Водохранилище – это не просто водоем, это гидротехническая система, предназначенная для определенных задач. Одна из главных современных задач – выработка электрической энергии.
Первые водохранилища созданы в Древнем Египте еще 6000 лет назад. В конце 20-го века водохранилища занимали более 0,5 млн. кв. км (0,3% суши). Площадь зеркала водохранилищ стала примерно равна площади естественных водоемов суши. Размер крупнейших водохранилищ достигает многих тысяч кв. км – «Кариба» (Замбия, Зимбабвэ) – 4500; «Рыбинское» – 4500; «Братское» – 5500; «Вольта» (Гана) – 8500; «Виктория» (Уганда, Танзания, Кения) – 7600 кв. км. Всего в мире насчитывается более 30000 водохранилищ, общая площадь которых 400 тыс. кв. км, объем – 6 тыс. куб. км.
Многие реки планеты превращены в каскады водохранилищ – Волга, Днепр, Ангара, Миссури, Колорадо, Парана, Нил. Водохранилищами зарегулировано около 50% всех речных систем.
Создание крупных гидротехнических систем ведет к следующим нарушениям в природной среде:
1) нарушение водообмена в речных бассейна (речного стока);
2) нарушение климатических процессов;
3) нарушение речных экосистем;
4) нарушение и уничтожение экосистем в зоне влияния гидроэлектростанций;
5) активизация негативных геологических процессов и явления.
Создание водохранилища замедляет водообмен в гидрографической сети речных бассейнов. В настоящее время водообмен замедлился в 5 раз. В естественном состоянии период условного водообмена в реках планеты составлял 19 суток. В результате гидротехнического строительства стал: в 1960 г. – 40 суток, в 1980 г. – 100 суток.
Наиболее сильно водообмен замедлился в речных системах Азии – в 14 раз, Европы – в 7 раз. В бассейнах Волги и Днепра – в 7-11 раз.
Замедление водообмена привело к дополнительным потерям на испарение с поверхности водоемов (около 5% от стока рек). Уменьшение водообмена привело к уменьшению скорости течения рек, что вызвало нарушение стока взвешенных веществ. Нарушение баланса наносов в устье рек привело к разрушению дельт некоторых рек (Нил).
Снижение скорости течения резко уменьшил способность рек к самоочищению, что послужило одним из факторов роста загрязнения вод суши. Водохранилища превратились в «ловушки» наносов (задерживается 80-100% твердого стока).
Накопление наносов привело к заиливанию некоторых водорохранилищ, снижению их глубины и площади (до 1% в год). Накопление биогенных веществ вызвало усиление процессов эвтрофизации.
Создание водохранилища оказывает влияние на климат близлежащих территории, зона влияния при этом может иметь радиус 30-50 км. Увеличивается влажность воздуха (на 2-20%), облачность, изменяется ход осадков, барических условий; изменяется направление и скорость ветра (рост на 0,5-3,5 м/сек).
Значительное воздействие гидротехническое строительство оказывает на экосистемы. Так, создание водохранилища приводит к уничтожению имеющихся речных экосистем, выше плотины за счет затопления, ниже плотины – за счет уменьшения стока и пересыхания реки.
Естественные ритмы и динамика речных экосистем нарушается искусственным режимом накопления и сброса вод в водохранилище. Нарушаются и уничтожаются местообитания и зоны нереста рыб и других водных животных.
Создание водохранилища приводит к затоплению имеющихся наземных экосистем – лесных, степных и т.д. В первые годы после создания водохранилища происходит гибель растительности и уничтожение почв, торфяников и т.д. Гниение органики приводит к интенсивной эвтрофизации, которой подвержено 80% всех водохранилищ. Гниение ведет к снижению содержания свободного кислорода, выделению органических кислот, фенолов, меркаптанов. Это в свою очередь вызывает гибель рыбы, зоопланктона, бентоса.
Вокруг водохранилища формируется зона подтопления (на 1 км и более). В зоне подтопления развиваются процессы заболачивания, а в аридных зонах – засоления почв.
В зоне влияния активизируются современные геологические процессы:
а) экзогенные (абразия берегов, водная эрозия, суффозия, карт, оползни, обвалы, плывуны);
б) эндогенные (увеличивается сейсмическая активность зафиксировано более 80 случаев повышения сейсмичности в районе водохранилищ – Австралия, Греция, Индия, Франция, Швейцария, Япония).