступает от 40 до 60 % годового поверхностного притока. Роль остальных элементов водного баланса незначительна (табл. 3.1). Так, выпадающие осадки на поверхность малых и средних водохранилищ ГЭС невелики и близки к потерям на испарение. Осадки в приходной части водного баланса вытянутых русловых водохранилищ не превышают 1 – 2 %, у озеровидных достигают 10 – 15 %. В летний период доля осадков в балансе, как и испарения, возрастает до 20 – 25 %. Испарение с акватории не превосходит 1 – 2 % расходной части баланса, при этом в озеровидных водохранилищах оно достигает 12 – 14 %. В отдельных случаях на потери испарения с поверхности водохранилищ озерного типа влияет форма озерной котловины; так, разница в потерях на испарение между малыми водохранилищами Литвы конической и эллипсоидальной формы достигает 24 %, а между водохранилищами конической и параболической формы — до 14 %.

Приток и сбросы воды водохранилищ сильно колеблются не только по сезонам, но и по годам различной водности, а также связаны с

Таблица 3.1.

Водный баланс наиболее крупных водохранилищ речных водохранилищ Беларуси, %

Водохра нилище, расчетный период	Поверх ностный приход	Оса д ки	Аккуму ляция	Невязка баланса	Повер хностный сток	Водо забор	Испа рение	Филь трация	Акку муляция
Заславское (1960-1963)	87	13,0	-	-	83,0	-	12,9	-	3,0
Заславское (1960-1968)	85,2	13,4	-	1,3	84,3	-	13,4	-	2,2
Осиповичское (1957-1968)	98,9	0,9	0,04	-	93,1	-	0,8	-	-
Осиповичское (1957-1963)	99,0	0,9	0,03	-	91,0	-	0,8	-	-
Чигиринское (1963-1968)	93,5	2,1	0,01	4,4	97,6	-	2,3	-	-
Чигиринское (1966-169)	91,2	2,3	-	6,5	97,7	-	2,3	-	0,02
Вилейское (1975-1977	88,5	3,7	6,4	1,4	81,4	14,0	-	2,9	1,7
Любанское 1972-19740	90,0	8,4	1,6	-	-	56,4	9,1	11,0	6,2
Краснослободское, 1974	73,0	13,0	-	14,0	-	61,0	12,0	9,0	18,0

характером регулирования стока. Водохранилища могут осуществлять суточное, недельное, сезонное или многолетнее регулирование стока.

Суточное регулирование заключается в перераспределении в течение суток равномерного стока реки в соответствии с неравномерным потреблением воды, главным образом для выработки электроэнергии. Вода сбрасывается из водохранилища в часы повышенного потребления электроэнергии и интенсивной работы ГЭС (обычно с 8 до 12 и с 18 до 24 часов) я накапливается в нем в остальные часы суток (рис. 3.1). Такое регулирование осуществляется водохранилищами малого объема, не вмещающими полностью вод половодий и паводков, а крупными водохранилищами — только совместно с другими видами регулирования. Амплитуда суточных колебаний уровня воды при этом типе регулирования больше, чем в реке в естественном состоянии и может достигать в нижнем бьефе 2—5 и более метров. К таким водохранилищам относятся, например, Осиповичское и Чигиринское малые водохранилища Беларуси.

Аналогично суточному, при недельном регулировании попуски воды из водохранилища уменьшаются в выходные и праздничные дни, когда большинство потребителей электроэнергии не работает.

При сезонном регулировании стока происходит выравнивание внутригодового хода стока, перераспределение его из многоводных сезонов в маловодные (рис. 3.1). Необходимость его вызвана неравномерным распределением стока внутри года и несовпадением максимумов стока и потребления воды. Это наиболее распространенный тип регулирования, осуществляемый водохранилищами значительного объема, могущими вместить воды половодий и паводков среднего по водности года. Полезный объем их составляет 8 – 20 % годового стока питающей реки. Большинство водохранилищ Волжского каскада осуществляет сезонное регулирование.

Многолетнее регулирование заключается в перераспределении стока из многоводных лет и периодов в маловодные. При этом типе регулирования крупные водохранилища в многоводные и средние по водности годы задерживают сток половодий и, таким образом, накапливают запасы воды для повышения сбросов в маловодные годы и периоды (рис. 3.1в). Многолетнее регулирование производится наиболее крупными водохранилищами большого объема, как Красноярское, Братское. Наполнение этих водохранилищ происходит в течение нескольких лет. Полезный объем их достигает 20 – 50 % среднего годового стока питающей реки.

Эксплуатацию водохранилищ комплексного назначения в засушливых районах со значительной долей забора воды на орошение целесообразно проектировать в двух направлениях — комплексном и чисто ирригационном, т. е. предусматривать полную сработку в крайне маловодные годы. При таком подходе в Средней Азии можно иметь дополнительную емкость 2 млрд м³, а при вводе Токтогульского и Нурекского водохранилищ — 14 млрд м³.

Рис. 3.1. Схемы суточног (а), сезонного (б) и многолетнего (в) регулирования стока водохранилищами. 1 – зарегулированные расходы; 2 – объемы воды, сбрасываемые из водохранилища в нижний бъеф; 3 – объм аккумулируемой воды в водохранилище; 4 – бытовые расходы

Водохранилища сезонного регулирования могут производить также суточное и недельное, а многолетнего — суточное, недельное и сезонное регулирование.

Возможности регулирования стока возрастают при создании каскадов водохранилищ. В каскадах регулируется не только естественный сток, как в отдельных водохранилищах, но и приток, поступающий из вышележащих водоемов. Режим водохранилищ в каскаде различен в зависимости от назначения и характера использования каждого из них. Одни водоемы — базовые, регулирующие сток, отличаются большими объемами и значительной сработкой, как, например, Рыбинское и Куйбышевское в Волжском каскаде. Гидроэнергетические установки других, например Горь-ковского, Волгоградского, работают на транзитных водах верхних водохранилищ.

При суточном регулировании происходят резкие колебания величины сбросов воды через ГЭС. Так, сбросы в нижний бьеф Камского водохранилища в смежные сутки варьировали от 2500 м³/сек до нуля, в Угличском — от 1200 м³/сек до нуля, в Рыбинском их колебания достигают 2 – 3 тыс. м₃/сек.

Из составляющих водного баланса наибольшим сезонным и многолетним колебаниям подвержены приток и сток. В многолетнем разрезе соотношением приходной и расходной частей водного баланса на протяжении года выделяются два периода: наполнения и сработки. Наполнение происходит во время половодий, отличается превышением приходной части баланса над расходной и подъемом уровня воды. Для сработки, продолжающейся, как правило, всю остальную часть года, характерно превышение расходной части баланса над приходной и понижение уровня.

Водохранилища сезонного и многолетнего регулирования обеспечивают более равномерное распределение стока в году. В случае суточного регулирования колебания стока в нижнем бъефе больше, чем в реках в бытовом состоянии. В малых водохранилищах визуально сложно установить амплитуду колебания уровня.