4. Штучні водойми і їх основні характеристики.

Розподіл річкового стоку протягом року характеризується нерівномірністю і не завжди відповідає потребам народного господарства. Для забезпе­чення потреб у воді різних галузей господарства у маловодні періоди, природний стік річок (водотоків) необхідно регулювати. Під регулюванням річкового стоку слід розуміти штучний перерозподіл стоку в часі, який здійснюється за допомогою регулюючих об'ємів водойм у вигляді ставків і водосховищ. Це досягається тимчасовим затриманням води у водоймах у періоди надлишку її над потребою (весняна повінь) і витрачанням нагромаджених запасів у періоди межені, коли споживання перевищує природний приплив. За тривалістю регулювання стоку розрізняють добове, тижневе, сезонне (річне) та багаторічне регулювання.

Добове регулювання стоку – це перерозподіл стоку протягом доби відповідно до споживання води. Добове регулювання застосовується у водопостачанні, гідроенергетиці, зрошені.

Тижневе регулювання стоку – це перерозподіл протягом тижня припливу води відповідно до її споживання. У періоди зниженого споживання (вихідні дні) відбувається нагромадження води у водоймі, а при зростанні споживання її витрачання.

Сезонне (річне) регулювання стоку – це перерозподіл стоку із багатоводних сезонів року у маловодні. Цей вид регулювання найбільш поширений. Цикл наповнення і спорожнення водосховища (ставка) замикається в межах одного року.

Багаторічне регулювання призначене для перерозподілу стоку між багатоводними і маловодними роками. Для здійснення багаторічного регулювання потрібно споруджувати значні за об’ємом водосховища, місткість яких була б достатньою для вирівнювання багаторічних коливань стоку.

 Згідно з Водним кодексом України ставком називається штучна водойма з об’ємом води менше 1 млн м³, а водосховищем – штучна водойма, яка має об’єм більше 1 млн м³ і збудована для створення запасу води та регулювання стоку. Штучні водойми як правило утворюються шляхом побудови греблі, яка перегороджує долину річки, балки тощо. Інколи будують заплавні ставки, які влаштовуються у виїмці або за допомогою дамб обвалування частини заплави. В залежності від розташування водойми відносно русла розрізняють руслові і заплавні ставки (водосховища).

У водосховищах (ставках) виділяють характерні об’єми і рівні (рис. 4.2). Найнижчий рівень, до якого може бути спрацьоване водосховище називають рівнем мертвого об’єму (РМО). Нижче від цього рівня розташований мертвий об’єм водосховища (V_мо).

Призначення мертвого об’єму в акумуляції наносів та підтри­мання належних санітарно-технічних умов. Над мертвим об’ємом лежить корисний об’єм (V_к), який призначається для акумуляції стоку і подальшого його використання. Його ще називають робочим об’ємом.

Рис. 4.2 – Схматичний повздовжній профіль водосховища

Корисний і мертвий об’єми разом складають повний об’єм водосхо­вища. Рівень, що відповідає цьому об’єму, називається нормальним підпірним рівнем (НПР). При розрахунках водосховища визначають також максимальний підпірний рівень (МПР), який може бути, коли через наповнене до НПР водосховище проходитиме розрахунковий паводок. Об’єм води, розташований між НПР і МПР, називається регулюючим об’ємом, або форсованим об’ємом і використовується для зниження високих паводкових витрат малої повторюваності.

Водосховища, створені в долині річки, поєднують у собі ознаки озера і річки. До озера їх наближає сповільнений водообмін, до річки – поступальний рух води, який має місце на верхніх ділянках і по осі великих русел. Останнє створює більшу проточність вод водосховища порівняно з озерами і більший водообмін. На водосхо­вищах коливання рівнів у результаті зміни умов припливу і витрачання води відбувається протягом річного циклу. Навесні під час наповнення водосховища рівні досягають найвищого значення, а влітку чи зимою опускаються до своїх найменших значень. На малих водоймах рівні коливаються більш різко, змінюючи свої відмітки навіть протягом доби (водойми малих ГЕС). Більша в порівнянні з озерами проточність у водосховищах призводить до частої заміни води у них і вирівнюванні температури з глибиною та по ширині. Після утворення водосховища істотно змінюються умови льодового і термічного режиму порівняно з цими характеристиками річки.

Льодостав на невеликих водоймах настає на 6-10 днів раніше, ніж на річках у природному стані, що пов’язано із зменшенням швидкості течії. Великі водосховища можуть замерзати і пізніше, бо вони за теплу пору року накопичують значний запас тепла.