Наиболее радикальным средством борьбы с наводнениями в речных долинах и поймах являются водохранилища. Их создают с помощью плотин различной высоты и протяженности. Для устройства водохранилищ используют естественные котловины и другие понижения местности, отстоящие в некотором удалении от реки. Между рекой и котловиной прокладывают канал, по которому воды реки в многоводные периоды направляют в водохранилище, а в периоды маловодья — обратно. На канале возводят сооружения для регулирования его пропускной способности. На реках с очень широкими затопляемыми долинами создают противопаводочные водохранилища, обваловывая наиболее пониженные участки этих долин.
По форме в плане водохранилища условно разделяют на два типа: речной и озерно-речной. Водохранилища речного типа образуются при подпоре и затоплении вытянутых вдоль реки сравнительно узких речных долин, водохранилища озерно-реч-ного типа — при подпоре озер или при затоплении расширенных участков долин, широких котловин и междуречий.
Если емкости одного водохранилища для устранения наводнений недостаточно, то создается целый ряд водохранилищ на главной реке и ее притоках, с таким расчетом чтобы они в случае необходимости охватывали всю речную систему.
Водохранилища, предназначенные только для борьбы с наводнениями, строят сравнительно редко, так как, с точки зрения экономики, это невыгодно. Дело в том, что на большинстве рек выдающиеся и катастрофические наводнения имеют сравнительно редкую повторяемость. Поэтому водохранилища, как правило, создают для комплексного использования речного стока в различных водохозяйственных целях и одновременно для борьбы с наводнениями.
Строительство крупных водохранилищ на равнинных р£ках связано с затоплением больших площадей пойм и речных долин, представляющих наиболее ценные земли для сельского хозяйства.
Для того чтобы задерживать весь сток весеннего половодья Волги в многоводные годы, потребовалось бы занять под водохранилища около 100 тыс. кв. км ценнейших земель. Подсчитано, что для предупреждения наводнений на всех равнинных реках СССР с помощью водохранилищ пришлось бы затопить около 1 млн. кв. км ценнейших земель в поймах рек и речных долин. Пойти на такую потерю государство, конечно, не может. Поэтому у нас в стране для борьбы с наводнениями наряду со строительством водохранилищ широко проводят водорегулирующие работы в речных бассейнах.
Создание водохранилищ на горных реках связано с меньшими затоплениями, но их плотины должны иметь большую высоту, чтобы обеспечить достаточный объем водохранилища.
Водохранилища комплексного назначения, применяемые одновременно и для борьбы с наводнениями, по характеру управления в них речным стоком делят на две группы: многолетнего и сезонного регулирования. В первых регулирование осуществляют в многолетнем разрезе, аккумулируя сток многоводных лет, пополняя за его счет недостачу воды в маловодные годы. Вторые регулируют речной сток в годовом разрезе, накапливая его в многоводные периоды и срабатывая в маловодные. Уровни воды в водохранилищах достигают наибольших значений обычно в конце половодья (паводка), минимального — перед началом половодья.
Колебания уровней воды в водохранилищах многоцелевого назначения на равнинных реках составляют несколько метров, в водохранилищах же, сооруженных на горных реках, они достигают 50 м (Чарвакское, Токтогульское, Черкейское) и даже 80 м (Ингурское и Нурекское).
В настоящее время в СССР около одной четверти площади водного зеркала пресноводных внутренних водоемов приходится на водохранилища. Они позволили примерно на 1/3 увеличить объем устойчивой части речного стока наших рек и соответственно снизить максимальный сток. Свыше 100 куб. км вод половодий и паводков, в недавнем прошлом наносивших ущерб народному хозяйству, ныне ежегодно задерживается в водохранилищах, а затем изымается из них и направляется в различные области народного хозяйства, в том числе 70 куб. км — на орошение.
При проектировании водохранилища для борьбы с наводнениями разрабатывают различные их варианты и режимы эксплуатации. При этом рассчитывают величину возможного уменьшения как наблюдавшихся, так и вероятных, в том числе самых высоких катастрофических паводков и половодий. Далее определяется возможная величина понижения уровня воды в наиболее подверженных наводнениям местах, расположенных ниже водохранилища. Одновременно для каждого варианта водохранилища производится соответствующий расчет его экономической целесообразности.
Для рационального использования полезного объема водохранилищ предусматриваются различные схемы его эксплуатации. Например, перед наступлением паводка или половодья осуществляется частичная или полная его сработка. Для этого в теле плотины устраиваются водовыпускные и водосбросные (водосливные) отверстия, позволяющие опорожнять водохранилище до нужного уровня.
На реках с частой повторяемостью наводнений вода, накопленная при прохождении паводка, как правило, сбрасывается сразу же после его окончания, чтобы освободить водохранилище к приему следующего паводка. Если водохранилище еще не освободилось от вод предыдущего паводка, а одновременно с этим проходит новый паводок, то уровень воды на участке ниже водохранилища может оказаться выше, чем в естественных условиях. Величина сработки водохранилищ (частичная или полная) перед проходом половодья или паводка определяется на основании гидрологических прогнозов. Полезная емкость водохранилищ, предназначенных для борьбы с самыми высокими наводнениями, должна обеспечивать в течение всего периода их эксплуатации прием любых возможных на данной реке паводков и половодий.
Крупные водохранилища вносят коренные изменения в жизнь рек и в природу окружающей их местности. Водохранилища оказывают существенное влияние на годовые и многолетние колебания расходов и уровней воды в реках и их притоках ниже по течению. В межень в устьях притоков уровни повышаются, уменьшаются уклоны и скорости течения. В’ периоды половодий и паводков, когда их воды накапливаются в водохранилище, уровни в устьях притоков ниже плотины, наоборот, понижаются; возрастают уклоны на устьевых участках, увеличиваются скорости течения, интенсивнее размываются речные русла. В периоды половодий и паводков не затопляются поймы ниже водохранилищ, уровни грунтовых вод в них оказываются ниже, чем до создания водохранилищ, поскольку снижаются уровни воды в реках. Это обстоятельство иногда приводит к остепнению пойм и снижению их плодородия.
После создания водохранилища грунтовые воды оказываются в подпоре. Происходит подъем их уровня, что может вызывать заболачивание прилегающей местности и изменение ее флоры и фауны. Все водные потоки в местах впадения в водохранилища из-за подпора резко снижают свои скорости и теряют транспортную способность, отчего наносы начинают осаждаться и заилять водохранилища. Заилению водохранилищ способствует и.смыв с берегов продуктов водной эрозии. В результате водохранилища нередко перестают отвечать своему назначению, так как полностью заполняются наносами. Даже при идеальном сочетании природных условий приостановить процесс заиления водохранилищ нельзя, хотя существенно замедлить его можно, принимая меры для уменьшения водной эрозии.
Интенсивность заиления водохранилищ существенно зависит и от размыва (переработки) под воздействием ветровых волн. Переработка берегов водохранилищ вызывает значительное перемещение береговой линий, что затрудняет хозяйственное освоение прибрежной полосы и приводит к большим дополнительным;; потерям ценных сельскохозяйственных земель. В пустынях и полупустынях врагом водохранилищ являются барханные пески, заполняющие их мелководные зоны.
Речной поток, освобожденный в водохранилище от наносов, на участке ниже плотины более интенсивно размывает свое русло, углубляя его на протяжении десятков километров, что тоже усложняет хозяйственное использование рек и пойм, затрудняет жизнь на речных берегах.
В водохранилища с поверхностными и грунтовыми водами поступают фосфорные и азотные удобрения с сельскохозяйственных полей. Они загрязняют водохранилища и вызывают в них интенсивное развитие фитопланктона — микроскопических водорослей. Появление фитопланктона вызывает вторичное загрязнение водоемов, вода начинает цвести, огромная масса водорослей разлагается в воде, потребляя при этом кислород. От недостатка кислорода гибнет рыба. Этот процесс, носящий название эвтрофикации водоемов, стал в наше время глобальным явлением. Эвтрофикация особенно активно протекает в мелководных зонах водохранилищ.
Однако, несмотря на все эти негативные стороны водохранилищ, они пока что являются единственным техническим средством, обеспечивающим возможность наиболее рационального комплексного использования водных ресурсов и борьбы с наводнениями в речных долинах. Поэтому строительство водохранилищ у нас в стране будет продолжаться.
Для снижения стоимости и уменьшения отрицательных воздействий водохранилищ они будут строиться в основном на горных и полугорных реках, в малообжитых районах. На равнинных же реках водохранилища предполагается создавать там, где это экономически оправдано. Одновременно с ними будут строиться дамбы для защиты ценных земель.