РЕАКЦІЯ БАГАТОРУКАВНИХ РІЧКОВИХ СИСТЕМ НА ФУНКЦІОНУВАННЯ ГІДРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ
DOI:
https://doi.org/10.17721/1728-2713.95.13Ключові слова:
гідроелектростанція, гребля, ерозія, річкова система, русло, еволюція багаторукавних русел, річка Дніпро, річка ВіслаАнотація
Експлуатація гідроелектростанції (ГЕС) є однією з основних причин трансформації річкового стоку. Зміна гідрологічного режиму впливає на ряд інших процесів, що відбуваються в руслі річки, у тому числі на трансформацію її геоморфологічних особливостей. Висвітлено вплив Канівської та Влоцлавецької гребель на гідрологічний режим Середнього Дніпра та Нижньої Вісли. За допомогою методу IHA (Indicators of Hydrologic Alteration) та RVA (The Range of Variability Approach) визначено характер та масштаби змін режиму стоку річок Дніпра та Вісли, які спричинені функціонуванням гребель. Продемонстровано, що робота ГЕС, особливо в каскаді, є причиною змін рівня, швидкості та варіативності потоку. Оцінено, як зміна умов стоку у зв'язку з дефіцитом наносів вплинула на трансформацію річищ Вісли та Дніпра на ділянках, розташованих нижче від гребель ГЕС. За нашими результатами досліджень, реакція річкової системи на зміни режиму течії, зумовлена роботою Канівської та Влоцлавецької ГЕС, полягала у: 1) зміні ширини та глибини річищ; 2) зміні розмірів форм, що розділяють окремі протоки; 3) фіксації багаторукавної річкової системи. Більш динамічні потоки води за рахунок роботи ГЕС модифікують і пришвидшують природний процес еволюції звивистої річкової системи в багаторукавну, спричиняючи ерозію і звуження основних річищ. Як наслідок, бічні русла (протоки та відгалуження) займають вище гіпсометричне положення над основним руслом. Разом з тим вирівнювання потоку води в руслах спричиняє зниження рівня води і зникнення потоку в бічних руслах. У результаті розростаються острови, раніше розділені цими протоками. Сполучаючись між собою, вони утворюють широкі міжруслові форми.
Посилання
Babiński, Z. (2002). Wpływ zapór na procesy korytowe rzek aluwialnych: ze szczególnym uwzględnieniem stopnia wodnego "Włocławek". Wyd. Akademia Bydgoska im. Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz.
Bejarano, M., Sordo-Ward. Á., Alonso, C., Nilsson, C. (2017). Characterizing effects of hydropower plants on sub-daily flow regimes. J. Hydrol., 550, 186–200.
Brand, S.A. (2000). Classification of geomorphological effects downstream of dams. Catena, 40, 375–401.
Chien, N. (1985). Changes in river regime after the construction of upstream reservoirs. Earth Surf. Proc. Land., 10, 143–159.
Church, M. (1995). Geomorphic response to river flow regulation: case studies and time scales. Regul. Rivers Res. Manag., 11, 3–22.
Costigan, K.H., Daniels M.D. (2012). Damming the prairie: human alteration of Great Plains rivers regimes. J. Hydrol., 444–445, 90–99.
David, M., Labenne, A., Carozza, J.-M., Valette, P. (2016). Evolutionary trajectory of channel planforms in the middle Garonne river (Toulouse, SW France) over a 130-year period: contribution of mixed multiple factor analysis (MFAmix). Geomorphology, 258, 21–39.
Dean, D.J., Topping, D.J., Schmidt, J.C., Griffiths, R.E., Sabol, T.A. (2016). Sediment supply versus local hydraulic controls on sediment transport and storage in a river with large sediment loads. J. Geophys. Res.-Earth Surf., 121, 82–110.
Denisova, А., Timchenko, V., Nahshyna, Е., Novikov, B., Riabov, А., Bass, А. (1989). Hydrology and hydrochemistry of the Dnieper and its reservoirs. Naukova dumka, Kyiv. [in Ukrainian]
FitzHugh, T.W., Vogel, R.M., (2011). The impact of dams on flood flows in the United States. River Res. App., 27(10), 1192–1215.
Gao, B., Yang, D., Zhao, T., Yang, H. (2012). Changes in the eco-flow metrics of the upper Yangtze River from 1961 to 2008. J. Hydrol., 448–449, 30–38.
Gao, Y., Vogel, R.M., Kroll, C.N., Poff, N.L., Olden, J.D. (2009). Development of representative indicators of hydrologic alteration. J. Hydrol., 374, 136–147.
Gierszewski, P. (2018). Hydromorfologiczne uwarunkowania funkcjonowania geoekosystemu Zbiornika Wlocławskiego. Prace Grograficzne, 268. IGiPZ PAN, Warszawa.
Gierszewski, P., Szmańda, J., Luc, M. (2015). Zmiany układu koryt Wisły spowodowane funkcjonowaniem stopnia wodnego „Włocławek" na podstawie analizy zdjęć lotniczych. Przegląd Geograficzny, 87, 3, 517-533.
Gierszewski, P.J., Habel, M., Szmańda, J., Luc, M. (2020). Evaluating effects of dam operation on flow regimes and riverbed adaptation to those changes. Science of the Total Environment, 710, 136202.
Graf, W.L. (2006). Downstream hydrologic and geomorphic effects of large dams on American rivers. Geomorphology, 79(3–4), 336–360.
Grant, G.E., Schmidt, J.C., Lewis S.L. (2003). A geological framework for interpreting downstream effects of dams on rivers. In: O'Connor, J.E., Grant, G.E. (Eds.) A Peculiar River American. Geophysical Union, Washington DC, 209–225.
International Commission of Large Dams (ICOLD). (2007). World Register of Dams, Paris, France.
Kondolf, G.M. (1997). Hungry water: effects of dams and gravel mining on river channels. Environ. Manag., 21(4), 533–551.
Li, D., Long, D., Zhao, J., Lu, H., Hong, Y. (2017). Observed changes in flow regimes in the Mekong River Basin. J. Hydrol., 551, 217–232.
Magilligan, F.J., Nislow, K.H. (2005). Changes in hydrologic regime by dams. Geomorphology, 71, 61–78.
Nilsson, C., Reidy, C.A., Dynesius, M., Revenga, C. (2005). Fragmentation and flow regulation of the world's large river systems. Science, 308, 405–408.
Obodovskij, A. (2002). Some methodological aspects of research of channel processes in the lower reaches (on the example of the Dnieper hydroelectric power stations). Hydrology, Hydrohemistry and hydroecology, 4, 106-111. [in Ukrainian]
Obodovskij, A., Hrebin, V. (2001). Organization of monitoring of hydrological regime and channel processes of the Dnieper in the area of Kaniv Reserve. Nature conservation in Ukraine, 7, 1, 59-64. [in Ukrainian]
Obodovskij, О., Hrebin, V., Onyshchuk, V., Pohorillchuk, N. (2006). Features of the development of channel processes in the waters of the lower reaches of the Kaniv hydroelectric power station. Water management of Ukraine, 5, 46-52. [in Ukrainian]
Obodovskyi, O., Habel, M., Szatten, D., Rozlach, Z., Babinski, Z., Maerker, M. (2020). Assessment of the Dnieper Alluvial Riverbed Stability Affected by Intervention Discharge Downstream of Kaniv Dam. Water, 12, 1104.
Olden, J.D., Poff, N.L. (2003). Redundancy and the choice of hydrologic indices for characterizing streamflow regimes. River Res. Appl., 19, 101–121.
Pegg, M., Pierce, C., Roy, A. (2003). Hydrological alteration along the Missouri River Basin: a time series approach. Aquat. Sci., 65, 63–72.
Poff, N.L., Olden, J.D., Merritt, D.M., Pepin, D.M. (2007). Homogenization of regional river dynamics by dams and global biodiversity implications. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 104, 5732–5737.
Pyron, M., Neumann, K. (2008). Hydrologic alterations in the Wabash River watershed, USA. River Res. Appl., 24, 1175–1184.
Richter, B.D., Baumgartner, J.V., Powell, J., Braun, D.P. (1996). A method for assessing hydrologic alteration within ecosystems. Conserv. Biol., 10, 1163–1174.
Richter, B.D., Baumgartner, J.V., Wigington, R., Braun, D.P. (1997). How much water does a river need? Freshw. Biol., 37, 231–249.
Richter, B.D., Warner, A.T., Meyer, J.L., Lutz, K. (2006). A collaborative and adaptive process for developing environmental flow recommendations. River Res. Appl., 22, 297–318.
Rinaldi, M. (2003). Recent channel adjustments in alluvial rivers of Tuscany, Central Italy. Earth Surf. Proc. Land., 28, 587–608.
Słowik, M., Dezso, J., Marciniak, A., Toth, G., Kovacs, J. (2018). Evolution of river planforms downstream of dams: Effect of dam construction or earlier humaninduced changes? Earth Surf. Proc. Land., 43, 2045–2063.
Smith, D.G., Smith, N.D. (1980). Sedimentation in anastomosed river system: example from alluvial valley Near Banff, Alberta. J. Sedimentary Petrol., 50(1), 157–164.
Szmańda, J.B., Gierszewski, P.J., Habel, M., Luc, M., Witkowski, K., Bortnyk, S., Obodovskyi, O. (2021). Response of the Dnieper river fluvial system to the river erosion caused by the operation of the Kaniv hydro-electric power plant (Ukraine). Catena, 202, 105265.
Timpe, K., Kaplan, D. (2017). The changing hydrology of a dammed Amazon. Sci. Adv., 3(11), e1700611.
TNC (The Nature Conservancy). (2001). Indicators of Hydrologic Alteration User's Manual.
Torabi Haghighi, A., Kløve, B. (2013). Development of a general river regime index (RRI) for intra-annual flow variation based on the unit river concept and flow variation endpoints. J. Hydrol., 503, 169–177.
Vörösmarty, C.J., Sharma, K.P., Fekete, B.M., Copeland, A.H., Holden, J., Marble, J., Lough, J.A. (1997). The storage and aging of continental runoff in large reservoir systems of the world. Ambio, 26, 210–219.
Walling, D.E., Fang, D. (2003). Recent trends in the suspended sediment loads of the world's rivers. Global Planet, Change, 39, 111–126.
Wang, Y., Rhoads, B.L., Wang, D. (2016). Assessment of the flow regime alterations in the middle reach of the Yangtze River associated with dam construction: potential ecological implications. Hydrol. Process., 30, 3949–396.
Williams, G.P., Wolman, M.G. (1984). Downstream Effects of Dams on Alluvial Rivers. Geological Survey Professional Paper, 1286.
Zhang, Q., Gu, X., Singh, V.P., Xu, C.Y., Kong, D., Xiao, M., Chen, X. (2015). Homogenization of precipitation and flow regimes across China: changing properties, causes and implications. J. Hydrol., 530, 462–475.
Zhang, Z., Huang, Y., Huang, J. (2016). Hydrologic alteration associated with dam construction in a medium-sized coastal watershed of Southeast China. Water, 8, 317.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Геологія
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ознайомтеся з політикою за посиланням: https://geology.bulletin.knu.ua/licensing
