Обухов Є.В., д.е.н., к.т.н., професор,
дійсний член Міжнародної академії наук екології,
безпеки людини та природи, УВ,
м. Одеса, Україна
ОЦІНКА ІНТЕНСИВНОСТІ ЗОВНІШНЬОГО ВОДООБМІНУ НА КАХОВСЬКОМУ ВОДОСХОВИЩІ В УМОВАХ ЗМІНИ КЛІМАТУ
Управління водними ресурсами водних об’єктів потребує постійного моніторингу гідрологічних та гідродинамічних процесів, які відбуваються в них [1-4]. Від інтенсивності водообміну у водосховищі залежить інтенсивність його самоочищення і якість води [5-8].
Процес водообміну у водосховищах має дві складові: горизонтальну (приплив води до водосховища та стік з нього) і вертикальну (випадіння опадів на його водну поверхню та випаровування з неї) [1-3.9-12].
В даній роботі проведені дослідження інтенсивності зовнішнього водообміну для років з середнім – 1979 млн м3 (1999 р.) та максимальним – 2363 млн м3 (2007 р.) – об’ємом випаровування за рік при відповідних їм опадах.
Основними матеріалами для досліджень були реальні водобалансові показники по Каховському водосховищу за період його експлуатації (1956-2012 рр.), які розраховані на Каховській гідрометеорологічній обсерваторії.
Каховське водосховище – шоста сходинка в складі Дніпровського каскаду – здійснює сезонне та частково багаторічне регулювання стоку. Повна і корисна ємкість водосховища, відповідно,- 18,2 і 6,8 км3, а площа його при відмітці нормального підпертого рівня – 2155 км2, при відмітці рівня мертвого об’єму -1930 км2. Довжина водосховища -230 км. Розрахункова максимальна скидна витрата через споруду (р=0,1%) - 20468 м3/с.
Коефіцієнт інтенсивності зовнішнього водообміну розраховувався за формулами Штефана В.М., Литвинова А.С. та ін. з використанням об’ємів припливу води до водосховища, стоку води із нього, об’ємів опадів та випаровування з його водної поверхні, об’ємів скидів у водосховище стічних та побутових вод, об’ємів забору води на господарські потреби, а також середні об’єми води у водосховищі за розрахунковий інтервал часу [13-21].
Таблиця – Коефіцієнти зовнішнього водообміну Каховського
водосховища
|
Місяць
|
Кв1
|
Кв2
|
Кв2>Кв1,%
|
Кв3
|
Кв3>Кв1,%
|
Кв4
|
Кв4>Кв1, %
|
Ту, років
|
|
1999 рік
|
|
I
|
0.302
|
0.304
|
0.66
|
0.307
|
1.63
|
0.316
|
4.43
|
3.16
|
|
II
|
0.334
|
0.336
|
0.59
|
0.338
|
1.18
|
0.346
|
3.47
|
2.89
|
|
III
|
0.395
|
0.397
|
0.50
|
0.401
|
1.50
|
0.428
|
7.71
|
2.34
|
|
IV
|
0.439
|
0.440
|
0.23
|
0.444
|
1.13
|
0.506
|
13.24
|
1.98
|
|
V
|
0.489
|
0.490
|
0.20
|
0.499
|
2.00
|
0.575
|
15.03
|
1.74
|
|
VI
|
0.260
|
0.261
|
0.38
|
0.273
|
4.76
|
0.297
|
12.46
|
3.37
|
|
VII
|
0.186
|
0.186
|
0.27
|
0.203
|
8.37
|
0.230
|
19.13
|
4.35
|
|
VIII
|
0.086
|
0.086
|
0.12
|
0.097
|
11.34
|
0.120
|
28.50
|
8.33
|
|
IX
|
0.095
|
0.096
|
1.04
|
0.105
|
9.52
|
0.122
|
22.13
|
8.20
|
|
X
|
0.186
|
0.187
|
0.53
|
0.193
|
3.77
|
0.211
|
11.83
|
4.74
|
|
XI
|
0.251
|
0.252
|
0.40
|
0.259
|
3.09
|
0.274
|
8.33
|
3.65
|
|
XII
|
0.252
|
0.253
|
0.40
|
0.258
|
2.33
|
0.267
|
5.62
|
3.74
|
|
2007 рік (максимальне випаровування)
|
|
I
|
0.247
|
0.248
|
0.40
|
0.251
|
1.59
|
0.255
|
3.14
|
3.92
|
|
II
|
0.205
|
0.206
|
0.48
|
0.208
|
1.44
|
0.211
|
2.84
|
4.74
|
|
III
|
0.310
|
0.311
|
0.32
|
0.314
|
1.27
|
0.319
|
2.82
|
3.13
|
|
IV
|
0.198
|
0.199
|
0.50
|
0.204
|
2.94
|
0.213
|
7.04
|
4.69
|
|
V
|
0.199
|
0.199
|
0.20
|
0.205
|
2.93
|
0.221
|
9.95
|
4.52
|
|
VI
|
0.131
|
0.131
|
0.38
|
0.146
|
10.27
|
0.166
|
21.21
|
6.02
|
|
VII
|
0.092
|
0.092
|
0.43
|
0.104
|
11.54
|
0.127
|
27.56
|
7.87
|
|
VIII
|
0.099
|
0.100
|
0.40
|
0.116
|
13.79
|
0.136
|
26.47
|
7.35
|
|
IX
|
0.093
|
0.093
|
0.32
|
0.105
|
11.43
|
0.116
|
19.83
|
8.62
|
|
X
|
0.143
|
0.144
|
0.69
|
0.152
|
5.92
|
0.159
|
10.06
|
6.29
|
|
XI
|
0.208
|
0.209
|
0.29
|
0.214
|
2.80
|
0.218
|
4.59
|
4.59
|
|
XII
|
0.234
|
0.234
|
0.17
|
0.237
|
1.27
|
0.241
|
2.90
|
4.15
|
У таблиці наведені порівняльні коефіцієнти інтенсивності зовнішнього водообміну з поступовим врахуванням усіх складових водного балансу: Кв1-враховує тільки основний приплив води до водосховища через Дніпровський гідровузол та стік через Каховський гідровузол, Кв2- враховує додатково боковий приплив води, Кв3- враховує додатково опади та випаровування з водосховища, Кв4- враховує суму прихідних та витратних складових водного балансу. Також у таблиці розраховані показники зовнішнього водообміну в часових одиницях Ту=1/Кв4.
Відзначимо, що чим більший коефіцієнт інтенсивності зовнішнього водообміну Кв та чим менший показник зовнішнього водообміну Ту, тим більш інтенсивно відбувається зміна маси води у водосховищі та її самоочищення. Якщо показник Ту менше одиниці, то зміна нормативних водних ресурсів водосховища буде відбуватись менше ніж за рік.
За даними таблиці видно, що із збільшенням числа складових водного балансу для усіх місяців зростає і коефіцієнт інтенсивності зовнішнього водообміну на величину наведену у відсотках. Врахування вертикальної складової в таблиці виділено. За виділеними відсотками можна відзначити значний вплив саме вертикальної складової. Максимальні відсотки впливу вертикальної складової в 1999 р. характерні для серпня (11,34%) , а в 2007 р. – для серпня (13,79%), липня (11,54%), вересня (11,43%) та червня (10,27%).
Показник зовнішнього водообміну Ту найменший (1,74-1,98 року) у квітні-травні 1999 р. та (3,13 року) в березні 2007 р., а найбільший (8,33 року) у серпні 1999 р. та (8,62 року) у вересні 2007 р.
Для усього 1999 р. показник Ту дорівнює 0,272 року, а для 2007 р.- 0,422
року, тобто чим більше річне випаровування на Каховському водосховищі, тим більше показник зовнішнього водообміну Ту і слабкіший водообмін.
Для порівняння в багатоводному (1970) році показник Ту дорівнював 0,21 року, а в маловодному (1972) році - 0,59 року.
Проведені дослідження повинні допомогти при розробці режимів експлуатації Каховського водосховища в умовах зміни клімату.
Список використаних джерел
1. Васильев, Ю.С. Влияние плотин и водохранилищ на окружающую среду [Текст] / Ю.С.Васильев. Серия: Проектирование и строительство больших плотин. – М. : Энергоиздат, 1982. – Вып.7. – 140 с.
2. Вуглинский, В.С. Водные ресурсы и водный баланс крупных водохранилищ СССР [Текст] /В.С.Вуглинский. – Л. : Гидрометеоиздат, 1991. – 223 с.
3. Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния на качество поверхностных вод [Текст]. – Л. : Гидрометеоиздат, 1987. – 286 с.
4. Эдельштейн, К.К. Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения [Текст] /. – М. : ГЕОС, 1998. – 277 с.
5. Россолимо, Л.Л. Очерки по географии внутренних вод СССР. Реки и озера [Текст] /Л.Л.Россолимо. – М. : Учпедгиз, 1952. – 304 с.
6. Григорьев, С.В. О некоторых определениях и показателях в озероведении [Текст] / С.В.Григорьев // Труды Карельского филиала АН СССР. Материалы по гидрологии (лимнология).- Карелия, 1959. – Вып. 18. – С. 29–45.
7. Буторин, Н.В. О водных массах континентальных водоемов [Текст] / Н.В.Буторин // Труды ИБВВ АН СССР, 1965. – Вып. 7 (10). – С. 3–9.
8. Эдельштейн К.К. Водообмен и течения [Текст] / К.К.Эдельштейн // Комплексные исследования водохранилищ. – М. : Изд. МГУ,1979. – Вып. 3. – С. 109–114.
9. Богословский, Б.Б. Классификация водоемов по внешнему водообмену [Текст] / В кн.: Географо-гидрологический метод исследования вод суши / Б.Б.Богословский, С.А.Филь. – Л., 1984. – С. 54-60.
10. Буторин, Н.В. Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах Волжского каскада [Текст] / Н.В.Буторин. – Л.: Наука, 1969. – 322 с.
11. Знаменский, В.А. Гидрологические процессы и их роль в формировании качества воды [Текст] / В.А.Знаменский. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 247 с.
12. Знаменский, В.А. Влияние гидролого-динамических факторов на изменение содержания химических веществ в водохранилище [Текст] / В.А.Знаменский // Труды ГГИ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – Вып. 246. – С. 58–77.
13. Калинин, Г.П. Роль водохранилищ в изменении скорости водообмена речных вод [Текст] / В кн.: Инженерно-географические проблемы проектирования и эксплуатации крупных равнинных водохранилищ / Г.П.Калинин. – М., 1972. – С. 99–104.
14. Караушев, А.В. Внешний водообмен и формирование качества воды в озерах и водохранилищах [Текст] / А.В.Караушев // Труды ГГИ. – 1978. – Вып. 249. – С. 48–63.
15. Китаев, А.Б. Особенности оценки внешнего водообмена в водохранилищах [Текст] / А.Б.Китаев // Труды межд. н.-пр. конф. «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов», Т.1. – Пермь, 2013. – С. 203–209.
16. Литвинов, А.С. Энерго– и массообмен в водохранилищах Волжского каскада [Текст] /А.С.Литвинов. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2000. – 83 с.
17. Штефан, В.Н. К расчету водообмена долинного водохранилища [Текст] / В.Н.Штефан // Вестник Моск. ун-та. Сер. Геогр.. – 1975. – №5. – С. 71–75.
18. Штефан, В.Н. Показатели водообмена водохранилищ / В кн.: Материалы 5 Всесоюзного науч. симпозиума по соврем. пробл. Самоочищения и регулирования качества воды [Текст] / В.Н.Штефан, К.К.Эдельштейн. – Секция 1У, ч.2. – Таллинн. – 1975. – С. 262–267.
19. Штефан, В.Н. Водообмен водохранилищ Волжко-Камского каскада / В кн.: Комплексные исследования водохранилищ [Текст] / В.Н.Штефан. – Вып. 5. – М., 1980. – С. 46–55.
20. Эдельштейн, К.К. О соотношении показателей внутреннего водообмена проточных водоемов [Текст] / К.К.Эдельштейн // Водные ресурсы. – 1981. – № 6. – С. 70–74.
21. Обухов, Е.В. Оценка интенсивности внешнего водообмена в Кременчугском и Каховском водохранилищах [Текст] / Е.В.Обухов // Український гідрометеорологічний журнал. – Одеса. – 2014. – №15. – С.134–140.
| 
