Міністерство освіти і науки України. Національний педагогічний університет імені М.П.Драгоманова. Кафедра екологiї

Курсова робота

Тема "Водосховища Днiпра"

Студента інституту природничо-

географічної освіти та екології

Гордiйчука Юрiя

Науковий керівник

Ющик Валерiй Володимирович

Київ 2010

Зміст

Вступ

Розділ 1. Загальна характеристика водосховищ. Водосховища і їх відмінності від інших типів водойм

Розділ 2. Загальна характеристика водосховищ Дніпра

2.1 Дніпро і його водосховища

2.2 Дніпро (до зарегулювання його стоку)

2.3 Гідрологічний режим водосховищ

2.4 Загальна гідрохімічна характеристика водосховищ

Розділ 3. Характеристика окремих водосховищ Дніпра

3.1 Київське водосховище

3.2 Канівське водосховище

3.3 Кременчуцьке водосховище

3.4 Дніпродзержинське водосховище

3.5 Запорізьке водосховище

3.6 Каховське водосховище

Висновки

Література

Вступ

Водні об'єкти суші створюють унікальні за своєю красою і цілющими властивостями природні ландшафти і в той же час є багатющою коморою продуктів харчування, джерелом отримання електроенергії, прісної води як найважливішого природного ресурсу. Таке багатопрофільне призначення водоймищ суші обумовлює постійну дію на них господарської діяльності людини. Прогресуючий розвиток промисловості і сільського господарства, що супроводжується зростанням водоспоживання у всіх галузях народного господарства, неминуче приводить до вичерпання ресурсів прісних вод. Особливо гостро стоїть ця проблема в місцях з невисоким природним водозабезпеченням.

Вода – найважливіший елемент усього живого, незамінний у технологічних процесах компонент практично для всіх галузей народного господарства, продукт, що не має ціни за його важливістю і значущістю в біосфері і житті суспільства. Можна пригадати відомі слова Антуана де Сент-Екзюпері: "Вода! У тебе немає ні смаку, ні кольору, ні запаху, тебе не опишеш, тобою насолоджуєшся, не розуміючи, що ти таке. Ти не просто необхідна для життя, ти і є життя... Ти – найбільше в світі багатство...".

У зв'язку зі зростаючими потребами у воді всіх галузей народного господарства і нерівномірним розподілом па території України джерел отримання прісних вод здійснюється великомасштабне гідротехнічне будівництво. Так, у результаті зарегулювання стоку Дніпра побудований каскад водосховищ, створені водосховища і на інших річках країни. У південних регіонах споруджений ряд магістральних і розподільних каналів. У перспективі можливе створення систем територіального перекидання частини стоку інших річок, опріснення солоних лиманів і створення на їх основі прісноводих водосховищ.

Все це висуває як одне з найважливіших завдань здійснення ефективних природо- і водозахисних заходів па всієї території України.

Проте з кожним роком це робити все більш складно, оскільки потреба у воді зростає, а антропогенне навантаження на водоймища збільшується. Рішення проблеми водозабезпечення повинне розв'язуватися, в першу чергу, за рахунок переведення багатьох виробництв на досконаліші і менш водоємні технології. Режим економії води в промисловості, сільському і комунальному господарстві, перегляд норм її витрачання в іригаційних системах, ширше впровадження оборотних і замкнутих систем водопостачання – ось ті резерви прісних вод, використання яких може зменшити напруження водного балансу і поліпшити екологічну ситуацію у внутрішніх водоймищах.

Таким чином, сказане вище зумовлює актуальність дослідження курсової роботи.

Об’єктом дослідження курсової роботи є природа України.

Предметом дослідження курсової роботи є водосховища Дніпра.

Метою курсової роботи є дослідження водосховищ Дніпра.

Метою роботи зумовлено виконання таких завдань:

– охарактеризувати особливості таких типів водоймищ як водосховища;

– навести загальну характеристику водосховищ Дніпра;

– дослідити конкретні водосховища Дніпра.

Розділ 1. Загальна характеристика водосховищ. Водосховища і їх відмінності від інших типів водойм

Зі всього різноманіття перетворюючої діяльності людини як за своїми масштабами, так і за значенням у глобальних екологічних системах планети особливо виділяються два процеси: освоєння нових територій для сільськогосподарського виробництва, промислового і громадського будівництва й перетворення річкової ланки гідросфери на величезних просторах суші шляхом гідротехнічного будівництва.

Гідротехнічне будівництво здійснюється на всіх континентах планети. Найбільш важливе значення мають різного роду меліорації (осушення і зрошування) і створення нових водних об'єктів – водосховищ і каналів. Водосховища – ключові, базові елементи гідротехнічних і водогосподарських систем будь-якого рангу, оскільки саме вони дозволяють здійснити регулювання водних ресурсів, перетворення гідросфери в бажаному для суспільства напрямку.

До внутрішніх водоймищ відносять озера, лимани, водосховища, ставки. Водосховища і ставки – дуже схожі об'єкти. Різниця між ними в розмірах, але мають значення і менш очевидні ознаки.

У різних країнах прийняті різні кількісні критерії, що відрізняють водосховища від ставків. У США водосховищем називається водоймище, корисна (регульована) місткість якого перевищує 5 тис. акрофутів, тобто 6,17 млн. куб. м. Водоймища, що мають менший корисний об'єм, називаються ставками. В Україні і більшості країн Західної Європи до водосховищ відносять водоймища місткістю більше 1 млн. куб. м.

Водосховищами, таким чином, слід вважати штучно створені долинні, улоговинні і природні озерні водоймища зі сповільненим водообміном, повним об'ємом більше 1 млн. куб. м, рівневий режим яких постійно регулюється (контролюється) гідротехнічними спорудами в цілях накопичення і подальшого використання запасів вод для задоволення господарських і соціальних потреб. Відзначимо, що використання водосховищ пов'язане не тільки з безповоротним вилученням води. Для рибного господарства, рекреації, охолоджування агрегатів електростанцій, підтримки гарантованих судноплавних глибин у межах водосховища і т.п. потрібні акваторія і водна маса в цілому, а не тільки корисний об'єм, тобто запас води, що щорічно витрачається.

У водосховищ немає природних аналогів. Лише за формою чаші з ними схожі завально-запрудні озера. Відзначимо найбільш важливі особливості водосховищ.

1. Водосховища – антропогенні, керовані людиною об'єкти, але вони відчувають також і сильну дію природних (перш за все гідрометеорологічних) чинників, тому як об'єкти вивчення, використання і управління займають проміжне положення між "чисто природними" і "чисто технічними" утвореннями. Це дає право іменувати їх природно-технічними системами.

2. Водосховища помітно, а нерідко і значно впливають на навколишнє середовище, викликаючи зміни природних і господарських умов на прилеглих територіях. Природно, що разом з наперед запланованими сприятливими наслідками виникають також і наслідки негативного, несприятливого характеру.

3. Водосховищам властива особлива система так званих внутрішньо-водоймових процесів – гідрологічних, гідрофізико-хімічних і гідробіологічних.

4. Водосховища – водоймища, найбільш інтенсивно використовувані різними галузями господарства. На кожному значному водосховищі формується водогосподарський комплекс (ВГК). Серед компонентів ВГК, тобто всіх галузей господарства, що використовують водосховище і річку в нижньому б'єфі, виділяють учасників ВГК – галузі, що зацікавлені в створенні водосховища і фінансують його. Решта галузей використовує водосховище, оскільки воно існує. Учасники ВГК пред'являють різні, а часом і суперечливі вимоги до режиму використання водосховищ.

5. Для водосховищ як природно-господарських об'єктів характерна надзвичайно висока динамічність розвитку (еволюції) [1, 9-14].

Розглянемо стисло ці принципові особливості.

Водосховища – керовані об'єкти. Це означає, що основні параметри водосховища (об'єм, площа, місце розташування і режим регулювання), а разом з ними і багато інших характеристик визначаються людиною на стадії проекту; у складі гідровузлів є спеціальні технічні системи, споруди і пристрої (гідротурбіни, водоскидні отвори із затворами), що дозволяють змінювати об'єм і рівень води у водосховищі. Головна особливість рішень, пов'язаних з експлуатацією водосховищ, – деяка невизначеність, що зумовлюється стохастичним (імовірнісним) характером спрямованості й інтенсивності гідрометеорологічних процесів у водозбірному басейні.

Водосховища слід розглядати як природно-технічні системи, комплекси, які складаються з природної і технічної підсистем, що діалектично взаємодіють між собою. Урахування цієї взаємодії може суттєво збільшити можливості раціонального і комплексного використання водосховищ, а ігнорування – привести до значних втрат. Управляючи технічною підсистемою водосховищ, людина може викликати розвиток таких процесів, явищ і ефектів в природній підсистемі, які вона поки не в змозі запобігти або їх подолання вимагає значних витрат трудових і матеріальних ресурсів. Тому керованими об'єктами водосховища можна вважати лише частково. Безпосередньо і повністю людина управляє тільки запасами води, а екосистемою і геосистемою водосховища – частково і побічно.

При створенні водосховищ відбуваються різноманітні зміни природних і господарських умов на територіях, як безпосередньо прилеглих до нового водоймища, так і на віддалених від нього вниз за течією річки. Масштаби, глибина і спрямованість цих змін визначаються розмірами нового водоймища (площа, об'єм водної маси, довжина, ширина) і своєрідністю природних умов району, які можуть послаблювати або, навпаки, посилювати вплив водосховища.

Коли говорять, що водосховищам властива особлива система внутрішньо-водоймових процесів, мають на увазі, що властиві їм гідрологічні, гідрофізико-хімічні і гідробіологічні процеси не ідентичні тим, які спостерігаються в інших водних об'єктах – озерах, річках і каналах. Провідними чинниками, що визначають специфіку взаємозв'язаних і взаємообумовлених внутрішньо-водоймових процесів у водосховищах, служать водообмін і рівневий режим водоймища. Один із показників водообміну – період, протягом якого відбувається повна зміна водної маси: для водосховищ різного типа він може складати від декількох діб до декількох років [1, 9-14].

Амплітуда коливань рівня води в різних водосховищах змінюється також в широких межах – від декількох десятків сантиметрів для рівнинних водосховищ до багатьох десятків і навіть більше 100 м для гірських водосховищ.

Саме ці чинники і відрізняють умови розвитку внутрішньо-водоймових процесів у водосховищах від тих, які характерні для озер і річок. Виявляється це в тому, що у водосховищах створюються активні гідродинамічні зони транзитного стоку, тобто направленого руху води до дамби, і утворюються зони коловоротних циркуляцій, коли частинки води переміщаються по дуже складних замкнутих траєкторіях. Наявність такої складної гідродинамічної структури визначає багато важливих для водоймищ особливостей: формування і рух водних мас; термічний, газовий і біогенний режими; переміщення і осадження мінеральних і органічних суспензій; процеси самоочищення води і, нарешті, життєво важливі умови існування бактерій, організмів, що живуть в товщі води (планктон), донних організмів (бентос), водної рослинності, риб.

Процеси трансформації речовини і енергії у водосховищах мають інші, ніж в озерах і річках, масштаби, спрямованість, інтенсивність і тривалість. Це виражається в показниках якості води, в структурі і продуктивності водних екосистем. В цілому водосховища можна розглядати як своєрідні величезні перетворювачі і акумулятори речовини і енергії, але тільки не автономні, як, наприклад, озера. Річкам же на відміну від водоймищ зі сповільненим водообміном, навпаки, властивий потоковий механізм перетворення речовини і енергії.

Цей накопичувальний ефект водосховищ має як позитивне (освітлення води, зниження її кольоровості, зменшення вмісту шкідливих бактерій), так і негативне значення (зменшення самоочисної здатності води, утворення застійних зон, більше, ніж у річках, прогрівання води, особливо на мілководдях, і як наслідок – євтрофування нових водоймищ). Характерні приклади євтрофування водосховищ: надмірний розвиток синьо-зелених водоростей (цвітіння води), надмірне продукування біомаси водної рослинності (заболочування акваторії). Інакше кажучи, для багатьох гідробіонтів у водосховищах створюються не найкращі умови; вони до того ж посилюються недостатньо сприятливим рівневим режимом. Це в результаті суттєво відображається на кількості і якості з господарської точки зору найбільш цінної для людини рибної продукції [1, 9-14].

Зростаюче економічне значення водосховищ, особливо великих, виражається у формуванні водогосподарських комплексів. Водосховища виявляються залученими в систему зв'язків і відносин не тільки власне водогосподарських, але й соціально-економічних. Навіть коли водосховище створюється на користь тільки однієї галузі, з часом і інші галузі господарства виявляються зацікавленими в його використанні.

Водосховища за допомогою гідравлічних і водогосподарських зв'язків неминуче виявляються також включеними в складну розгалужену систему природно-господарських відносин спочатку в межах ділянки річки, потім в межах річкового басейну; надалі з розвитком міжбасейнових перекидань поверхневого стоку ключова роль водосховищ поширюється на ще більші регіони.

Вплив сучасних водогосподарських суперсистем і систем простежується в багатьох соціально-економічних сферах держави і тягнеться далеко за межі районів самих водосховищ як базових елементів цих систем.

Один з яскравих прикладів – водогосподарська суперсистема басейну Волги, що налічує 14 великих і сотні невеликих водосховищ, режим використання яких відчувається на всьому протязі великої російської річки. Великої також і тому, що на території волзького басейну проживає майже кожен четвертий житель Росії і виробляється чверть всієї промислової і сільськогосподарської продукції. Аналогічні водогосподарські суперсистеми на базі водосховищ сформувалися на Дніпрі, Ангарі, Колумбії, Теннессі, Парані і багатьох інших великих річок планети.

На сучасному етапі відбуваються помітні зміни структури водогосподарських комплексів. Вони виражаються в збільшенні числа компонентів і учасників ВГК, у формуванні водогосподарських систем з декількох ВГК, в зміні традиційних вимог галузей господарства до використання водосховищ.

І нарешті, декілька слів ще про одну принципову особливість водосховищ – високу їх динамічність як природно-господарських об'єктів. Ця динамічність обумовлена трьома чинниками:

1) мінливістю гідрометеорологічних процесів, що визначають гідрологічний режим водоймища;

2) стрімкою зміною дії господарства на природне середовище, у тому числі і на водоймища;

3) змінами з різних причин режиму експлуатації водосховищ [1, 9-14].

Сукупна дія вказаних чинників призводить до того, що водосховища надто рідко можна вважати стаціонарними об'єктами, еволюцію яких легко і однозначно визначити на основі минулої передісторії. Тому якщо й мовиться про який-небудь рівноважний стан водосховищ, то завжди мається на увазі динамічна рівновага їх як природно-господарських об'єктів, яка може різко порушитися при зміні будь-якого з вказаних вище чинників. Динамічність водосховищ виявляється у всіх їх характеристиках, але, мабуть, найяскравіше – в процесах формування берегів, зміні якості води, структури і продуктивності водних і наземних (у береговій зоні) екосистем. У спеціальній літературі іноді навіть уживається термін "еволюція водосховищ", проте якщо еволюція озер продовжується протягом багатьох сотень і тисяч років, то у водосховищах істотні зміни основних процесів і явищ відбуваються принаймні на порядок швидше. Якщо в озерах зміни носять поступовий і направлений ("правильний") характер, то водосховища розвиваються циклічно і стрибкоподібно відповідно до співвідношення змін провідних чинників.

Головна мета створення водосховищ – регулювання стоку. Воно робиться в основному на користь енергетики, іригації, водного транспорту, водопостачання і в цілях боротьби з повенями.

Для цього у водосховищах акумулюється стік в одні періоди року і віддається накопичена вода в інші періоди.

Період акумуляції стоку називається наповненням водосховища, а процес віддачі накопиченої води – виробітком водосховища. Як наповнення водосховища, так і його виробіток проводяться завжди до більш-менш певних рівнів. Вищий проектний рівень водосховища (верхнього б'єфу дамби), який підпірні споруди можуть підтримувати в нормальних експлуатаційних умовах протягом тривалого часу, називається нормальним підпірним рівнем (НПР).

На нормальний підпірний рівень розраховуються як споруди інженерного захисту, так і всі промислові, транспортні, комунальні та інші споруди, розташовані на берегах водосховища. Мінімальний рівень водосховища, до якого можливе його виробіток в умовах нормальної експлуатації, називається рівнем мертвого об'єму (РМО). Об'єм води, що знаходиться між НПР і РМО, називається корисним, оскільки саме цим об'ємом води і можна розпоряджатися в різних господарських і інших цілях. Об'єм же води, що знаходиться нижче за РМО, називається мертвим, оскільки використання його в нормальних умовах експлуатації не передбачається.

Пропускна спроможність гідровузла (його турбін, водозливних прольотів, донних отворів, шлюзів) з економічних і рідше технічних міркувань обмежена. Тому коли по водосховищу йде витрата дуже рідкісної повторюваності (раз у сто, тисячу, а то й десять тисяч років), гідровузол не в змозі пропустити всю масу води, що йде по річці. У цих випадках рівні води на всьому водосховищі і біля дамби підвищуються, збільшуючи його об'єм іноді на значну величину; одночасно збільшується пропускна спроможність гідровузла. Такий підйом рівня вище за НПР в період проходження високих повеней рідкісної повторюваності називається форсуванням рівня водосховища, а сам рівень – форсованим підпірним (ФПР). На водосховищах, використовуваних для водного транспорту або лісосплаву, виробіток рівня в період навігації обмежується рівнем, при якому річковий флот за станом глибин може продовжувати нормальну роботу. Цей рівень, що знаходиться між НПР і РМО, називається рівнем навігаційного виробітку (РНВ). Рівні води, особливо при НПР і ФПР, біля дамби, в середній і верхній зонах водосховища не однакові. Якщо біля дамби рівень відповідає відмітці НПР, то по мірі віддалення від неї він підвищується спочатку на сантиметри, а потім і на десятки сантиметрів, а в окремих випадках і на один-два метра. Це явище носить назву кривої підпору.

Розділ 2. Загальна характеристика водосховищ Дніпра

2.1 Дніпро і його водосховища

Дніпро – найбільша річка України і третя за величиною (після Волги і Дунаю) річка Європи – забезпечує до 75 % (з урахуванням створених водосховищ) потреби держави в прісній воді.

Свій початок Дніпро бере у с. Кльовцево Смоленської області (Росія), на Валдайській височині, і впадає в північно-західну частину Чорного моря, утворюючи при цьому, спільно з П. Бугом обширний Дніпровсько-Бузький лиман. Довжина річки 2200 км (до спорудження водосховищ 2285 км), із них 485 км Дніпро тече по території Росії, 595 км – в Білорусії, 115 км є кордоном між Білорусією і Україною, і потім 1005 км – по території України. Площа водозбору річки 504000 км² (з них 286000 км² в Україні). Загальне падіння річки 220 м, середній ухил водної поверхні 0,10 ‰ [20, 81].

Дніпро прийнято розділяти на три частини: верхнє Дніпро – від витоків до Києва, середнє Дніпро – від Києва до Запоріжжя і нижнє Дніпро – від Запоріжжя до гирла. В даний час Дніпро в межах України майже повністю зарегульоване греблями електростанцій і лише невелика його ділянка (завдовжки близько 100 км), що граничить з Білорусією, залишилася незарегульованою (рис. 1).

Середній багаторічний стік Дніпра складає 53 млрд. м³ . Формується стік в основному у верхній частині Дніпра (до Києва). Нижче Київа Дніпро має незначну приточність, що становить 19 % стоку всієї річки. Стік Дніпра відрізняється великою нерівномірністю як за роками (зміна об'єму річного стоку від 24 до 73 млрд. м³ ), так і протягом року.

Дніпро – рівнинна річка з сніговим живленням, з рясною весняною повінню, під час якої проходить 60-70, а в окремі роки до 80 % загального річного стоку річки. Витрати води річки в районі Києва коливаються від 200 до 25000 м³ /с.

Від м. Лоєв до Київського водосховища Дніпро тече в дуже широкій долині зі схилами, що непомітно зливаються з прилеглою місцевістю. У північній частині Київського водосховища ширина долини досягає декількох десятків кілометрів, зливаючись з навколишніми болотами і долиною Прип'яті. Далі долина Дніпра звужується, проте схили неясно виражені. Біля с. Лютеж і нижче правий схил досягає висоти 30-50 м і долина річки значно звужується: у м. Вишгород і с. Межигір'я правий схил упритул підходить до водосховища. Нижче гирла Десни долина Дніпра дуже широка.

Рис. 1. Схема басейну Дніпра [20, 82]

Між Кременчуком і Дніпропетровськом, де розташовано Дніпродзержинське водосховище, долина Дніпра місцями звужується до 2 км або розширюється до 13 км. Від Дніпропетровська до Запоріжжя долина річки вузька, з високими корінними берегами, зайнята штучно створеним озером (Запорізьке водосховище). Нижче Запоріжжя долина річки знову розширюється, досягаючи 10 км в пригирловій частині.

На незарегульованих ділянках Дніпра є заплава змінної ширини. Нижче Нової Каховки ширина заплави до 4-6 км. Біля Херсона річка вступає в низьку піщану долину, на заплаві якої розташовуються Херсонські плавні шириною до 10 км.

На більшому своєму протязі русло Дніпра звивисте, його переважаюча ширина коливається від 200-300 м на півночі України до 500-600 м на півдні держави; переважаючі глибини від 4-5 до 4-7 м. Швидкість течії коливається від 0,3 до 1,2 м/с на ділянці до гирла Десни; переважаюча швидкість течії на розміщених нижче ділянках близько 0,6-0,7 м/с.

В межах України на Дніпрі створено шість великих водосховищ (табл. 1) із площами водної поверхні від 410 до 2250 км² .

Таблиця 1. Основні водосховища України [20, 83]

До створення каскаду водосховищ рівневий режим Дніпра характеризувався яскраво вираженою високою весняною повінню, низьким стоянням рівня в літню і зимову межені і невисокими осінніми паводками. Річна амплітуда коливань рівня на середньому і нижньому Дніпрі досягала 6-10 м (у багатоводному 1931 р.).

Каскад водосховищ корінним чином змінив рівневий режим річки. Водосховища знижують пік весняної повені, а в решту частини року в нижніх б'єфах гребель середні рівні змінюються незначно. Велику частину року гідроелектростанції працюють на покриття піків навантаження енергосистеми, здійснюючи добове і тижневе регулювання стоку. Рівневий режим Дніпра придбав озерні риси.

Введення в лад Дніпрогесу поклало початок здійсненню системи комплексного використання водних ресурсів Дніпра: як джерело електроенергії для об'єднаної південної енергосистеми, створення глибоководного шляху від гирла Прип'яті до Чорного моря, інтенсивного розвитку зрошуваного землеробства, особливо на півдні України, водопостачання, розвитку рибного господарства і боротьби з повенями.

2.2 Дніпро (до зарегулювання його стоку)

В історичному аспекті формування гідрологічного, гідрохімічного і гідробіологічного режимів Дніпра умовно можна розділити на два періоди:

1) Дніпро до створення на ньому водосховищ;

2) будівництво каскаду водосховищ як специфічних водних об'єктів, що відрізняються по комплексу гідрологічних, гідрохімічних і гідробіологічних характеристик від річок, на базі яких вони виникають, і озер, до яких наближаються за сукупністю своїх особливостей [20, 84].

Умовність цього поділу, в першу чергу, визначається тим, що водосховища на Дніпрі створювалися в період, що охоплює більше 40 років, починаючи з 1931 р. (спорудження греблі Дніпрогесу), і завершуючи 1976 р. (заповнення Канівського водосховища). Будівництво кожного з дніпровських водосховищ, що відносяться за прийнятою класифікацією М.А. Фортунатова до гігантських і надгігантських, робило суттєвий вплив на формування гідрологічного, гідрохімічного і гідробіологічного режимів не тільки на ділянці його створення, але й на функціонування розташованих нижче відрізків річки і створених раніше водосховищ.

Таблиця 2 Граничні значення хімічних інгредієнтів у воді Дніпра до його зарегулювання [9]

* БО – біхроматна окислюваність.

** ПО - перманганатна окислюваність.

Як видно з даних табл. 2, на всьому протязі річки вода Дніпра значно розрізнялася за граничними величинами хімічних інгредієнтів, що визначалося рідом чинників. Важливу роль грали відмінності складу вод основних джерел живлення річки – талих вод у період весняної повені, в меншій мірі літніх і осінніх дощів, ґрунтових вод. Не менше значення мала велика протяжність річки, що протікає по різних фізико-географічних зонах. Відмінності в складі вод на різних ділянках річки зумовлювалися також сезоном року, хімічним складом підстилаючих дно ґрунтів (по довжині річки підзолисті ґрунти змінялися чорноземами, а потім каштановими ґрунтами; зустрічаються солончаки, крейдяні утворення та ін.), різною якістю водних мас впадаючих приток, впливом території водозбору і розташованих на ній ландшафтів, міст і населених пунктів.

Хімічний склад води Дніпра формується в основному на верхній ділянці річки (до Києва) під впливом природних умов цього регіону і впадаючих тут приток, в основному Прип'яті й Десни, в меншій мірі річок Березина і Сож. Частка впливу кожної з приток значно коливається за роками і залежить від водності року.

Водні маси Прип'яті й Десни грали важливу роль у визначенні концентрації у воді Дніпра азоту, фосфору, заліза та інших елементів. Наприклад, стік розчиненого заліза річки на 1/3 формувався за рахунок вод Прип'яті, мінерального азоту – за рахунок верхньої ділянки Дніпра і Прип'яті. Значно менший вплив у зв'язку з невеликими об'ємами води робили на Дніпро інші його притоки, що впадають у річку в її середній і нижній течії [2]. В цілому надходження біогенних і органічних речовин з площі водозбору верхнього Дніпра, де формується 87 % всього водного стоку річки, характеризується [9] достатньо великими величинами, зокрема: 26-51 тис. т мінерального і 26-34 тис. т органічного азоту; 1,8-2,4 тис. т мінерального і 1,6-3,4 тис. т органічного фосфору; 16-20 тис. т заліза; 87-202 тис. т кремнію; 360-430 тис. т органічного вуглецю; 2-4 тис. т важких металів. Стік цих речовин з площі водозбору зростає в багатоводні і знижується в маловодні роки.

Величина мінералізації дніпровської води (табл. 2) коливалася в значних межах і залежала від ділянки річки, об'єму стоку, водності і сезону року. Мінімальними величинами мінералізації, жорсткості води і вмісту різних іонів характеризувалися води Дніпра в період весняної повені за рахунок розбавлення талими водами.

Домінуючими іонами сольового складу води Дніпра на всьому його протязі і у всі сезони року були гідрокарбонат НСО₃ ^– (42- 45 % екв.) і Са²⁺ (30-35 % екв.). За величиною мінералізації і іонним складом дніпровська вода, згідно класифікації поверхневих вод О.А. Альокіна, відноситься до гідрокарбонатного класу групи кальцію (гідрокарбонатно-кальцієва другого типу).

Вміст розчиненого кисню і ступінь насичення ним води в річці значно коливалися. Мінімальний вміст розчиненого кисню і високий зміст СО₂ по всій течії річки, крім її нижньої ділянки, спостерігалися в зимовий період під льодом. Це пояснюється припиненням доступу атмосферного кисню і значним пониженням утворення його в процесі фотосинтезу, який взимку здійснюється тільки в поверхневому шарі на межі розділу лід/вода.

Крім того, в зимовий період у живленні річки значно збільшувалася відносна частка ґрунтових вод, як правило, збіднених киснем. Найбільш істотний дефіцит кисню у воді Дніпра спостерігався в суворі зими на верхніх ділянках річки за рахунок надходження вод Прип'яті і Десни, що стікає з поліських боліт, а також на середньому Дніпрі під впливом надходження знекиснених вод верхніх ділянок. Дефіцит кисню під льодом був основною причиною зимових заморів риби.

Оптимальними показниками газового режиму і відсутністю зимових заморів характеризувалися води нижнього Дніпра, що пояснюється наявністю великої кількості відлиги, що руйнує льодовий покрив.

У безльодовий період вміст кисню у воді Дніпра був достатньо високим. Падіння концентрації його спостерігалося лише нижче міст і населених пунктів у зв'язку зі скиданням стічних вод. Це зниження носило локальний характер і не робило суттєвого впливу на формування якості води в річці [20, 85].

В цілому до зарегулювання стоку Дніпра і створення каскаду водосховищ, тобто до початку 60-х років, у зв'язку зі значно меншими масштабами водокористування і скидів, вода в річці характеризувалася високою якістю і використовувалася для всіх потреб водоспоживання і яких-небудь серйозних перешкод у господарському і рекреаційному використанні її ресурсів не виникало.

запас вода гідрохімічний дніпровський басейн

2.3 Гідрологічний режим водосховищ

Будівництво в басейні Дніпра каскаду водосховищ із загальною площею дзеркала 6974 км² (рис. 2, табл. 3) виявилось причиною значної зміни гідрологічного режиму річки.

Рис. 2. Схематична карта каскаду дніпровських водосховищ [20, 86]

У водосховищах різко знизилася швидкість течії води – від переважаючих у Дніпрі швидкостей течії 0,6-0,8 м/с до 0,3-0,02 м/с у водосховище, а також інтенсивність турбулентного перемішування води. Залежно від морфометрії і положення в каскаді водосховища, а також сезону року в 5-24 рази зменшилися водообмін і проточність, що зумовило створення застійних зон.

Не дивлячись на значне зростання глибин у водосховищах у порівнянні з річкою, в результаті відстоювання води посилилось осадження зважених частинок. Це поліпшило освітленість глибших шарів водної товщі, оптимізувало умови світлового режиму для розвитку фотосинтезуючих організмів і протікання фотохімічних процесів [21].

Таблиці 3 Деякі параметри водосховищ Дніпра [20, 86]

Уповільнення течії й утворення малопроточних ділянок сприяли також зміні температурного режиму водних мас за рахунок їх прогрівання в літній період на мілководих ділянках, що займають до 40 % площі водосховищ. Річний хід температури води у водосховищах відбиває зміни температури повітря, але відбувається плавніше. Звичайно в березні середньомісячна температура води у водосховищах складає 0,1-1,7°С, у квітні 4,5-8,3°, в травні 13,5-16,5°, в червні 19,1-20,9°, в липні 20,3-23,3°С. Найбільших добових значень (26,2-31,8°С) температура води звичайно досягає в липні – першій половині серпня. Середні місячні її значення в серпні 19,3-23,1°, вересні – 14,9-19,8°, жовтні 7,4-14,8°, листопаді 2,5-9,2° і грудні 0,0-4,4°С [21].

Меридіональне розташування водосховищ зумовило збільшення температури води від верхнього Київського водосховища до пригребельної частини нижнього Каховського. Це збільшення в різні місяці коливається від 0,2 до 7,4°С. Умови турбулентного перемішування води сприяють вирівнюванню температури по довжині і ширині водоймища, особливо у верхніх ділянках водосховищ.

При швидкостях течії менше 0,3-0,2 м/с і хвилюванні до 2-3 балів, що типово для дніпровських водосховищ, спостерігається зміна температури води по глибині. Влітку в тиху сонячну погоду температура води на поверхні на 2-4 °С вище, ніж на дні, взимку – навпаки. Штормові збурення водних мас сприяють рівномірному розподілу температури по глибині водоймища.

2.4 Загальна гідрохімічна характеристика водосховищ

В результаті будівництва водосховищ змінився і хімічний склад води. Цьому разом зі зміною гідрологічних характеристик річки сприяли й інші чинники, зокрема затоплення великих територій ландшафту, зокрема ділянок, зайнятих раніше населеними пунктами, високопродуктивними чорноземами, заплавними сінокісними лугами, пасовищами, біогенні й органічні речовини яких інтенсивно поступали у воду. Так, при будівництві водосховищ на Дніпрі затоплено лугів близько 150 тис. га, пасовищ близько 76 тис. га. У зв'язку з цим у каскад дніпровських водосховищ в перші роки їх становлення, за даними А.І. Денисової [9], за рахунок розкладання рослинності, що потрапила в зону затоплення, і контакту з ґрунтом поступили 134 тис. т органічного вуглецю, 42 тис. т азоту, 2,0 тис. т фосфору, що по азоту і фосфору відповідає приблизно їх річному надходженню з водою Дніпра. Це так званий чинник затоплення, вплив якого найістотніше позначився на формуванні гідрохімічного режиму кожного з водосховищ в перші 5-7 років їх існування.

Важливу роль у формуванні сучасного гідрохімічного режиму водосховищ зіграла значна інтенсифікація використання їх водних і біологічних ресурсів у зв'язку з розвитком промисловості і сільського господарства країни, оскільки басейн Дніпра охоплює територію з населенням понад 50 млн. чоловік і з високою його щільністю, високорозвиненою багатогалузевою промисловістю, інтенсивним рівнем сільськогосподарського виробництва і урбанізації території.

Для ілюстрації впливу інтенсифікації господарської діяльності людини в басейні Дніпра на формування гідрохімічного складу його вод можна навести деякі цифри. Так, якщо в 1962 р. в каскад дніпровських водосховищ з водозбірної площі потрапило 21,7 тис. т азоту, то в 1972 р. ця цифра вже склала 201,8 тис. т [9, 67] і має тенденцію до подальшого збільшення у зв'язку з хімізацією сільського господарства, зростанням зрошуваного землеробства (з 1 га зрошуваних земель щорічно виноситься до 1,5 кг азоту і до 0,5 кг фосфору) [20, 87].

У формуванні гідрохімічного режиму водосховищ важливе значення мало руйнування природного біоконтуру заплави річки, що склався протягом багатовікового періоду її існування. Йдеться про прибережні чагарники деревно-чагарникової і трав'янистої лугової рослинності заплави, що грають роль біофільтра.

Певну роль у формуванні гідрохімічного режиму на перших етапах становлення водосховищ зіграло й переформовування берегової лінії в результаті обвалення берегів (абразія берегів). Так, на порівняно невеликому для каскаду Запорізькому водосховищі середній змив ґрунту в перші роки існування складав приблизно 200 м³ на 1 пог. м берега, а швидкість розмиву в середньому 7,5 м/рік.

Аналогічні явища мали місце й на інших водосховищах [7].

На формування хімічних показників води водосховищ значний вплив роблять і надходження у водоймище з еродованих земель: приблизно з 1 млн. га еродованих земель водозбірного басейну Кременчуцького водосховища залежно від водності року у водоймище виноситься від 55 до 100 тис. т ґрунтового дрібнозему, що містить значні об'єми азоту, фосфору, органічного вуглецю та інших речовин [9]. Загальна величина змиву верхнього ґрунтового шару складає за весняний період в умовах Лісостепу до 10 т із 1 га. По мірі становлення режиму водосховищ істотну роль у формуванні хімічного складу води починають грати внутрішньо-водоймові процеси, пов'язані з гідродинамікою і турбулентною дифузією водних мас, стічними і вітровими переміщеннями води, із замулюванням дна і рухливістю донних відкладень, що акумулюють великі запаси біогенних і органічних сполук, з мілководістю водосховищ і коливаннями рівня води в них в результаті використання її запасів.

В цілому формування гідрохімічного режиму незарегульованих ділянок Дніпра і його водосховищ, що залишилися, як найважливішої передумови якості води й біопродуктивності, – процес складний, багатофакторний, залежний від комплексу природних, біологічних і антропогенних чинників. Проте основним моментом є та обставина, що у водосховищі, в порівнянні з річкою, змінений тип кругообігу речовин: у річці – транзитний стік, у водосховищі – майже замкнутий кругообіг.

Наслідком цих перебудов з'явилися суттєві зміни гідрологічних і хімічних показників водних мас, а також гідробіологічного режиму, глибокі порушення функціонування водних екосистем, які склалися в річці в ході еволюції біосфери екологічної рівноваги. Це, в свою чергу, стало причиною виникнення ряду негативних наслідків, що особливо загострилися у зв'язку з посиленням масштабів використання природних ресурсів і впливу антропогенного чинника на формування якості води і біологічної продуктивності водосховищ [9, 67].

Основні інгредієнти хімічного складу і якості води окремих водосховищ. Формування хімічного складу природних вод і їх якості у водосховищах - процес складний, багатогранний, такий, що змінюється як у часі (в багаторічному і сезонному аспектах), так і в просторі, тобто по-різному в окремих водосховищах і на їх різних ділянках.

Таблиця 3 Середньорічні концентрації різних форм мінерального азоту, фосфору і заліза у воді дніпровських водосховищ [9]

Це зумовлено географічним положенням водосховищ, їх віддаленістю один від одного, кліматичними особливостями місцевості, метеорологічними умовами року (водність, температура повітря і води, кількість опадів, сонячних днів і ін.), особливостями гідрологічного режиму (табл. 2), положенням водосховища в каскаді, його віком, типом навколишнього ландшафту, інтенсивністю і характером господарського використання водних і біологічних ресурсів водосховища, ступенем його забруднення і євтрофування. У зв'язку з цим кожне з дніпровських водосховищ відрізняється певною специфічністю гідрохімічного режиму, що значною мірою зумовлює його гідробіологічні характеристики і рибопродуктивність (табл. 3).

Розділ 3. Характеристика окремих водосховищ Дніпра

3.1 Київське водосховище

Головним в каскаді і найбільш північним є Київське водосховище. Перекриття Дніпра при його створенні здійснене греблею Київської ГЕС у листопаді 1964 р. Розташоване воно в лісовій зоні країни і приймає воду верхнього Дніпра (до 60 % стоку) і Прип'яті (близько 40% стоку). Малі притоки (Уж, Тетерів, Ірпінь та ін.) формують 5-6 % його загальної приточності. За показниками водообміну (10-15 разів на рік) у багатоводні роки водосховище відноситься до озерно-річкових водоймищ, в маловодні – до озерних (8-9 разів на рік) [16].

Мілководість (ділянки з глибинами до 2,5-3,0 м займають 33-48 % площі), достатньо великі величини сонячної енергії і вмісту біогенних елементів у воді сприяють заростанню водосховища вищими водними рослинами, особливо інтенсивному в північній мілководій частині, гирлах впадаючих річок (Тетерів та ін.), де чагарники з очерету і осоки місцями утворюють смуги шириною 150-200 м.

Мінімальна каламутність води спостерігається в листопаді-березні, весною каламутність води значно підвищується за рахунок повеневих вод, особливо у верхній частині водосховища і дещо знижується до пригребельної. Прозорість води влітку в місцях скупчень синьо-зелених водоростей не перевищує 0,3-0,5 м.

Важливою особливістю водних мас водосховища є їх висока кольоровість, що досягає 70-100 град за хромо-кобальтовою шкалою. Це визначається надходженням вод Прип'яті, які значно багатше гуміновими речовинами, ніж води Дніпра. Саме прип'ятські води додають воді червонувато-бурий відтінок на відміну від світліших зеленуватих вод Дніпра [20, 89].

Мінералізація води в період весняної повені (квітень-травень) складає 120-150 мг/л; влітку підвищується до 250-300 мг/л і максимальних значень (350-380 мг/л) досягає взимку і ранньою весною перед повінню. Особливо підвищується мінералізація в маловодні роки. У верхній частині водосховища вона звичайно дещо вища, ніж у пригребельній.

Середньорічні величини вмісту у воді сполук азоту і заліза наведені в табл. 3. Особливо збагачується вода амонійним азотом у період літнього "цвітіння" і розкладання водоростей (до 2-3 мг/л і вище). Київське водосховище бідне фосфором (табл. 3). Його вода більш насичена залізом, хоча загальний вміст останнього у водосховищах нижчий, ніж у річці до їх створення. Це пояснюється впливом багатих залізом вод Прип'яті, що стікають з боліт і характеризуються слабокислою реакцією, що сприяє розчиненню заліза і переходу його в колоїдний стан.

У порівнянні з іншими водосховищами Київське характеризується мінімальними показниками вмісту кисню й порівняно невисокими межами його максимального насичення. У зимовий період під льодом реєструється дефіцит кисню, що зв'язано із виробітком водосховища і надходженням болотяних вод із низьким вмістом кисню. Це приводить до сильних заморів риби, які поширюються від верхніх до пригребельних ділянок водосховища.

В якості головного Київське водосховище акумулює щорічно до 2 тис. т марганцю, принесеного річками. Максимальною концентрацією зваженого марганцю (12,5-80,0 мкг/л) характеризуються верхні ділянки водосховища в порівнянні з пригребельними (5,0- 16,5 мкг/л) [45]. Концентрація марганцю у воді значно змінюється за сезонами, роками, горизонтами і залежно від донних відкладень. В період падіння вмісту кисню концентрація у воді марганцю (над муловими відкладеннями) може підвищуватися до 1000 мкг/л, що служить перешкодою при підготовці питної води.

Якість води в Київському водосховищі в цілому задовільне. Проте в нижній його частині, особливо взимку, можуть спостерігатися перевищення нормативних показників кольоровості, вміст гумусу та інших органічних речовин, погіршення газового режиму та ін. Влітку погіршення якості води відбувається при "цвітінні" і відмиранні синьо-зелених водоростей. Це свідчить про необхідність найуважнішого відношення до питань охорони водосховища від забруднення, євтрофування та інших несприятливих наслідків господарської діяльності людини у водоймищі й на площі водозбору.

3.2 Канівське водосховище

Нижче греблі Київської ГЕС розташовується Канівське водосховище, утворене перекриттям русла Дніпра в 1972 р. греблею ГЕС біля Канева. До району акваторії Канівського водосховища увійшли ділянки Дніпра, зверху обмежені Київським і знизу Кременчуцьким водосховищами.

Прозорість основних водних мас водосховища в період вегетації змінюється в межах 0,5-1,8 м, зменшуючись на верхніх ділянках водосховища (нижче Києва) і в період "цвітіння" води. Суттєвий вплив на формування гідрохімічного режиму водосховища роблять стічні води Києва, що вказує на необхідність їх високого очищення [20, 91].

Мінералізація води в Канівському водосховищі за сезонами року коливається в межах 240-360 мг/л, що за верхніми межами знаходиться в рамках коливань для інших водосховищ каскаду. Переважаючими іонами у воді є кальцій і гідрокарбонат (НСО_з ^– ) концентрація їх коливається протягом року і на різних ділянках: для кальцію – 45-56 мг/л, для НСО_з ^– 152-244 мг/л. Вміст сульфатів і хлоридів у воді невисока (15-56 і 12-20 мг/л відповідно), підвищуючись у районах, прилеглих до ділянок скидання стічних вод. В цілому граничні концентрації головних іонів знаходяться або в інтервалах коливань, характерних для Київського водосховища (гідрокарбонат, кальцій, хлор, сульфати, сума іонів), або дещо перевищують їх за нижніми межами (магній, натрій і калій).

Вміст кисню у воді коливається в межах 5,6-14,6 мг/л (40-145 % насичення). Зниження кисню спостерігається в придонних шарах води і на забруднених ділянках.

3.3 Кременчуцьке водосховище

За Канівським водосховищем нижче за течією річки розташовано Кременчуцьке – одне з найбільш великих водосховищ каскаду. Знаходиться воно в лісочагарниковій зоні на ділянці Дніпра між Кременчуком і Каневом. Поповнюється в основному водами Канівського водосховища. Роль приток – Супой, Золотоноша, Ірклей, Сула (з лівого берега), Рось, Олипанка, Тясмін, Цибульник (з правого) – в його водному балансі порівняно невелика.

Прозорість води змінюється в основному в межах 0,6-1,6 м, але в зимовий період, особливо в пригребельних ділянках, підвищується до 5 м і більше, а влітку в період "цвітіння" води синьо-зеленими водоростями зменшується до 0,2-0,3 м. Кольоровість води водосховища коливається в межах 20-40 град, тобто значно нижче, ніж у вищерозміщених водосховищах, що пояснюється переважанням менш гуміфікованих дніпровських вод.

Мінералізація води невисока (225-298 мг/л); найбільш низки межі вмісту у воді гідрокарбонату кальцію, магнію, хлору, сульфатів [9].

Вміст розчиненого кисню у воді змінюється від 4,5 до 15 мг/л (42-174 % насичення). Максимальний вміст кисню характерний для поверхневих горизонтів води в літній період при інтенсивному фотосинтезі, значно менше – в придонних шарах.

У ряді місць водосховища в донних відкладеннях відмічено накопичення марганцю: за останні 10 років його концентрація збільшилася приблизно в 1,2-1,4 рази [19]. Вміст цинку у воді коливається в межах 2-18 мкг/л, що нижче, ніж у решті водосховищ. Вміст міді складає 2-9 мкг/л.

Санітарно-біологічна ситуація на Кременчуцькому водосховищі дає підставу для висновку, що якість води на сучасному етапі в ньому задовільна, хоча спостерігаються окремі ділянки локальних забруднень.

3.4 Дніпродзержинське водосховище

Нижче греблі Кременчуцької ГЕС розташоване порівняно невелике внутрішньо-каскадне водосховище Дніпра – Дніпродзержинське. Знаходиться воно в північній частині степової зони України, обмежено знизу греблею Дніпродзержинської ГЕС і Запорізьким водосховищем, зверху – Кременчуцької ГЕС. Завершене будівництво Дніпродзержинської ГЕС в 1964 р. Водосховище відноситься до типу річкових водоймищ з дуже порізаною береговою лінією, наявністю ряду заток, що утворилися на місці гирлових ділянок приток (найбільша з них – Ворсклінська, р. Ворскла). Характеризується максимальним водообміном серед дніпровських водосховищ і відносно постійним гідрологічним режимом (максимальна виробіток рівня складає всього 0,5 м) [7].

Прозорість води коливається в межах 0,6-1,7 м, істотно знижуючись в період літнього "цвітіння" води синьо-зеленими водоростями. Мінералізація води знаходиться в межах 187-425 мг/л. Підвищеною мінералізацією відрізняються райони впадання у водосховище Ворскли.

За показниками вмісту біогенних елементів водосховище може бути віднесене до євтрофних водоймищ. За кількістю у воді заліза воно знаходиться на рівні інших внутрішньо-каскадних водосховищ, але нижче, ніж у Київському [9].

Вміст кисню коливається в межах 6,3-12,9 мг/л, ступінь насичення 54‑106 %. Гострий дефіцит кисню спостерігається локально в місцях викиду стічних вод, у придонних шарах замулених заток. В цілому по водосховищу кількість кисню в придонних шарах не нижче 54 % [9].

Вміст мікроелементів (марганцю, цинку, міді) не перевищує гранично допустимих концентрацій для поверхневих вод.

Якість води Дніпродзержинського водосховища в цілому задовільна. Проте зареєстровані локальні ділянки з перевищенням ГДК за вмістом фенолів, нафтопродуктів, органічних речовин, поверхнево-активних з'єднань. Звичайно вони приурочені до місць скидання стічних вод, але завдяки здатності водоймища до самоочищення якість води на відстані 20-30 км нижче джерела забруднення поліпшується.

3.5 Запорізьке водосховище

Нижче греблі Дніпродзержинської ГЕС розташоване саме невелике за площею, але найбільш глибоководне руслове внутрішньо-каскадне водосховище Дніпра – Запорізьке (Дніпровське). Знаходиться воно в степовій зоні країни. Заповнювалося водосховище двічі: перший раз при спорудженні греблі Дніпрогесу в 1931 р., другий раз – у 1947 р. після відновлення греблі гідроелектростанції, зруйнованої в роки війни.

Граничні величини мінералізації протягом року і на різних ділянках водосховища змінюються дуже суттєво – від 191 до 387 мг/л. Особливо високою мінералізацією води характеризується затока Самари (до 2000 мг/л), що пояснюється скиданням в нього високомінералізованих вод. За граничними концентраціями головних іонів і мінералізацією води (НСО₃ ^– , кальцій, магній, хлор) Запорізьке водосховище суттєво не відрізняється від інших водосховищ у каскаді. Дещо підвищена в ньому в порівнянні з вищерозміщеним водосховищем кількість сульфатів, натрію і калію. За рівнями вмісту основних біогенних елементів водосховище в достатньо високому ступені євтрофоване. За вмістом заліза у воді воно суттєво не відрізняється від інших внутрішньо-каскадних водосховищ (табл. 3).

Вміст розчиненого кисню у воді коливається в межах 6,2-14,5 мг/л (68‑131% насичення). Через малу прозорість води фотосинтетичне виділення його перевищує споживання на деструкцію органічної речовини тільки в поверхневому 2-3-метровому шарі. У глибших шарах води споживання кисню перевищує його надходження в результаті атмосферної і фотосинтетичної аерації. У зв'язку з цим на глибині більше 3-5 м, особливо при значній товщині донних мулових відкладень, у придонних шарах води ступінь кисневого насичення падає до 60‑80%, а на великих глибинах (до 20 м і більше) – до 3-5%.

Зниження ступеня кисневого насичення води зменшує інтенсивність процесів самоочищення у водосховищі і погіршує якість води [9].

Концентрація марганцю в цілому по водосховищу коливається в межах 9-71 мкг /л, у придонних шарах при дефіциті кисню може досягати 40-125 мкг /л. Вміст цинку у воді складає 12- 35 мкг/л, що знаходиться або на рівні інших водосховищ (Дніпродзержинське, Каховське), або перевищує його (Кременчуцьке). Вміст міді коливається в межах 0-7,7 мкг/л [19].

В цілому на відміну від інших водосховищ дніпровського каскаду Запорізьке відрізняється менш задовільними показниками якості води.

3.6 Каховське водосховище

Нижче найбільшої на Дніпрі греблю Дніпрогесу (перепад води більше 45 м) плескаються хвилі Каховського водосховища. Це одне з найбільш великих на Дніпрі, що замикає каскад і поки найбільш південне водосховище. Розташоване воно в степовій зоні країни на ділянці Дніпра від Запоріжжя до Нової Каховки.

Водосховище достатньо глибоководне (мілководдя займають близько 5 % площі) і малопроточне (водообмін 1,5-3,0 рази на рік), має поки найнижчу проточність у каскаді (в середньому 1,6 см/с). У зв'язку з цим і в результаті досить складної морфометрії його чаші водосховище в достатньо сильному ступені замулене: загальна площа замулювання рівна 79,8 %, а середня потужність шару мулу досягає 17,6 см, максимальна до 1 м.

Як найбільш південне Каховське водосховище характеризується достатньо високими показниками сумарної сонячної радіації, що сприяє його заростанню, особливо в мілководій верхній частині і "цвітінню" води синій зеленими водоростями на значній частині акваторії [15].

Прозорість води в Каховському водосховищі вище, ніж у вище розташованому, що пояснюється хорошим відстоєм води. Кольоровість води мінімальна і складає в основному 15-30 град.

Мінералізація води змінюється за роками, сезонами і ділянками водосховища і коливається в межах 253-433 мг/л [9]. Переважаючим катіоном у воді є кальцій, аніоном – НСО^3– . Рівні коливання у воді вмісту біогенних елементів свідчать про значне євтрофування водосховища. Концентрація заліза у воді мінімальна в порівнянні з іншими водосховищами каскаду.

Вміст кисню у воді коливається в межах 6-12,5 мг/л (61-142 % насичення). На основній частині акваторії водосховища вміст кисню в придонному шарі води нижче 40 % насичення не падає. Зниження концентрації розчиненого кисню спостерігається в місцях викиду стічних вод, по затоках, в плямах "цвітіння" водоростей.

Концентрація марганцю у воді дуже стабільна, за винятком верхньої частини водосховища (де спостерігається його підвищення до 200 мкг/л), а також районів скидання стічних вод окремих міст [19]. Вміст зваженого цинку у воді водосховища в середньому складає 16-30 мкг/л, міді – в межах 2,1-3,9 мкг/л, що в цілому знаходиться в межах ПДК для поверхневих вод України.

Якість води в Каховському водосховищі в цілому може бути оцінена як задовільна. Проте реєструються локальні ділянки із забрудненням води фенолами, нафтопродуктами, важкими металами та іншими хімічними речовинами, особливо у верхніх ділянках водосховища.

Висновки

Отже, в різних країнах прийняті різні кількісні критерії, що відрізняють водосховища від ставків. У США водосховищем називається водоймище, корисна (регульована) місткість якого перевищує 5 тис. акрофутів, тобто 6,17 млн. куб. м. Водоймища, що мають менший корисний об'єм, називаються ставками. В Україні і більшості країн Західної Європи до водосховищ відносять водоймища місткістю більше 1 млн. куб. м.

У водосховищ немає природних аналогів. Лише за формою чаші з ними схожі завально-запрудні озера.

Дніпро – найбільша річка України і третя за величиною (після Волги і Дунаю) річка Європи – забезпечує до 75 % (з урахуванням створених водосховищ) потреби держави в прісній воді.

До створення каскаду водосховищ рівневий режим Дніпра характеризувався яскраво вираженою високою весняною повінню, низьким стоянням рівня в літню і зимову межені та невисокими осінніми паводками. Річна амплітуда коливань рівня на середньому і нижньому Дніпрі досягала 6-10 м (у багатоводному 1931 р.).

Каскад водосховищ корінним чином змінив рівневий режим річки. Водосховища знижують пік весняної повені, а в решту частини року в нижніх б'єфах гребель середні рівні змінюються незначним чином. Більшу частину року гідроелектростанції працюють на покриття піків навантаження енергосистеми, здійснюючи добове і тижневе регулювання стоку. Рівневий режим Дніпра набув озерних рис.

Будівництво в басейні Дніпра каскаду водосховищ із загальною площею дзеркала 6974 км² виявилося причиною значної зміни гідрологічного режиму річки. У водосховищах різко знизилася швидкість течії води – від переважаючих у Дніпрі швидкостей течії 0,6-0,8 м/с до 0,3-0,02 м/с у водосховищі, а також інтенсивність турбулентного перемішування води. Залежно від морфометрії і положення в каскаді водосховища, а також сезону року в 5-24 рази зменшилися водообмін і проточність, що зумовило створення застійних зон.

Уповільнення течії й утворення малопроточних ділянок сприяли також зміні температурного режиму водних мас за рахунок їх прогрівання в літній період на мілководих ділянках, що займають до 40 % площі водосховищ. Річний хід температури води у водосховищах відбиває зміни температури повітря, але відбувається плавніше. Звичайно в березні середньомісячна температура води у водосховищах складає 0,1-1,7°С, у квітні 4,5-8,3°, в травні 13,5-16,5°, в червні 19,1-20,9°, в липні 20,3-23,3°С. Найбільших добових значень (26,2-31,8°С) температура води звичайно досягає в липні – першій половині серпня. Середні місячні її значення в серпні 19,3-23,1°, вересні – 14,9-19,8°, жовтні 7,4-14,8°, листопаді 2,5-9,2° і грудні 0,0-4,4°С.

В результаті будівництва водосховищ змінився і хімічний склад води. Цьому разом зі зміною гідрологічних характеристик річки сприяли й інші чинники, зокрема затоплення великих територій ландшафту, зокрема ділянок, зайнятих раніше населеними пунктами, високопродуктивними чорноземами, заплавними сінокісними лугами, пасовищами, біогенні й органічні речовини яких інтенсивно надходили у воду. Так, при будівництві водосховищ на Дніпрі затоплено лугів близько 150 тис. га, пасовищ близько 76 тис. га. У зв'язку з цим у каскад дніпровських водосховищ в перші роки їх становлення за рахунок розкладання рослинності, що потрапила в зону затоплення, і контакту з ґрунтом поступили 134 тис. т органічного вуглецю, 42 тис. т азоту, 2,0 тис. т фосфору, що по азоту і фосфору відповідає приблизно їх річному надходженню з водою Дніпра. Це так званий чинник затоплення, вплив якого найістотніше позначився на формуванні гідрохімічного режиму кожного з водосховищ в перші 5-7 років їх існування. Надалі роль чинника затоплення у формуванні гідрохімічних показників водосховищ понизилася і першочергового значення набули внутрішньо-водоймові процеси і господарська діяльність людини на площі водозбору та біля водоймища.

Головним у каскаді і найбільш північним є Київське водосховище. Перекриття Дніпра при його створенні здійснене греблею Київської ГЕС у листопаді 1964 р. Розташоване воно в лісовій зоні країни і приймає воду верхнього Дніпра (до 60 % стоку) і Прип'яті (близько 40% стоку). Малі притоки (Уж, Тетерів, Ірпінь та ін.) формують 5-6 % його загальної приточності. За показниками водообміну (10-15 разів на рік) у багатоводні роки водосховище відноситься до озерно-річкових водоймищ, у маловодні – до озерних (8-9 разів на рік).

Нижче греблі Київської ГЕС розташовується Канівське водосховище, утворене перекриттям русла Дніпра в 1972 р. греблею ГЕС біля Канева. До району акваторії Канівського водосховища увійшли ділянки Дніпра, зверху обмежені Київським і знизу Кременчуцьким водосховищами.

За Канівським водосховищем нижче за течією річки розташовано Кременчуцьке – одне з найбільш великих водосховищ каскаду. Знаходиться воно в лісочагарниковій зоні на ділянці Дніпра між Кременчуком і Каневом. Поповнюється в основному водами Канівського водосховища. Роль приток – Супой, Золотоноша, Ірклей, Сула (з лівого берега), Рось, Олипанка, Тясмін, Цибульник (з правого) – в його водному балансі порівняно невелика.

Нижче греблі Кременчуцької ГЕС розташовано порівняно невелике внутрішньо-каскадне водосховище Дніпра – Дніпродзержинське. Знаходиться воно в північній частині степової зони, обмежене знизу греблею Дніпродзержинської ГЕС і Запорізьким водосховищем, зверху – Кременчуцької ГЕС. Завершено будівництво Дніпродзержинської ГЕС в 1964 р. Водосховище відноситься до типу річкових водоймищ з дуже порізаною береговою лінією, наявністю ряду заток, що утворилися на місці гирлових ділянок приток (найбільша з них – Ворсклінська, р. Ворскла). Характеризується максимальним водообміном серед дніпровських водосховищ і відносно постійним гідрологічним режимом (максимальна виробіток рівня складає всього 0,5 м).

Нижче греблі Дніпродзержинської ГЕС розташоване саме невелике за площею, але найбільш глибоководне руслове внутрішньо-каскадне водосховище Дніпра – Запорізьке (Дніпровське). Знаходиться воно в степовій зоні. Заповнювалося водосховище двічі: перший раз при спорудженні греблі Дніпрогесу в 1931 р., другий раз – в 1947 р. після відновлення греблі гідроелектростанції, зруйнованої в роки війни.

Нижче найвеличнішої на Дніпрі греблі Дніпрогесу (перепад води більше 45 м) плескаються хвилі Каховського водосховища. Це одне з найбільш великих на Дніпрі, замикає каскад і поки саме південне водосховище. Розташоване воно в степовій зоні країни на ділянці Дніпра від Запоріжжя до Нової Каховки.

Література

1. Авакян В.Б и др. Водохранилища / А.Б. Авакян, В.П. Салтанкин, В.А. Шарапов. – М.: Мысль, 1987. – 325 с.

2. Алмазов А.М., Денисова А.И., Майстренко Ю. Г. и др. Гидрохимия Днепра, его водохранилищ и притоков. – Киев : Наук. думка, 1967. – 210 с.

3. Владимиров В.И., Сухойван П. Г., Бугай К. С. Размножение рыб в условиях Зарегулированного стока реки (на примере Днепра). – Киев : Изд-во АН УССР, 1963. – 396 с.

4. Владимирова К.С. Фитомикробентос Днепра, его водохранилищ и Днепровско-Бугского лимана. – Киев : Наук. думка, 1978. – 229 с.

5. Гак Д.З. Бактериопланктон и его роль в биологической продуктивности водохранилищ. – М.: Наука, 1975. – 254 с.

6. Гидробиологический режим Днепра в условиях зарегулированного стока. – Киев: Наук. думка, 1967. – 387 с.

7. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Каскад днепровских водохранилищ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1967. – 348 с.

8. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов СССР. – М.: Энергия, 1970. – 318 с.; 2-е изд. – М., 1982. – 560 с.

9. Денисова А.И. Формирование гидрохимического режима водохранилищ Днепра и методы его прогнозирования. – Киев : Наук. думка. 1979. – 289 с.

10. Жадин В.И., Герд С.В. Реки, озера и водохранилища СССР, их флора и фауна. – М.: Учпедгиз, 1961. – 597 с.

11. Железняк И.А., Левковский С.С. Водные ресурсы и водный баланс // Украина и Молдавия. – М.: Наука, 1972. – С. 147-152.

12. Загальна гідрологія: Підр. / Левківський С.С., Хільчевський В.К., Оболоцький О.Т. та ін.; За ред. С.М. Лисогора. – К.: Фітосоціоцентр, 2000. – 264 с.

13. Зеров К.К. Формирование растительности и зарастание водохранилищ днепровского каскада. – Киев : Наук. думка, 1976. – 140 с.

14. Использование и охрана водных ресурсов. – Киев : Наук. думка, 1979. – 161 с.

15. Каховське водоймище // Під ред. Я.Я. Цееба. – К.: Наук. думка, 1967. – 304 с.

16. Киевское водохранилище / Под ред. Я.Я. Цееба. – Киев: Наук. думка, 1972. – 456 с.

17. Левковский С.С. Водные ресурсы Украины. – Киев : Вища шк., 1979. – 200 с.

18. Маринич О.М., Шищенко П.Б. Фізична географія України: Підручник. – К.: Знання, 2003. – 479 с.

19. Нахшина Е.П. Микроэлементы в водохранилищах Днепра. – Киев : Наук. думка, 1983. – 158 с.

20. Природа Украинской ССР. Моря и внутренние воды / Грезе В.Н., Поликарпов Г.Г., Романенко В.Д. и др. – Киев: Наук. думка, 1987. – 224 с.

21. Шмаков В.М. Обеспеченность солнечной энергией водной толщи днепровских водохранилищ // Гидробиол. журн. – 1982. – 18, № 4. – С. 79-85.