Водохранилище

Водохранилище

ВОДОХРАНИЛИЩЕ, наполненный водой резервуар, образуемый при преграждении плотиной водотока или долины реки. Водохранилища служат для орошения земель, водоснабжения городов и селений, для питания судоходных каналов и рек в период их маловодья и, наконец, для создания движущей водной силы (гидроэлектрической энергии). Идея устройства таких сооружений была известна человечеству чрезвычайно давно. Еще за 4—5 тысяч лет до нашей эры были использованы для орошения долины Нила, Тигра и Евфрата, Ганга, Аму-Дарьи, о чем свидетельствуют остатки огромных плотин и колоссальных каналов. Водохранилище должно обеспечить в определенное время необходимый для тех или других целей расход воды. Размеры водохранилища определяются на основании подсчетов количества требуемой воды.

Для решения вопроса о возможных запасах и размерах источников воды нужны многолетние тщательные гидрологические и метеорологические наблюдения над избранным для будущего водохранилища бассейном. Они дают возможность узнать размеры избытка воды, который может быть сбережен зимой, и недостатка, который д. б. возмещен во время засухи. С другой стороны, опыт доставляет данные относительно той части количества дождевой воды, выпадающей в бассейне, которая м. б. собрана. Эта часть зависит, прежде всего, от водопроницаемости почвы, и, следовательно, от геологического строения, и от характера данного бассейна; но она вместе с тем сильно изменяется в зависимости от состояния почвы, т. е. в зависимости от ее сухости или насыщенности водой, или, наконец, полной непроницаемости, явившейся результатом действия мороза. Она изменяется также сообразно с природой и богатством растительности. Следовательно, здесь необходимо принять во внимание климат, время года, характер растительности и прочее.

Следует принять в расчет, что в самих водохранилищах часть воды теряется вследствие испарения и фильтрации. Испарение может временно уменьшить запасы воды в случае продолжительной и сильной засухи; но если рассматривать более или менее продолжительный период времени, например целый год, то эта потеря м. б. компенсирована, и даже с избытком, дождевой водой, выпадающей на поверхности водохранилища. Необходимо делать различие между абсолютным испарением и потерей вследствие испарения; последняя составляет только разность между абсолютным испарением и высотой слоя выпавшего дождя. Например, в сеттоновском водохранилище в 1894 г. абсолютное испарение равнялось 0,769 м, но высота слоя выпавшего дождя достигла 1,410 м, т. е. она превышала первую величину на 0,641 м. Потери вследствие фильтрации, всасывания и прочего обыкновенно очень незначительны, так как, с одной стороны, стараются делать сооружения (запруды, водоприемники и прочее) по возможности непроницаемыми, с другой стороны — водохранилища устраивают или в водонепроницаемых грунтах или же в таких, которые могут быть сделаны непроницаемыми путем уплотнения земли.

Самую существенную часть водохранилища составляет плотина, которая перегораживает долину, удерживая в образующемся бассейне стекающие с него воды. Для того, чтобы водохранилище действительно выполняло свое назначение, необходимо устраивать его на такой высоте, с которой воды его под влиянием одной лишь своей тяжести могли бы достигнуть места, куда они д. б. поданы. Самое лучшее, если непосредственно выше сужения долины, благоприятного для устройства плотины, имеется значительное уширение, позволяющее собрать большое количество воды; это часто встречается в месте соединения двух или нескольких долин. Необходимо также, чтобы земля, отчуждаемая для устройства водохранилища, не была слишком населена и не вмещала большое число заводов. Не касаясь даже вопроса о расходах, едва ли можно проектировать такое водохранилище, сооружение которого имело бы своим последствием упразднение значительного населенного центра. С другой стороны, следует избегать расположения водохранилища непосредственно выше населенных местностей из опасения бедствий, которые м. б. вызваны случайным прорывом дамбы. Отсюда видно, что условия, с которыми приходится считаться при выборе места для водохранилища, многочисленны и разнообразны; первые указания в этом отношении даются внимательным изучением карт с изображением рельефа местности посредством горизонталей. Последним соображением, имеющим решающее значение при окончательном выборе места для водохранилища, является его вместимость. Необходимо, чтобы вместимость водохранилища находилась в соответствии с объемом воды, который может быть собран в вышележащей части долины. Для этого делают проверку, располагая планом с возможно частыми горизонталями и в достаточно большом масштабе, дабы площади, ограниченные кривыми, могли быть вычислены с достаточной точностью. Умножая полусумму площадей, ограниченных двумя последовательными горизонталями, на высоту между ними, получают объем соответствующего слоя. Тогда легко уже определить, достаточна ли будет вместимость водохранилища при той высоте плотины, которая для данного случая практически является возможно наибольшей. В случае, если эта вместимость окажется большей, чем требуется, определяют ту высоту, до которой достаточно довести плотину, чтобы получить именно требуемую вместимость. Затопление местности на более или менее значительном пространстве часто вызывает довольно значительные работы, среди которых исправление и отклонение в сторону грунтовых путей сообщения занимают видное место. Но эти работы, не представляя никаких опасностей, отступают на второй план перед сооружением плотины и теми работами, которые непосредственно с ней связаны.

Относительно сооружений, имеющих целью выпуск воды из водохранилища, т. е. водосливов и водоспусков, следует иметь в виду необходимость давать им достаточную пропускную способность, дабы предотвратить возможность чрезмерного и ненормального подъема горизонта воды в водохранилище. Земляную плотину, выше которой поднялась вода, следует считать окончательно потерянной. Каменные плотины в некоторых случаях представляют водосливы на протяжении всей их длины или части; однако чрезмерное и ненормальное возвышение горизонта воды может иметь своим следствием значительное возрастание сжимающих усилий в кладке; кроме того некоторые части последней могут начать работать на растяжение; поэтому такой подъем воды представляет серьезную опасность, которая безусловно должна быть предотвращена достаточной пропускной способностью для выпуска воды. Вполне рационально, если позволяют условия, располагать водослив, водоспуск и донный водоспуск совершенно вне плотины.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.