водохранилище
Водохранилище , обычно построенное ( / ˈ r ɛ z ər v w ɑːr / ; от французского réservoir [ʁezɛʁvwaʁ] ) — увеличенное озеро за плотиной для хранения пресной воды , часто удваивающееся для производства гидроэлектроэнергии .
Резервуары создаются путем контроля водотока, который истощает существующий водоем, прерывания водотока для образования залива внутри него, раскопок или строительства любого количества подпорных стенок или дамб для ограждения любой области для хранения воды.
Этот термин также используется технически для обозначения определенных форм хранения жидкости, таких как «резервуар с охлаждающей жидкостью», который улавливает перелив охлаждающей жидкости в системе охлаждения автомобиля. [ 1 ]
Типы
[ редактировать ]Запрудные долины
[ редактировать ]
Водохранилища с плотинами — это искусственные озера, созданные и контролируемые плотиной , построенной поперек долины , и основанные на естественной топографии , обеспечивающие большую часть бассейна водохранилища. Эти водохранилища могут быть либо ручьевыми водохранилищами , которые расположены в первоначальном русле , находящейся вниз по течению реки , и заполняются ручьями , реками или дождевой водой , стекающей с окружающих лесных водосборов, либо внетечовыми водоемами , в которые поступает отведенная вода из близлежащий ручей, акведук или трубопроводная вода из других водоемов, находящихся на течении.
Плотины обычно располагаются в узкой части нижнего течения естественного бассейна. Склоны долины действуют как естественные стены, при этом плотина расположена в самом узком месте, что обеспечивает прочность и минимальную стоимость строительства. Во многих проектах строительства водохранилищ приходится переселять и переселять людей, перемещать исторические артефакты или перемещать редкие места обитания. Примеры включают храмы Абу-Симбела. [ 2 ] (которые были перенесены до строительства Асуанской плотины для создания озера Насер из Нила в Египте ), перемещение деревни Капел Селин во время строительства Ллин Селин , [ 3 ] и перемещение Борго Сан-Пьетро из Петреллы Сальто во время строительства озера Сальто . [ нужна ссылка ]
Строительство водохранилища с плотиной обычно требует отвода реки на этапе строительства, часто через временный туннель или обводной канал. [ 4 ]
В холмистых регионах водохранилища часто строят путем расширения существующих озер. Иногда в таких водоемах новый верхний уровень воды превышает высоту водораздела на одном или нескольких питающих ручьях, например, в Ллин Клайведог в Среднем Уэльсе . [ 5 ] В таких случаях необходимы дополнительные боковые дамбы для сдерживания водохранилища.
Там, где топография плохо подходит для формирования одного большого водоема, несколько более мелких водоемов могут быть построены цепочкой, как в долине реки Тафф , где водохранилища Ллуин-он , Кантреф и Биконс образуют цепочку вверх по долине. [ 6 ]
Прибрежный
[ редактировать ]Прибрежные водохранилища – это резервуары для хранения пресной воды , расположенные на морском побережье вблизи устья реки и предназначенные для хранения паводковых вод реки. [ 7 ] Поскольку строительство наземных водоемов сопряжено со значительным затоплением суши, прибрежные водоемы являются предпочтительными с экономической и технической точки зрения, поскольку они не используют ограниченные площади суши. [ 8 ] Многие прибрежные водоемы были построены в Азии и Европе. Саемангуем в Южной Корее, Марина-Барраж в Сингапуре, Цинкаоша в Китае и бухта Пловер в Гонконге — вот лишь некоторые из таких прибрежных водоемов. [ 9 ]
Страница банка
[ редактировать ]
Если вода перекачивается или откачивается из реки различного качества или размера, прибрежные резервуары для хранения воды могут быть построены . Такие резервуары обычно формируются частично путем раскопок, а частично путем строительства полной окружающей насыпи или насыпи , окружность которой может превышать 6 км (4 мили). [ 10 ] И дно резервуара, и насыпь должны иметь непроницаемую облицовку или сердцевину: первоначально они часто делались из луженой глины , но, как правило, на смену этому пришло современное использование раскатанной глины. Вода, хранящаяся в таких резервуарах, может оставаться там в течение нескольких месяцев, в течение этого времени нормальные биологические процессы могут существенно уменьшить количество загрязнений и снизить мутность . Использование прибрежных водохранилищ также позволяет на некоторое время прекратить забор воды, например, когда река недопустимо загрязнена или когда условия стока очень плохие из-за засухи . Система водоснабжения Лондона представляет собой один из примеров использования берегового хранилища: здесь вода забирается из рек Темзы и реки Ли в несколько крупных водоемов на берегу Темзы, таких как водохранилище Королевы Марии , которое можно увидеть на подходе к Лондону. Аэропорт Хитроу . [ 10 ]
Услуга
[ редактировать ]В сервисных резервуарах хранится полностью очищенная питьевая вода вблизи точки распределения. [ 11 ] Многие водохранилища построены в виде водонапорных башен , часто в виде приподнятых сооружений на бетонных столбах, где ландшафт относительно ровный. Другими резервуарами для обслуживания могут быть резервуары для хранения воды, резервуары для воды или иногда полностью подземные цистерны , особенно в более холмистой или гористой местности. В современных резервуарах часто используются геомембранные вкладыши на их основании для ограничения просачивания и/или в качестве плавающих покрытий для ограничения испарения, особенно в засушливом климате. В Великобритании Thames Water имеет множество подземных резервуаров, построенных в 1800-х годах, большинство из которых выложены кирпичом. Хорошим примером является водохранилище Хонор-Оук в Лондоне, построенное между 1901 и 1909 годами. Когда оно было завершено, оно считалось крупнейшим в мире подземным резервуаром, построенным из кирпича. [ 12 ] и он до сих пор является одним из крупнейших в Европе. [ 13 ] Это водохранилище теперь является частью южного продолжения Водного кольца Темзы . Верхняя часть водохранилища заросла травой и теперь используется гольф-клубом «Водолей». [ 14 ]
Сервисные резервуары выполняют несколько функций, в том числе обеспечивают достаточный напор воды в системе водоснабжения и обеспечивают запас воды для выравнивания пикового спроса потребителей, позволяя очистным сооружениям работать с оптимальной эффективностью. Можно также управлять большими сервисными резервуарами, чтобы снизить затраты на перекачку, наполняя резервуар в то время суток, когда затраты на электроэнергию низкие.
Ирригационный резервуар
[ редактировать ]Ирригационный резервуар – это резервуар для воды, предназначенный для сельскохозяйственного использования. Для их заполнения используются откачиваемые грунтовые воды или стоки воды. Эти резервуары используются летом. [ 15 ]
Этот тип инфраструктуры вызвал во Франции оппозиционное движение, вызвавшее многочисленные споры, а в отношении некоторых проектов и протесты, особенно в бывшем регионе Пуату-Шаранта, где в 2022 и 2023 годах проходили жестокие демонстрации. [ нужна ссылка ] В Испании наблюдается большее признание, поскольку все пользователи-бенефициары участвуют во внедрении системы. [ нужна ссылка ]
Конкретная дискуссия о замещающих водохранилищах является частью более широкой дискуссии, связанной с водоемами, используемыми для сельскохозяйственного орошения, независимо от их типа, и определенной моделью интенсивного сельского хозяйства. Оппоненты рассматривают эти резервуары как монополизацию ресурсов, приносящую пользу лишь немногим, и представляющую собой устаревшую модель продуктивного сельского хозяйства. Они утверждают, что эти водоемы приводят к потере как количества, так и качества воды, необходимой для поддержания экологического баланса, и создают риск увеличения серьезности и продолжительности засух из-за изменения климата. Короче говоря, они считают это неправильной адаптацией к изменению климата. [ нужна ссылка ]
Сторонники водохранилищ или замещающих резервов, с другой стороны, видят в них решение для устойчивого сельского хозяйства, ожидая по-настоящему долговечной сельскохозяйственной модели. Без таких резервов они опасаются, что неустойчивое импортное орошение будет неизбежным. Они считают, что эти водоемы должны сопровождаться территориальным проектом, который объединяет всех участников водного хозяйства с целью сохранения и улучшения природной среды.
В зависимости от способа питания можно выделить два основных типа резервуаров. [ 16 ]
| Тип резервуара | Источник поставок | Период поставки |
|---|---|---|
| Ирригационный резервуар | Речной или аллювиальный водоносный горизонт | Вне маловодного периода |
| Откачка из водоносного горизонта | ||
| Водохранилище ручья | только сток воды | Круглый год |
История
[ редактировать ]Около 3000 г. до н.э. кратеры потухших вулканов в Аравии использовались фермерами в качестве резервуаров для поливной воды. [ 17 ]
Сухой климат и нехватка воды в Индии привели к раннему развитию ступенчатых колодцев и других методов управления водными ресурсами , включая строительство водохранилища в Гирнаре в 3000 году до нашей эры. [ 18 ] Искусственные озера, датируемые V веком до нашей эры, были найдены в Древней Греции. [ 19 ] Искусственное озеро Бходжсагар в современном Мадхья-Прадеш , построенное в 11 веке, занимало площадь 650 квадратных километров (250 квадратных миль). индийском штате [ 18 ]
Королевство Куш изобрело Хафир , тип водоема, в меройский период . зарегистрировано 800 древних и современных хафиров В мероитском городе Бутана . [ 20 ] Хафиры собирают воду в сезон дождей, чтобы обеспечить доступность воды в течение нескольких месяцев в засушливые сезоны для снабжения питьевой водой, орошения полей и поения скота. [ 20 ] Большое водохранилище возле Храма Льва в Мусавварате эс-Суфре является примечательным хафиром Куша. [ 21 ] [ 20 ]
На Шри-Ланке короли создали большие водоемы древние сингальские для хранения воды для орошения. Знаменитый король Шри-Ланки Паракрамабаху I сказал: «Не позволяйте ни капле воды просочиться в океан, не принеся пользы человечеству». Он создал водоем под названием Паракрама Самудра («море царя Паракрамы»). [ 22 ] Обширные искусственные водоёмы также были построены различными древними королевствами в Бенгалии, Ассаме и Камбодже.
Использование
[ редактировать ]Прямое водоснабжение
[ редактировать ]
Многие речные водохранилища, запрудованные плотинами, и большинство прибрежных водоемов используются для подачи сырой воды на водоочистные сооружения, которые доставляют питьевую воду по водопроводам. Резервуар не просто удерживает воду до тех пор, пока она не понадобится: он также может быть первой частью процесса очистки воды . Время, в течение которого вода удерживается до того, как она будет выпущена, называется временем удерживания . Это конструктивная особенность, позволяющая частицам и илу оседать , а также время для естественной биологической очистки с использованием водорослей , бактерий и зоопланктона , которые естественным образом обитают в воде. Однако естественные лимнологические процессы в озерах умеренного климата вызывают температурную стратификацию воды, которая имеет тенденцию к перераспределению некоторых элементов, таких как марганец и фосфор, в глубокую холодную бескислородную воду в летние месяцы. Осенью и зимой озеро снова становится полностью перемешанным. В условиях засухи иногда необходимо откачивать холодную придонную воду, а повышенный уровень марганца, в частности, может вызвать проблемы на водоочистных станциях.
Гидроэлектроэнергия
[ редактировать ]
В 2005 году около 25% из 33 105 крупных плотин в мире (высотой более 15 метров) использовались для выработки гидроэлектроэнергии. [ 23 ] США производят 3% электроэнергии на 80 000 плотинах всех размеров. В настоящее время реализуется инициатива по модернизации большего количества плотин в качестве эффективного использования существующей инфраструктуры для обеспечения многих небольших населенных пунктов надежным источником энергии. [ 24 ] Водохранилище, вырабатывающее гидроэлектроэнергию, включает в себя турбины, соединенные с удерживаемым водным объектом трубами большого диаметра. Эти генераторные установки могут располагаться у основания плотины или на некотором расстоянии от нее. В равнинной речной долине водохранилище должно быть достаточно глубоким, чтобы создать напор воды у турбин; а если бывают периоды засухи, водохранилище должно содержать достаточно воды, чтобы усреднить расход реки в течение года (годов). Русловая ГЭС в крутой долине с постоянным течением не нуждается в водохранилище.
В некоторых резервуарах, вырабатывающих гидроэлектроэнергию, используется насосная подпитка: резервуар высокого уровня наполняется водой с помощью высокопроизводительных электрических насосов в периоды, когда спрос на электроэнергию низкий, а затем использует эту накопленную воду для выработки электроэнергии путем выпуска накопленной воды в резервуар низкого уровня. водохранилище, когда спрос на электроэнергию высок. Такие системы называются насосно-аккумулирующими схемами. [ 25 ]
Контроль водных источников
[ редактировать ]
Резервуары можно использовать несколькими способами для контроля течения воды по водным путям ниже по течению:
- Нижнее водоснабжение
- вода может быть сброшена из горного резервуара, чтобы ее можно было забирать для питьевой воды ниже по системе, иногда на сотни миль ниже по течению.
- Орошение
- вода из оросительного резервуара может сбрасываться в сети каналов для использования на сельскохозяйственных угодьях или в системах вторичного водоснабжения. Орошение также может поддерживаться водохранилищами, которые поддерживают речной сток, позволяя забирать воду для орошения ниже по течению. [ 26 ]
- Борьба с наводнениями
- Резервуары для борьбы с наводнениями, также известные как «ослабляющие» или «балансирующие» резервуары, собирают воду во время очень сильных дождей, а затем медленно выпускают ее в течение следующих недель или месяцев. Некоторые из этих резервуаров построены поперек реки, при этом поток воды контролируется диафрагмой . Когда расход реки превышает пропускную способность диафрагмы, за плотиной скапливается вода; но как только скорость потока снижается, вода за плотиной медленно сбрасывается, пока водохранилище снова не опустеет. В некоторых случаях такие водоемы функционируют всего несколько раз в десятилетие, а земля за водоемом может использоваться как земля общественного пользования или зона отдыха. Новое поколение балансирующих плотин разрабатывается для борьбы с возможными последствиями изменения климата . Их называют «резервуарами для задержания наводнений». Поскольку эти резервуары будут оставаться сухими в течение длительного времени, может возникнуть риск высыхания глиняного ядра, что снизит его структурную стабильность. Последние разработки включают использование композитного заполнителя, изготовленного из переработанных материалов, в качестве альтернативы глине.
- Каналы
- Если вода из естественного водотока не может быть перенаправлена в канал , можно построить водохранилище, чтобы гарантировать уровень воды в канале: например, когда канал проходит через шлюзы и пересекает ряд холмов. Другое применение - сократить затраты или время строительства, когда канал необходимо прорыть в скале, как это используется на канале Ридо со шлюзами The Narrows , разделяющими два канала Ридо и по существу превращающими верхний Ридо в увеличенный резервуар, хотя и только на два или три фута. . [ 27 ]
- Отдых
- Вода может быть сброшена из водохранилища для создания или дополнения белой воды условий для каякинга и других видов спорта, связанных с бурной водой. [ 28 ] На лососевых реках производятся специальные выпуски (в Великобритании называемые паводками ), чтобы стимулировать естественную миграцию рыбы и обеспечить рыбакам разнообразные условия ловли.
Балансировка потока
[ редактировать ]Резервуары можно использовать для балансировки потока в хорошо управляемых системах, забирая воду во время высоких расходов и снова выпуская ее во время низких расходов. Для того чтобы это работало без откачки, необходим тщательный контроль уровня воды с помощью водосбросов . Когда приближается сильный шторм, операторы плотины рассчитывают объем воды, который шторм добавит в водохранилище. Если прогнозируемая ливневая вода переполнит резервуар, вода будет медленно вытекать из резервуара до и во время шторма. Если все будет сделано заблаговременно, сильный шторм не заполнит водохранилище, и в районах ниже по течению не возникнут разрушительные потоки. Точные прогнозы погоды необходимы для того, чтобы операторы плотин могли правильно планировать понижение давления до сильного дождя. Операторы плотин обвинили ошибочный прогноз погоды в наводнениях в Квинсленде в 2010–2011 годах . Примерами тщательно управляемых водохранилищ являются плотина Буррендонг в Австралии и озеро Бала ( Ллин Тегид ) в Северном Уэльсе . Озеро Бала — это естественное озеро, уровень которого был поднят невысокой плотиной и в которое Река Ди течет или сбрасывается в зависимости от условий стока как часть системы регулирования реки Ди . Этот режим работы является формой гидравлической емкости речной системы.
Отдых
[ редактировать ]
Многие водоемы часто позволяют использовать их в рекреационных целях , например, для рыбалки и катания на лодках . Могут применяться специальные правила для обеспечения безопасности населения, а также для защиты качества воды и экологии окружающей территории. Многие водоемы теперь поддерживают и поощряют менее формальный и менее структурированный отдых, такой как естествознание , наблюдение за птицами , пейзажная живопись , прогулки и походы , и часто предоставляют информационные доски и интерпретационные материалы для поощрения ответственного использования.
Операция
[ редактировать ]Вода, выпадающая в виде дождя выше водохранилища, вместе с грунтовыми водами, образующимися в виде родников, накапливается в водохранилище. Избыток воды можно слить через специально спроектированный водосброс. Хранимую воду можно подавать по трубопроводу самотеком для использования в качестве питьевой воды , для выработки гидроэлектроэнергии или для поддержания стока рек для использования в последующих целях. Иногда водохранилищам можно управлять, чтобы удерживать воду во время сильных дождей, чтобы предотвратить или уменьшить наводнения ниже по течению. Некоторые резервуары поддерживают несколько видов использования, и правила эксплуатации могут быть сложными.
Большинство современных водоемов имеют специально сконструированную водозаборную башню , которая может сбрасывать воду из водохранилища на разных уровнях, как для доступа к воде при падении уровня воды, так и для обеспечения сброса воды определенного качества в реку ниже по течению в качестве «компенсации». вода»: операторы многих горных или речных водоемов обязаны сбрасывать воду в реку, расположенную ниже по течению, для поддержания качества реки, поддержки рыболовства, поддержания промышленного и рекреационного использования ниже по течению или для ряда других целей. Такие сбросы известны как компенсационная вода .
Терминология
[ редактировать ]
Единицы измерения площадей и объемов водохранилищ варьируются от страны к стране. В большинстве стран мира площади водохранилищ выражаются в квадратных километрах; в Соединенных Штатах обычно используются акры. Для объема широко используются кубические метры или кубические километры, а в США - акр-футы.
Емкость, объем или объем резервуара обычно делятся на отдельные области. Мертвое или неактивное плотины хранилище относится к воде в резервуаре, которую нельзя слить под действием силы тяжести через водовыпускные сооружения , водосброс или водозабор электростанции и которую можно только откачать. Мертвое хранилище позволяет отложениям оседать, что улучшает качество воды, а также создает зону для рыбы при низком уровне воды. Активное или постоянное хранилище — это часть водохранилища, которую можно использовать для борьбы с наводнениями, производства электроэнергии, навигации и сбросов вниз по течению. Кроме того, «способность водохранилища контролировать наводнение» — это количество воды, которое оно может регулировать во время наводнения. «Дополнительная емкость» — это емкость резервуара над гребнем водосброса, которую невозможно регулировать. [ 29 ]
В Соединенных Штатах вода ниже нормального максимального уровня водохранилища называется «заповедным бассейном». [ 30 ]
В Соединенном Королевстве «верхний уровень воды» описывает полное состояние водохранилища, а «полностью опущенный» описывает минимальный удерживаемый объем.
Моделирование управления резервуаром
[ редактировать ]Существует широкий спектр программного обеспечения для моделирования водохранилищ: от специализированных инструментов управления программами безопасности плотин (DSPMT) до относительно простых WAFLEX и интегрированных моделей, таких как система оценки и планирования воды (WEAP) , которые помещают операции с водохранилищем в контекст системы. -широкий спрос и предложение.
Безопасность
[ редактировать ]Во многих странах крупные водоемы строго регулируются, чтобы попытаться предотвратить или свести к минимуму неудачи в сдерживании. [ 31 ] [ 32 ]
Хотя большая часть усилий направлена на плотину и связанные с ней конструкции как на самую слабую часть общей конструкции, цель такого контроля состоит в том, чтобы предотвратить неконтролируемый выброс воды из водохранилища. Аварии в водохранилищах могут привести к значительному увеличению стока в долине реки, что потенциально может смыть города и деревни и привести к значительным человеческим жертвам, например, разрушения после провала сдерживания в Ллин-Эйгиау, в результате которого погибло 17 человек. [ 33 ] (см. также Список прорывов плотин )
Примечательным случаем использования резервуаров в качестве орудия войны стал британских Королевских ВВС рейд дамбастеров на Германию во время Второй мировой войны (под кодовым названием « Операция «Кастиз »). [ 34 ] ), в рамках которого были выбраны три немецких водохранилища, которые должны были быть прорваны, чтобы нанести ущерб немецкой инфраструктуре, а также производственным и энергетическим мощностям, исходящим от рек Рур и Эдер . Экономические и социальные последствия были вызваны огромными объемами ранее накопленной воды, которая утекла по долинам, сея разрушения. Этот рейд впоследствии стал основой для нескольких фильмов.
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]
Воздействие на окружающую среду в течение всей жизни
[ редактировать ]Перед строительством всех резервуаров будет проведена денежная оценка затрат/выгод, чтобы определить, стоит ли продолжать проект. [ 35 ] Однако такой анализ часто может упускать из виду воздействие плотин и содержащихся в них водохранилищ на окружающую среду. Некоторые последствия, такие как выбросы парниковых газов, связанные с производством бетона, относительно легко оценить. Другие воздействия на природную среду, а также социальные и культурные последствия может быть сложнее оценить и взвесить, но выявление и количественная оценка этих проблем в настоящее время обычно требуется в крупных строительных проектах в развитом мире. [ 36 ]
Изменение климата
[ редактировать ]Выбросы парниковых газов из водохранилища
[ редактировать ]Естественные озера содержат органические отложения, которые разлагаются в анаэробной среде с выделением метана и углекислого газа . Выделяемый метан примерно в 8 раз более эффективен как парниковый газ, чем углекислый газ. [ 37 ]
По мере наполнения искусственного водохранилища существующие растения погружаются под воду, и в течение многих лет, необходимых для разложения этого вещества, они выделяют значительно больше парниковых газов, чем озера. Водохранилище в узкой долине или каньоне может покрывать относительно мало растительности, тогда как водохранилище, расположенное на равнине, может затоплять большую часть растительности. Участок может быть предварительно очищен от растительности или просто затоплен. Тропические наводнения могут привести к образованию гораздо большего количества парниковых газов, чем в регионах с умеренным климатом.
В следующей таблице указаны выбросы водоемов в миллиграммах на квадратный метр в день для различных водоемов. [ 38 ]
| Расположение | Углекислый газ | Метан |
|---|---|---|
| Озера | 700 | 9 |
| Водоемы умеренного пояса | 1500 | 20 |
| Тропические водоемы | 3000 | 100 |
Гидроэлектроэнергия и изменение климата
[ редактировать ]В зависимости от площади затопления и производства электроэнергии, водохранилище, построенное для производства гидроэлектроэнергии, может либо уменьшить, либо увеличить чистое производство парниковых газов по сравнению с другими источниками энергии.
Исследование Национального института исследований Амазонии показало, что гидроэлектрические водоемы выделяют большой объем углекислого газа в результате гниения деревьев, оставшихся в водоемах, особенно в течение первого десятилетия после наводнения. [ 39 ] Это поднимает воздействие плотин на глобальное потепление до уровня, намного превышающего тот, который произошел бы при производстве той же энергии из ископаемого топлива . [ 39 ] Согласно отчету Всемирной комиссии по плотинам (Dams And Development), когда водохранилище относительно велико и предварительная вырубка леса на затопленной территории не проводилась, выбросы парниковых газов из водохранилища могут быть выше, чем у обычного нефтяного топлива. теплоэлектростанция. [ 40 ] Например, в 1990 году водохранилище за плотиной Бальбина в Бразилии (открытое в 1987 году) оказало более чем в 20 раз большее воздействие на глобальное потепление, чем производство той же энергии из ископаемого топлива, из-за большой затопленной площади на единицу произведенной электроэнергии. [ 39 ] Другое исследование, опубликованное в журнале Global Biogeochemical Cycles, также показало, что недавно затопленные водоемы выделяют больше углекислого газа и метана, чем ландшафт до затопления, отмечая, что лесные угодья, водно-болотные угодья и ранее существовавшие водные объекты выделяют разные количества углекислого газа и метана, как до затопления, так и до затопления. и после наводнения. [ 41 ]
Плотина Тукуруи в Бразилии (завершенная в 1984 году) оказала лишь в 0,4 раза большее воздействие на глобальное потепление, чем производство той же энергии из ископаемого топлива. [ 39 ]
Двухлетнее исследование выбросов углекислого газа и метана в Канаде пришло к выводу, что, хотя гидроэлектростанции действительно выбрасывают парниковые газы, но в гораздо меньших масштабах, чем тепловые электростанции аналогичной мощности. [ 42 ] Гидроэнергетика обычно выбрасывает в 35–70 раз меньше парниковых газов на ТВт-ч электроэнергии, чем тепловые электростанции. [ 43 ]
Снижение загрязнения воздуха происходит при использовании плотины вместо производства тепловой энергии , поскольку электроэнергия, производимая на гидроэлектростанциях, не приводит к выбросам дымовых газов от сжигания ископаемого топлива (включая диоксид серы , оксид азота и окись углерода из угля ). .
Биология
[ редактировать ]
Плотины могут стать препятствием для мигрирующей рыбы, задерживая ее на одном участке, обеспечивая пищу и среду обитания для различных водоплавающих птиц. Они также могут затопить различные экосистемы на суше и вызвать вымирание.
Создание резервуаров может изменить естественный цикл ртути биогеохимический . После первоначального формирования водохранилища наблюдается значительное увеличение производства токсичной метилртути (MeHg) за счет микробного метилирования в затопленных почвах и торфе. Также было обнаружено повышение уровня MeHg в зоопланктоне и рыбах. [ 44 ] [ 45 ]
Человеческое воздействие
[ редактировать ]Плотины могут серьезно сократить количество воды, поступающей в страны, расположенные ниже по течению, вызывая дефицит воды между странами, например, Суданом и Египтом , что наносит ущерб сельскохозяйственному бизнесу в странах, расположенных ниже по течению, и сокращает количество питьевой воды.
Фермы и деревни, например Ашоптон, могут быть затоплены из-за образования водохранилищ, что разрушит многие средства к существованию. Именно по этой причине 80 миллионов человек во всем мире (данные по состоянию на 2009 год, из учебника географии Edexcel GCSE) были вынуждены быть насильственно переселены из-за строительства плотин.
Лимнология
[ редактировать ]Лимнология водоемов во многом схожа с таковой в озерах такого же размера. Однако имеются существенные различия. [ 46 ] Во многих водоемах наблюдаются значительные колебания уровня, в результате чего значительные площади периодически оказываются под водой или высыхают. Это значительно ограничивает продуктивность или запасы воды, а также ограничивает количество видов, способных выжить в этих условиях.
Горные водоемы, как правило, имеют гораздо более короткое время пребывания, чем естественные озера, и это может привести к более быстрому круговороту питательных веществ в водоеме, в результате чего они быстрее теряются в системе. Это можно рассматривать как несоответствие между химией воды и биологией воды с тенденцией к тому, чтобы биологический компонент был более олиготрофным , чем можно было бы предположить по химическому составу.
И наоборот, низменные водоемы, черпающие воду из рек, богатых питательными веществами, могут демонстрировать преувеличенные эвтрофические характеристики, поскольку время пребывания в водоеме намного больше, чем в реке, и биологические системы имеют гораздо большую возможность использовать доступные питательные вещества.
Глубокие резервуары с многоуровневыми водозаборными башнями могут сбрасывать глубокую холодную воду в реку, расположенную ниже по течению, что значительно уменьшает размер гиполимниона . Это, в свою очередь, может снизить концентрацию фосфора, высвобождаемого во время любого ежегодного смешивания, и, следовательно, снизить производительность .
Плотины перед водохранилищами действуют как узловые точки : энергия падающей из них воды уменьшается, и в результате под плотинами происходит осаждение. [ нужны разъяснения ]
Сейсмичность
[ редактировать ]Заполнение (затопление) водохранилищ часто связывают с сейсмичностью, вызванной водохранилищами (RTS), поскольку в прошлом сейсмические события происходили вблизи крупных плотин или внутри их водохранилищ. Эти события могли быть вызваны заполнением или эксплуатацией водохранилища, и их масштабы невелики по сравнению с количеством водохранилищ во всем мире. Из более чем 100 зарегистрированных событий некоторые ранние примеры включают Марафонскую плотину высотой 221 м (725 футов) высотой 60 м (197 футов) в Греции (1929 г.) и плотину Гувера в США (1935 г.). Большинство событий связаны с большими плотинами и небольшой сейсмичностью. Единственными четырьмя зарегистрированными событиями магнитудой выше 6,0 (M w ) являются плотина Койна высотой 120 м (394 фута) высотой 103 м (338 футов) в Индии и плотина Кремаста в Греции, оба из которых зарегистрировали магнитуду 6,3 M w , 122 м. (400 футов) Плотина Кариба в Замбии 6,25 м на высоте и высоте 105 м (344 фута) Плотина Синьфэнцзян в Китае на высоте 6,1 м ш . Споры возникли относительно того, когда произошло РТС, из-за отсутствия гидрогеологических знаний на момент проведения мероприятия. Однако считается, что проникновение воды в поры и вес коллектора вносят свой вклад в структуру РТС. Для того чтобы произошло RTS, рядом с плотиной или ее водохранилищем должно быть сейсмическое сооружение, и оно должно быть близко к разрушению. Кроме того, вода должна иметь возможность проникать в глубокую породу. пласт, поскольку вес резервуара глубиной 100 м (328 футов) окажет незначительное влияние по сравнению с собственным весом породы на поле напряжений земной коры , которое может располагаться на глубине 10 км (6 миль) или более. [ 47 ]
Климат
[ редактировать ]Водохранилища могут изменить местный климат, повышая влажность и уменьшая экстремальные температуры, особенно в засушливых районах. заявляют о таком эффекте Южной Австралии Некоторые винодельни как повышение качества производимого вина.
Список водоемов
[ редактировать ]В 2005 году в список Международной комиссии по большим плотинам (ICOLD) внесено 33 105 больших плотин (высотой ≥15 м). [ 23 ]
Список водоемов по площади
[ редактировать ]
| Десять крупнейших водоёмов мира по площади поверхности | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Классифицировать | Имя | Страна | Площадь поверхности | Примечания | |
| км 2 | кв. миль | ||||
| 1 | Озеро Вольта | Гана | 8,482 | 3,275 | [ 48 ] |
| 2 | Водохранилище Смоллвуд | Канада | 6,527 | 2,520 | [ 49 ] |
| 3 | Куйбышевское водохранилище | Россия | 6,450 | 2,490 | [ 50 ] |
| 4 | Озеро Кариба | Зимбабве , Замбия | 5,580 | 2,150 | [ 51 ] |
| 5 | Бухтарминское водохранилище | Казахстан | 5,490 | 2,120 | |
| 6 | Братское водохранилище | Россия | 5,426 | 2,095 | [ 52 ] |
| 7 | Озеро Насер | Египет , Судан | 5,248 | 2,026 | [ 53 ] |
| 8 | Рыбинское водохранилище | Россия | 4,580 | 1,770 | |
| 9 | Водохранилище Каниапискау | Канада | 4,318 | 1,667 | [ 54 ] |
| 10 | Озеро Гури | Венесуэла | 4,250 | 1,640 | |
Список водоемов по объему
[ редактировать ]
| Десять крупнейших водоемов мира по объему | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Классифицировать | Имя | Страна | Объем | Примечания | |
| км 3 | со мной | ||||
| 1 | Озеро Кариба | Зимбабве , Замбия | 180 | 43 | |
| 2 | Братское водохранилище | Россия | 169 | 41 | |
| 3 | Озеро Насер | Египет , Судан | 157 | 38 | |
| 4 | Озеро Вольта | Гана | 148 | 36 | |
| 5 | Водохранилище Маникуаган | Канада | 142 | 34 | [ 55 ] |
| 6 | Озеро Гури | Венесуэла | 135 | 32 | |
| 7 | Уиллистон Лейк | Канада | 74 | 18 | [ 56 ] |
| 8 | Красноярское водохранилище | Россия | 73 | 18 | |
| 9 | Зейское водохранилище | Россия | 68 | 16 | |
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Резервуар охлаждающей жидкости» . Канадская шина .
- ^ Центр всемирного наследия ЮНЕСКО. «Нубийские памятники от Абу-Симбела до Филе» . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ Кэпел Селин, Десять лет разрушения: 1955–1965 , Томас Э., Сайоддио Барддас и Совет Гвинеда, 2007, ISBN 978-1-900437-92-9
- ^ Строительство плотины Гувера: исторический отчет, подготовленный в сотрудничестве с Министерством внутренних дел. Публикации КС. 1976. ISBN 0-916122-51-4 .
- ^ «Лланидлоэс Мид Уэльс – Ллин Клайведог» . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ «Резервуары» . Большой лесной геопарк . 2011.
- ^ «Международная ассоциация исследования прибрежных водоемов» . Проверено 9 июля 2018 г.
- ^ «Оценка социального и экологического воздействия прибрежных водоемов (стр. 19)» . Архивировано из оригинала 26 июля 2018 года . Проверено 9 июля 2018 г.
- ^ «Стратегия прибрежных водохранилищ для освоения водных ресурсов – обзор будущих тенденций» . Проверено 9 марта 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Брин Филпотт-Йинка Ойеми-Джон Сойер (2009). «Виртуальная библиотека ICE: схемы аварийного отключения королевы Марии и короля Георга V» . Плотины и водохранилища . 19 (2): 79–84. дои : 10.1680/dare.2009.19.2.79 .
- ^ «Открытое обучение – OpenLearn – Открытый университет» . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ «Водохранилище Хонор-Оук» (PDF) . Лондонский боро Льюишем. Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2012 года . Проверено 1 сентября 2011 г.
- ^ «Водохранилище Хонор-Оук» . Мотт Макдональд. Архивировано из оригинала 9 декабря 2011 года . Проверено 1 сентября 2011 г.
- ^ «Гольф-клуб Водолей» . Архивировано из оригинала 23 сентября 2015 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ Саху, Дебабрата; Наиб Язди, Мохаммед; Оуэн-младший, Джеймс С.; Уайт, Сара А. (13 октября 2021 г.). «Основы устройства ирригационных водоемов для сельского хозяйства» . Land-Grant Press . Клемсонский университет, Южная Каролина . Проверено 27 июля 2023 г.
- ^ Предварительный отчет коллективной экспертизы о совокупном влиянии вычетов , с. 15-16
- ^ Смит, С. и др. (2006) Вода: жизненно важный ресурс , 2-е издание, Милтон Кейнс, Открытый университет.
- ^ Jump up to: а б Родда, Джон; Убертини, Лусио, ред. (2004). Основа цивилизации – водная наука? . Международная ассоциация гидрологической науки. п. 161. ИСБН 978-1-901502-57-2 . OCLC 224463869 .
- ^ Уилсон и Уилсон (2005). Энциклопедия Древней Греции . Рутледж. ISBN 0-415-97334-1 . стр. 8
- ^ Jump up to: а б с Фриц Хинтце, Куш XI; стр. 222-224. [ нужна полная цитата ]
- ^ Клаудия Нэзер; Великий Хафир в Мусавварате ас-Суфре. Полевые работы археологической миссии Берлинского университета имени Гумбольдта в 2005 и 2006 годах. На тему: Между водопадами. Материалы 11-й конференции нубийских исследований. Варшавский университет, 27 августа – 2 сентября 2006 г.; В: Польский центр средиземноморской археологии Варшавского университета. Серия дополнений к PAM 2.2./1-2.
- ^ - Международный комитет по охране озер - Паракрама Самудра. Архивировано 5 июня 2011 г. в Wayback Machine.
- ^ Jump up to: а б Сумис, Николас; Люкотт, Марк; Кануэль, Рене; Вайсенбергер, Себастьян; Уэль, Стефан; Лароз, Кэтрин; Дюшемен, Эрик (2004). «Гидроэлектрические резервуары как антропогенные источники парниковых газов». Водная энциклопедия . стр. 203–210. дои : 10.1002/047147844X.sw791 . ISBN 978-0471478447 .
- ^ «Малая гидроэлектростанция: сила плотин: как малая гидроэлектростанция может спасти тупые плотины Америки» . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ «Первая гидроаккумулирующая компания» . Архивировано из оригинала 29 июля 2010 года.
- ^ «Ирригация Великобритании» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ «Водохранилища Хаддерсфилдского узкого канала» . Архивировано из оригинала 23 декабря 2001 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ «Каноэ Уэльс - Национальный центр рафтинга по бурной воде» . Архивировано из оригинала 28 октября 2012 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ Вотруба, Ладислав; Брожа, Войтех (1989). Управление водными ресурсами в водохранилищах . Развитие науки о воде. Том. 33. Издательская компания «Эльзевир». п. 187. ИСБН 978-0-444-98933-8 .
- ^ «Водный словарь» . Архивировано из оригинала 18 ноября 2013 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ↑ Закон о безопасности плотин Северной Каролины. Архивировано 16 апреля 2010 г. в Wayback Machine.
- ^ «Закон о водоемах 1975 года» . www.opsi.gov.uk.
- ^ «Ллин Эйгиау» . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ «Комиссия Содружества по военным захоронениям - Операция «Наказание» (PDF) .
- ^ CIWEM - Резервуары: глобальные проблемы. Архивировано 12 мая 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ Предлагаемый резервуар - Отчет об оценке воздействия на окружающую среду (EIA). Архивировано 8 марта 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ Хоутон, Джон (4 мая 2005 г.). "Глобальное потепление". Отчеты о прогрессе в физике . 68 (6): E2865-74. Бибкод : 2005RPPh...68.1343H . дои : 10.1088/0034-4885/68/6/R02 . S2CID 250915571 .
- ^ «Поверхности водоемов как источники парниковых газов в атмосферу: глобальная оценка» (PDF) . era.library.ualberta.ca .
- ^ Jump up to: а б с д Фернсайд, премьер-министр (1995). «Плотины гидроэлектростанций в бразильской Амазонке как источники «парниковых» газов» . Охрана окружающей среды . 22 (1): 7–19. Бибкод : 1995EnvCo..22....7F . дои : 10.1017/s0376892900034020 . S2CID 86080700 .
- ^ Грэм-Роу, Дункан. «Раскрыта грязная тайна гидроэнергетики» .
- ^ Теодору, Кристиан Р.; Бастьен, Джули; Бонневиль, Мари-Клод; дель Джорджио, Пол А.; Демарти, Мод; Гарно, Мишель; Хели, Жан-Франсуа; Пеллетье, Люк; Прейри, Ив Т.; Руле, Найджел Т.; Страчан, Ян Б.; Трамбле, Ален (июнь 2012 г.). «Чистый углеродный след недавно созданного бореального гидроэлектростанции: ВЫБРОСЫ C ИЗ ГЛАВНОГО ВОСТОЧНОГО ВОДОХРАНИЛИЩА» . Глобальные биогеохимические циклы . 26 (2): н/д. дои : 10.1029/2011GB004187 . S2CID 128389377 .
- ^ Эрик Дюшемен (1 декабря 1995 г.). «Продукция парниковых газов CH4 и CO2 гидроэлектростанциями бореального региона» . Исследовательские ворота . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ «Проблема парниковых газов из гидроэлектрохранилищ от бореальных до тропических регионов» . www.researchgate.net .
- ^ Келли, Калифорния; Радд, JWM; Бодали, РА; Руле, НП; Сент-Луис, Вирджиния; Привет, А.; Мур, ТР; Шифф, С.; Аравена, Р.; Скотт, Кей Джей; Дайк, Б. (май 1997 г.). «Увеличение потоков парниковых газов и метилртути после затопления экспериментального водоема». Экологические науки и технологии . 31 (5): 1334–1344. дои : 10.1021/es9604931 . ISSN 0013-936X . S2CID 129247176 .
- ^ Сент-Луис, Винсент Л.; Радд, Джон В.М.; Келли, Кэрол А.; Бодали, Р.А. (Дрю); Патерсон, Майкл Дж.; Бити, Кеннет Г.; Хесслейн, Раймонд Х.; Привет, Эндрю; Маевски, Эндрю Р. (март 2004 г.). «Взлет и падение метилирования ртути в экспериментальном резервуаре †». Экологические науки и технологии . 38 (5): 1348–1358. Бибкод : 2004EnST...38.1348S . дои : 10.1021/es034424f . ISSN 0013-936X . ПМИД 15046335 .
- ^ «Экология водоемов и озер» . Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 20 сентября 2015 г.
- ^ «Взаимосвязь крупных водоемов и сейсмичности 08 февраля 2010 г.» . Международная гидроэнергетика и строительство плотин. 20 февраля 2010 года. Архивировано из оригинала 18 июня 2012 года . Проверено 12 марта 2011 г.
- ^ Международный комитет по окружающей среде озер - Озеро Вольта. Архивировано 6 мая 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ Маккаллум, Ян. «Смоллвудское водохранилище» .
- ^ Международный комитет по охране озер - Куйбышевское водохранилище. Архивировано 3 сентября 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ Международный комитет по окружающей среде озер - Озеро Кариба. Архивировано 26 апреля 2006 г. в Wayback Machine.
- ^ Международный комитет по охране озер - Братское водохранилище. Архивировано 21 сентября 2010 г. в Wayback Machine.
- ^ Международный комитет по охране озер - Водохранилище с высокой плотиной Асвам. Архивировано 20 апреля 2012 г. в Wayback Machine.
- ^ Международный комитет по окружающей среде озер - Водохранилище Каниапискау . Архивировано 19 июля 2009 года в Wayback Machine .
- ^ Международный комитет по окружающей среде озер - Водохранилище Маникуаган. Архивировано 14 мая 2011 г. в Wayback Machine.
- ^ Международный комитет по окружающей среде озер - Озеро Уиллистон. Архивировано 21 июля 2009 г. в Wayback Machine.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Департамент водных ресурсов. «Информация о резервуаре» . Калифорнийский центр обмена данными . Штат Калифорния.
- Global Journal of Research Engineering (США) (28 августа 2012 г.). «Оптимизация железобетонных резервуаров на основе долговечности с использованием алгоритма искусственной пчелиной семьи» . Глобальный журнал инженерных исследований . 12 (3–Е). Гражданское и строительное проектирование (GJRE-E). Архивировано из оригинала 3 апреля 2022 года . Проверено 15 февраля 2013 г.
