Влияние водохранилищ на режим вытекающих из них рек

Перераспределение стока, производимое водохранилищем, существенно изменяет режим расходов и уровней в реке, которая из него вытекает. Объемы половодий и максимальные уровни становятся меньше, меженные расходы и уровни возрастают. После зарегулирования стока Волги Рыбинским водохранилищем меженные расходы в реке выше г. Горького возросли с 500-600 м³/с до 1100 м³/с. Меженные расходы Нижнего Дона после создания Цимлянского водохранилища увеличились со 150-200 м³/с до 580 м³/с (сейчас последняя цифра несколько снизилась из-за отъема воды из водохранилища на орошение). Еще более велика разница между естественными и зарегулированными зимними расходами. В естественном состоянии на наших реках зимой наблюдаются наиболее низкие расходы воды, а из водохранилищ, вследствие требований энергетики, в зимнее время подаются расходы, превышающие зарегулированные расходы летнего периода. Водохранилища многолетнего регулирования в маловодные годы сбросов воды через плотину не производят совсем и в их нижних бьефах расход воды в таких случаях мало меняется в течение всего года.

Однако выравнивание стока в нижних бьефах водохранилищ относится только к ходу стока за год или за многолетний период. В пределах коротких отрезков времени – суток и недель – картина оказывается совсем другой. Так как гидростанции используются в энергетических системах для покрытия пиков графика нагрузки, то они работают всеми турбинами только часть суток. По ночам через гидростанции пропускаются малые расходы воды, необходимые в нижних бьефах по санитарным требованиям или по требованиям рыбного хозяйства. То же самое происходит в выходные дни – субботу и воскресенье. Таким образом, в рамках суток и недели в нижних бьефах гидростанций наблюдаются очень резкие колебания расходов воды. При пуске или остановке турбин расход воды ниже крупной гидростанции может за время, измеряемое минутами, измениться на несколько тысяч кубических метров в секунду. Следствием резких внутрисуточных колебаний расходов являются быстрые колебания уровней. Непосредственно ниже гидростанции суточная амплитуда колебания уровней может составлять 1,5-3,0 м. Далее вниз по бьефу волны, вызванные изменениями расхода через турбины, постепенно затухают и на расстоянии от плотины, составляющем на свободной реке от 50 до 100 км, становятся мало заметными. Провалы уровней, вызываемые остановкой гидростанции на выходные дни, прослеживаются на расстояниях в 200-250 км от плотины.

Изменения режима стока не могут не сказываться на транспорте наносов, а следовательно, и на переформированиях русл. Особенно сильные изменения русла происходят на реке с зарегулированным стоком вблизи подпорного гидроузла. Так как в створе гидроузла расход русловых наносов равен нулю, то движение наносов на нижележащем участке приводит к размыву русла. Донные частицы с приплотинного участка сносятся, а пополнения их нет. Этот процесс в непосредственной близости к плотине усиливается вследствие того, что вода, прошедшая через отверстия плотины и отсасывающие трубы гидростанции, сохраняет значительную кинетическую энергию и обладает повышенной способностью к захвату наносов. Размыв, начавшийся у плотины, постепенно, распространяется вниз по течению и по истечении 10-15 лет эксплуатации гидроузла охватывает участок длиной в 20-30 км. По (мере углубления русла скорости течения уменьшаются и процесс размыва постепенно затухает. О масштабах этого процесса можно судить по следующей цифре: за первые 5 лет эксплуатации Цимлянского гидроузла с участка нижнего бьефа длиной 30 км поток вынес 1,5 млн. м³ донного грунта.

Влияние годичного и многолетнего регулирования на общее состояние русел рек с зарегулированным стоком изучено еще недостаточно. По-видимому, глубокое многолетнее регулирование ведет к некоторому сглаживанию продольного профиля речного дна: перекаты становятся глубже, глубины плесовых лощин уменьшаются.