МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И
НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ “ЛЭТИ”
ИМ. В.И.УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
РЕФЕРАТ
По дисциплине: Экология
Тема:
« Преобразование
вод гидросферы (строительство гидротехнических
сооружений - водохранилищ, оросительных
каналов, систем переброски вод, обводнение
засушливых территорий) »
Выполнил:
Студент 1 курса группы № 3681
Медведев Михаил
Санкт-Петербург
2014 год
Введение
Под гидросферой понимают совокупность
всех водных объектов Земли. Это - вода
морей, озер, рек, водохранилищ (наземных,
подземных, естественных и искусственных),
болот, ледового и снежного покрова. Водная
поверхность Земли составляет 361 млн.км3, что соответствует
71% всей поверхности Земли. Круговорот между резервуарами
воды в гидросфере называется гидрологическим
циклом. Хотя объем водяных паров,
содержащихся в атмосфере, мал, вода постоянно
движется через этот резервуар. Она испаряется
с поверхности океана и суши и переносится
с воздушными массами. Несмотря на короткое
время пребывания в атмосфере , среднее
расстояние водопереноса составляет около
1000 км. Водяные поры затем возвращаются
либо в океаны, либо на континенты в виде
снега или дождя. Большая часть дождевых
осадков, попадающих на континенты, просачивается
через отложения и пористые или раздробленные
породы, образуя подземные воды; остальная
вода течет по поверхности в виде рек или вновь испаряется
в атмосферу.
Преобразование гидросферы
осуществляется человеком, прежде всего,
путем строительства водохранилищ и оросительных
систем. Водохранилища обычно имеют комплексное
назначение, то есть решают задачи энергетики,
промышленного и бытового водоснабжения,
судоходства, орошения земель, рыболовства,
создания зон отдыха и т. д. Сейчас в мире
имеется 30 тысяч водохранилищ общим объемом
6 000 км3 воды. Из них 2442 - крупных водохранилищ
объемом более 100 млн. м3 каждое. Больше всего их в Северной
Америке - 887, в том числе в США - 689, а также
в Азии - 647, в том числе в Индии - 202, Китае
- 147. На территории бывшего СССР - 237 таких
водохранилищ. Самое крупное в Мире - Братское
водохранилище объемом 169, 3 км3. По площади
самым большим является водохранилище
Вольта (Гана) - 8480 км2. Длина береговой
линии этого водохранилища составляет
572 километра.
Создание водохранилищ существенно изменяет ландшафт речных долин, а регулирование
ими стока преобразует естественный гидрологический
режим реки в пределах подпора. Изменения гидрологического режима, вызываемые
созданием водохранилищ, происходят также и в нижнем бьефе гидроузлов, иногда на протяжении
десятков и даже сотен километров. Особое
значение имеет уменьшение половодий,
в результате чего ухудшаются условия
нереста рыб и произрастания трав на пойменных лугах. Уменьшение скорости
течения вызывает выпадение наносов и
заиление водохранилищ.
Заиление водохранилища — это потеря объёма воды за
счёт роста абсолютных отметок дна.
Причины:
- поступление с водосбора взвешенных
наносов,
- ветровой перенос летучих песков
с суши,
- выпадение в осадок химических
соединений,
- биомасса водной растительности,
- размыв берегов волновыми процессами,
- вымывание торфа из-под плавающих болот, которые
условно находятся за границей водохранилища.
Строительство гидротехнических сооружений
- водохранилищ.
Гидротехническое
сооружение — сооружение для использования водных ресурсов, а также для
борьбы с вредным воздействием вод.
Под водными ресурсами понимается
поверхностные и подземные воды, которые
находятся в водных объектах и используются
или могут быть использованы. В более широком
смысле — воды в жидком, твёрдом и газообразном
состоянии и их распределение на Земле.
Водные ресурсы — это все воды гидросферы, то есть воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов, подземные
воды, почвенная влага, вода (льды) горных
и полярных ледников, водяные пары атмосферы.
В Российской Федерации Федеральный
закон «О безопасности гидротехнических
сооружений» делит гидротехнические сооружения
на две категории:
1) повреждения которых не могут
привести к возникновению чрезвычайной
ситуации и на которые не распространяется действие
этого закона;
2) повреждения которых могут
привести к возникновению чрезвычайной
ситуации и на которые распространяется действие
этого закона.
При помощи гидротехнических сооружений
решаются на практике вопросы использования,
охраны водных ресурсов, борьбы с вредным
действием вод и т. п. При проектировании и строительстве гидротехнических сооружений руководствуются
теоретическим выкладками, разработками, нормами
и правилами гидротехники, а также других технических наук.
Водохранилища — искусственные водоемы, созданные,
как правило, в долинах рек для накопления
и хранения воды с целью использования
в народном хозяйстве.
Водохранилища имеют черты
сходства с озером и рекой:
с озером — по внешнему виду
и замедленному водообмену,
с рекой— по поступательному
характеру движения вод.
При этом у них
есть и свои отличительные особенности:
водохранилища испытывают значительно
большие, чем реки и озера, колебания уровня воды в течение года, которые связаны искусственным регулированием
стока — накоплением и сбросом вод;
поточность вод приводит к меньшему
нагреву воды, чем в озерах;
мелкие водохранилища замерзают
раньше, а крупные — позже, чем реки, но и те и другие вскрываются
позже рек;
минерализация вод водохранилищ
больше, чем реки, и др.
Первые водохранилища, служившие
для орошения полей, люди стали сооружать
еще до нашей эры в долинах Нила, Тигра
и Евфрата, Инда, Янцзы и др. В Средние века
водохранилища были уже не только в Азии
и Африке, но и в Европе и Америке. В Новое
время водохранилища стали использовать
не только для орошения, но и для промышленного
водоснабжения и для развития речного
транспорта. В новейшее время еще одной
функцией водохранилищ стало получение
электроэнергии.
Огромное количество водохранилищ
было построено после Второй мировой войны. С того времени и до сегодняшнего
дня их количество во всем мире возросло
в пять раз. Именно в этот период были созданы
самые крупные водохранилища мира. Пик
создания водохранилищ в большинстве
регионов мира пришелся на 1960-е гг., а затем
начался постепенный спад.
В настоящее время на земном
шаре эксплуатируется более 60 тыс. водохранилищ.
Основными параметрами
водохранилищ являются :
- площадь зеркала;
- объем воды;
- глубина и амплитуда колебания уровней
воды в условиях его
эксплуатации.
Площадь водного зеркала всех
водохранилищ мира составляет 400 тыс. км2. Самым большим
по площади зеркала считается водохранилище
Виктория (Оуэн-Фоле) в Восточной Африке
(Уганда). В его состав включается и озеро
Виктория (68 000 км2), уровень
которого поднялся на 3 м в результате
сооружения в 1954 г. плотины Оуэн-Фоле на
реке Виктория-Нил. Второе место занимает
водохранилище Вольта, расположенное
в Республике Гана (Западная Африка). Его
площадь зеркала составляет 8482 км2.
Длина некоторых наиболее крупных
водохранилищ достигает 500 км, ширина —
60 км, максимальная глубина — 300 м. Самое
глубокое водохранилище мира — Боулдер-Дам
на р. Колорадо (средняя глубина 61 м).
Полный объем водохранилищ
мира составляет 6600 км3, а полезный,
т. е. пригодный для использования, — 3000
км. 95 % воды водохранилищ приходится на
водохранилища объемом более 0,1 км3. Самым большим
водохранилищем по объему воды является
также водохранилище Виктория (204,8 км3). Братское
водохранилище, расположенное на реке
Ангара, следует за ним (169,3 км3).
По своему генезису водохранилища
подразделяются на долинно-речные, озерные,
располагающиеся у выходов подземных
вод, в эстуариях рек.
Для водохранилищ озерного типа (например
Рыбинское) характерно формирование водных
масс, существенно отличных по своим физическим
свойствам от свойств вод притоков. Течения
в этих водохранилищах связаны больше
всего с ветрами. Долинно-речные водохранилища
(например, Дубоссарское) имеют вытянутую
форму, течения в них, как правило, стоковые;
водная масса по своим характеристикам
близка к речным водам.
Рыбинское водохранилище (Рыбинское море) - большое водохранилище на реке Волге и её притоках Шексне и Мологе. Расположено в основном
в Ярославской области, на северо-западе,
частично также в Тверской и Вологодской
областях.
Рыбинское водохранилище планировалось
как самое большое по площади искусственное
озеро в мире. Строительство Рыбинского
гидроузла началось в 1935 году у деревни Переборы выше места впадения Шексны в Волгу. Осенью 1940
года русло Волги перекрыли, 13 апреля 1941 года началось наполнение чаши водохранилища.
Для завершения работы пришлось переселить
на новые места 130 000 чел. — жителей 663 селений
и города Мологи, затоплено три четверти территории Весьегонска,
Леушинский монастырь и Югская пустынь. Заполнение продолжалось
до 1947 года. В том числе было затоплено 3645
км² лесов.
После наполнения чаши Рыбинского водохранилища
ушла под воду и была изъята из хозяйственного
оборота восьмая часть ярославской земли,
в том числе 80 тысяч гектар лучших в Поволжье
пойменных заливных лугов, травы которых по своему
качеству не уступали травам с альпийских лугов, более 70 тысяч гектар
веками возделываемой пашни, более 30 000
гектар высокопродуктивных пастбищ, более
250 000 гектар грибных и ягодных лесов.
Назначение
водохранилищ.
По конкретному назначению
воды водохранилища могут использоваться
для орошения, водоснабжения, получения
гидроэнергии, судоходства, рекреации
и т. д. Причем они могут быть созданы для
единой цели или для комплекса целей.
Более 40 % водохранилищ сосредоточены
в умеренном поясе Северного полушария,
где находится большинство экономически
развитых стран. Значительное число водохранилищ
расположено и в субтропическом поясе,
где их создание связано прежде всего
с необходимостью орошения земель. В пределах
тропического, субэкваториального и экваториального
поясов количество водохранилищ относительно
невелико, но поскольку среди них преобладают
крупные и крупнейшие, их доля в полном
объеме всех водохранилищ составляет
более 1/3.
Хозяйственное значение водохранилищ
велико. Они регулируют сток, уменьшая
наводнения и поддерживая необходимый
уровень рек в течение остального времени
года. Благодаря каскаду водохранилищ
на реках создаются единые глубоководные
транспортные магистрали. Водохранилища
— зоны отдыха, рыболовства, рыбоводства,
разведения водоплавающей птицы.
Но наряду с положительным значением
водохранилища вызывают нежелательные,
но неизбежные последствия: затопление
земель выше плотины, прежде всего богатых
пойменных лугов; подтопление и даже заболачивание
земель выше плотины в зоне влияния водохранилищ
из-за повышения уровня грунтовых вод;
осушение земель ниже плотины; ухудшение
качества воды в водохранилищах из-за
снижения самоочищающей способности и
избыточного развития сине-зеленых водорослей;
плотины водохранилищ препятствуют нересту
рыбы, причиняя ущерб рыболовству, и т.
д.
При этом строительство водохранилищ
наносит природе непоправимый вред: затопление
и подтопление плодородных земель, заболачивание
прилегающих территорий, переработка
берегов, обезвоживание пойменных угодий,
изменение микроклимата, в реках прерываются
генетические миграционные пути рыб и
др. Кроме этого, их сооружение в равнинной
местности связано вырубкой лесов и необходимостью
переселения многих тысяч людей. Конечно
же, речь здесь в большей степени идет
о крупных водохранилищах.
История и проекты переброски
северных рек в России
Над грандиозными проектами
создания искусственных каналов для водного
сообщения задумывались и в середине XIX
века. В 1856 г. один из учредителей Русского
географического общества, академик Карл
Бэр обследовал Прикаспийскую низменность
и установил, что строительство канала
между Каспием и Азовом через реки и систему
озер Манычей невозможно, так как воды
для его наполнения недостаточно. Но некоторые
ученые придерживались иных взглядов.
В 1859 г. исследование соляных озер калмыцкой
степи и геодезические съемки проводил
Бергштрессер, которому удалось провести
лодки по водному пути от Западного Маныча
в Каспийское море. Если он сам пишет о
том, что лодки шли под парусом при глубине
фарватора до 2 м, то другие участники экспедиции
указывают, что плавание действительно
было несложным в Западном Маныче, однако
в низменной степи Восточный Маныч распадался
на отдельные озера, и большую часть пути
поклажу пришлось перевозить на верблюдах.
Подобные исследования предпринимались
с целью - получить финансирование из бюджета,
а выделенные деньги не всегда использовались
по их прямому назначению 10.
В конце 1960-х гг. Министерство
мелиорации и водного хозяйства СССР начало
рассматривать идею переброски стока
западносибирских рек в засушливые районы
Приаралья. Основная цель проекта состояла
в расширении ирригационной системы Казахстана,
Узбекистана и Туркмении. Первоначальный
проект предусматривал переброску части
стока рек Тобол, Ишим, Иртыш и Обь, а позднее
канал длиной 2320 км было решено прокладывать
от места впадения Иртыша в Обь, поскольку
больший объем воды предполагалось направить
для спасения Аральского моря. Более сотни
проектных и научно-исследовательскими
организаций в конце 1970-х гг. разработали
технико-экономическое обоснование (ТЭО)
перераспределения стока Оби и Иртыша
в бассейн Арала. Технически проект был
проработан на высоком уровне, однако
экономические и экологические обоснования
подверглось критике со стороны Минздрава
СССР и Сибирского отделения АН СССР. Реализация
проекта ухудшала качество воды в низовьях
реки Обь, существенно сокращала нерестилища
ценных пород рыб вследствие повышения
солености Обской Губы, приводила к затоплению
сельскохозяйственных и лесных угодий
водохранилищами, повышала вероятность
проникновения сибирских инфекций в жаркие
районы Приаралья, а также могла бы привести
к изменению ледяного покрова в арктических
морях (особенно Карском), что имело бы
глобальные климатические последствия.
В одобренной XXVII съездом КПСС докладе
"Об основных направлениях экономического
и социального развития СССР на 1986-1990 годы
и на период до 2000 года" отмечалась необходимость
углубить проработку проблем, связанных
с региональным перераспределением водных
ресурсов . 15 августа 1986 г. постановлением
ЦК КПСС и Совмина СССР работа над проектом
была приостановлена. Руководство центрально-азиатских
республик не согласилось с этой позицией
и до настоящего времени поддерживает
проект.