Рукотворный водоем – водохранилище

В современном инженерном понимании водохранилище – это проточный водоем, образованный в результате подпора плотинами обычно одного, реже нескольких гидроузлов одного или нескольких постоянно или периодически действующих естественных и искусственных водотоков.

Большинство водохранилищ предназначается для регулирования стока рек, и в первую очередь для выравнивания его внутригодовой неравномерности.

Поэтому режим уровней водохранилищ зависит от того способа, который будет избран для решения этой основной задачи. В этом смысле группа водохранилищ канала имени Москвы не совсем типична: она хотя и регулирует сток речек Химки, Клязьмы, Учи и других, но предназначение ее совсем иное: водою, забранной из Иваньковского водохранилища, созданного на Волге, она поит москвичей, пополняет скудные запасы реки Москвы и поддерживает судоходные глубины канала имени Москвы, а заодно и создает великолепную зону отдыха для многомиллионного населения столицы.

Водная масса водохранилища, удерживаемая плотиной, состоит из двух функционально различных объемов или слоев – верхнего, полезной призмы, и нижнего, мертвого объема.

В зависимости от промежутка времени, в течение которого накапливается и расходуется полезная призма, различают водохранилища суточного, недельного, сезонного и многолетнего регулирования.

Площадь зеркала, длина, ширина и глубина в различных местах и общий обьем водной массы водохранилища непостоянны и подвержены более или менее закономерным изменениям в течение всего года. Высота над уровнем моря водной поверхности наполненного водохранилища, или абсолютная отметка нормального подпорного уровня (НПУ), бывает на несколько метров ниже отметки гребня плотины и выбирается с таким расчетом, чтобы ветровая волна не перехлестывала через него. До этой отметки водохранилище заполняется половодьем, а в многоводные годы эксплуатационники идут на форсировку уровня, то есть на кратковременное превышение НПУ. По мере расхода водного запаса на выработку электроэнергии, полив посевов, поддержание судоходных глубин в нижнем бьефе и на прочие хозяйственные нужды уровень постепенно снижается, или, как говорят, срабатывается.

Сработка зримо отражается на внешнем виде водоема и берегов. Вода уходит из узких заливов и отступает от берегов, обнажая пологие склоны и поймы, оставляя на них довольно неприглядный слой илистых отложений, затрудняющий подход людей к воде и лодок к берегу. На мелководьях глубины уменьшаются до нескольких десятков сантиметров, в прибрежной части прорастает залитая луговая растительность, появляются острова; судовой ход сохраняется только в пределах бывшего русла.

Непостоянство береговой линии, изменения уровня и многие другие особенности отличают речное водохранилище от естественных озер и, конечно, от реки, на которой оно возникло. Существенную особенность такого искусственно созданного водоема составляет распределение глубин. Линия наибольших глубин останется там же, где она существовала до подпора, то есть в русле реки, но продольный профиль по ней примет характерную форму треугольника. Если условно принять его за прямоугольный, то большой катет будет образован водной поверхностью, малый – перпендикуляром к ней, восстановленным от подошвы плотины, и гипотенуза – дном реки. Соответственно наибольшие глубины речного водохранилища будут у плотины, а наименьшие там, где отметка подпора сравнивается с меженной отметкой реки в естественном состоянии, в том месте, где, как говорят гидротехники, подпор «выклинивается», то есть гипотенуза и большой катет нашего треугольника сходятся в одну точку.