Классификация водоемов. Водоемы могут быть как природного, так и искусственного происхождения.
Природными водоемами являются естественные озера и пруды.
Искусственные водоемы можно подразделить на три основные группы:
• водохранилища (объем воды более 1 млн м³);
• пруды (объем воды менее 1 млн м³).
• бассейны, отличающиеся полной изоляцией от внешней среды и полным регулированием водного режима.
На объектах ландшафтной архитектуры наиболее часто устраиваются водоемы, которые классифицируются по конструктивным признакам и по основному назначению, а также в зависимости от их местоположения на рельефе, в русле реки, пойме и т.д.
По конструктивным признакам водоемы подразделяются:
• на малые и сверхмалые водоемы с готовой облицовкой дна и бортов, выполненной в заводских условиях (это, как правило, пленка или готовая ванна). Такие водоемы по существу больше относятся к бассейнам, так как они полностью изолированы от природной среды и имеют искусственное наполнение. Особенностью их применения в условиях средней полосы России, при наличии глинистых и суглинистых почв с высоким уровнем воды в весенний период, является необходимость дренажа зоны расположения такого водоема. При несоблюдении этого правила далеко не единичны случаи «всплывания» таких водоемов выше поверхности земли, что сразу же нарушает эстетические качества территории объекта;
• плотинные водоемы, которые возводятся как на постоянных, так и на временных водотоках. Основная цель их создания — это регулирование руслового стока, который в условиях средней полосы России преобладает в весенний, самый многоводный, период. При регулировании стока в хозяйственных целях это дает возможность использовать воду для полива растительности в летний период. Регулирование руслового стока дает возможность создавать полноводные водоемы с круглогодичным использованием ***;
*** Типичными представителями таких водоемов являются Царицынские, Борисовские, Кузьминские и другие водоемы на малых и средних реках Москвы. Объемы этих водоемов колеблются от сотен до миллионов кубических метров воды.
• копаные водоемы, которые возводятся путем устройства котлована в грунте с последующим заполнением его водой. Размеры и форма таких водоемов различные, зависящие от взглядов ландшафтного дизайнера на связь водных, растительных и строительных объектов. Как правило, размеры таких водоемов значительно меньше, чем плотинных, что объясняется гораздо большей трудоемкостью их создания. Объемы таких водоемов колеблются от десятков до десятков тысяч кубических метров воды при средней глубине 1...2 м. Чтобы наглядно показать трудоемкость их создания, используют такой показатель, как отношение объема накопленной воды к объему земляных работ, выполняемых для создания водоема. Этот показатель Kэ называется коэффициентом эффективности устройства водоема. У плотинных водоемов он обычно колеблется от 20 до 100 и более, в то время как у водоемов-копаней он почти всегда меньше единицы;
• комбинированные водоемы. Уже само название этих водоемов говорит о том, что при их создании использовались различные приемы и конструктивные решения. В России этот тип водоемов был известен с XVII—XVIII вв., хотя в настоящее время следы комбинирования не всегда можно заметить. Сначала создавали плотинный водоем, который всегда принимал так называемые природные очертания, при которых урез воды повторял очертания горизонталей рельефа. Это обычно приводило к тому, что в верхней части водоем был очень узким, приближаясь по ширине к руслу реки или ручья. Если такая форма не устраивала архитектора, то очертаниям водоема придавалась искусственная форма, преследующая определенные цели ***.
*** Примером таких комбинированных водоемов может служить большой прямоугольный пруд в имении «Тригорское» в Пушкиногорье. Другими примерами могут служить водоемы в бывшем имении графа Храповицкого недалеко от г. Судогды Владимирской обл.
По основному назначению водоемы подразделяются:
• на декоративные водоемы, к которым в основном относятся малые и сверхмалые водоемы из готовых форм. Такие водоемы полностью зависят от человека (котлован; его облицовка; растения; водное питание; водообмен, как правило, искусственный с помощью насоса, и другие характерные показатели);
• водоемы ландшафтно-декоративного назначения, которые являются важной частью планировочной структуры объекта. Коэффициент водообмена (отношение количества воды, проходящей через водоем в течение года, к объему воды в водоеме), как правило, составляет 2...2,5. Хозяйственное использование воды не предусматривается. При устройстве таких водоемов необходимо предусматривать водную растительность;
• рекреационные водоемы, которые отличаются от ландшафтно-декоративных рекреационной нагрузкой. Требования к чистоте воды достаточно высоки. Такие водоемы должны иметь высокий коэффициент водообмена — 2,5... 3. Вблизи водоемов устраивают сооружения бытового назначения, удовлетворяющие потребности отдыхающих. Размеры рекреационных водоемов должны быть достаточно большими: во-первых, для улучшения саморегулирования биологических процессов; во-вторых, для снижения степени загрязнения воды;
• водоемы для водного спорта, которые проектируют и строят достаточно целенаправленно, в соответствии с требованиями и нормативами на создание спортивных сооружений. В зависимости от назначения водоема задаются такими параметрами, как площадь акватории, глубина в различных местах, максимальная длина водного зеркала, облицовка берегов и др. Водная растительность, как правило, исключается. Вокруг водоема возводятся спортивные сооружения, обеспечивающие использование этого водоема по основному назначению;
• водоемы для спортивного рыболовства, которые могут быть двух типов: небольшие водоемы индивидуального пользования и более крупные водоемы коллективного пользования. В водоемы первого типа, как правило, запускается крупная рыба. Такие водоемы должны иметь коэффициент водообмена, равный 4... 5. На зиму рыбу не оставляют. Ее отлавливают осенью полностью.
Ввиду временного содержания рыбы такие водоемы могут не иметь зимовальных ям. Подкормка рыб производится умеренно или даже слабо для усиления клева. В водоемах второго типа расчет делается на перезимовку рыбы, для чего необходимо иметь в водоеме зимовальные ямы глубиной 3...4 м. Зарыбление таких водоемов может производится как мелкой, так и крупной рыбой. В период спортивного рыболовства подкормка средняя. Для роста и нагула рыб в период запрещения лова возможна усиленная подкормка;
• водоемы для рыборазведения. Разведение рыбы предусматривает и ее вылов для хозяйственной цели. Для быстрого роста рыбы желательно иметь воду поверхностного стока, богатую кислородом и более теплую. На чисто подземных водах рыба развивается в два раза медленнее. Подкормка рыбы вызывает загрязнение водоема и поэтому целесообразен 4—5-кратный водообмен. Зимовальная яма в таких водоемах обязательна. При средней глубине водоема 2...2,5 м глубина зимовальной ямы может достигать 4...5 м. Отличительной особенностью таких водоемов может быть садок с решетчатыми стенами для отлова рыбы путем спуска воды в этот садок. После сброса основной массы воды рыбу вычерпывают сочком;
• водоемы для орошения территории объекта, которые создаются для накопления и прогрева воды, используемой для орошения. Это особенно важно, если такой водоем заполняется холодными и бедными кислородом подземными водами. Вода в водоеме должна быть чистой во избежание засорения дождевальных устройств. Особенностью таких водоемов является значительное понижение уровня воды в период интенсивных поливов, при котором происходит обнажение откосов водоема, а иногда и части дна. Для сохранения эстетичного внешнего вида такого водоема в рамках ландшафтной архитектуры целесообразно художественное оформление частично и временно обнажающихся поверхностей. Водообмен водоема рекомендуется проводить не менее 3 — 5 раз;
• водоемы многофункционального назначения. С течением времени (а иногда и сразу) водоем одновременно выполняет несколько функций, т.е. становится в той или иной мере водоемом многофункционального назначения. Поэтому требования к такому водоему зависят от того или иного преобладания его функций.
В зависимости от местоположения на рельефе, в русле реки, пойме все водоемы подразделяются:
• на водоемы на рельефе (в основном это водоемы-копани), которые в соответствии со строением рельефа могут быть русловыми, пойменными, склоновыми и водораздельными. Если рассматривать разрез рельефа вдоль склона от водораздела до русла реки и ручья, то можно выделить такие его элементы, как водораздел, склон с надпойменными террасами, пойма реки или ручья и русло;
• водоемы в руслах рек, которые, в свою очередь, подразделяются на русловые копаные и плотинные. Русловые копаные водоемы характеризуются тем, что они устроены непосредственно около русла реки (точнее, в самом русле), в результате чего сток реки или ручья проходит полностью через водоем. Иногда такой водоем привлекает ландшафтного архитектора тем, что не возникает проблем с подачей и сбросом воды. Зато возникают другие проблемы с так называемым твердым стоком, т.е. с взвешенными наносами, которые при резком снижении скорости потока оседают в водоеме, в результате чего русловый водоем работает как отстойник. Результатом этого является быстрое заиление русловых водоемов, что неоднократно встречается в реальной жизни.
При создании плотинного водоема сезонного регулирования можно условно считать, что объем годового стока равен объему водоема, при этом объем каждого равен примерно в 100 тыс. м³. В таком случае в верхней части плотинного водоема откладывается почти годовой твердый сток.
В случае руслового копаного водоема жидкий годовой сток проходит через водоем, т.е. те же 100 тыс. м³. Но объем руслового водоема-копани во много раз меньше (например, всего 500 м³). Тогда осаждение твердого стока в водоеме на единицу объема будет в 200 раз больше, что и происходит на самом деле. Рациональное использование речного стока в водоемах-копанях заключается в вынесении водоема на пойму и отделении его от русла, т. е. создание пойменных водоемов;
• пойменные водоемы, которые могут иметь разные типы водного питания — водами руслового стока, подземного стока и комбинированное. Типичный пойменный водоем размешается в пойме реки, часто для этой цели используется старица. Старица питается дополнительной водой или за счет подземного стока или поверхностного стока в период половодья. Окультуренный пойменный водоем во избежание засорения и заиления изолируется от паводковых вод. Для связи с речным стоком делается один или два канала (подводящий и отводящий). На таких каналах могут быть поставлены шлюзы. При невысоком уровне воды в реке может быть поставлена плотина или насосная станция, обеспечивающая подачу воды для наполнения водоема и нормативного водообмена в периоды наименьшего загрязнения воды. Такого типа водоемы перспективны и строятся в настоящее время в зонах отдыха: лесопарках, на территории спортивных комплексов и др.;
• склоновые водоемы, которые создаются на склонах или террасах речных долин. В зависимости от положения на склоне можно выделить водоемы, занимающие верхние, средние или нижние части склонов. Положение водоема определяется его назначением, а также имеющимися источниками водного питания. С точки зрения строительства различия между ними незначительные. Особенности возведения зависят, главным образом, от специфики геологии и гидрогеологии объекта;
• водораздельные водоемы (водоемы-копани), которые устраивают на водораздельных участках. Основные проблемы, которые приходится решать в этом случае, связаны с особенностью водного питания. Считается, что на водоразделах отсутствует поверхностный сток. На классических водоразделах дело обстоит именно так, но на местных водоразделах почти всегда имеется какая-то часть поверхности земли, лежащая выше водоема. В этом случае есть возможность как непосредственного питания водоема, так и при помощи дополнительных водоподводящих и водорегулирующих сооружений. То же самое относится и к подземному питанию. При наличие областей питания, расположенных выше зоны водоема, определенная часть подземного стока может попадать в водораздельный водоем-копань. По необходимости принудительное питание водоема осуществляется из какого-либо надежного источника: реки, водохранилища, скважины и т.д. Водоемы устраивают в углублениях или там, где произведена выемка грунта, или на возвышениях, насыпях;
• водоемы в выемке — наиболее распространенный вид водоемов, который преобладал в ландшафтной архитектуре в прошлом, преобладает в настоящее время и будет преобладать в обозримом будущем. При устройстве водоемов учитывается относительная независимость их от места положения, произвольные размеры и форма акватории, а также возможность применения разнообразных видов и форм оформления береговой линии. Недостатком таких водоемов является их высокая стоимость, связанная, как правило, с низкой относительной эффективностью строительства. Отношение объемов воды и земляных работ, как правило, меньше единицы;
• водоемы в насыпи, которые в чистом виде встречаются достаточно редко. Гораздо чаще можно встретить сборные металлические наземные бассейны с принудительным наполнением водой и систематической очисткой последних с помощью фильтров. Однако имеются случаи, когда водоемы в насыпи служат не только средством накопления воды, но и средством параллельного опреснения засоленных подземных вод, проникающих в благоприятных условиях в подземную толщу со стороны соленых океанских и морских вод. Другим случаем создания водоема в насыпи могут служить накопители водной энергии в виде водоемов гидроаккумулирующих электростанций, где разница высот основного и регулирующего водохранилища составляет десятки и даже сотни метров. Такая специфика водоемов в насыпи требует от ландшафтного архитектора дополнительных консультаций со специалистами- гидротехниками;
• водоемы в полувыемке-полунасыпи, которые достаточно широко распространены в практике гидротехнического и ландшафтного строительства. Применяется такой прием, главным образом, при строительстве склоновых водоемов, когда при устройстве котлована один берег оказывается значительно выше другого, лежащего ниже по склону. В этом случае наиболее удачным решением является использование вынутого грунта для устройства дамбы, поддерживающей уровень воды в нижней (по склону) части водоема. При одном и том же объеме воды такой водоем получается более экономичным, потому что часть объема находится в подпертом состоянии, что характерно для водоемов плотинного типа. Коэффициент эффективности таких водоемов часто больше единицы (это гораздо лучше, чем у водоемов в выемке).
Типы питания водоемов. Тип водного питания является одним из основных показателей, характеризующих особенности конструкции и функционирования водоема. Распространены четыре основных типа водного питания: поверхностный сток, грунтовые воды, принудительное наполнение водоемов-копаней из гарантированного источника водного питания и комбинированное питание.
Поверхностный сток является основным видом водного питания всех плотинных водоемов. Разница заключается лишь в соотношении объемов чаши водоема и объемов стока. При значительном превышении объемов стока возможно создание каскада водоемов, расположенных на одном и том же водотоке.
Грунтовые воды, как правило, обеспечивают лучшее санитарное состояние водоема благодаря меньшей загрязненности подземных вод и более низкой их температуре, сдерживающей процесс образования ряски и развитие других водорослей. Особенно благоприятно сказывается питание грунтово-напорнами водами, обеспечивающими более значительный расход и проточность водоема. Количество водоемов на чисто подземном питании меньше, чем на поверхностном стоке. Такие водоемы, как правило, расположены в поймах средних и крупных рек, отличающихся широкими поймами. В более узких поймах размещение водоемов, организация водного питания и защита от весеннего и летне-осеннего затопления затруднительны.
Принудительное наполнение водоемов-копаней из гарантированного источника водного питания производится в том случае, если нет хороших естественных источников водного питания. Малые водоемы заполняют водой из поливочного или обычного водопровода. Большие водоемы часто заполняют водой из специально пробуренных скважин или скважин общего назначения. Имеют место и такие источники, как подача воды насосами из рек, водохранилищ или более крупных и хорошо обеспеченных водой водоемов.
Комбинированное питание имеет в какой-то мере почти каждый водоем, так как на его поверхность выпадают жидкие и твердые осадки и частично поступают воды поверхностного стока.
Регулирование стока. Регулирование стока характерно для плотинных водоемов, расположенных на постоянных или временных водотоках. Выделяют три основных типа регулирования стока: многолетнее, сезонное и суточное.
Многолетнее регулирование стока в основном характерно для крупных водоемов (водохранилищ), имеющих важное хозяйственное значение. Ландшафтные работы на берегах такого водохранилища должны учитывать диапазон многолетнего колебания уровня воды, в результате которого (как естественного, так и принудительного) сезонно освобождается от воды часть склонов чаши водоема. Имеется возможность в случае недостатка стока для сезонного регулирования создать полноценный водоем многолетнего регулирования при условии усиления или очень слабого развития хозяйственного водопользования путем отбора воды.
Сезонное регулирование стока основано на том, что сток задерживается в водоемах в многоводный период (весной) и расходуется в маловодный период (летом). Каждый год процесс заполнения и частичного опорожнения водоема повторяется. Это происходит в результате того, что основной объем воды водоема (за исключением «мертвого» объема) расходуется на хозяйственные нужды, например на орошение полей, садов, городских посадок и т.д. Такие водоемы мало привлекательны в ландшафте вследствие значительных сезонных колебаний уровня воды и оголения откосов, а частично и дна водоемов.
Суточное регулирование стока применяется при работе гидроаккумулирующих электростанций.
Источник: Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. Теодоронский В.С.