Водоресурсный потенциал и водообеспеченность

Из всех видов ресурсов вода является наиболее уникальным ресурсом. Вода - основа всего живого, все растительные и животные организмы содержат в своем составе воду. Большинство химических реакций на Земле протекают в водной среде. В то время как большинство минерально-сырьевых ресурсов взаимозаменимы (например, нефть можно заменить углем, газом; медь – алюминием и т.д.), воду нельзя заменить ничем. Вода – это то, без чего в том или ином виде не может обойтись ни одно современное производство. Тем более незаменима питьевая вода – ресурс, без которого не может существовать ни человек, ни животный мир.

Вода - одно из наиболее распространенных веществ в природе. Мировой океан занимает 71% площади поверхности Земного шара. Однако распределение суши и океана неравномерно: в северном полушарии суша занимает 39%, а в южном – 19% поверхности. Воды Земного шара сосредоточены не только в океанах и морях. Они также заключены в реках, озерах, ледниках, в подземных горизонтах, в атмосфере, в почвах, болотах и т.д. Общий объем всех вод Земли оценивается приблизительно в 1,5 млрд км 3 , и носит название водного потенциала планеты . Однако наибольший интерес для человека представляют пресные воды. На их долю приходится только 2% от всего водного потенциала планеты (остальные 98% - это соленые воды). Именно эти 2% называются потенциальными водными ресурсами . Следует иметь в виду, что к потенциальным водным ресурсам помимо речных, озерных и подземных вод относятся также воды ледников, снежных покровов, атмосферы, многолетнемерзлых пород и др., т.е. те воды, которые в настоящее время пока практически не используются, но составляют около 80% всех пресных вод планеты. Только 20% от потенциальных водных ресурсов (т.е. от всех пресных вод планеты), которые пригодны и реально могут использоваться в хозяйственной деятельности человека, и называются водными ресурсами .

Таблица 6.1.

Приведенные определения общепризнанны, но не являются безусловно верными. Уже сейчас опреснительные установки обеспечивают водой потребителей в ряде стран, расположенных в вододефицитных районах мира. Да и просто морская вода находит все более широкое применение во многих отраслях хозяйства – для технологических нужд, в промышленности, в аграрном секторе. Помимо соленых вод Мирового океана, формально не входящих в «водные ресурсы», все больший потребительский интерес вызывают воды, заключенные в айсбергах, которые тоже, согласно приведенным выше определениям, пока не попадают в категорию «ресурса». Однако в последние годы разрабатываются проекты их транспортировки и использования в вододефицитных районах в качестве источника пресной и питьевой воды. В некоторых странах уже имеется опыт бутылирования айсберговых и ледниковых вод для продажи в качестве питьевой воды высокого качества.

Гидросфера – один из самых подвижных после атмосферы компонентов геосферы. Все воды гидросферы находятся в постоянном движении, составляющем единый круговорот (табл. 6.2), который происходит благодаря силе тяжести и солнечной энергии (около 23 % всей поступающей солнечной энергии расходуется именно на круговорот воды). Круговорот воды обеспечивается такими процессами как выпадение атмосферных осадков, сток, инфильтрация, испарение, конденсация и др. В него вовлечены все без исключения воды Земли, где бы они ни находились: воды областей внутреннего стока, воды ледников, почвенная влага и т.д. Однако происходящий благодаря круговороту постоянный процесс возобновления вод в разных средах протекает с неодинаковой скоростью. Так, воды атмосферы полностью обновляются за 8 суток, речные воды – за 16 суток, вода, содержащаяся в болотах, обновляется – за 5 лет, а в озерах – за 17 лет. Несравненно больше потребуется времени для обновления водной массы в Мировом океане и подземных вод - соответственно 2,5 и 5 тысяч лет. А для полного возобновления вод, заключенных в ледниках, необходимо целых 8 тысяч лет. Будучи, кроме того, труднодоступными для эксплуатации, эти воды фактически находятся в «законсервированном» виде. Таким образом, в глобальном круговороте воды ежегодно в среднем участвует всего 0,04% всех вод планеты, что составляет около 577 тыс.км 3 . Именно эта ежегодно возобновляемая часть является наиболее важной для хозяйственного освоения т.к. она более доступна и ее использование не наносит существенного ущерба общим мировым запасам влаги.

Таблица 6.2.

Глобальные характеристики водного баланса (в тыс. км 3 /в год)

	осадки	испарение	сток
Весь Земной шар			-
Мировой океан
Вся суша

Приходная часть баланса - - расходная часть баланса

Из всех водных ресурсов наибольший практический интерес для удовлетворения потребностей человека представляют прежде всего реки и озера, а также подземные воды. Именно их объемы в основном и определяют водно-ресурсный потенциал территории.

Однако наличие в регионе большого числа водных объектов далеко не всегда является гарантией отсутствия проблем с водоснабжением, поскольку для оптимального водоснабжения должны выполняться следующие условия: вода должна подаваться в нужном объеме, соответствующего качества и в оптимальном режиме. Возможность выполнения названных требований во многом зависит от типа используемых водных объектов, их гидрологического режима и экологического состояния.

В большинстве стран в настоящее время ведущий источник водоснабжения - ресурсы речных вод, основной особенностью которых является способность в процессе круговорота в течение года возобновляются в среднем 23 раза. Поэтому при оценке фактических ресурсов речных вод любого региона единовременный объем воды в реках увеличивается в 23 раза. В целом для мира фактические ресурсы речных вод составляют 47 тыс.куб.км/год. Показатели обеспеченности ресурсами речного стока являются основанием для выделения вододефицитных и избыточно-водообеспеченных территорий. И хотя распределение ресурсов речного стока между частями света не отличается резкой неравномерностью (табл. 6.3), однако, в пределах каждой из них возможны очень сильные региональные различия. Так, основными вододефицитными районами земного шара являются Персидский залив, Центральная Азия, Юг Африки, западные побережья США и Мексики и др., а избыточно обеспеченными – Амазония, Аляска, Канада, экваториальные районы Африки, западная и северо-восточная Океания и др.

Таблица 6.3.

Распределение ресурсов речного стока

Вполне очевидно, что обеспеченность ресурсами речного стока не может анализироваться без учета особенностей его территориального распределения в пределах региона, а также плотности населения и размещения основных хозяйственных объектов. Например, удельные показатели обеспеченности ресурсами речного стока Австралии почти в 20 раз выше, чем Азии. А Украина, находящаяся на первом месте по величине суммарных водных ресурсов среди стран СНГ (не считая России), по удельным показателям занимает фактически последнее место. В России север Европейской части характеризуется недостаточной обеспеченностью ресурсами полного речного стока (5-10 тыс.м 3 /год/чел.), а средняя для страны величина в 29 тыс.м 3 /год/чел. получается за счет азиатских территорий, где обеспеченность водными ресурсами в малонаселенных районах достигает 50 тыс.м 3 /год/чел. Аналогичная ситуация наблюдается, например, в Бразилии. Основная часть водных ресурсов страны приходится на бассейн реки Амазонки, который в хозяйственном отношении освоен очень слабо. А густонаселенные центральные районы страдают от нехватки влаги.

Важной характеристикой водно-ресурсного потенциала территории является также степень транзитности стока . Та часть годового стока рек, которая формируется в пределах рассматриваемого региона, называется местной составляющей стока, в отличие от той его части, которая может приходить из сопредельных территорий, или уходить за ее пределы. Для стран засушливого климата транзитность стока часто превращается в огромную проблему, сдерживающую развитие производства. Например, Судан, на территории которого находится основной водосбор Нила, согласно межправительственному соглашению с Египтом имеет право на использование не более 30% стока реки Нил. Для этого Египет, заинтересованный в гарантированном получении воды и не имеющий на своей территории ни одного притока, с помощью сети режимных наблюдений в Судане (своей бывшей колонии) осуществляет жесткий контроль за прохождением воды на всех притоках Нила для определения суммарного формирующегося стока. Кроме того, контролю и согласованию подлежат все проекты использования воды Суданом. Поэтому, например, в проект строящейся Суданом в настоящее время электростанции в Мерове вынужденно заложено медленное заполнение водохранилища, дающее возможность Судану вписаться вместе с другими видами водопользования в 30%-ый лимит. Экономически это очень не выгодно, т.к. задержит начало эксплуатации электростанции, турбины которой могут начать работать только при определенном напоре воды, определяемом высотой наполнения водохранилища. Из стран СНГ ограниченными местными водными ресурсами обладают Узбекистан (9%), Молдова (7,7%), Украина (24%), Азербайджан (28%). В России на долю местных водных ресурсов приходится около 94 % стока, в Грузии – 90%, Беларуси – 61%, Казахстане –55%.

В некоторых регионах большую роль в обеспечении водой играют естественные озера . Примерами озерных стран могут служить страны Феноскандии, Канада, Северо-Запад Европейской территории России.

Важной частью водохозяйственного комплекса многих стран являются искусственные водоемы и водохранилища. На сегодняшний день в мире насчитывается несколько десятков тысяч водохранилищ различных по размеру, назначению, особенностям функционирования. Площадь водного зеркала водохранилищ Земного шара составляет более 400 тыс. км 2 , а их полный объем – 6 тыс. км 3 . Наибольшее хозяйственное и экологическое значение имеют крупные водохранилища, однако и мелкие запруды, небольшие водохранилища и искусственные озера в некоторых регионах могут играть важную роль, определяя особенности природопользования в них (например, Белорусское Полесье).

Одним из важнейших источников водоснабжения являются подземные воды , которые подразделяются на грунтовые (безнапорные) и артезианские (находящиеся под напором между водонепроницаемыми слоями). В ряде случаев подземные воды используются не только для целей водоснабжения, но и как источник тепла (термальные воды), в лечебной практике (минерализованные). Запасы подземных вод распределены очень не равномерно и не везде одинаково легко доступны.

Важной характеристикой водных ресурсов любого крупного региона следует считать количество выпадающих осадков . Особенно это существенно для земледельческих стран, т.к. недостаточность количества осадков, выпадающих в зоне земледелия, препятствует формированию вод почвенного горизонта в нужном объеме, что может отрицательно сказываться на развитии аграрного производства. Например, особенности физико-географического положения стран СНГ таковы, что в зоне земледелия выпадает меньше всего осадков. Подсчитано, что над зоной распашки выпадает всего 8% общего количества осадков. Конечно, эти показатели очень меняются и в многолетнем разрезе и внутри года. Но по статистике в степной зоне почти каждый третий год, а в сухостепной - практически каждый год, являются засушливыми.

Не менее важной характеристикой местного режима водных ресурсов, помимо пространственной, является ее временная изменчивость. Например, большая внутри- и межгодовая изменчивость речного стока затрудняет гарантированное потребление водных ресурсов в регионах с заданными уровнями объема используемой воды. Это создает трудности для стабильного водообеспечения населения и хозяйственных объектов, а следовательно, требует проведения дорогостоящих мероприятий по регулированию и перераспределению речного стока. Поэтому с точки зрения хозяйственной ценности водно-ресурсный потенциал территории зависит, в первую очередь, от соотношения объемов поверхностного и подземного стока. Поверхностная составляющая стока в хозяйственном отношении является менее ценной т.к. она в большей степени подвержена сезонным и суточным колебаниям. Расход воды в русле во влажный и сухой сезоны может различаться в 2-3, а иногда – в 10 раз. Резким суточным колебаниям расходов воды подвержены реки, имеющие, например, ледниковое питание. Кроме того, поверхностная составляющая стока технически более сложно осваиваема, т.к. включает паводковые и полые воды, которые очень быстро проходят по руслу. Для их улавливания необходимо создание специальных регулирующих устройств (например, строительство водохранилищ). При их отсутствии паводковые и полые воды не только не используются, но и могут представлять угрозу для местного населения, а также для различных хозяйственных объектов. Именно поэтому очень важным параметром для оценки возможности водохозяйственного освоения территории является такой параметр как устойчивая составляющая стока , которая количественно определяется суммой объема подземного стока и меженного руслового стока (т.е. не включающая паводковые и полые воды). В среднем для мира на ее долю приходится только 34% от всего стока.

Кроме того, следует иметь в виду, что XX столетие характеризовалось существенными антропогенными изменениями речного стока. В обжитых районах практически не осталось крупных рек, не испытавших прямого или косвенного воздействия хозяйственной деятельности. Причем, в равной степени существенное влияние на режим стока и качество воды оказывали мероприятия как в руслах самих рек, так и на водосборах: урбанизация (в результате которой сотни квадратных километров поверхности водосборов были покрыты асфальтом), агротехнические и лесомелиоративные мероприятия на водосборах, зарегулированность стока большим числом водохранилищ, различные виды осушительной и оросительной мелиорации, значительные водозаборы на ирригацию, промышленное и коммунальное водоснабжение, загрязнение поверхностных и подземных вод и др. В изменении стока рек России и стран ближнего зарубежья роль отдельных антропогенных факторов изменялась во времени. Так, в XX веке в период до 40-го года основную роль играли агротехнические мероприятия на водосборах (облесение склонов, создание полезащитных полос и т.д.), в 1950-1970-ые годы – русловое регулирование стока (это был период создания крупнейших водохранилищ), позже – на первое место по значимости вышли водные мелиорации (осушение, обводнение, орошение и т.д.).

Теперь вполне очевидно, что существенное трансформирование водного режима, которым часто злоупотребляли (даже если оно осуществлялось в интересах водообеспечения), явилось причиной не только самых разнообразных экологических проблем (таких как засоление, заболачивание, подтопление, уменьшение биологического разнообразия, изменение микроклиматических характеристик территории и т.д.), но и существенно осложнило удовлетворение потребностей водопользования и водопотребления в соответствующих регионах. Поэтому оптимальным следовало бы считать осуществление регионального подхода к решению проблем водного хозяйства с адаптацией к местному режиму водных ресурсов, без существенного его изменения. Любой регион характеризуется своей спецификой режима и территориального распределения водных ресурсов, следовательно, и подходы к развитию водохозяйственного комплекса должны быть индивидуальны.

Важнейшей характеристикой водных ресурсов любого региона является их качество. К сожалению, проблема качественного истощения водных ресурсов , проявляющаяся в сокращении доли незагрязненных человеком вод, стала одной из самых острых глобальных проблем человечества. В ряде районов практически не осталось сколько-нибудь крупных рек, качество воды которых не пострадало бы от хозяйственной деятельности человека. Уже сейчас многие районы мира испытывают дефицит чистой воды. Проблема доступа к чистой воде активно обсуждалась на конференции по устойчивому развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 году, где отмечалось, что в развивающихся странах каждый третий житель страдает от недостатка качественной питьевой воды. Обсуждение этой проблемы получило свое дальнейшее развитие в Йоханнесбурге в 2002 году, где с сожалением констатировалось, что за 10 прошедших лет ситуация существенно не улучшилась, а в ряде регионов - наоборот усугубилась. В соответствии с существующим положением, чистая вода, а особенно чистая питьевая вода, постепенно превращается в рыночный товар, далеко не всегда доступный всем категориям населения, особенно в развивающихся странах.

В связи с проблемой качественного истощения водных ресурсов весьма актуальным является определение ценности водно-ресурсного потенциала территории с позиции оценки соотношения объемов поверхностного и подземного стока. Подземные воды в несколько раз менее уязвимы для различных видов загрязнения, чем поверхностные, а следовательно, являются более ценным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения. В первую очередь это касается сельской местности, где очистка стоков, как правило, не осуществляется в должной мере.

Использование водных ресурсов и водное хозяйство

Использование водных ресурсов в хозяйственной деятельности осуществляется в виде водопользования и водопотребления. Водопользование – такой вид деятельности, когда вода не изымается из водоема, а используется для решения тех или иных проблем, являясь только необходимым условием функционирования данной отрасли хозяйства. Крупнейшими водопользователями являются: водный транспорт, рекреация, лесосплав, гидроэнергетика, рыбное хозяйство и т.д. Водопотребление – это вид деятельности, при котором вода фактически является сырьем, изымается из водоема и используется в технологическом процессе, входя в состав конечной продукции или теряясь безвозвратно. Крупнейшие водопотребители: пищевая, химическая и другие отрасли промышленности, коммунально-бытовое, сельское хозяйство и др. Требования к качеству воды у разных отраслей разное. Самые высокие требования у пищевой, химической промышленности, из водопользователей – у рыбного хозяйства. Не высоки требования к качеству воды у горнорудной промышленности, при лесосплаве.

Общемировые объемы водопотребления на протяжении всей истории человечества неуклонно возрастали практически пропорционально росту численности населения т.к. увеличивалось потребление воды для нужд коммунально-бытового снабжения, для развития водоемких отраслей промышленности, в аграрном секторе (прежде всего - в орошаемом земледелии). Однако во второй половине XX века произошло очень резкое увеличение темпов роста водопотребления, что наряду с загрязнением вод фактически привело ряд регионов мира к проблеме острого водного дефицита. Всего за период с 1900 г. по 1990 г. водопотребление увеличилось более чем в 10 раз (с 400 до 4 100 км 3 в год), а на 2000 год еще 10 лет назад оно прогнозировалось в объеме 6 тыс. км 3 в год. Однако осознание ограниченности водных ресурсов и развитие водосберегающих технологий позволило снизить прогнозные оценки на начало третьего тысячелетия до объемов несколько ниже, чем 4,8 тыс. км 3 в год.

Безусловно, при современном уровне развития человечество не может уменьшить количество используемой воды, поэтому вполне очевидно, что прогнозируемое сокращение водопотребления может быть достигнуто только за счет снижения удельной водоемкости производства. В связи с этим среди категорий водохозяйственного баланса следует различать понятие водозабор и водопотребление. Под водозабором подразумевается объем воды, изымаемой для нужд потребителей из искусственных или естественных водоемов. В процессе использования часть отобранной воды безвозвратно теряется на испарение, просачивание, оказывается связанной в технологических производственных процессах. Этот объем воды, вошедший в состав продукции, вместе с потерями на всех этапах технологического цикла формирует так называемые безвозвратные потери (безвозмездные потери). Их величина максимальна (80-90%) для сельского хозяйства, где вода преимущественно идет на орошение. Однако, и в промышленности потребности в воде велики. Так, на производство 1 тонны синтетического волокна требуется 5000 м 3 воды, 1 тонны хлопчатобумажной ткани – 250 м 3 воды, 1 тонны никеля – 4 000 м 3 воды. В сельском хозяйстве снижение потерь возможно только в ограниченном масштабе, т.к. может быть реализовано в основном за счет сокращения норм полива, что не всегда допустимо. Что касается промышленности, то здесь снижение потерь возможно за счет экологизации производства и совершенствования технологий. В настоящее время существуют разные по уровню водоемкости системы водоснабжения (рис.6.1). Например, системы прямоточного водоснабжения реализуются за счет подачи воды на предприятие прямо из источника, затем использованная вода возвращается в источник водоснабжения после очистки или без нее. В этом случае подразумевается постоянное изъятие воды из водоема в достаточно больших объемах. В системах замкнутого или оборотного водоснабжения в производственном цикле предприятия осуществляется неоднократное использование после соответствующей очистки одного и того же объема воды, что требует только дополнительной подачи воды из водного источника для компенсации имеющих место потерь практически без образования сбрасываемых сточных вод. Это обеспечивает снижение объемов водозабора и достаточно высокую экологичность производственного процесса. В системах повторного или многократного водоснабжения вода, использованная в одних процессах, передается для последующего использования в других процессах этого же или другого предприятия, а затем после очистки сбрасывается в водные объекты. Таким образом, в связи с возможностью многократного использования в производстве объемов изъятой воды необходимо иметь в виду, что водопотребление , т.е. общий объем воды, используемый отраслью хозяйства за определенный промежуток времени, может быть существенно выше, чем водозабор. В первую очередь это касается промышленности.

Прямоточная Замкнутая Повторная

Рис.6.1. Технологические системы водоснабжения.

Водохозяйственный баланс во многом определяется структурой водопотребления , которая принципиально отличается для стран с разной специализацией экономики. Поскольку большинство стран мира является аграрными, то и большая часть потребляемых вод приходится на сельскохозяйственный сектор экономики (65%). На долю промышленности в мире приходится 20% потребляемой воды, а на долю коммунально-бытового водоснабжения – 11%. В России картина выглядит несколько по иному: промышленность потребляет 55% всех вод, сельское хозяйство - 20%, коммунально-бытовой сектор - 18%.

Коммунально-бытовое водоснабжение, доля которого в целом в мире относительно не велика, играет огромную роль в жизни общества, являясь фактически показателем уровня социального развития. В последние десятилетия доля воды, используемой на коммунально-бытовые нужды, постоянно растет, что отчасти отражает ускорение процессов урбанизации в мире. Сейчас среднестатистический горожанин расходует воды в 4 раза больше сельского жителя. Именно коммунально-бытовой сектор предъявляет самые высокие требования к качеству воды и в тоже время является поставщиком значительной части загрязненных вод, сбрасываемых в водные объекты. Например, в России более 60% всего объема загрязненных сточных вод приходится на коммунально-бытовой сектор. Объемы коммунально-бытового водоснабжения очень дифференцируются для разных стран, городов и регионов. Так, например, в Лондоне на одного жителя в день тратится 260 литров воды, в Париже – 300, в Нью-Йорке и в Москве – по 600 л, для стран СНГ эта величина в среднем составляет 450 л в день на человека. В тоже время есть страны, где норма потребления всего 15 – 20 л в день, не смотря на то, что согласно документам конференции в Рио-де-Жанейро, минимальное значение не должно опускаться ниже 40 л в день на человека. Такие показатели просто недопустимы, т.к. отсутствие чистой питьевой воды является одной из главнейших причин возникновения инфекционных заболеваний. В тоже время по данным Всемирной организации здравоохранения более 1,5 млрд. человек не обеспечены в достаточной мере чистой питьевой водой.

В промышленном производстве вода используется как сырье, входя в состав производимой продукции, как растворитель, теплоноситель, как среда, поглощающая и транспортирующая примеси. Больше всего воды используется для охлаждения. Например, в теплоэнергетике - более 80% общего расхода. Основное количество воды на эти же цели идет и на металлургических заводах. Промышленность является одним из основных поставщиков загрязненных сточных вод (в России в среднем около 30% всего объема стоков). Несмотря на развитие систем оборотно-повторного водоснабжения в промышленности, в некоторых отраслях, например в нефтедобывающей и газовой, в перспективе ожидается (а в ряде случаев уже фиксируется) увеличение расхода воды, что связано с постепенным усложнением условий разработки и эксплуатации скважин. В структуре промышленного водопользования России явно лидирующая роль (70%) принадлежит электроэнергетике, что связано с использованием огромного объема вод для охлаждения котлов в теплоэнергетике и работы турбин в гидроэнергетике. На втором месте идет машиностроение (7%), затем деревообработка (4%) и другие отрасли.

Сельскохозяйственное водоснабжение, являющееся самым крупным водопотребителем в мире, почти весь объем используемых вод расходует на полив орошаемых угодий. И только менее 10% всех вод идет на нужды животноводства, коммунально-бытовое водоснабжение сельскохозяйственных населенных пунктов и предприятий по переработке сельхозяйственной продукции. Однако следует иметь в виду, что вода, забираемая на нужды животноводства, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей, т.к. например, поение скота загрязненной водой снижает продуктивность животных на 40-70%. В южных странах вода также широко используется для обводнения пастбищ, которые, как правило, имеют ограниченные водные ресурсы и являются основой развития животноводства.

Важнейшим направлением использования водных ресурсов является использование его гидроэнергетического потенциала, который свойственен в основном для текущей воды. Основные функции гидроэлектростанций – это регулирование равномерности графиков суточной нагрузки на энергосистемы (т.к. покрытие пиковых нагрузок с помощью тепловых агрегатов нецелесообразно и не всегда возможно по техническим и экономическим причинам, но вполне осуществимо с помощью турбин гидроэлектростанций) и выполнение функций аварийного резерва. Наличие регулирующих водохранилищ при гидроэлектростанциях на много повышает их возможности, поскольку снимает зависимость от водности реки в тот или иной период, позволяет осуществлять не только суточное, но и недельное, сезонное и даже многолетнее регулирование стока, а следовательно увеличивает гарантированную мощность ГЭС, создает условия для оптимального режима функционирования тепловых электростанций. В разных странах доля ГЭС в общем объеме производимой электроэнергии, очень варьирует: в Норвегии на нее приходится 99,5%, в Бразилия – 92,5%, Новой Зеландии – 80,1%, Чили – 65,3%, Франции –15%, России – 21,2%, Австралии – 9,6%, США – 9%, Японии – 8,6%, Великобритании – 1,4%, ЮАР – 0,3%, Дании – 0,1%. Уровень освоения гидроэнергетического потенциала также очень дифференцирован: более 90% освоено во Франции, Швейцарии, Австрии, 65-90% - в Японии, Германии, Швеции, 45-65% - в США, Канаде, Бразилии, Испании, 20-45% в Китае, Индии, Аргентине. Крупнейшей в мире ГЭС по всей видимости будет ГЭС «Три ущелья» на реке Янцзы (Китай) с проектной мощностью в 18,2 млн.кВт, которая в полном объеме должна вступить в строй к 2009 году. Российские ГЭС Саяно-Шушенская (6,4 млн.кВт), Красноярская (6,0 млн.кВт), Братская (4,5 млн.кВт), Усть-Илимская (4,3 млн.кВт) занимают соответственно пятое, шестое, девятое и десятое место в мире по мощности. Суммарная мощность гидроэлектростанций России составляет 44 млн.кВт (20% мощности электростанций).

Важнейшим элементом, обеспечивающим эффективное функционирование водного хозяйства любой страны или региона, помимо естественных водных объектов, являются специально создаваемые водохозяйственные комплексы и системы. Как правило, они включают один или несколько гидроузлов и водохранилищ (со всеми сопутствующими сооружениями) расположенных в одном или нескольких речных бассейнах, связанных между собой. Примером водохозяйственного комплекса могут служить гидроузлы и водохранилища на Волге (например, Куйбышевский), а водохозяйственной системы – каскады гидроузлов и водохранилищ (на реках Колорадо, Миссури, Волге, Ангаре, Днепре и др.). Московский водохозяйственный комплекс (система) образован четырнадцатью гидроузлами и водохранилищами на р.Волга, Вазуза, Москва и канале им.Москвы. Типы водохозяйственных комплексов, их состав, количество и роль участников (т.е. отраслей хозяйства, связанных с использованием водных ресурсов) различны и зависят от географических условий и особенностей экономики региона. Увеличение числа участников водохозяйственного комплекса не всегда повышает его экономическую эффективность. Объясняется это тем, что требования к функционированию комплекса (уровенному режиму верхних и нижних бьефов гидроузлов, сроков, расходов и объемов попусков и т.д.) у них могут находиться в резком противоречии (например, противоречия между энергетикой и водным транспортом, рыбным и сельским хозяйством и т.д.). Несмотря на это и на целый ряд экологических проблем, возникающих в связи со строительством и функционированием водохозяйственных комплексов, они способны повышать эффективность использования водных ресурсов, обеспечивать регулирование и территориальное перераспределение стока, защищать от разрушительного воздействия вод. Сейчас в мире эксплуатируется более 40 тыс. водохранилищ, а объемы перебрасываемого речного стока колоссальны (только в Канаде до 140 км3 воды в год). В России и странах ближнего зарубежья перебрасывается до 110 км3 воды в год, длина магистральных каналов превышает 5 тыс. км, а их суммарная пропускная способность составляет 7,5 тыс.м3 \сек, длина искусственных водных путей, используемых водным транспортом, – свыше 21 тыс.км, общая протяженность дамб – 10 тыс.км, площадь рыбохозяйственных прудов превышает 200 тыс.га. Для межбассейнового перераспределения стока только в России используется 37 крупных систем.

Вода. Антропогенное воздействие на гидросферу.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды. Теме рационального водопользования и посвящена моя работа. В ней будут рассмотрены основные проблемы рационального использования водных ресурсов, проблемы загрязнения и методы очистки водных ресурсов.

1. Водные ресурсы и их использование.

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4262 км3, из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего объема речного стока.

В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды - айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.

Без воды не может жить человек. Вода - один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м3 воды.

Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3/с, или более 300 млн. м3 в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастет примерно в 9-10 раз. Авакян А.Б., Широков В.М.: Рациональное использование водных ресурсов: Учебник для геогр., биол. и строит. спец. вузов -- Екатеринбург, изд-во «Виктор», 1994. -- 320 с.

Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3 воды, 1 т риса - более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире - она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.

Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.

Использование воды для хозяйственных целей - одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.

По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км3. В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км3, в том числе на:

промышленное водоснабжение - 46 км3;

орошение - 13,1 км3;

сельскохозяйственное водоснабжение - 3,9 км3;

прочие нужды - 7,5 км3.

Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% - системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.

Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения.

В РФ централизованные системы водоснабжения функционируют в 1052 городах (99% общего числа городов) и 1785 поселках городского типа (81%). Однако во многих городах ощущается недостаток мощностей водопровода. В целом по России дефицит мощностей водопровода превышает 10 млн. м3/сут, или 10% установленной мощности.

Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды - 32%.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь и другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязненности - «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения РФ употребляют воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая».

За последние 10 лет объемы финансирования водохозяйственной деятельности в России сокращены в 11 раз. В результате этого ухудшились условия водообеспечения населения.

Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промыш-ленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и пестицидами.

Продолжается истощение водных ресурсов рек под влиянием хозяйственной деятельности. Практически исчерпаны возможности безвозвратного водоотбора в бассейнах рек Кубань, Дон, Терек, Урал, Исеть, Миасс и ряда других.

Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.

Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения. В РФ выявлено около 1200 очагов загрязнения подземных вод, из которых 86% расположены в европейской части. Ухудшение качества воды отмечено в 76 городах и поселках, на 175 водозаборах. Многие подземные источники, особенно обеспечивающие крупные города Центрального, Центрально-Ченоземного, Северо-Кавказского и других районов, сильно истощены, о чем свидетельствует снижение санитарного уровня воды, местами достигающее десятков метров.

Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

На территории России обнаружено около 500 участков, где подземные воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, меди, цинка, свинца, кадмия, ртути, уровни содержания которых в десятки раз превышают ПДК.

Из-за повышенного загрязнения водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов и низкий уровень оснащенности водопроводных станций, автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно ухудшается.

Государственный контроль и надзор в области питьевого водоснабжения проводится органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы во взаимодействии с органами государственного экологического контроля и государственными органами управления использования и охраны водного фонда. Учет количества потребляемой воды из централизованных систем питьевого водоснабжения осуществляется органами жилищно-коммунального хозяйства.

Программы развития питьевого водоснабжения входят неотъемлемой частью в планы социально-экономического развития территорий. Проектирование, строительство и реконструкция централизованных и нецентрализованных систем питьевого водоснабжения осуществляется с расчетными показателями генеральных планов развития территорий, строительными нормами и правилами, государственными стандартами, санитарными правилами и нормами. При этом в обязательном порядке учитываются требования обеспечения надежности указанных систем при воздействии на них дестабилизирующих факторов природного (оползни, подтопления, истощение водоносного горизонта и др.) и техногенного происхождения.

Посмотрев на нашу планету из высоты космических просторов, сразу напрашивается сопоставление с голубым шаром, который всплошную покрыт водой. Континенты же в это время кажутся маленькими островками в этом бескрайнем океане. Это вполне естественно, ведь вода занимает 79,8% всей поверхности, а на сушу припадает — 29,2%. Водная оболочка Земли носит название гидросфера, ее объем составляет 1,4 млрд м 3 .

Водные ресурсы и их назначение

Водные ресурсы — это пригожие для использования в хозяйстве воды рек, озер, каналов, водохранилищ, морей и океанов. Сюда же входят подземные воды, почвенная влага, болота, ледники, а также водяные пары атмосферы.

Вода возникла на планете около 3,5 млрд лет тому назад и изначально она имела вид паров, которые выделялись в процессе дегазации мантии. На сегодняшний день вода является наиболее важным элементом в биосфере Земли, ведь ее заменить ничем не возможно. Однако с недавних пор водные ресурсы перестали считаться ограниченными, ведь ученым удалось опреснить соленую воду.

Назначение водных ресурсов — поддержать жизнедеятельность всего живого на Земле (человека, растений и животных). Вода является основой всего живого и основный поставщик кислорода в процессе фотосинтеза. Вода принимает участие и в климатообразовании — вбирая тепло из атмосферы, чтоб впредь отдать его, тем самым регулирует климатические процессы.

Следовало бы и вспомнить, что водные источники играют почетную роль в видоизменении нашей планеты. Люди всегда селились неподалеку водоемов или источников воды. Таким образом, вода способствует сообщению. Среди ученых существует гипотеза, что если бы на Земле не было воды, то открытие Америки перенеслось бы на несколько столетий. А Австралия и на сегодняшний день была бы неизведанной.

Виды водных ресурсов

Как уже было сказано водные ресурсы — это все запасы воды на планете. Но с иной стороны, вода является самым распространенным и наиболее специфическим соединением на Земли, ведь только она может пребывать в трех состояниях (жидком, газообразном и твердом).

Водные ресурсы Земли состоят из :

• вод поверхностного типа (океаны, моря, озера, реки, болота) — самый ценный источник пресной воды, но все дело в том, что данные объекты распределены по поверхности Земли достаточно неравномерно. Так, в экваториальном поясе, а также в северной части умеренного пояса вода находиться в переизбытке (25 тыс. м 3 в год на одного человека). А тропические континенты, что состоят из 1/3 суши, очень остро ощущают дефицит водных запасов. Исходя из такой ситуации, сельское хозяйство у них развивается только при условии искусственного орошения;
• подземных вод ;
• водоемов созданых искусственно человеком ;
• ледники и снежники (замерзшая вода ледников Антарктиды, Арктики и снежные вершины гор). Здесь содержится самая большая часть пресной воды. Однако эти запасы практически недоступны для использования. Если все ледники распределить по Земле, то этот лед укроет землю шаром высотой у 53 см, а растопив его — мы тем самым поднимаем уровень Мирового океана на 64 метра;
• влага , что содержится в растениях и животных;
• парообразное состояние атмосферы .

Потребление водных ресурсов

Общий объем гидросферы поражает своим количеством, однако, только 2% от этой цифры составляет пресная вода, более того, доступны для использования всего 0,3%. Учеными были подсчитаны ресурсы пресной воды, которые необходимы всему человечеству, животным и растениям. Оказывается, что запас водных ресурсов на планете — это только 2,5% воды нужного объема.

Во всем мире ежегодно потребляется около 5 тыс. м 3 , при этом больше половины потребляемой воды уходит безвозвратно. В процентном соотношении потребление водных ресурсов будет иметь следующею характерность:

• сельское хозяйство — 63%;

• промышленное водопотребление — 27% от общего количества;

• коммунально-бытовые потребности забирают 6%;
• водохранилища потребляют 4%.

Мало кто знает, что для того, чтобы вырастить 1 тонну хлопка требуется 10 тысяч тонн воды, на 1 тонну пшеницы — уходит 1500 тонн воды, производство 1 тонны стали необходимо 250 тонн воды, а 1 тонна бумаги требует не менее 236 тысяч тонн воды.

Человек в день должен потреблять минимум 2,5 литра воды, но в среднем этот, же человек тратит в крупном городе не менее чем 360 литров сутки, поскольку в эту цифру входит всевозможное использование воды, включая полив улиц, мытье транспорта и даже пожаротушение.

Но на этом потребление водных ресурсов не заканчивается. Свидетельствует об этом, например, водный транспорт или процесс разведения как морских, так и пресных рыб. Причем для разведения рыб понадобиться исключительно чистая вода, насыщена кислородом и без содержания вредоносных примесей.

Огромным примером использования водных ресурсов являються рекреационные зоны. Нет такого человека, которому бы не нравилось отдыхать у водоема, расслабиться, искупаться. В мире почти 90% рекреационных зон находятся недалеко от водоемов.

Потребность охраны водных ресурсов

Учитывая сложившеюся ситуацию, можно сделать вывод, что вода требует берегущего отношения к себе. В настоящее время сохранить запас водных ресурсов можно двумя способами:

• сократить потребление пресной воды;
• создание современных коллекторов высокого качества.

Сохранение воды в водохранилищах ограничивают ее сток в мировой океан. Хранение же воды под землей способствуют предотвратить ее испарение. Сооружение каналов легко сможет решить вопрос доставки воды без проникновения ее в грунт. Думает человечество и о новейших способах орошения сельскохозяйственных угодий, позволяющие увлажнять территорию, используя сточные воды.

Но каждый из вышеперечисленных способов на самом деле влияет на биосферу. Система водохранилищ, к примеру, не позволяет формированию плодородных илистых отложений, каналы мешают пополнению грунтовых вод. Поэтому сегодня один из наиболее эффективных способов сохранить водные ресурсы — это очистка сточных вод. Наука не стоит на месте в этом плане, и различные методы позволяют обезвредить или удалить до 96% вредных веществ.

Проблема загрязнения водных ресурсов

Прирост населения, подъем производства и сельского хозяйства... Данные факторы поспособствовали нехватке пресной воды. Дополнительно ко всему растет и доля загрязненных водных ресурсов.

Основные источники загрязнения :

• промышленные стоки;
• сточные воды коммунальных трасс;
• сливы с полей (имеется ввиду, когда они перенасыщены химикатами и удобрениями;
• захоронение радиоактивных веществ у водоемы;
• стоки, поступающие от животноводческих комплексов (вода характеризуется избытком биогенной органики);
• судоходство.

Природа предусматривает самоочищение водоемов. Происходит это за счет пребывания в воде планктона, попадания в воду ультрафиолетовых лучей, оседания нерастворимых частиц. Но к сожалению загрязнения намного больше и природа самостоятельно не в силах справиться с такой массой вредных веществ, которую предоставляет водным ресурсам человек и его деятельность.

Неординарные источники питьевой воды

Последним временем человечество задумалось над тем как использовать нетрадиционные источники водных ресурсов. Вот основные из них:

• буксировать айсберги из Арктики или Антарктиды;
• проводить опреснения морских вод (активно используется на данный момент);
• конденсировать воду атмосферы.

С целью добывания пресной воды путем опреснения соленой на морских судах устанавливают опреснительные станции. В целом мире уже насчитывается порядка сотни таких агрегатов. Наиболее крупным в мире производителем такой воды является Кувейт.

Пресная вода последним временем приобрела статус мирового товара, ее перемещают в танкерах используя дальние водопроводы. Такая схема успешно действует в следующих направлениях:

• в Нидерланды вода поступает из Норвегии;
• Саудовская Аравия получает ресурс из Филиппин;
• Сингапур импортирует из Малазии;
• перекачка воды осуществляется из Гренландии и Антарктиды в Европу;
• Амазонка транспортирует питьевую воду в Африку.

Одним из последних достижений являются установки с помощью которых тепло атомных реакторов применяется одновременно для опреснения морской воды и производства электроэнергии. При этом цена одного литра воды стоит немного, поскольку производительность таких установок достаточно большая. Воду, прошедшую через такой путь рекомендуют использовать для полива.

Водохранилища также могут помочь преодолеть дефицит пресной воды, регулируя речной сток. Всего в мире сооружено более 30 тысяч водохранилищ. В большинстве странах функционируют проекты перераспределения речного стока посредством его переброски. Но, самые большие такие программы были отвергнуты из-за природоохранных рассуждений.

Водные ресурсы РФ

Наша страна владеет уникальным водно-ресурсным потенциалом. Однако главный их недостаток — чрезвычайное их неравномерное распределение. Так, если сравнить Южный и Дальневосточный федеральные округи России, то по величине местных водных ресурсов они отличаются друг от друга в 30 раз, а по водообеспечении — в 100 раз.

Реки России

Размышляя о водных ресурсах России, в первую очередь, следует отметить реки. Их объем составляет 4 270 км 3 . На территории России выделяют 4 водных бассейна:

• моря Северного и Ледовитого океана, а также впадающие в них большие реки (Северная Двина, Печора, Обь, Енисей, Лена, Колыма);
• моря Тихого океана (Амур и Анадырь);
• моря Атлантического океана (Дон, Кубань, Нева);
• внутренний бассейн Каспийского моря и впадающие Волга и Урал.

Поскольку в центральных районах густота населения больше чем, например, в Сибири это приводит к исчезновению малых рек и загрязнению воды в общем.

Озера и болота России

Половина всей пресной воды в стране припадает на озера. Их количество на территории страны приблизительно 2 млн. Из них крупные:

• Байкал;
• Ладожское;
• Онежское;
• Таймыр;
• Ханка;
• Чаны;
• Ильмень;
• Белое.

Особую должность следует отдать озеру Байкалу, ведь в нем сосредоточенно 90% наших запасов пресной воды. Помимо того, что это озера самое глубокое на земле, оно еще и характеризуется уникальной экосистемой. Также Байкал зачислен в список природного наследия ЮНЕСКО.

Озера РФ используют для ирригации и в качестве источников для водоснабжения. Некоторые из перечисленных озер имеют приличный запас лечебных грязей и поэтому их применяют в целях рекреации. Также, как и для рек, для озер характерно неравномерное их распределение. Главным образом они сосредоточенны в Северо-Западной части странны (Кольский полуостров и Республика Карелия), Уральском регион, Сибирь и Забайкалье.

Болота России также играют немаловажную роль, хотя множество людей к ним относятся неуважительно, осушая их. Такие действия приводят к загибели целых огромных экосистем, а в следствии этого реки не имеют возможности самоочищатся естественным путем. Еще болота питают реки, выступают их контролируемым объектом во время паводков и половодье. И конечно же, болота являются источником торфяных запасов.

Распространены данные элементы водных ресурсов на Северо-Западе и Северо-Центральной части Сибири, общая площадь болот на территории России составляет 1,4 млн км 2 .

Как видим, Россия владеет большим водоресурсным потенциалом, но не стоит забывать о сбалансированном использовании данного ресурса, относиться к нему бережно, ведь антропогенные факторы, огромное потребление приводит к загрязнению и истощению водных ресурсов.

Будьте в курсе всех важных событий United Traders - подписывайтесь на наш

На любом континенте степень развития водного хозяйства и его воздействия на природные процессы формирования и трансформации стока сильно зависят от водообеспеченности территории и численности ее населения. Вследствие межгодовых колебаний речного стока и нерегулярности.переписи населения в различных странах получить сопоставимые оценки удельного обеспечения водными ресурсами населения на отдельных континентах чрезвычайно сложно. Тем не менее такое исследование, существенно дополнившее приведенные в данные по использованию водных ресурсов Земли, выполнено в Государственном гидрологическом институте . Результаты этой работы об уровне развития мирового водного хозяйства на 1980 г. рассматриваются здесь как информационная база для сравнения степени преобразования обществом гидрологического цикла отдельных континентов и их крупнейших регионов. При этом необходимо учитывать, что водохозяйственные балансы 26 таких территорий рассчитаны по данным, имеющим нередко значительные погрешности из-за несовершенства учета объемов воды, забираемой из водных объектов на разнообразные хозяйственные нужды и сбрасываемой в них после ее использования. Разность этих объемов водозабора и сброса сточных вод за расчетный период для конкретной территории называют безвозвратным водопотреблением, поскольку испарившаяся в процессе использования вода выносится в парообразном состоянии за пределы водохозяйственного объекта, а также вывозится в составе продукции предприятий.

Водообеспеченность жителей региона w рассчитана в по формуле

где Q- динамические водные ресурсы; U F - безвозвратные их потери в пределах региона с числом его жителей N.

Величина w скорее потенциальная водообеспеченность жителя, реализуемая лишь тогда, когда регулированием речного стока значение базисного стока будет увеличено до Q, т.е. сток в регионе будет полностью зарегулирован, для чего необходим соответствующий суммарный полезный объем водохранилищ.

Средняя водообеспеченность на Земле в 1980 г. составляла 9,7 тыс. м 3 /год , или 27 м 3 /(сут жит.). В Европе она минимальна (4,6 тыс. м 3 Дод), а если величину Q заменить значением базисного стока, то получим реальную водообеспеченность, ежедневно гарантированную устойчивым речным стоком и равную 1,6 м 3 /(сут - жит.).

В Европе, где особенно велика доля городского населения, обеспеченного водопроводом и канализацией, структура водохозяйственного баланса в 1980 г. включала, км 3 /год:

водозабор..............................................435 (40 % базисного стока)

безвозвратное водопотребление......... 127 (29% водозабора)

сброс сточных вод............................... 308 (28 % базисного стока)

На рис. 4.4 видно, что в Европе главный водопотребитель - промышленность, использующая 55 % забираемой из водных объектов воды, и главный их загрязнитель (более 70 % объема сточных вод). Безвозвратное водопотребление в промышленности составляет в среднем 9 %. Среди ее отраслей наиболее водоемка теплоэнергетика, которая потребляет около половины используемых в промышленном производстве водных ресурсов. Расход воды на мощных ТЭС и АЭС, работающих в прямоточном режиме охлаждения теплоносителей, достигает 80-100 м 3 /с и более. Теплоэнергетическая промышленность отличается повышенной долей безвозвратных потерь и сбросом подогретых вод, которые снижают летом содержание растворенного кислорода в водных объектах в районе их выпуска. Для экономии водных ресурсов и сокращения объема сточных вод в других отраслях промышленности внедряются оборотные системы водоснабжения. Так, с 1970 по 1980 г. в Швеции промышленный водозабор снижен на 230 %, в Великобритании - на 16% .

На орошение 25 млн га в сельском хозяйстве Европы затрачивалось более 130км 3 /год воды (30% отбираемой воды из рек и водоемов, см. рис. 4.4). Две трети этого объема расходуется на транспирацию и урожай растениеводства (доля безвозвратного водо- потребления 66 %). Суммарная площадь орошаемых массивов в Европе составляет около 10% сельскохозяйственных площадей. Орошение имеется во всех европейских странах, даже в районах достаточного и избыточного увлажнения, где сочетается с дренажным осушением мелиорируемых земель, например в Великобритании, Германии, Нидерландах, Польше. Для сокращения непроизводительных потерь воды самотечное орошение с коэффициентом полезного действия (КПД) 0,3 - 0,4 в Европе практически полностью заменено дождеванием с КПД = 0,7 - 0,8. В ряде стран дождевание начало постепенно вытесняться еще более экономичным и эффективным локальным орошением (капельным и мелкодисперсным) с КПД > 0,9, сокращающим удельное водопотребление в 4 -5 раз и обеспечивающим гарантированный в любую погоду и в 1,5 - 2 раза больший урожай .

В коммунальном хозяйстве доля безвозвратных потерь воды (13 %) несколько больше, чем в промышленности, так как кроме питьевого водоснабжения вода используется для пополнения городских водоемов, мойки автотранспорта и дорожной сети,

Рис. 4.4.

а - структура водозабора (435 км 3 /год); б - структура сточных вод (308 км 3 /год); в - водозабор (1) и сброс сточных вод (2) в европейских регионах

полива декоративных насаждений, при тушении пожаров. Поэтому объем сточных вод в коммунальном хозяйстве сопоставим в Европе с объемом сельскохозяйственных сточных вод (см. рис. 4.4).

В крупнейших городах Европы удельное общее водопотребление (коммунальное + промышленное), определяемое по забору воды насосными станциями муниципального водопровода, варьирует от 263 л/(сут жит.) в Лондоне до 500 в Париже и 600 л/(сут? жит.) в Москве, тогда как бытовое удельное водопотребление не превышает 145 л/(суг жит.). Из него более 80 % жители тратят на санитарно-гигиенические цели и лишь 2 % - для приготовления еды и питья.

В опубликованном банке данных по стоку воды, взвешенных наносов и суммарному ионному стоку рек в Мировой океан значения водоносности всех крупнейших рек Западной Европы ниже величин, приведенных выше по данным . Это указывает на сокращение стока на 1 - 2 км 3 /год, а в р. Рейне - на 11 км 3 /год. При этом среднегодовая минерализация воды в реке, исходя из приведенного в данном банке значения ионного стока, равна 725 мг/л (существенно больше природной), а в реках Сене, Луаре и Гаронне она достигает 1,2-1,8 г/л, что, очевидно, является следствием не только муниципального безвозвратного водопотребле- ния, но и сильного загрязнения речных вод.

В состав водопотребления на континенте включают и дополнительные потери воды на испарение с поверхности эксплуатируемых водохранилищ. Потери воды определяют приближенно по произведению разности средних за многолетний период годовых слоев испаряемости и испарения с территории, окружающей водохранилище, и его площади при НПУ. Несмотря на завышенные таким способом расчета значения этого вида безвозвратного водопотребления (11,4км 3 /год в Европе), его доля не превышает 3 % в объеме общего водозабора (см. рис. 4.4).

Распределение водопотребления в Европе неравномерно: оно минимально в Северной Европе и на северном склоне европейской территории бывшего Советского Союза (см. рис. 4.4), максимально в Центральной Европе. В этих трех регионах безвозвратное водопотребление относительно невелико - 12-16% его общей величины. На полуостровах Южной Европы и на южном склоне ЕТС (в пределах водосборов Черного, Азовского и Каспийского морей), где расположены наибольшие массивы орошаемых земель, безвозвратные потери воды достигают 38 %.

В водном хозяйстве Европы наиболее остры две гидроэкологические проблемы. Первая из них состоит в том, что в районе многих крупных городов Европы истощены водные ресурсы подземных водоносных горизонтов, содержавших наиболее чистую воду, не нуждающуюся в дорогостоящей очистке для питьевого водоснабжения. Под такими городами из-за чрезмерного водоотбора образовались депрессионные воронки, в которые начали просачиваться поверхностные загрязненные воды и даже соленые воды из прибрежной зоны морей (Д. Дукич, 1971). Возникла необходимость в замене подземного водоисточника поверхностными, в развитии сети питьевых водохранилищ для водоснабжения крупных городов. Так, в Великобритании построено уже более 300 малых и средних водохранилищ, большинство из которых питьевого назначения. Из водохранилищ по сети дальних водоводов осуществляется подача воды в городские агломерации. Разрабатываются проекты сооружения опресненных речным стоком морских водохранилищ в эстуариях, из которых крупнейшее - в эстуарии р. Северн (верховья Бристольского залива). Десятки водохранилищ Франции обеспечивают коммунальное и промышленное водоснабжение в Парижском районе, в Центральном Французском массиве, в бассейне р. Гаронны. В Испании построено 120 водохранилищ для обеспечения не только Мадрида, но и крупных прибрежных городов - Барселоны, Валенсии, Малаги .

Вторая гидроэкологическая проблема, тесно связанная с первой, - сильное загрязнение самых больших рек - Рейна, Дуная и рек, протекающих через крупнейшие города, таких как Темза и Сена. Так, загрязненные воды Дуная служат причиной эвтрофирования западной части Черного моря. Здесь площадь зоны эвтрофикации в 60- 80-е годы XX в. возросла в 5 -10 раз и достигла не менее 100 тыс. км 2 . В поверхностном 10-метровом слое этой зоны максимальные значения численности и биомассы фитопланктона увеличились в этот период в 10-20 раз. Впервые в Черном море отмечены случаи «красных приливов», вызванные «цветением» перидинеи, возросла численность коловраток, инфузорий, медуз, а на периферии зоны влияния Дуная увеличилась численность кормового зоопланктона и питающихся им рыб (скопления шпрота, сельди и других промысловых видов). В придонном слое воды (до глубины 40 м) у берегов Украины, Румынии и Болгарии с начала 70-х годов XX в. отмечены массовые заморы организмов бентоса и донных рыб, в отдельные годы охватывающие до 20 тыс. км 2 шельфа.

Благодаря ужесточению водоохранного законодательства и вследствие этого увеличению инвестиций в строительство и совершенствованию технологии использования и очистки промышленных и бытовых сточных вод, в последние десятилетия наметилась тенденция к уменьшению загрязнения указанных рек сточными водами из точечных их источников. Отмечены в этих реках признаки восстановления ихтиофауны. Наиболее трудно устранимы загрязняющие вещества рассредоточенных источников, которыми служат ливневые сточные воды, образующиеся в городах при выпадении ливневых осадков, таянии снега. Потому в настоящее время эти воды - главный источник загрязнения большинства европейских рек.

Для уменьшения влияния загрязненных речных вод на формирование качества воды в питаемых ими водохранилищах питьевого назначения в Германии уже построено 19 предводохранилищ, сооружается каскад таких водохранилищ в Венгрии на р. Зала, главном притоке оз. Балатон. Небольшие и мелководные предво- дохранилища, зарастающие макрофитами, предназначены для удержания их экосистемами антропогенных биогенных и органических веществ, что ведет к ослаблению «цветения» в охраняемых таким способом расположенных ниже водных объектах.

Оригинальный крупный водохозяйственный проект по увеличению водных ресурсов разработан в Греции. Предполагается в заливе Арголикос Критского моря отделить дамбой участок мелководья, где имеются мощные, с расходом до 10 м 3 /с, источники пресной воды, формирующейся в карстовом районе полуострова Пелопоннес. Соленая вода из этого прибрежного водохранилища объемом 0,3 км 3 будет вытеснена подземной пресной водой, которая и будет использована для орошения 30 тыс. га .

На основе анализа тенденций развития водного хозяйства в 5 регионах Европы, обобщенные показатели структуры водопо- требления в которых показаны на рис. 4.4, спрогнозировано изменение водопотребления в Европе к 2000 г. и дана оценка его ожидаемого воздействия на в н>тр и континентальный гидрологический цикл . По этому прогнозу составляющие водохозяйственного баланса должны увеличиться:

водозабор - до 673 км 3 /год (с 40 до 62 % базисного стока);

безвозвратное водопотребление - до 232 км 3 /год (с 29 до 34 % водозабора);

сброс сточных вод - с 308 до 441 км 3 /год (с 28 до 40 % базисного стока), что еще сильнее сократит их разбавление РВМ в речных системах в меженные периоды - с почти 4-кратного до менее чем 3-кратного.

При этом местные осадки континентального происхождения возрастут в среднем на 173 км 3 /год (т.е. на 2 %), на 78 % компенсируя безвозвратное водопотреблен ие. Эти дополнительные, преимущественно ливневые осадки вызовут увеличение летне-осеннего стока рек Европы на 55 км 3 /год (т.е. на 1,7 %), что лишь увеличит их паводковый сток, мутность речной воды и ее загрязненность смываемыми с хозяйственно освоенных водосборов загрязняющих воду веществами.

Еще заметнее станет позитивная в экологическом отношении роль регулирования водного режима и трансформации стока наносов рек, в самоочищении водных масс от загрязняющих веществ в самых многочисленных (66 %) среди водохранилищ Европы долинных водоемах ГЭС. Они образуют на многих реках - Волге и Каме, Днепре, Днестре, Сулаке, Западной Двине (Даугаве), Влтаве, Драве, Дрине, Быстрице, Ахелоос, Роне, Дордони, Тахо, Дуэро и Гвадиане - многоступенчатые каскады.

• MiUiman J. D., Rutkowski С., Meybeck М. River Discharge to the Sea - A GlobalRiver Index (GLORI). Den Burg, Texel. - Netherlands, 1995.

Московский открытый социальный университет

Финансово-экономический факультет

Заочное отделение

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Экономика природопользования»

на тему: «Эколого-экономические аспекты использования

водных ресурсов»

Студентки 2 курса

Мельник Елены Ивановны

Специальность: 060400 – финансы и кредит

Преподаватель:

План

Введение

Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу - одну из мощных сфер нашей планеты. Гидросфера - важнейший элемент биосферы. Она объединяет все воды земного шара, включая океаны, моря и по­верхностные воды суши. В более широком смысле к гидросфере относят подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктиды, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах.

Воды гидросферы находятся в постоянном взаимо­действии, переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. С гидросферой свя­зано зарождение жизни на Земле, так как вода способна к обра­зованию сложных химических соединений, которые обуслови­ли возникновение органической жизни, а затем - формирова­ние высокоорганизованных животных организмов.

Вода обеспечивает существование живых организмов на Зем­ле и развитие процессов их жизнедеятельности. Она входит в состав клеток и тканей любого животного и растения.

Климат и погода на Земле во многом зависят и определяются наличием водных пространств и содержанием водяного пара в атмосфере. В сложном взаимодействии они регулируют ритм термодинамических процессов, возбуждаемых энергией Сол­нца. Океаны и моря благодаря большой теплоемкости воды слу­жат аккумуляторами тепла и способны изменять погоду и кли­мат на планете. Океан, растворяя газы атмосферы, является ре­гулятором воздуха.

В деятельности человека вода находит самое широкое приме­нение. Вода - это материал, используемый в промышленности и входящий в состав различных видов продукции и технологичес­ких процессов, выступает в роли теплоносителя, служит для це­лей обогрева. Сила падения воды приводит в действие турбины гидроэлектростанций. Водный фактор является определяющим в развитии и размещении ряда промышленных производств. К во­доемким отраслям, ориентирующимся на крупные источники во­доснабжения, относятся многие производства химической и неф­техимической промышленности, где вода служит не только вспо­могательным материалом, но и одним из важных видов сырья, а также электроэнергетика, черная и цветная металлургия, неко­торые отрасли лесной, легкой и пищевой промышленности. Ши­роко используется вода в строительстве и промышленности стро­ительных материалов. Сельскохозяйственная деятельность чело­века связана с потреблением огромного количества воды, прежде всего на орошаемое земледелие. Реки, каналы, озера - дешевые пути сообщения. Водные объекты - это и места отдыха, восста­новления здоровья людей, спорта, туризма.

В связи с этим – рациональное использование водных ресурсов и их охрана имеют ключевое значение для достижения устойчивого развития.

1. Эколого-экономическое значение водных ресурсов

Водные массы на поверхности Земли образуют тонкую геологическую оболочку, которая занимает большую часть по­верхности Земли и образует Мировой океан (361 млн км3, или 70,8 % всей поверхности планеты). Общий объем гидросферы равен 1,4 млрд км3 , доля ее по отношению ко всей массе Земли не превышает 0,02 %. Основная масса воды гидросферы сосре­доточена в морях и океанах (94 %), второе место по объему вод­ных масс занимают подземные воды (3,6 %), лед и снег аркти­ческих и антарктических областей, горные ледники (2 %). По­верхностные воды суши (реки, озера, болота) и атмосферные во­ды составляют доли процента от общего объема воды гидросфе­ры (0,4 %).

Вода - химическое соединение водорода с кислородом (Н2О), бесцветная жидкость без запаха, вкуса и цвета. В природ­ных условиях всегда содержит растворенные соли, газы и орга­нические вещества, их количество меняется в зависимости от происхождения воды и окружающих условий. При концентра­ции солей до 1 г/л воду считают пресной, до 24,7 г/л - солоно­ватой, свыше - соленой.

Ресурсы пресных вод составляют незначительную долю об­щего суммарного объема всей гидросферы, но именно они игра­ют решающую роль в общей циркуляции воды, в связях гидрос­феры с экологическими системами, в жизнедеятельности чело­века и существовании других живых организмов, в развитии производства. На пресные воды приходится около 2 % гидрос­феры, используемая часть (речной сток, озерная вода) составля­ет менее 1 % от общего объема вод гидросферы.

В среднем вода составляет около 90 % массы всех растений и 75 % массы животных. Сложные реакции в животных и растительных орга­низмах могут протекать только при наличии водной среды. Тело взрослого человека содержит 60-80 % воды. Физиологическую потребность человека в воде можно удовлетворить только водой и ничем иным. Потеря 6-8 % воды сопровождается полуобмо­рочным состоянием, 10% - галлюцинацией, 12 % - приводит к смерти .

Относительно хозяйственной деятельности человека вводит­ся понятие "водные ресурсы" - это все пригодные для хозяй­ственного использования запасы поверхностных вод, включая почвенную и атмосферную влагу. Ресурсы поверхностных вод определяются в основном суммарным стоком в средний по вод­ности год. Распределены они и используются по территории Земли и отдельным регионам неравномерно.

Страны СНГ обладают крупнейшими в мире водными ресурсами, сум­марно они занимают второе место в мире (после Бразилии) по объему среднегодового речного стока, на них приходятся также значительные по величине потенциальные запасы подземных вод. Однако эти ресурсы распространены по территории стран СНГ крайне неравномерно, что объясняется различными геогра­фическими, климатическими, геологическими и гидрогеологи­ческими условиями отдельных регионов.

Распределение воды и ее потребление по континентам

Континент	Среднегодовой		Водопотребление
Европа
Азия
Африка
Северная Америка
Южная Америка
Австралия и Океания
Всего

Общий среднегодовой объем стока составляет почти 4,7 тыс. км 3 , причем подавляющая его часть приходится на Российскую Федерацию - 4,27 тыс. км 3 (более 90 %). Значительными водными ресурсами обладают Укра­ина - 0,21 тыс. км 3 (4,5 %), Казахстан - 0,12 тыс. км 3 (2,7 %), Уз­бекистан - 0,11 тыс. км 3 (2,3 %), Таджикистан - 0,1 тыс. км 3 (2,0%).

Неравномерному распределению стока соответствует и различ­ная обеспеченность водными ресурсами стран СНГ. Если удельная обеспеченность стоком в целом для стран СНГ равна 210 тыс. км 3 в год на 1 км 2 , то наиболее высокая в Грузии и Таджикистане - 877 и 667 соответственно, а наиболее низкая в Туркменистане - 145 и в Казахстане - 46 тыс. км 3 в год на 1 км 2 .

2. Основные направления использования водных ресурсов

В своем развитии человечество прошло через многие этапы в использовании воды. Первоначально преобладало прямое испо­льзование воды - в качестве питья, для приготовления пищи, в бытовых хозяйственных целях. Постепенно возрастает значе­ние рек и морей для развития водного транспорта. Возникнове­ние многих центров цивилизации связано с наличием водных путей. Люди использовали водные пространства как пути сооб­щения, для ловли рыбы, добычи соли и других видов хозяйст­венной деятельности. В период расцвета судоходства наиболее экономически развитыми и богатыми были морские державы. И сегодня использование водных путей сообщения значительно сказывается на развитии мировой экономики. Так, морской транспорт перевозит в год 3-4 млрд т грузов, или 4-5 % общего объема грузоперевозок, выполняя при этом свыше 30 трлн т/км, или 70 % общего мирового грузооборота.