Водохранилища как водная экосистема
Водохранилище — искусственный водоем, образованный водоподпорным сооружением на водотоке с целью хранения и использования воды, а также регулирования речного стока.
Как видно из определения, водохранилища необходимы для жизненных нужд человека и создаются на любых реках — от малых до самых больших.
Еще на территории СССР действовало более 1000 водохранилищ с объемом воды в них свыше 1 млн м3. Несомненно, что в дальнейшем число водохранилищ будет увеличиваться, но уже, вероятно, за счет малых и средних рек.
Большинство крупных водохранилищ имеет гидроэнергетическое назначение, что дает экологу и экономисту общее поле деятельности для оценки эффективности затопления территории, оправдываемое™ этого мероприятия и целесообразности.
Оценить стоимость затопляемых территорий очень сложно, поскольку она будет включать стоимость переноса жилых поселков, дорог, линий электропередачи, уничтожения сельхозугодий и лесов, а также ущерба биопродукции, который произойдет при этом. Следовательно, необходимо сопоставлять ущерб, причиняемый природе и хозяйству, с выгодой от работы водохранилища.
Следующим нежелательным фактором, возникающим при создании водохранилища, является существенная трансформация прилегающих к этому водохранилищу угодий в результате подтопления при подъеме уровней грунтовых вод, изменения местного климата, разрушения берегов. Поэтому в береговой полосе водохранилища выделяют зоны гидрогеологического, а также активного и эпизодического климатологического влияния.
Изменения экосистемы зоны водохранилища начинаются с момента его создания и длятся годы.
Колебания уровня и режима грунтовых вод в результате подтопления вызывает перестройку биоценоза любого типа. Что-то может гибнуть, но на смену ему рано или поздно придет биоценоз нового типа, более приспособленный к новым условиям. Значительный интерес представляет зона переменного подпора, которая может составлять до 90 % протяженности водохранилища при нормальном подпорном уровне (НПУ). В этой зоне происходит периодическая смена речных условий озерными, что указывает на постоянное влияние показателей одной экосистемы на другую, которое влечет за собой изменение естественных природных процессов: ледового, термического, руслового, режима наносов, различных биологических процессов и т. д.
Все вышесказанное говорит о том, что концепция водосбора, как единой экологической и хозяйственной единицы, при создании и эксплуатации водохранилища приобретает новое значение. Ведь при сооружении плотины целостный и единый водосборный бассейн как бы делится на две части, развитие которых в дальнейшем идет по-разному. В природную экосистему речного бассейна вклинивается искусственная экосистема водохранилища. Поэтому водосборный бассейн верхнего бьефа гидроузла и уже самостоятельный водосбор нижнего бьефа можно рассматривать по отдельности. Граница между ними может смещаться и видоизменяться в результате изменения базисов эрозии, но со временем может стабилизироваться и достичь динамического равновесия.
Интересно, что новый режим и новая гидросистема неожиданно могут вступить во взаимодействие с элементами древней палеогидросети, с подземными водами.
Все это указывает на то, что сооружение водохранилищ в любой части водосборного бассейна вовлекает в сферу преобразования природу всего бассейна и не является локальным.
С созданием водохранилища связаны изменения гидробиологических условий и ресурсов гидробионтов самого водохранилища. Например, крайне неприятное явление — бурное развитие синезеленых водорослей (цветение воды).
Гидрохимический режим водохранилищ, особенно в первые годы его существования, зависит в основном от структуры и состава затопленных почв. «Неприятности» для водохранилища могут вызвать затопленные массивы торфяных болот. При разложении затопленной торфяной залежи в анаэробных условиях образуется огромное количество газа (метана, сероводорода, оксида углерода и углекислоты). Накопление газов создает предпосылки для всплытия торфа на отдельных, порою обширных, участках дна.
Всплывшие торфяные острова дрейфуют, разрушаются волной и загрязняют водоем взвешенными наносами. Всплывшая торфяная залежь выделяет в 2-3 раза больше газа, чем затопленная, поскольку она лучше прогревается.
При создании водохранилища должен быть разработан режим его эксплуатации, что необходимо для оптимизации экологических условий как самого водохранилища, так и прилегающих к нему территорий.
С экологических позиций водохранилища являются наиболее сложными водным объектами. Формирующиеся в них экосистемы испытывают на себе резкие колебания уровней и объемов воды, быстрые изменения скорости течения. Это особенно характерно для больших и средних водохранилищ многоцелевого использования. Малые водохранилища, создаваемые для орошения, могут вообще высыхать к концу вегетационного периода.
Наиболее стабильны рыборазводные пруды, но они имеют мо — нодоминантную экосистему, т. е. состоящую из одного вида рыб.
Очень большое влияние оказывает водохранилище на участок реки, расположенный ниже плотины (нижний бьеф). В зависимости от размеров реки и емкости водохранилища река ниже плотины может либо полностью пересыхать, либо увеличивать сток воды в период межени. При этом сток половодий и паводков всегда снижается. Результатом является не затапливаемая или слабо затапливаемая пойма, что влияет на нерест рыб и кормовые запасы в пойме, ухудшая то и другое.
Одновременно меняются русловые процессы, а значит, и локальные места обитания рыб (плесы, зимовальные ямы). .
Большое влияние оказывают водохранилища на температуру воды. Малые неглубокие водохранилища в теплый сезон могут хорошо прогреваться и повышают температуру воды в нижнем бьефе. Значительные по размеру водохранилища имеют более равномерное в году распределение температуры воды, снижая ее летом и повышая зимой в нижнем бьефе за счет сброса воды из верхнего бьефа.
Особенно сложный экологический режим возникает на участках рек, расположенных между двумя плотинами, когда проявляется одновременное влияние верхнего и нижнего бьефов водохранилищ.