Функции и значение на язовирите
Язовирите са хидротехнически съоръжения, задържащи водата на реките за различни цели: водоснабдяване на градове и промишлеността, напояване на земеделски земи, производство на електроенергия (ВЕЦ), защита от наводнения и поддържане на минимален воден дебит в реките. В България има над 2 000 язовира, от малки напоителни до големи водоснабдителни и енергийни като Ивайловград, Доспат, Батак и Въча.
Язовирната стена е ключовият елемент – тя задържа водата и трябва да е стабилна при всякакви условия: при пълен язовир, при земетресение, при екстремни валежи. Провалът на язовирна стена е сред най-тежките природно-технологични бедствия – освобождаването на огромни водни маси може да унищожи цели долини. Затова сигурността на язовирите е приоритет от национален интерес.
Класификация на язовирите
По конструкция
Езовирите биват земнонасипни (от почва и скала), бетонни (гравитационни, арчови, контрафорсни) и каменнонасипни. Всеки тип има специфични предимства и ограничения, определящи приложението му.
По предназначение
Водоснабдителни (питейна вода за градове), напоителни (за земеделие), енергийни (за ВЕЦ), противонаводнителни (ретензионни), многоцелеви (комбинация от функции).
Земнонасипни язовири
Земнонасипните язовири са най-разпространеният тип в света и в България. Стената се изгражда от земни и скални материали, наредени в напречен профил с ядро и преходни зони. Основните елементи са:
- Водонепропускливо ядро – централният елемент от глинест материал или асфалтобетон, предотвратяващ просмукването на водата. Ядрото може да е централно (диафрагма) или наклонено (напорен екран).
- Преходни зони – пясъчно-чакълести пластове между ядрото и насипния материал. Функционират като обратен филтър – пропускат водата, но задържат частиците на ядрото.
- Насипни зони – основното тяло на язовирната стена от трошен камък или едра почва. Осигуряват масата и устойчивостта.
- Облицовка на водния откос – защита от вълнение на резервоара (скален трошен камък, бетонни плочи, асфалт).
Земнонасипните язовири са подходящи при широки речни долини и при наличие на местни строителни материали. Недостатък: изключително чувствителни към преливане – дори кратко преливане може да ерозира надводния откос и да доведе до провал.
Бетонни язовири
Гравитационни язовири
Гравитационният бетонен язовир разчита на собственото си тегло за устойчивост срещу преобръщане и плъзгане. Профилът е триъгълен – широк в основата, стеснен нагоре. Изисква здрава скална основа. Подходящ при тесни долини с добра скала. Примери от България: язовир Студена, Искър.
Арчови язовири
Арчовият язовир предава водното налягане към скалните брегове чрез арков ефект. Значително по-икономичен от гравитационния (по-малко бетон), но изисква изключително здрави и компетентни скални брегове. При провал на единия бряг – незабавен провал на цялата конструкция. Подходящ само при много тесни долини с отлична скала.
Строителство на земнонасипен язовир – технология
Изграждането на земнонасипен язовир е мащабен технологичен процес с продължителност 3–10 години. Основните етапи са:
- Отклоняване на реката – строителството се извършва на сухо, затова реката се отклонява чрез тунел или байпасен канал
- Изграждане на фундамента – почистване до здрава скала, запечатване на пукнатини с инжектиране
- Изграждане на завесата – инжектиране на цимент под основата за предотвратяване на просмукване
- Насипване на ядрото – глинестият материал се насипва и уплътнява на пластове, непрекъснато контролирайки влажността
- Насипване на преходните зони и насипа – паралелно с ядрото
- Изграждане на преливника и изпускателните съоръжения
- Постепенно запълване на язовира – под непрекъснат мониторинг
Преливници и изпускателни съоръжения
Преливникът е критично съоръжение – той безопасно отвежда водата при пълнеж на язовира и при силни паводъци, предотвратявайки преливане над стената. Видовете преливници са: повърхностни (кулообразни, страничен канал), тунелни и шахтови. Капацитетът на преливника трябва да поема максималния разчетен паводък (обикновено с период на повторяемост 1000–10 000 години).
Изпускателните съоръжения позволяват контролирано изпускане на вода от язовира за напояване, ВЕЦ или при авариен изпуск. При всеки язовир задължително трябва да има средства за пълно изпразване при авария.
Мониторинг и сигурност на язовирите
Всеки язовир изисква системен мониторинг по цялото му съществуване. Измерванията включват: нива в пиезометри (просмукване), деформации на стената (инклинометри, GPS), пукнатинни измервания, дебит на просмукването (дренажни колектори) и ниво на язовира. В България мониторингът е регламентиран от Наредба за условията и реда за осъществяване на техническата безопасност на язовирните стени.
При отклонение от нормалните показатели задължително се провежда проверка от специализирани органи. Националната комисия по безопасността на язовирите (ДАМТН) упражнява надзор и може да нареди снижаване на нивото при опасност.
Язовири в България – предизвикателства
България разполага с богата язовирна инфраструктура, но значителна част от нея е изградена преди 50–60 години и изисква рехабилитация. Проблемите са: остаряло инструментиране, недостатъчен капацитет на преливниците при климатични промени, корозия на металните елементи и неравномерно поддържане от собствениците. Трагедиите при разрушаването на малки язовири в Карловско (2005) и Странджа (2014) показаха значението на поддръжката и контрола.