Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Загрязнение и засорение водохранилищ ГЭС древесно-кустарниковой растительностью, органическими веществами и влияние их на качество воды : монография

Корпачев В. П., Пережилин А. И., Андрияс А. А., Рябоконь Ю. И.,

1.3. Изменение ледового и термического режимов в верхнем и нижнем бьефе

Температурный режим Енисея в нижнем бьефе претерпел значительные изменения. Так температура воды в г. Красноярске летом колеблется в пределах 12 ºС. Длина свободного ото льда участка Енисея в нижнем бьефе колеблется от 70 до 250 км (таблица 1.2). Температура воды в нижнем бьефе Красноярского водохранилища выше на 1,5 - 2 ºС, а в октябре - ноябре на 4 - 8 ºС. Весной водохранилища охлаждают прибрежные территории, а в осенний период оказывают отепляющее воздействие, отдавая аккумулированное тепло.

С окончанием строительства Богучанской ГЭС несколько изменится ледовой и термический режим реки Ангара [5].

Ледостав на водохранилище будет образовываться обычно раньше, чем на реке, свободного от подпора, и ожидается в среднем в первой декаде ноября, при бытовых сроках - в середине и начале ноября. Задержка с ледоставом на 3 - 5 дней против бытовых сроков может быть лишь в ветреную погоду, при значительном волнении.

Весеннее вскрытие водохранилища будет происходить под действием атмосферного тепла и солнечной радиации. Сначала будет вскрываться верхний участок водохранилища, где ледяной покров в основном будет отгоняться теплой водой из Усть-Илимского водохранилища.

Таяние льда на месте приведет к тому, что очищение водохранилища ото льда будет задерживаться по сравнению с рекой на 1 - 2 недели.

Снижение скоростей течения и увеличение глубин в подпорном бьефе приведет к снижению способности потока проводить тепло, а вместе с тем и к изменению термического режима.

Летом вода в водохранилище станет холоднее, чем в реке, а зимой, наоборот, несколько теплее.

Как показали термические расчеты, температура воды в весенний период будет составлять 3 - 4 ºС, в летний период поверхностные слои воды могут прогреться до 19 - 20 ºС, при средней глубине температура воды около 8 ºС. В конце осенней гомотермии вода охладится до 3,5 ºС. Ледостава водохранилище будет устанавливаться при средней по глубине температуре воды около 3 ºС. В течение зимы она будет охлаждаться до 2 ºС. В поверхностных слоях температура воды зимой будет близка к 0 ºС.

В нижний бьеф вода будет поступать в теплый сезон с температурой до 3 - 4 ºС - весной, до 10 - 12 ºС - летом, в холодный сезон - от 2 до 0,5 ºС.

При своем движении по руслу вода летом будет постепенно нагреваться, и ее восстановление до нормальной речной температуры будет происходить примерно на 250 - 300 км от гидроузла; зимой вода будет постепенно остывать до нуля. На участке остывания воды в течение всей зимы будет полынья. Длина ее в зависимости от метеорологических условий и расходов воды должна изменяться от 3 до 37 км.

Влияние Богучанского гидроузла на ледовый режим реки Ангара ниже сооружения в нормальных эксплуатационных условиях распространится примерно на 100 - 150 км.

Очищение ото льда близлежащего к плотине участка длиною от 50 до 60 км будет заканчиваться к началу мая, т.е. в среднем на 20 - 25 дней раньше, чем очищалась река от льда в бытовых условиях. Ниже этого участка сроки очищения ото льда будут постоянно приближаться к бытовым.

Крайне неблагоприятными последствиями изменения термического режима рек являются частые туманы и образование незамерзающей полыньи в нижних бьефах ГЭС Сибири. Например, в нижнем бьефе Новосибирского гидроузла длина полыньи колеблется от 10 до 110 км, Хантайского - от 10 - 15 до 30 - 35 км, Красноярского - от 70 до 250 км, Усть-Илимского - от 3 до 52 км (таблица 1.2) [33].

Особенно крупные изменения температуры воды происходят на зарегулированных участках крупных рек Сибири и Дальнего Востока, где зимний период характеризуется большой продолжительностью (в районе водохранилища Курейской ГЭС - 240 сут., Колымской ГЭС - 283 сут., Адычанской - 305 сут., Амгуэмской - 330 сут.) и снежным покровом до 2 м высотой, лежащим до 265 дней в году. В глубоководных водохранилищах Ангаро-Енесейского каскада ГЭС (Красноярском, Саяно-Шушенском, Братском и других) и Колымской ГЭС зимой температура воды выше на 2 - 3 °С, а летом ниже на 4 - 5 °С.

Глубоководные водохранилища Сибири зимой покрыты льдом, и в них наблюдается обратная стратификация. После схода льда прибрежная мелководная часть прогревается быстрее, чем глубоководные участки, что ведет к образованию термобара - фронта, разделяющего водоем на две части, имеющие разный гидрологический режим.

В водоемах с хорошо выраженным стоковым течением и в области выклинивания кривой подпора малопроточных водохранилищ в период замерзания температура воды от поверхности воды до дна близка к 0 °С. К середине или концу зимы на приплотинном плесе водохранилища, где скорость стокового течения минимальна, температура ко дну постепенно повышается от 0,1 до 0,3 °С - на Камском, до 0,4 - 0,5 °С - на Волгоградском, до 1,5 °С - на Новосибирском водохранилищах. В значительно более глубоководном приплотинном плесе водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС температура у дна к декабрю достигает максимума - 3,8 °С. В Усть-Илимском водохранилище в момент замерзания при выхолаживании поверхностного слоя до 0,1 °С средняя по вертикали температура у платины гидроузла составляет от 2,15 до 3,75 °С, а на глубине от 20 до 60 м зимой образуется слабо выраженный слой скачка с вертикальным градиентом 0,005 - 0,07 °С/м [33].

В таблице 1.2 представлены размеры полыньи в нижних бьефах существующих гидроузлов.

Таблица 1.2 - Размеры полыньи в нижних бьефах гидроузлов

ГЭС	Lmin, км (холодная зима)	Lmax, км (теплая зима)
Цимлянская	0,2	83,0
Дубоссарская	0,5	30,0
Кременьчугская	0,5	41,0
Рыбинская	0,5	90,0
Днепровская	0,5	90,0
Каховская	0,5	91,0
Угличская	0,7	4,0
Нижегородская	0,7	50,0
Кегумская	1,0	2,0
Новосибирская	1,0	110,0
Усть-Илимская	3,0	52,0
Рижская	3,3	4,3
Иркутская	4,2	53,0
Волжская	4,5	50,0
Плявиньская	4,9	8,5
Каунасская	5,0	21,0
Братская	20,0	95,0
Зейская	22,0	52,0
Красноярская	70,0	250,0