Водные ресурсы в нашей стране, как и на Земле в целом, огромны. Однако их распределение по территории и во времени неравномерно.
Сток большинства рек за короткий период половодья или паводка составляет от 50 до 90% суммарного годового объема. Некоторые реки в засушливые периоды полностью пересыхают, другие промерзают зимой. Наряду с сезонной неравномерностью, сток неравномерен и по годам: наблюдается определенная цикличность в чередовании многоводных и маловодных рек и периодов.
Естественный режим речного стока в большинстве случаев не соответствует режиму водопользования. Требования на воду различных отраслей народного хозяйства часто не совпадают между собой и с режимом естественного стока.
Для более полного и рационального использования водных ресурсов в целях бесперебойного и надежного обеспечения водной населения, промышленности и сельского хозяйства необходимо воздействовать на естественный режим стока, то есть регулировать его.
Регулирование стока осуществляется с помощью специальных искусственных водоемов (водохранилищ) и является весьма важным мероприятием при разрешении очень многих водохозяйственных задач: водоснабжения, обводнения и орошения, рыбоводства, использования водной энергии, улучшения условий судоходства и лесосплава, борьбы с наводнениями, селями, комплексного использования и охраны водных ресурсов.
В зависимости от задач, характера и состава водопотребителей применяют различные виды регулирования стока, которые классифицируют по трем основным признакам: назначению, продолжительности и степени регулирования стока.
По назначению водохранилища подразделяют на запасные, задерживающие (противопаводковые) и комплексные.
Основная задача запасных водохранилищ состоит в повышении расходов воды в маловодные периоды за счет сработки запасов воды, созданных путем временного задержания избытков стока над потреблением в многоводные сезоны или годы.
Задерживающие (противопаводковые) водохранилища предназначены в основном для борьбы с наводнениями и селевыми потоками.
Путем временного задержания части стока в периоды многоводья (паводка или половодья) снижаются максимальные расходы воды, поступающие в нижний бьеф водохранилища, и предотвращается опасность наводнения.
Комплексные водохранилища совмещают функции запасного и задерживающего водохранилища.
По продолжительности различают суточное, недельное, краткосрочное, сезонное (годичное) и многолетнее регулирование стока.
Суточное регулирование заключается в перераспределении в течение суток практически равномерного стока реки Q в соответствии с требованиями потребителей. Вода накапливается в водохранилище в часы малого потребления и расходуется из него в часы повышенного. Цикл регулирования (наполнение и сработка) — сутки. Наиболее широко суточное регулирование распространено в водоснабжение и гидроэнергетике. Кроме того, его применяют в орошении.
Недельное регулирование заключается в перераспределении в течение недели равномерного стока в соответствии с неравномерным потреблением. Это значительно повысило возможность использования избыточного стока в нерабочие дни для повышения отдачи в рабочие. Полный цикл при недельном регулировании (наполнение и сработка) равен неделе. Применяется оно в основном в промышленном водоснабжении и гидроэнергетике. Краткосрочное непериодическое регулирование стока — это такое регулирование, при котором вода из водохранилища подается в виде краткосрочных непериодических попусков для поддержания расходов или уровней воды на нижележащем участке водотока в соответствии с требованиями водопользователей. Необходимый объем воды в водохранилище накапливается в течение ряда суток, а сосредоточенный попуск осуществляют в продолжение нескольких часов. Этот вид регулирования применяют преимущественно для создания необходимых глубин при лесосплаве, судоходстве, а также в санитарных, сельскохозяйственных, рыбохозяйственных и других целях. Сезонное (годичное) регулирование стока позволяет перераспределять сток в течение сезона или года. Во время половодий и паводков водохранилище наполняют, в период межени срабатывают. Различают полное и неполное сезонное регулирование стока. При полном регулировании водоотдача с заданной обеспеченностью за год должна быть равна объему годового стока той же обеспеченности. В многоводные годы излишки воды сбрасываются в нижний бьеф водохранилища, в маловодные годы, когда сток ниже расчетного, возникает дефицит отдачи. При неполном регулировании водопотребление меньше годового стока расчетной обеспеченности, и часть стока после наполнения водохранилища идет на сброс. Многолетнее регулирование стока заключается в перераспределении стока в течение длительного многолетнего периода; Многолетнее регулирование стока — наиболее полный и совершенный вид регулирования, отвечающий задачам комплексного использования водных ресурсов. При этом виде регулирования нужны существенно большие по размерам водохранилища, чем при других.
По степени использования стока различают полное и неполное регулирование. При полном регулировании используется весь сток, и водохранилище работает без сброса; при неполном — часть стока не используется и идет на сброс.
Каскадное регулирование стока имеет место, если водохранилища размещены последовательно в виде ступеней на одной, реке.
Компенсирующее регулирование обеспечивает покрытие дефицита в воде путем попусков из водохранилища, расположенного выше водозабора.