Колебания уровней

Уровенный режим озер и водохранилищ зависит от комплекса природных и антропогенных условий:

- соотношения между приходом и расходом воды в естественных условиях;

- размера водоема, его формы, характера берегов, сгонов и нагонов;

- для водохранилищ - влияния работы гидросооружений и сброса воды для хозяйственных потребностей человека.

Колебание уровня озера может быть кратковременным, сезонным, годовым, многолетним, вековым. Обычно различают в основном два вида колебаний поверхности озер и водохранилищ: динамические и статические.

Динамические колебания уровней возникают под воздействием атмосферных и космических сил (ветер, давление атмосферы, притяжение Луны, Солнца и т. д.), и объем воды в водоемах не меняется.

Статические колебания уровня озер и водохранилищ связаны с приходом и расходом воды, с изменением плотности воды с температурой и соленостью, т. е. колебания уровня сопровождаются изменением объема воды водоема.

Колебания уровня воды за счет прихода и расхода воды Л. С. Берг назвал эвстатическими, а колебания уровня воды за счет волн, сгона, нагона, сейш - денивеляционными, и при денивеляции общий объем воды водоема не изменяется.

По величине удельного водостока (ΔF) и средней многолетней амплитуде колебания уровня воды в озерах Карелии К. Д. Литинская (1976) разделила озера на три основные группы:

- озера с устойчивым режимом уровней (ΔF менее 10 и среднегодовые колебания уровня воды 30-65 см);

- озера со среднеустойчивым уровнем режимов (ΔF - 10-50 и 50-125 см);

- озера с малоустойчивым режимом уровней воды (ΔF - 50 и 110-210 см).

Таблица.  Зависимость средней годовой амплитуды уровня воды озер от соотношения площадей водосбора озер и зеркала озер (Чеботарев, 1975)

По амплитуде колебания уровня все водохранилища делят на шесть групп:

- степень колебания малая - менее 1 м;

- степень колебания небольшая - 1-3 м;

- степень колебания средняя - 3-10 м;

- степень колебания большая - 11-30 м;

- степень колебания очень большая - 31-100 м;

- степень колебания исключительно большая - более 100 м.

Таблица. Классификация водохранилищ по величине сработки (Авакян и др., 1987)

Для водохранилищ проектами устанавливаются:

1. Нормальный подпорный горизонт (НПГ) - наивысший уровень, который может длительное время поддерживаться подпорным сооружением.

2. Форсированный уровень (форсированный горизонт - ФГ) - уровень, превышающий НПГ может поддерживаться только временно.

3. Уровень сработки:
- уровень ежегодной (диспетчерской) сработки;
- проектный уровень наибольшей сработки;
- уровень наибольшей технически допускаемой сработки;
- уровень наибольшего возможного опорожнения, который может быть достигнут при сбросе воды через все имеющиеся водоспуски.

Мертвый объем расположен ниже уровня наибольшей технически допустимой сработки. Кроме того, водохранилища могут быть разделены на четыре водно-балансовых типа:

1) глубокого сезонного регулирования стока;

2) умеренного сезонного регулирования;

3) неглубокого сезонного регулирования;

4) несущественного сезонного регулирования.

Некоторые озера Карелии и Мурманской области были превращены в водохранилища, что привело к изменению естественных режимов уровней в интересах хозяйственной деятельности человека (гидроэлектростанции, сплав леса, судоходство). В озерах-водохранилищах высший уровень воды отклонился от среднемноголетнего в среднем на 26%, а низший - в 2,52 раза. То же характерно и в отношении амплитуд: абсолютной, средней многолетней, наибольшей и наименьшей. Они в условиях водохранилищ возросли на 40-80% по сравнению с периодом, когда эти водохранилища были озерами. Таким образом, водохранилища отличаются от озер тем, что статические колебания уровня воды существенно увеличиваются и обусловливаются не естественными причинами, а техническим регулированием.