Poszczególne części globu różnią się priorytetowym celem, dla którego buduje się zapory i związane z nimi zbiorniki (tab. 2.18).
Tabela 2.18. Funkcje spełniane przez wielkie zapory wedhtg kontynentów (ICOLD - za Zapory a rozwój 2000)
% | ||||||
l-unkcje |
Afryka |
Ameryka Póln, i Śr, |
Ameryka Połud. |
Azja" |
Australia. Oceania |
Europa |
przeciwpowodziowe |
i |
13 |
18 |
2 |
2 |
3 |
nawodnieniowe |
50 |
II |
15 |
63 |
13 |
19 |
zaopatrujące w wodę |
20 |
10 |
13 |
2 |
49 |
17 |
hydroenergetycznc |
6 |
11 |
24 |
7 |
20 |
33 |
inne |
2 |
15“ |
4 |
- |
2 |
3 |
wielofunkcyjne |
21 |
40 |
26 |
26 |
14 |
25 |
"bez Chin; “w tym rekreacyjne 9%
Występujące zróżnicowanie pomiędzy poszczególnymi kontynentami w typie eksploatacji zapór (zbiorników) wynika z uwarunkowań klimatycznych, topograficznych i zaloZeń gospodarczych państw. Np. w rejonach suchych i pustynnych buduje się więcej zbiorników w celach nawodnieniowych i zaopatrzenia w wodę, zaś w terenach górzystych częściej, niż na obszarach nizinnych wykorzystuje się zbiorniki do potrzeb hydroenergetycznych. Uogólniając, w Azji i Afiyce tworzy się najczęściej wielkie zapory w celu wykorzystania wody z utworzonych zbiorników do nawodnień (63% i 50% odpowiednio). Kolejne miejsce na tych kontynentach zajmują zbiorniki wielofunkcyjne. W Europie największą grupę zapór stanowią te z przeznaczeniem spiętrzonej wody na cele energetyczne - taką rolę pełni co trzeci zbiornik. Jedna czwarta wielkich zapór na naszym kontynencie tworzy zbiorniki wielofunkcyjne. Z kolei w Australii i Oceanii około połowa istniejących zapór (zbiorników) wykorzystywana jest do zaopatrzenia w wodę. W Ameryce Północnej i Środkowej przeważają zapory tworzące zbiorniki wielofunkcyjne (40%), zaś ilość istniejących tam zbiorników jednozadaniowych jest mniej więcej równa i waha się w granicach 10-13%. W Ameryce Południowej najczęściej buduje się zapory do celów hydroenergetycznych (ICOLD - za Zapory a rozwój 2000).
W Polsce zbiorniki zaporowe, pełniące tylko jedną funkcję, należą do mniej licznych. Najczęściej spełniają one kilka zadań - szczególnie te duże, gdyż wybudowanie takich obiektów jest szczególnie kosztowną inwestycją. W tabeli 2.4 przedstawiono wykaz zapór w Polsce o wysokości 15 i więcej metrów oraz przeznaczenie utworzonych przez te zapory zbiorników. Z podanego zestawienia wynika, że tylko 2 zbiorniki (w tym jeden w budowie) pełnią (pełnić będą) 5 zadań, 8 zbiorników-4, 11 zbiorników-3,11 zbiorników-2 zadania. W tym wykazie figuruje 7 zbiorników jednozadaniowych.
Jak widać, na ogół budowane są zbiorniki wielofunkcyjne, spełniające kilka zadań: zaopatrywanie w wodę ludność, przemysł i rolnictwo, zabezpieczanie przed powodzią, służenie energetyce wodnej, podwyższanie przepływów dla celów żeglugowych. Funkcje te
często pozostają w sprzeczności ze sobą. Np., dla sprawowania funkcji ochrony przed powodzią najlepiej byłoby, gdyby zbiornik nie był napełniony wodą; z kolei, dla rolnictwa, zaopatrzenia w wodę i z punktu widzenia energetyki sytuacja winna być odwrotna, tj. zbiornik powinien być wypełniony wodą, by w okresach jej braku moZna było ją czerpać z niego.
Najwłaściwszą opcją jest budowa zbiorników wielozadaniowych. Takie rozwiązanie najlepiej zapewni w skali globu odpowiednią ilość wody dla gospodarstw domowych, rolnictwa i energetyki, przy jednoczesnej ochronie przeciwpowodziowej. Zostało to stwierdzone podczas światowego szczytu Zgromadzenia Ogólnego ONZ, który miał miejsce w 2005 r. (Jankowski, Chmielewska 2008a).
Narzędziem umożliwiającym godzenie różnych celów jest „instrukcja gospodarki wodnej". W niej zawarte są pewne wytyczne zarządzania zbiornikiem, zwykle takie jak: rezerwa powodziowa, graniczne wartości odpływów dozwolonego i dopuszczalnego (takich, które nie powodują szkód w dolinie rzeki poniżej zbiornika), wartość odpływu wyrównanego (ten odpływ utrzymuje określony poziom przepływu nienaruszalnego, zachowując tycie biologiczne w rzece) (Barszctyńska i in. 2002).
2.4. Ogólna charakterystyka zbiorników zaporowych 2.4.1. Parametry morfometryczne
Podstawowymi parametrami morfometrycznymi, charakteryzującymi zbiorniki zaporowe są (Głodek 1985, Szczerbowski 1993. Mastyński, Wajdowicz 1994):
- pojemność (całkowita, użytkowa, powodziowa, martwa),
- powierzchnia zbiornika,
- wysokość piętrzenia,
- długość, szerokość i głębokość,
- szybkość wymiany wody.
Przy opisie wyszczególnionych parametrów wykorzystano głównie materiały wyżej cytowanych autorów.
Pojemność całkowita (Vc) jest sumą pojemności użytkowej, powodziowej i martwej: V,-V. + Vr + V«
Pojemność użytkowa (V.) jest to objętość wody, jaka może być wykorzystywana do ustalonych zadań gospodarczych (określa objętość wody, która moZe być wykorzystywana do normalnego funkcjonowania zbiornika, czyli do potrzeb wodociągowych, energetycznych, nawodnieniowych i innych). Pojemność (rezerwa RJ powodziowa (Vr) stanowi pojemność „zarezerwowaną" do okresowego przechwytywania i zatrzymywania fali wc/bramowcj z dopływów. W charakterystyce zbiornika wyróżnia się takZe pojemność martwą (Vm). Określa ona objętość warstwy przy dennej zbiornika, nie przydatnej z różnych względów gospodarczo. Jej obecność zwiększa wysokość spadu elektrowni wodnych, co uniozliwm