Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Анисимова Нина Анатольевна

Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища
<
Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Анисимова Нина Анатольевна. Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища : Дис. ... канд. техн. наук : 05.01.01 : Н. Новгород, 2003 126 c. РГБ ОД, 61:04-5/1194

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Природные условия и факторы, влияющие на развитие процесса переработки берговых склонов водохранилищ 10

1.1 .Водохранилище - как объект исследования 10

1.2. Основные направления в изучении береговых процессов водохранилищ 11

1.3. Природные условия и факторы, определяющие тенденции развития берегов Горьковского водохранилища 18

1.3.1. УровенныЙ режим 22

1.3.2. Ледово-термический режим 23

1.3.3. Гидрогеологическое строение береговых склонов и ложа озерной части водохранилища 24

1.3.4. Ветроволновой режим 25

1.3.5. Режим движения продуктов размыва берегов в водохранилище 28

Глава 2. Анализ изменения геометрии береговых склонов характерных участков горьковского водохранилища 31

2.1. Андроновский участок 3 4

2.2. Суходольский участок 43

Глава 3. Геометрическое моделирование и визуализация переформирования береговых склонов характерных участков горьковского водохранилища 51

3.1. Андроновский участок 52

ЗЛЛ. Построение береговой линии характерных участков Горьковского водохранилища 52

ЗЛ.2. Построение исходного профиля берегового склона 57

3.1.3. Совмещение первоначального профиля и береговой линии 58

ЗЛ.4. Построение поверхности участка берега 59

ЗЛ.5. Установка связи между произведенными расчетами и графической частью 60

3.1.6. Получение аналитической модели профиля 62

ЗЛ.7. Получение прогнозного профиля 62

3.1.8. Построение поверхности участка берега на основе прогнозного профиля 63

3.1.9. Построение каркасной модели поверхности 65

3.2. Суходольский участок 66

Глава 4. Влияние водохранилищ на окружающую среду 69

Заключение 93

Литература

Введение к работе

Актуальность темы. Из всего многообразия преобразующей деятельности человека, как по своим масштабам, так и по значению, особо выделяется изменение речного звена гидросферы путем строительства гидротехнических сооружений. Наиболее важным является создание водохранилищ. Эти ключевые элементы гидротехнических систем позволяют осуществлять регулирование водных ресурсов.

Редко какой-либо вид хозяйственной деятельности общества вызывал столько дискуссий, сколько создание водохранилищ. С одной стороны, во многих регионах создание искусственных водоемов:

позволило решить актуальные проблемы по водообеспечению населения и промышленного хозяйства водой;

явилось одним из необходимых условий развития гидроэнергетики, ирригации, водного транспорта;

внесло существенный вклад в борьбу с паводками и селями;

способствовало водному благоустройству ряда городов, развитию рекреации и т.п.

Вместе с тем хорошо известны растущая неудовлетворенность водохранилищами и желание ликвидировать многие из них. Это объясняется как объективными, так и субъективными причинами. Среди них существенная роль принадлежит волевым решениям из-за отсутствия глубоких проработок и исследований в период проектирования и подготовки водохранилищ; гигантомании, приведшей к созданию водохранилищ-монстров; игнорированию психологических и социальных, экологических, медико-биологических и экономических проблем, связанных с переселением людей из зон воздействия водохранилищ. В последние годы немалую роль сыграли грубые нарушения проектных режимов эксплуатации,

5 осуществляемые для выполнения несвойственных водохранилищам функций

в целях покрытия просчетов и недостатков в работе ряда отраслей

(недовыработка электроэнергии на тепловых электростанциях в связи с

авариями и перебоями в доставке топлива; повышенные сбросы воды в

нижние бьефы из-за ряда упущений на водном транспорте, в коммунальном

водоснабжении и т.п.).

В настоящее время в России создано около 2260 водохранилищ с объемом от 0,1 до 1 км3 и выше, а так же несколько тысяч более мелких искусственных водоемов [1-4]. Это повлекло за собой преобразование ландшафтов бассейнов рек и естественных озер на площади свыше 700 тыс. кв. км и затронуло социально-экономическую инфраструктуру территорий общей площадью до 1,5 млн. кв. км [5-6]. Хотя факторы, обусловившие столь масштабные изменения, весьма разнообразны, но при заполнении водоемов наиболее серьезное влияние на инфраструктуру их побережий оказывает разрушение берегов. Суммарный периметр наиболее крупных водохранилищ нашей страны составляет 64100 км и ущерб только от потери земель ежегодно оценивается в US$ 86000000 [4]. Однако даже эта цифра не учитывает затраты на перенос жилья, промышленных, сельскохозяйственных, коммунальных объектов, дорог, линий электропередач и т.д. Не учитывает она и ущерб природной среде, наносимый деятельностью береговых процессов. Можно лишь полагать, что совокупная величина подобных затрат превосходит стоимость теряемых земель, как минимум, на порядок.

Решение проблемы управления береговыми процессами для предотвращения нежелательных последствий их деятельности является ключевым моментом гармонизации взаимоотношений природной среды и человека при освоении береговой зоны и побережий водоемов. Пути к

решению этой проблемы наметил еще Пер Бруун [7]. В классической работе "История и философия берегозащиты" он заключил, что "Природа не только показывает нам, как происходит разрушение берега, но и демонстрирует, как надо его защищать. Можно уверенно сказать, что нет такого способа защиты, который не был бы изобретен природой раньше, чем был применен человеком. Именно поэтому мы должны изучать природу, ... которая более выразительна и имеет больший успех, чем человек". Учитывая совокупность социально-экономических и экологических последствий при разрушении

}

берегов, можно говорить об исключительной актуальности задачи о познании закономерностей формирования рельефа береговой зоны водохранилищ.

Изучение берегов водохранилищ было начато Ф.П. Саваренским в 30-х годах [8-9]. Он, его ученики и последователи сосредоточили свои усилия, прежде всего на исследовании инженерно-геологических особенностей береговой зоны искусственных водоемов, изменении её гидрогеологических условий и обусловленных этими факторами берегоформирующих процессов. Поэтому наиболее значительные успехи были достигнуты именно в этом направлении. Более скромными оказались достижения в решении задач прогнозирования скорости и масштабов отступания берегов водохранилищ. Надежность прогнозов была (и пока остается) невелика, а получаемые результаты зачастую различаются на порядок величины [10]. Причинами этого являются не только сложность и разнообразие физико-географических условий развития берегов искусственных водоемов, но также их недостаточная изученность и ограниченность знаний о механизме протекающих в береговой зоне гидрогенных процессов.

В частности, малоизученными до сих пор остаются особенности среды рельефообразования берегов искусственных водоемов, механизмы процессов

7 прибрежного морфолитогенеза и характер их проявления в рельефе и

строении осадков береговой зоны [11-12]. Нехватка знаний об этих явлениях

и процессах уже сегодня заметно сдерживает развитие учения о берегах

водохранилищ и затрудняет его приложение для решения практических

задач.

Цель работы состоит в исследовании изменения геометрии берегового рельефа Горьковского водохранилища и её визуализации с помощью современных графических программ.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

1. Провести комплексный анализ природных условий Горьковского
водохранилища. Используя данные многолетних натурных исследований,
оценить роль и пространственно-временные соотношения гидрологических,
гидродинамических и природно-технических факторов, существенно
влияющих на характер, направленность и интенсивность процессов,
влияющих на переработку береговой зоны Горьковского водохранилища.

  1. Выполнить расчет для прогноза размыва берегов и выявить изменения геометрии характерных участков береговой зоны Горьковского водохранилища.

  2. Построить пространственную модель характерных участков береговой зоны.

Методы исследования основываются на аппаратах аналитической геометрии и математического анализа, на применении элементов численных методов, с использованием инструментов компьютерной графики и прикладных программ для аналитической обработки данных.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- создание алгоритма построения прогнозных профилей береговых
склонов для характерных участков Горьковского водохранилища, используя
пакет стандартных прикладных программ и метод аналогии;

построение пространственной модели местности способом трансформации картографической проекции картографической проекции в виде примитивов растрового изображения в соответствующие примитивы векторного изображения;

- визуализация изменения геометрии береговой зоны в графическом
пакете Catia Solution.

Практическая значимость. Исследование изменения геометрии береговых склонов водохранилища:

даст возможность правильно подойти к прогнозу развития процессов переработки берегов во времени и пространстве;

позволит наметить территории, нуждающиеся в защите, и мероприятия по ослаблению и предотвращению рассматриваемых процессов;

поможет в разработке обоснований для проведения специализированных инженерно- геологических и инженерно - гидрометеорологических изысканий для определения вида берегоукрепительных сооружений.

даст обоснование для подготовки рабочих проектов по берегозащитным мероприятиям и их целесообразности;

На защиту выносятся:

  1. Построение прогнозных профилей в графическом пакете AutoCAD, используя данные многолетних натурных исследований

  2. Результаты исследования изменения геометрии характерных участков береговой зоны Горьковского водохранилища.

9 3. Визуализация процесса переформирования берегов с использованием

современных графических редакторов.

Диссертационное исследование выполнено в рамках НИР «Обоснование оптимальной отметки наполнения Рыбинского водохранилища (НПУ)» (ГР № 204201, Волжская государственная академия водного транспорта).

Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлялись и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

- научно-техническая конференция, посвященная 70-ю ВГАВТ (Нижний
Новгород, 2000);

- научно-техническая конференция "Транспорт — 21 век" (Нижний
Новгород, 2002);

- учебно-методическая конференция "Возможности повышения качества
образования студентов ВУЗов", (Нижний Новгород, 2002);

- всероссийская методическая конференция "Актуальные вопросы
графического образования молодежи", (Рыбинск, 2003);

- международный форум "Великие реки" (Нижний Новгород, 2003).

Основные направления в изучении береговых процессов водохранилищ

Изучение рельефообразующих процессов в береговой зоне водохранилищ впервые предпринято в тридцатых годах Ф.П. Саваренским [8, 9]. Опираясь на результаты первых наблюдений на искусственных водоемах, образовавшихся при перекрытии рек плотинами, он был склонен рассматривать береговые процессы на водохранилищах как аналог русловых; для отличия этих процессов он лишь обозначил явления разрушения берегов водохранилищ термином "переработка". Предложения Ф.П.Саваренского были поддержаны Б.В. Поляковым [13] и В.А. Ширямовым [14].

Немногим позднее исследования С.Л. Вендрова на Цимлянском водохранилище [15-19] и Е.Г. Качугина [20-21] на водохранилищах канала Москва-Волга показали ошибочность гипотезы Ф.П. Саваренского. Они впервые высказали мысль о том, что в развитии берегов искусственных водоемов заметную роль играют процессы волновой природы. Причем, С JL

Вендров подметил, что условия развития волнения на водохранилищах изменяются в направлении простирания водоема от зоны выклинивания подпора к плотине гидроузла, становясь наиболее благоприятными в глубоководных районах акватории. Это позволило ему сформулировать гипотезу о зональности гидрологических процессов на водохранилищах [15-19, 22-23], позднее подтвержденную работами Н.В. Буторина [24] и Ю.М. Матарзина с соавторами [25-28]. В результате, ими были созданы объективные предпосылки для осознания того, что среда рельефообразования береговой зоны водохранилищ существенно неоднородна.

Последующие исследования внутриводоемных процессов принесли важные для понимания закономерностей формирования берегов искусственных водоемов результаты. Благодаря работам Б.Б. Богословского, А.П. Браславского, Н.В. Буторина, СВ. Григорьева, Л.И. Дубровина, А.В. Караушева, Н.Е. Кондратьева, В.М. Маккавеева, Ю.М. Матарзина, И.К. Мацкевича, Е.М. Селюка, А.С. Судолъского, Т.Н. Филатовой, М.А. Фортунатова и П.Ф. Чигиринского [5, 24-43] были раскрыты основные закономерности уровенного режима водохранилищ, обстоятельно изучены особенности их водообмена, начато изучение ветрового волнения на акватории искусственных водоемов.

В конце 5 Ох - начале 60х годов внимание исследователей стало сосредотачиваться, главным образом, на инженерно-геологических и/или гидрогеологических аспектах проблемы формирования берегов водохранилищ. Особенно тщательно изучались механизмы развития подпора грунтовых вод при первоначальном наполнении искусственных водоемов и периодических колебаниях уровня воды в период их эксплуатации, изменение прочностных свойств горных пород при обводнении склонов, оползневые, обвально-осыпные, карстовые процессы. Весь этот комплекс вопросов был всесторонне проработан Н.Г. Варазашвили, Е.П. Емельяновой, Г.С. Золотаревым, З.М. Карауловой, Е.Г. Качугиным, B.C. Кусковским, Е.Е. Минервиной, Н.А. Печеркиным, А.Л. Рагозиным, Л.Б. Розовским, Д.С. Соколовой, Ю.Б. Тржицинским [44-58] и другими исследователями. Существенно меньшее внимание в проводимых на водохранилищах исследованиях уделялось вопросам геоморфологии берегов, гидродинамики, морфо- и лито- динамики береговой зоны водоемов.

Геоморфологии берегов водохранилищ посвящены лишь единичные публикации или их небольшие разделы [22, 50, 53-54, 59-63]. Несколько больше информации содержится в материалах региональных исследований [64-74 и др.], особенно в "Кадастре водохранилищ ..." [70]. Эти работы дали достаточно полную картину развития профиля береговой зоны искусственных водоемов, особенно в первые годы их существования. Однако рельеф береговой зоны в них обсуждается лишь на уровне констатации факта существования берегового уступа, пляжей и подводного берегового склона, генезис разнообразных абразионных и аккумулятивных форм не описан.

Разрушение берегов водохранилищ входит в "десятку" наиболее опасных природных явлений [4]. Поэтому одной из целей изучения береговых процессов на искусственных водоемах стала разработка методов оценки скорости и возможных масштабов размыва берегов. Подходы к решению этой задачи искали, еще Ф.П. Саваренский [8], В.А. Ширямов [13] и Б.А. Поляков [14]. Позднее свои идеи предлагали Е.К. Гречищев [85], Г.С. Золотарев [46], Е.Г. Качугин [86]t Н.Е. Кондратьев [36-38], С.Н. Лисогор [87], Б.А. Пышкин [80], Л.Б. Розовский [56-57], Д.П. Финаров [59, 62, 88], Л.Б. Иконников [71 ] и другие исследователи.

Режим движения продуктов размыва берегов в водохранилище

С увеличением возраста водохранилища кромка берегового склона отступает от своего первоначального положения, но характер изменения геометрии последующего продольного профиля сходен с предыдущим [104].

Зная величину отступания кромки берегового склона S по годам (таблица 1 приложение 2) можно построить график зависимости В=/(Г)Ъ где Т — возраст водохранилища (рис. 6). Для достижения этой цели используем программный продукт MS Excel (Microsoft Excel).

Достоинства программы MS Excel для инженерных и научных расчетов очень велико- Она позволяет проводить алгебраические и аналитические расчеты, исследовать функции численными методами. Следует отметить, что возможности MS Excel позволяют автоматический обмен данными между такими программами как Catia, MathCAD, Table Curve. 14 12 10 Дальнейшая задача состоит в интерполяции функциональной зависимости S=/(T) с помощью программы Table Curve.

Table Curve - небольшая, но достаточно мощная программа для математической обработки экспериментальных данных. Она позволяет на основе набора точек интерполировать аналитическое значение функции, график которой используется для построения графического примитива и анализа прогнозного значения аналитического выражения функции -экстраполяции. Аналитическое выражение позволяет в Table Curve экстраполировать функцию до требуемых пределов исследований, исследовать функцию (вычисление первой и второй производной), а также производить вычисление определенного интеграла.

Исходные данные для расчета (таблица 1, приложение 2) заносятся в таблицу (или экспортируются из файла Excel). Каждая точка описывается парой координат и присваивается весовая категория в зависимости от значимости ее расположения на графике и определяющая степень свободы каждой введенной пары прямоугольных координат.

Значение веса - представляет обратный квадрат стандартного отклонения. По умолчанию все точки данных имеют вес с плавающей запятой 1.0.

Далее программа производит интерполяцию и выдает множество функций, удовлетворяющих заданным условиям.

Пользователю предоставляется возможность выбрать из предопределенных наборов уравнений: линейные уравнения, полиномиальные или рациональные уравнения, тригонометрические функции, уравнения теории вероятностей, и функции пользователя.

Table Curve дает возможность оценить точность предлагаемых интерполяционных выражений функций по значениям нескольких параметров вероятностного анализа: - коэффициент корреляции (ранговый коэффициент корреляции) ґ2; - стандартное (квадратичное) отклонение гх Из списка предложенных функций выбираем те функции, которые имеют закон изменения, наиболее близкий - аналогичный к исходному графику (рис. 1, 2,3 приложение 2) и имеющие лучшую сходимость (таблица 2).

Из таблицы 2 выбираем функцию, которая имеет минимальное квадратичное отклонение ах - функция 1. При прогнозах на большие сроки существования водохранилища необходимо учитывать то, что процесс абразии и отступания кромки берега имеют затухающий характер. Следовательно, функция 1 удовлетворяет всем условиям для определения отступания кромки на прогнозный период.

Следующим шагом является вычисление объема размытой породы V.

Вычисления объема размытой породы по данным [105] производятся при помощи построенных в AutoCAD исходным продольным профилям (рис. 5).

Используя аналитические возможности графического пакета AutoCAD, определяем площадь замкнутой фигуры между профилями. Это соответствует объему размытой породы на один погонный метр берега, за соответствующий период (таблица 1, приложение 2). Получаем последовательность пар значений для эмпирической зависимости V=f(I) (рис. 8).

Суходольский участок

Компьютерная графика занимает важное место в программах обучения техников, технологов и конструкторов. Применение методов геометрического моделирования стало неотъемлемой частью современной индустрии. Конструкторы строят модели и создают детальные чертежи, чтобы превратить свои замыслы в графические картины. Без геометрического моделирования эти замыслы оставались бы мысленными образами. В настоящее время не существует средств телепатического общения для непосредственной передачи замысла от его автора другим людям.

Геометрическое моделирование является одной из основных форм представления технической информации и дает возможность избежать необходимости составления длинного и затруднительного словесного описания. Геометрическое моделирование основано на работе с трехмерной графической информацией, что наиболее удобно для зрительного восприятия. Проектирование любого объекта начинается с замысла. Конструктор воплощает идею и с помощью графического моделирования совершенствует ее.

Процесс формирования модели включает проведение геометрических построений. Модель должна строиться так, чтобы она была представлена в наиболее информативном виде. 3.1. Андроновский участок.

Порядок построения виртуальной геометрической модели на примере участка "Андроново" ведется согласно разработанному алгоритму (рис. 1, приложение 3).

Построение береговой линии характерных участков Горьковского водохранилища. Для построения береговой линии используем данные топографических карт (полиграфические или бумажные носители) соответствующих дат изданий. Сканируем топографическую карту и получаем растровое изображение. Для этого используем периферийное устройство — сканер и программное обеспечение Ulead Photo Express.

Перевод полученного растрового изображения в графический пакет AutoCAD может осуществляться несколькими способами [106]. Это зависит от качества исходного материала (топографической кары) и графической сложности изображения.

Первый путь обусловливается наличием установленного на компьютере обеспечения для перевода рисунка из растрового изображения в векторный формат описания графических примитивов чертежных пакетов (AutoDesk, ProEngineer, Компас и пр.). Обычно применяются программы: Stream Line, Corel OCR Trace, Vectory, где примитивы растрового изображения ассоциируются и переформатируются в соответствующие примитивы векторного изображения, как правило, описанные форматом выходного .файла—DXF. Выходной файл импортируется в чертежный пакет, где подвергается обработке, методом редактирования свойств полученных примитивов. Второй путь подразумевает использование растрового изображения в качестве фонового прототипа для изображения в графическом пакете. AutoCAD позволяет вставить растровое изображение методом импорта файла в чертеж или методом "копировать — вставить" через буфер обмена Windows. Третий путь заключается в трассировке полученного изображения непосредственно в чертежный пакет (AutoCAD). Трассировка с помощью планшета — диджитайзера - простейший метод, однако размер оцифровываемой области ограничен рабочей зоной планшета. Для трассировки используется перо или роликовый указатель, однако перо является более эргономичным, так как имеет форму простой авторучки. Обработка полученных примитивов занимает минимальное количество времени.

Построение участка береговой линии производим на основании изолиний (горизонталей) картографической проекции Горьковского водохранилища.

Сканируем участок необходимой местности с разрешением, обеспеченным возможностями компьютера, данные сохраняем в виде файлов растрового изображения. Создаем новый файл AutoCAD MD на базе стандартного шаблона. Создаем слой-подложка, куда будут вставляться растровые изображения. Производим вставку растрового изображения с помощью встроенной функции интеграции (OLE процедура). Точка вставки растрового изображения первоначально может быть принята произвольно. Масштабный фактор первоначально может быть принят произвольно.

При вставке нескольких файлов растровых изображений (количество зависит от размеров строящейся местности и формата сканера а, следовательно, и количества отсканированных участков) производим их аппликацию (складывание).

Построение исходного профиля берегового склона

Водохранилища — антропогенные, управляемые человеком объекты. Но они также испытывают сильнейшее воздействие природных факторов и подчиняются закономерностям формирования и развития, которые присущи естественным водоемам. Поэтому мы имеем право именовать их природно-техническими системами, которые заметно, а нередко и значительно воздействуют на окружающую среду, вызывая разнообразные изменения в самом водном объекте, на прилегающих территориях и территориях, удаленных вниз по течению реки. Водохранилища существенно преобразовывают ландшафт многих речных долин. Их создание изменяет природу не только самих водных объектов, но и прилегающих территорий в общей сложности на площади в 1,5 млн. кв. км.

При строительстве необходимо рассматривать водохранилище и окружающую среду как единую систему, содержащую многочисленные элементы, которые неразрывно связаны между собой. Любое изменение в гидравлической системе водоема ведет к нарушению экологического равновесия всей системы в целом. Нужно иметь достаточно сведений о физико-биологических и экологических процессах, протекающих в данной экосистеме, для того, чтобы наиболее полно оценить воздействие водного объекта, сформированного человеком, на окружающую среду.

Создание каждого нового водохранилища в независимости от цели, места и времени знаменует собой возникновение новой водной экосистемы со свойственным ей органическим миром и биопродукционными процессами.

Экосистема включает в себя две подсистемы: биотическую и абиотическую. Первая содержит флору и фауну, а также их взаимоотношения. Вторая — гидравлическую, химическую, почвенную системы и систему осадка. Взаимодействие этих составных частей представлено на рис. 33. Начиная с выбора створа плотины, параметров водохранилища, режима его эксплуатации, проектировщики и эксплуатационники практически ограничивались частью абиотической системы. Однако любое изменение в этой системе ведет к изменениям в биотической системе. Именно это, в конечном итоге, определяет качество воды этих новых водоемов и имеет решающее значение для формирования среды обитания человека.

Последствия создания водохранилища могут быть весьма разнообразными. Одни проявляются в полной мере при достижении проектного уровня: затопление приграничных зон и изменение гидрографии региона, подъем уровня грунтовых вод к поверхности земли (и как следствие - подтопление фундаментов зданий и подземных коммуникаций), изменение ледового, гидрохимического, кислородного режимов. Другие проявляются постепенно с затуханием интенсивности процесса во времени: заиление, изменение почвенного и растительного покровов, водной фауны и флоры, переформирование берегов. Следует отметить, что значительные или заметные изменения в окружающей среде вызывают преимущественно крупные и некоторые средние водохранилища. Влияние небольших и малых искусственных водоемов на природу и хозяйство обычно не велико, а нередко и положительно.

Трансформация природных процессов в верхних бьефах гидроузлов определяется в основном размерами и режимом эксплуатации водохранилища, его конфигурацией, морфологией ложа и берегов, составом слагающих их пород. Характер и глубина изменений, вносимых в окружающую среду, в долине реки ниже гидроузла зависят от вида регулирования стока.

Создание водохранилища и регулирование им стока значительно преобразует гидрологический режим реки, что влечет за собой изменения и многих других процессов.

Гидрохимический режим водохранилищ формируется под влиянием процессов, происходящих на водосборе, в береговой зоне, и в самом водоеме.

Наиболее изучены такие физико-химические показатели состава воды, как: минерализация и ионный состав, газовый режим, прозрачность, биогенные соединения, органические вещества, микроэлементы и некоторые виды наиболее распространенных загрязняющих веществ (нефтепродукты, токсичные соединения тяжелых металлов, хлор- и фосфорорганические соединения). В устьевых областях зарегулированных рек минерализация увеличивается, иногда существенно: для Волги — на 16%, для Днепра — на 10%, для Кубани — на 31%, для Дона - на 49% [116].

Содержание минеральных и органических форм азота, фосфора, кремния и железа (биогенные элементы) изменяются в очень широких пределах по сезонам, годам, акватории и глубине. В целом количество биогенных веществ в водохранилищах увеличиваются по сравнению с речными условиями.

Похожие диссертации на Прогнозирование геометрии и визуализация изменения береговых склонов на примере Горьковского водохранилища