Гіполімніон - це товща води, що знаходиться в озері нижче шару температурного стрибка. Гіполімніон має місце в глибоких озерах. В межах гіполімніону температура води мало змінюється на протязі року. Вона повільно підвищується від весни до кінця осені і звичайно не перевищує 40С. Гіполімніон характеризується уповільненим водообміном і повільним падінням температури від його поверхні до дна. Іноді виділяють верхню частину гіполімніона, що має назву мезолімніон, і глибинну, яка зветься батилімніоном.

Положення цих термічних шарів води залежить від метеорологічних умов і головним чином від ступеня нагрівання водної поверхні, характеру весни, а також від підвищення температур, сили й напрямку вітру.

Вода в озерах може рухатись у вигляді течії, а також у вигляді хвиль. Течії можуть виникати під дією вітру (вітрові течії) або в результаті нерівномірного охолодження і нагрівання мас води. У проточних озерах можливі річкові течії, які утворюються внаслідок того, що в місці впадіння річки рівень води в озері підвищується, а в місці витоку - понижується. Так створюється похил водної поверхні, який спонукає до руху водні маси озера.

Коливальні рухи водних мас озера створюються вітровими хвилями й сейшами.

Вітрова хвиля характеризується наступними елементами (рис. 2):

вищою точкою (1), яка називається вершиною або гребенем хвилі, і нижчою (2) - підошвою. Відстань між двома послідовними гребенями або підошвами двох хвиль називається довжиною хвилі, відстань по вертикалі між гребенем і підошвою - висотою хвилі. Відношення висоти хвилі до її довжини характеризує крутизну хвилі. Проміжок часу, на протязі якого хвиля проходить шлях, рівний її довжині, називається періодом хвилі. Відстань, яку проходить будь-яка точка хвилі (наприклад, гребінь) за одиницю часу, називається швидкістю хвилі.

Рис. 2. Схема вітрової хвилі.

Для визначення висоти хвилі існує цілий ряд емпіричних формул, наприклад, формула В.Г. Андріянова:

hхв = 0,0208 uв5/4 D1/3,

де hхв - висота хвилі, м;

uв - швидкість вітру, м/с;

D - довжина розгону хвилі, км.

Сейші - це коливальні рухи всієї маси води в озері, які утворюються в результаті різкої зміни атмосферного тиску в різних частинах озера, а також при різких стрибках сили і напрямку вітру над озером, наприклад, при проходженні циклону. Поверхня озера при сейшах отримує нахил то в одну, то в іншу сторону. Нерухома вісь, навколо якої відбуваються коливання, називається вузлом. Сейші можуть бути одновузлові, двохвузлові і т. д. Найбільш поширені одновузлові сейші. Вивчати сейші необхідно для правильного встановлення середнього рівня води в озері.

Рис. 3. Одновузлові (а) та двохвузлові (б) сейші.

Розділ IV. Основні характеристики водосховищ.

4.1. Призначення водосховищ та їх типи

Водосховище - це штучно створена водойма для збереження води і регулювання стоку. Найбільшого поширення одержали водоймища, створювані в долинах природних водотоків будівництвом водопідпірних споруд (гребель, шлюзів і т.п.) На ділянці вище водопідпорної споруди (греблі) підвищуються рівні й акумулюються великі об'єми води, що використовуються для господарських цілей. Довжина водоймища дорівнює дальності поширення підпора від греблі рис. 5).

Рис. 5. Схема гідровузла:

1 - гребля,

2 - гідроелектростанція,

3 - трикамерний шлюз.

Водоймища класифікують по ряду ознак.

Виділяють п'ять основних типів водоймищ:

Ш Рівнинні

Ш Передгірні

Ш Гірські

Ш Озерні

Ш Наливні.

Рівнинні водоймища характеризуються наступними ознаками: щодо великою площею поверхні води, невеликими максимальними (15-25 м) і середніми (звичайно 5-9 м) глибинами, невеликим спрацюванням (у межах 2-7 м), інтенсивними процесами переробки берегів, складених здебільшого пухкими розмивними породами. Ці водоймища, як правило, мають велику ємність і використовуються комплексно.У результаті підйому рівня води, викликаного спорудженням греблі на рівнинних ріках, для яких характерні невеликі ухили, затоплюються великі площі, у тому числі цінні для сільськогосподарського виробництва заплавні землі, луки, пасовища, а також ліси, виникає необхідність переносу населених пунктів і важливих об'єктів. Внаслідок підвищення рівня ґрунтових вод відбувається підтоплення значної частини пов'язаною з водоймищем території. Крім того, при спорудженні водоймищ на рівнинних ріках утворяться мілководні ділянки, що, не представляючи інтересу з погляду регулювання стоку через їхній малий об'єм, істотно збільшують утрати води на випар, а також схильні заростанню, заболочуванню, замуленню, негативно впливають на якість води у водоймищі. Тому нормативні рівні й об'єм рівнинних водоймищ лімітуються різними умовами і призначаються на основі техніко-економічного аналізу. До цього типу водоймищ можна віднести Печенізьке, Каховське й ін.

Водоймища передгірних і плоскогірних областей характеризуються великими глибинами (до 70-100 м і більше), значним спрацюванням (до 10-20 м), порівняно невеликою інтенсивністю переробки берегів, незначним затопленням і підтопленням території.

Для гірських водоймищ характерні великі глибини (нерідко більш 100 м) і спрацювання (до 100 м і більш). Затоплювана площа, підтоплення, переробка берегів, фільтрація з водоймища незначні. Поперечний профіль долини гірських рік звичайно збігається з річищем, він може мати вид вузького каньйону; схили берегів круті, нерідко східчасті, річище слабозвивисте, без заплави; при спрацьовуванні водоймища площа поверхні води змінюється плавно. У цих умовах для створення великої ємності необхідно зведення високої греблі. Гірські ріки мають великі ухили і швидкості плину води, транспортують великі фракції наносів, що приводить до замулення водоймищ. До цього типу відносяться більшість водоймищ Східного Сибіру і Далекого Сходу, деякі водоймища Криму, Карпат, Уралу, Кавказу і Центральної Азії (рис. 6).

Рис. 6. Схема дериваційної гідроелектростанції.

Озерні водоймища створюють шляхом спорудження греблі на річці, що витікає з озера, і підпор, викликаний греблею, поширюється на озеро. Перевага цих водоймищ полягає в тому, що при незначному підпорі і невеликій площі затоплення земель