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

Водные ресурсы – это пригодные для использования человеком воды. Водные ресурсы сосредоточенны в поверхностных и подземных водных объектах, атмосфере и почве (табл.2.1). Активно используемые водные ресурсы образуют водный фонд.

Характеристика мировых запасов вод

Водные объекты		Запасы пресной воды, %	Время возобновления	Использование для водопотребления
				не используются
Подземные воды				питьевые цели
				не используются
				широкое использование
Почвенная влага				потребление растениями
Атмосферная влага				не используются
				не используются
				широкое использование

Водный фонд - с овокупность водных объектов в пределах территории Российской Федерации, включенных или подлежащих включению в государственный водный кадастр. Наиболее широко используются реки, подземные водоносные горизонты и озера, в которых сосредоточено 55% ресурса. Озера и подземные воды, кроме ресурса характеризуются статическими (вековыми) запасами, которые составляют около 54068км 3 (табл.2.2).

Суммарные водные ресурсы России

(по данным Центра регистра и кадастра)

	Среднемноголетний объем возобновляемого стока		Статические запасы
Речной сток*
Подземные воды
Почвенная влага

*В том числе 227 км 3 /год речного стока, поступающего с территории других государств.

Рис.2.1 Соотношение водных ресурсов сосредоточенных в объектах водного фонда.

Запасы пресной воды, сосредоточенные в Российской федерации, оцениваются объемом 50 км 3 . Водообеспеченность населения в этом случае составляет около 1000 л/сут*чел, при средней потребности в воде около 200 л/сут*чел. Однако, неравномерность распределения водных ресурсов и расселения людей оказывают решающее значение в водообеспечении населения и отраслей экономики. В наиболее освоенных районах европейской части страны, где сосредоточено до 80% населения и производственного потенциала, сосредоточено менее 10% водных ресурсов.

Сведения о водных объектах представлены в Государственном водном реестре. Государственный водный реестр – это постоянно пополняемый и обновляемый систематизированный свод данных о водных объектах и их использовании. Он создается в целях информационного обеспечения комплексного и целевого использования водных объектов, их охраны, планирования и разработки мероприятий по предотвращению негативного воздействия вод и ликвидации его последствий.

Государственный водный реестр содержит сведения:

о водных объектах и их бассейнах, особенностях их водного режима, их физико-географических, морфометрических и других особенностях;

о водохозяйственных системах и использовании водных объектов для водопотребления и водоотведения;

о водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, других зонах с особыми условиями их использования;

о предоставлении водных объектов в пользование и о договорах водопользования.

Поверхностные водные ресурсы

Болота занимают 140,8 млн. га, что составляет около 8% территории страны. Основные массивы сосредоточены в Северо-Западном регионе, на севере Центрального региона, юге Уральского и в Сибирском регионах. В болотах сосредоточено около 3000 км 3 статических запасов природных вод. Среднемноголетние эксплуатационные ресурсы болот составляют порядка 300 км 3 /год. Болота содержат большое количество воды, но низкого качества, что не позволяет ее использовать даже для технических целей. Требуемая водоподготовка, в настоящее время, слишком дорогая, поэтому воды болот в Российской федерации не используются для целей водопотребления.

Болота играют важную роль в формировании гидрологического и гидрохимического режима рек. Замедленный водообмен болот позволяет аккумулировать сток с водосборной площади во время снеготаяния и выпадения дождей и перераспределять его в течение года, делая режим стока более равномерным. Поэтому болота приводят к снижению расходов половодья и паводков и увеличению объемов стока в меженные периоды.

Рис.2.2 Площадь болот, в процентах от площади субъектов федерации

(http://www.peatlands.ru/?file=home.php&page=home&lang=ru).

Болота являются своеобразным биологическим фильтром, который снижает загрязненность поверхностного стока и тем самым регулирует гидрохимический режим стока.

Ледники являются существенными аккумуляторами пресной воды. На территории России основная масса ледников сосредоточена на арктических островах и в горных районах. Ледники выполняют функцию перераспределения стока и атмосферных осадков и регулирования стока горных рек. Для использования интерес представляют ледники горных районов, определяющие водность горных рек.

Рис.2.3 Распределение ледников на территории России, км 2 .

Рассматривается возможность использования воды айсбергов. Транспортировка айсберга объемом 10 млрд. м 3 в Калифорнию (США) и создание специального водохранилища, где будет накапливаться талая вода из айсберга, потребует не больше 1 млн. долларов, стоимость же полученной воды составит не меньше 100 млн. долларов. Использование пресной воды ледника намного выгодней опреснения солёной воды или транспортировки пресной воды из отдаленных районов.

Озера . На территории России расположено 2,7 млн. озёр с общим запасом пресной воды 26,5 тыс. км 3 . Самое глубокое пресноводное озеро мира - Байкал. Его глубина достигает более 1,5 км. В нём сосредоточено 23тыс. км 3 воды, или 20% мировых и 87% национальных запасов пресных вод. По территории России озёра распределены неравномерно. Северо–Западный регион считается краем озер.

В природе озера выполняют следующие основные функции:

аккумулирующая - вещества, стекающие с территории водосбора и транспортируемые реками, накапливаются в озерах;

регулирующая - озера принимают на себя часть стоков поступающих с территории водосбора, снижая высоту половодий и паводков, создавая более равномерный внутригодовой режим стока рек.

Характеристика крупных озер России

	Площадь, км 2	Средняя глубина, м	Запас воды, км 3	Ресурс, км 3 /год
Каспийское
Байкал
Ладожское
Онежское
Зайсан
Ханка
Таймыр

В настоящее время озёра служат источником питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения. Озера используются для целей туризма, отдыха, спорта. Озера всегда использовались для рыбохозяйственных целей.

Подземные водные ресурсы обладаютболее высокой степенью защищенности от техногенного загрязнения, поэтому их экологическое состояние, по сравнению с поверхностными водами, намного лучше, что определяет максимальное их использование для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Естественные ресурсы подземных вод составляют примерно 790 км 3 /год. Потенциальные эксплуатационные ресурсы составляют около 316 км 3 /год. Более трети потенциальных ресурсов сосредоточены в европейской части страны. Небольшие запасы пресных подземных вод сосредоточены в Северо-западном регионе, на юге Приволжского, в Южном и отдельных областях Центрального регионов. В целом по стране степень освоения запасов подземных вод не превышает 19%.

В ряде стран (например, Венгрия, Исландия) для теплоснабжения и получения электроэнергии широко используются термальные подземные воды. Россия обладает весьма значительными потенциальными ресурсами таких вод в Дальневосточном и Сибирском регионах, но их разведанные запасы и использование невелики.

К началу 2000 года в России было разведано 60 месторождений термальных вод, в том числе 5 месторождений имеют эксплуатационный ресурс 315 тыс. м 3 /сутки. Добыча воды производилась из 28 месторождений с годовым объемом 34 млн. м 3 . Общая мощность российских геотермальных станций и установок составляет немногим более 500 МВт.

Рис. 2.4 Структура использования термальных подземных вод, %.

(http://www.5ballov.ru/referats/preview/41779/1)

Подземные воды играют громадную роль в природе, участвуя практически во всех физико-географических процессах, происходящих в литосфере. Благодаря их перемещению происходит перенос растворенных веществ, растения получают питательные соли и влагу. Подземные воды активно влияют на формирование рельефа: оползни, эрозия; вызывают при определенных условиях заболачивание. Они участвуют в питании рек и озер, являясь при этом самой устойчивой частью стока.

Реки. В России насчитывается свыше 3 млн. рек общей длиной более 9.5 млн. км. Общий объем речного стока страны составляет 4043 км 3 /год.

Речной сток формируется за счет поверхностного и подземного питания. Поверхностный сток образуется на территории водосборной площади в результате выпадения дождей и таяния снега. Время добегания поверхностного стока до рек с наиболее удаленных точек водосборной площади зависит от рельефа местности, густоты речной сети и водно-физических свойств почво-грунтов, и составляет примерно 1…15 суток. Проходя по поверхности водосбора сток приобретает специфичный гидрологический режим и формирует свой гидрохимический состав за счет вымыва веществ из почвы. Так удельный вымыв фосфора с территории водосбора, занятой смешанными лесами, составляет порядка 0.056 кг/га, луга дают реке около 0.1кг/га, а для низинных болот эта величина составляет 0.4 кг/га. Объем вымыва фосфора с сельскохозяйственных площадей изменяется в пределах 1 – 5кг/га, т.е. в 3-100раз больше чем с естественных угодий.

Основные характеристики крупных рек России.

	Площадь водосбора, тыс.км 2	Длина, км	Средне-многолетний расход, м 3 /с	Объем стока, км 3
Западная Двина

Рис.2.5 Протяженность естественных водотоков в % от их суммарной длины.

(Классификация рек по протяженности:

ручьи – протяженность до 10км,

малые реки 10…100км,

средние реки 100…300км,

крупные – более 300 км).

Таким образом, качественный и количественный сток рек определяется условиями, которые складываются на водосборной площади, что позволяет считать его индикатором состояния и мерой использования территории водосбора.

Подземный сток делится на две составляющие: грунтовый (сток первого безнапорного водоносного горизонта) и межпластовый сток. Грунтовый сток более инертен по сравнению с поверхностным и позволяет учитывать в основном сезонные изменения. При этом грунтовый сток, также как и поверхностный сток, может служить индикатором состояния водосборной площади и условий хозяйственной деятельности человека. Наиболее постоянным в количественном и качественном плане является сток собственно подземных вод, т.е. вод второго и нижележащих водоносных горизонтов. Он обеспечивает реке определенную фоновую составляющую, гарантируя минимальный объем воды в реке и его качество. Важными для речной экосистемы являются сезонные изменения стока, так как в сезонном плане существенно изменяются функции реки.

Летний меженный период характеризуется относительно малыми расходами, глубинами и скоростями течения воды. Это создает благоприятный температурный режим, вода насыщается кислородом, что способствует росту и развитию водной биоты. Биомасса растительных организмов увеличивается за счет поглощения биогенных веществ, что ведет к снижению их концентрации в воде, т.е. происходит самоочищение воды.

В осенний период заканчивается активная вегетация, что сопровождается снижением прироста биомассы водных организмов. Снижается температура воды, что сопровождается: увеличением прозрачности воды, за счет снижения биомассы планктона и осаждения взвешенных веществ на дно; увеличением содержание кислорода в воде, за счет повышения предела растворимости; снижением интенсивности протекания физико-химических процессов. Все это подготавливает условия перезимовки биоты .

Зимний период покоя , перед очередным этапом активной жизнедеятельности, который наступает весной.

Весна характеризуется большими расходами, глубинами и скоростями течения воды. Так, на весенний период приходится до 60-80 объема годового стока. Бурные потоки воды обладают большой транспортирующей способность, что позволяет рекам очиститься от наносов и отложений (самоочищение реки ), которые выносятся на заливные луга, откладываются в старицы или перераспределяются по руслу реки. При этом за счет стоков с водосборной площади, особенно с заливных пойм вода насыщается биогенными веществами.

Большинство крупных рек протекают по равнинам. Равнинные реки имеют широкие долины и небольшие уклоны, что определяет спокойный режим стока с небольшими скоростями. Например, наименьший средний уклон имеет река Обь, который составляет 0.00004, а наибольший уклон равнинных рек имеет Енисей, который на участках доходит до 0.00037.

Водохранилища. Водохранилища позволяют обеспечить гарантированное водоснабжение за счет перераспределения водных ресурсов. В настоящее время в России функционируют 2290 водохранилищ объемом свыше 1 млн. м 3 и 30 тыс. малых водохранилищ и прудов. Общая емкость водохранилищ составляет 800км 3 . К крупным и особо крупным объектам относятся 325 водохранилищ (емкостью более 10 млн. м 3). Наибольшее количество водохранилищ находится в Приволжском регионе - 600, Центрально-Черноземном - 434, Уральском - 383. Самые крупные водохранилища находятся в азиатской части России. Так, средний объем одного водохранилища Сибирского региона достигает 26,4 км 3 , Дальневосточного - 7,4 км 3 , а например Приволжского региона - 1,4 км 3 .

Наряду с позитивной ролью водохранилищ следует отметить их негативное влияние на окружающую среду, которое заключается, например, в следующем:

затопление и подтопление земельных угодий;

разрушение берегов;

активизация оползневых явлений, в зону которых попадают многие населенные пункты, включая такие крупные, как Волгоград, Саратов, Ульяновск;

ухудшение технического состояния гидроузлов, большинство из которых нуждается в текущем ремонте, а сотни находятся в предаварийном состоянии.

Водохозяйственное районирование территории

Водохозяйственное районирование территории предназначено для осуществления мероприятий: планирования использования водных ресурсов, эксплуатации водохозяйственных систем, охраны и восстановления водных объектов, в частности, для разработке «Схем комплексного использования и охраны водных объектов». Районирование осуществляется на основе информации по гидрографическим единицам (речной бассейн и подбассейны рек, впадающих в главную реку) бассейновых округов.

Бассейновый округ - основная единица управления в области использования и охраны водных объектов, состоящая из речных бассейнов и связанных с ними подземных водных объектов и морей.

1 – Баренцево-Беломорский 2 – Беломорский 3 – Двинско-Печерский

4 – Верхне-Волжский 5 – Окский 6 – Днепровский 7 – Камский 8 – Донской

9 – Кубанский 10 – Западно-Каспийский 11 – Нижнее-Волжский 12 – Уральский

13 – Иртышский 14 – Нижнее-Обский 15 – Верхнее-Обский 16 – Енисейский

17 – Ленский 18 – Амурский 9 – Ангаро-Байкальский 20 – Анадыро-Калымский

Рис.2.8 Бассейновые округа на территории России

ВОПРОСЫ САМОКОНТРОЛЯ

Водные ресурсы и их основные характеристики

Что собой представляет Государственный водный реестр?

Водохозяйственное районирование территории

Территориальное деление России и основные характеристики водных ресурсов территорий

Характеристика поверхностные водные ресурсы: болота, ледники, озера, реки, водохранилища.

Подземные водные ресурсы и их характеристика

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

воды, пригодные для использования в хозяйстве. Особенно важны ре­сурсы пресной воды, которая составляет менее 3% общего объема гидросферы. Запасы доступной пресной воды распределены крайне неравномерно: в Африке только 10% населения обеспечены регулярным водоснабжением, а в Европе этот показатель превышает 95%. Все напряженнее становится положение с водой в больших городах мира (Париж , Токио , Мехико , Нью-Йорк). Дефицит связан с увеличением расходования запасов и с загрязнением гидросферы.

Краткий географический словарь . EdwART . 2008 .

Во́дные ресу́рсы

пригодные для использования пресные воды, заключённые в реках, озёрах, водохранилищах, ледниках, подземных водах, а также почвенная влага. Пары атмосферы, солёные воды океанов и морей, не используемые в хозяйстве, составляют потенциальные водные ресурсы. Общий объём водных ресурсов оценивается в 1,4 млрд. км³, из них на долю пресных вод приходится только 2 %, а на долю технически доступных для использования – всего 0,3 %. Забор воды из всех источников составляет ок. 4000 км³ в год. Водные ресурсы используются в энергетике, для орошения земель, промышленного, с.-х., коммунально-бытового водоснабжения, а также в качестве транспортных путей. При использовании водных ресурсов их количество либо не меняется вообще (напр., в гидроэнергетике, водном транспорте), либо часть их изымается (для орошения, коммунального водоснабжения). Эта часть составляет безвозвратные потери для данной территории. При этом общие запасы водных ресурсов на Земле неисчерпаемы, т. к. они непрерывно возобновляются в процессе глобального круговорота воды . Доступный устойчивый речной сток рек, составляющий ок. 9000–12 000 км³ в год, представляет собой возобновляемые водные ресурсы суши, которые можно изымать для хоз. нужд. По суммарному значению возобновляемых водных ресурсов лидируют Бразилия, Россия, Канада, Китай, США, Индонезия, Бангладеш, Индия. В ряде р-нов отмечается количественное и качественное (из-за загрязнения) истощение водных ресурсов. Ок. 1 /3 населения мира проживает в странах, испытывающих дефицит пресной воды. В зоне дефицита находится 50 % тер. Азии, 20 % Европы, ок. 30 % Сев. Америки, почти вся Австралия. Р-ны с избытком водных ресурсов расположены в экваториальных и субполярных широтах, а также во многих областях умеренного пояса. Поверхностный сток России составляет 10 % мирового. Однако 90 % приходится на бас. Сев. Ледовитого и Тихого океанов, в то же время на бас. Азовского и Каспийского морей, где проживает более 80 % населения, приходится менее 8 % годового объёма речного стока.

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. - М.: Росмэн . Под редакцией проф. А. П. Горкина . 2006 .

Водные ресурсы

вóды в жидком, твердом и газообразном состоянии и их распределение на Земле. Они находятся в естественных водоемах на поверхности (в океанах, реках, озерах и болотах); в недрах (подземные воды); во всех растениях и животных; а также в искусственных водоемах (водохранилищах, каналах и пр.).
Вода – единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения. Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще ок. 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% – на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.
Вода, самое распространенное соединение на Земле, обладает уникальными химическими и физическими свойствами. Поскольку она легко растворяет минеральные соли, живые организмы вместе с ней поглощают питательные вещества без каких-либо существенных изменений собственного химического состава. Таким образом, вода необходима для нормальной жизнедеятельности всех живых организмов. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ее молекулярный вес всего 18, а точка кипения достигает 100° C при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. На бóльших высотах, где давление ниже, чем на уровне моря, вода закипает при более низких температурах. Когда вода замерзает, ее объем увеличивается более чем на 11%, и расширяющийся лед может разрывать водопроводные трубы и мостовые и разрушать скальные породы, превращая их в рыхлый грунт. По плотности лед уступает жидкой воде, что и объясняет его плавучесть.
Вода также обладает уникальными термическими свойствами. Когда ее температура понижается до 0° C и она замерзает, то из каждого грамма воды высвобождается 79 кал. При ночных заморозках фермеры иногда опрыскивают сады водой для защиты бутонов от повреждения морозом. При конденсации водяного пара каждый его грамм отдает 540 кал. Эта теплота может быть использована в отопительных системах. Благодаря высокой теплоемкости вода поглощает большое количество теплоты без изменения температуры.
Молекулы воды сцепляются посредством «водородных (или межмолекулярных) связей», когда кислород одной молекулы воды соединяется с водородом другой молекулы. Вода также притягивается к другим водород- и кислородсодержащим соединениям (т.н. молекулярное притяжение). Уникальные свойства воды определяются прочностью водородных связей. Силы сцепления и молекулярного притяжения позволяют ей преодолевать силу тяжести и вследствие капиллярности подниматься вверх по мелким порам (например, в сухой почве).
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДЕ
При изменении температуры воды изменяются и водородные связи между ее молекулами, что в свою очередь приводит к изменению ее состояния – от жидкого до твердого и газообразного.
Поскольку жидкая вода является прекрасным растворителем, она редко бывает абсолютно чистой и содержит минеральные вещества в растворенном или взвешенном состоянии. Лишь 2,8% из 1,36 млрд. км 3 всей имеющейся на Земле воды приходится на долю пресной, причем бóльшая ее часть (ок. 2,2%) находится в твердом состоянии в горных и покровных ледниках (преимущественно в Антарктиде) и только 0,6% – в жидком. Примерно 98% жидкой пресной воды сосредоточено под землей. Соленые воды океанов и внутренних морей, занимающих более 70% земной поверхности, составляют 97,2% всех вод Земли. См. также ОКЕАН.
Круговорот воды в природе. Хотя общие запасы воды в мире неизменны, постоянно происходит ее перераспределение, и, таким образом, она является возобновимым ресурсом. Круговорот воды происходит под влиянием солнечной радиации, которая стимулирует испарение воды. При этом осаждаются растворенные в ней минеральные вещества. Водяной пар поднимается в атмосферу, где конденсируется, и благодаря силе тяжести вода возвращается на землю в виде осадков – дождя или снега (См. также ДОЖДЬ) . Бóльшая часть осадков выпадает над океаном и лишь менее 25% – над сушей. Около 2/3 этих осадков в результате испарения и транспирации поступает в атмосферу и лишь 1/3 стекает в реки и просачивается в грунт. См. также ГИДРОЛОГИЯ.
Сила тяжести способствует перераспределению жидкой влаги с более высоких участков на более низкие как на земной поверхности, так и под ней. Вода, первоначально приведенная в движение солнечной энергией, в морях и океанах перемещается в виде океанических течений, а в воздухе – в облаках.
Географическое распределение осадков. Объем естественного возобновления водных запасов за счет атмосферных осадков различается в зависимости от географического положения и размеров частей света. Например, Южная Америка ежегодно получает почти втрое больше осадков, чем Австралия, и почти вдвое больше, чем Северная Америка, Африка, Азия и Европа (перечислены в порядке уменьшения годового количества осадков). Часть этой влаги возвращается в атмосферу в результате испарения и транспирации растениями: в Австралии эта величина достигает 87%, а в Европе и Северной Америке – лишь 60%. Остальная часть осадков стекает по земной поверхности и в конце концов с речным стоком достигает океана.
В пределах материков количество осадков также в значительной степени варьирует от места к месту. Например, в Африке, на территории Сьерра-Леоне, Гвинеи и Кот д"Ивуара ежегодно выпадает более 2000 мм осадков, на большей части центральной Африки – от 1000 до 2000 мм, но при этом в некоторых северных районах (пустыня Сахара и Сахель) количество осадков составляет лишь 500–1000 мм, а в южных – Ботсване (включая пустыню Калахари) и Намибии – менее 500 мм.
Восточная Индия, Бирма и часть Юго-Восточной Азии получают более 2000 мм осадков в год, а бóльшая часть остальной Индии и Китая – от 1000 до 2000 мм, при этом северный Китай – лишь 500–1000 мм. На территории северо-западной Индии (включая пустыню Тар), Монголии (включая пустыню Гоби), Пакистана, Афганистана и бóльшей части Среднего Востока ежегодно выпадает менее 500 мм осадков.
В Южной Америке годовое количество осадков в Венесуэле, Гайане и Бразилии превышает 2000 мм, бóльшая часть восточных районов этого материка получает 1000–2000 мм, но Перу и некоторые районы Боливии и Аргентины – лишь 500–1000 мм, а Чили – менее 500 мм. В расположенных севернее некоторых областях Центральной Америки выпадает свыше 2000 мм осадков в год, в юго-восточных районах США – от 1000 до 2000 мм, а в ряде районов Мексики, на северо-востоке и Среднем Западе США, в восточной Канаде – 500–1000 мм, тогда как в центральной Канаде и на западе США – менее 500 мм.
На крайнем севере Австралии годовое количество осадков составляет 1000–2000 мм, в некоторых других северных районах оно колеблется от 500 до 1000 мм, но бóльшая часть материка и особенно его центральные районы получают менее 500 мм.
На бóльшей части бывшего СССР также выпадает менее 500 мм осадков в год.
Временные циклы доступности воды. В любой точке земного шара речной сток испытывает суточные и сезонные колебания, а также меняется с периодичностью в несколько лет. Эти вариации часто повторяются в определенной последовательности, т.е. являются цикличными. Например, расходы воды в реках, берега которых покрыты густым растительным покровом, обычно выше ночью. Это объясняется тем, что с рассвета до заката растительность использует грунтовые воды для транспирации, вследствие чего происходит постепенное сокращение речного стока, но его объем снова увеличивается ночью, когда транспирация прекращается.
Сезонные циклы водообеспеченности зависят от особенностей распределения осадков в течение года. Например, на Западе США дружное таяние снега происходит весной. В Индии зимой выпадает незначительное количество осадков, а в разгар лета начинаются обильные муссонные дожди. Хотя среднегодовой речной сток почти постоянен на протяжении ряда лет, экстремально высоким или экстремально низким он бывает раз в 11–13 лет. Возможно, это связано с цикличностью солнечной активности. Сведения о цикличности хода осадков и речного стока используются при прогнозе водообеспеченности и повторяемости засух, а также при планировании водоохранной деятельности.
ИСТОЧНИКИ ВОДЫ
Основным источником пресной воды являются атмосферные осадки, но для потребительских нужд могут также использоваться и два других источника: подземные и поверхностные воды.
Подземные источники. Примерно 37,5 млн. км 3 , или 98% всей пресной воды в жидком состоянии приходится на подземные воды, причем ок. 50% из них залегает на глубинах не более 800 м. Однако объем доступных подземных вод определяется свойствами водоносных горизонтов и мощностью откачивающих воду насосов. Запасы подземных вод в Сахаре оцениваются примерно в 625 тыс. км 3 . В современных условиях они не пополняются за счет поверхностных пресных вод, а при откачке истощаются. Некоторые наиболее глубоко залегающие подземные воды вообще никогда не включаются в общий круговорот воды, и только в районах активного вулканизма такие воды извергаются в форме пара. Однако значительная масса подземных вод все же проникает на земную поверхность: под действием силы тяжести эти воды, двигаясь вдоль водонепроницаемых наклоннозалегающих пластов горных пород, выходят у подножий склонов в виде источников и ручьев. Кроме того, они откачиваются насосами, а также извлекаются корнями растений и затем в процессе транспирации поступают в атмосферу.
Зеркало грунтовых вод представляет собой верхний предел доступных подземных вод. При наличии уклонов зеркало грунтовых вод пересекается с земной поверхностью, и образуется источник. Если подземные воды находятся под большим гидростатическим давлением, то в местах их выхода на поверхность формируются артезианские источники. С появлением мощных насосов и развитием современной буровой техники извлечение подземных вод облегчилось. Для обеспечения подачи воды в мелкие колодцы, установленные на водоносных горизонтах, применяются насосы. Однако в скважинах, пробуренных на бóльшую глубину, до уровня напорных артезианских вод, последние поднимаются и насыщают вышележащие грунтовые воды, а иногда выходят на поверхность. Подземные воды перемещаются медленно, со скоростью нескольких метров за сутки или даже за год. Ими обычно насыщены пористые галечные или песчаные горизонты или относительно водонепроницаемые пласты глинистых сланцев, и лишь изредка они сосредоточены в подземных полостях или в подземных потоках. Для правильного выбора места бурения колодца обычно требуются сведения о геологическом строении территории.
В некоторых частях земного шара растущее потребление подземных вод имеет серьезные последствия. Откачка большого объема подземных вод, несопоставимо превышающего их естественное пополнение, приводит к нехватке влаги, а понижение уровня этих вод требует бóльших затрат на дорогостоящую электроэнергию, используемую для их извлечения. В местах истощения водоносного горизонта земная поверхность начинает проседать, и там осложняется восстановление водных ресурсов естественным путем.
В прибрежных районах чрезмерный забор подземных вод приводит к замещению пресной воды в водоносном горизонте морской, соленой, и таким образом происходит деградация местных источников пресной воды.
Постепенное ухудшение качества подземных вод в результате накопления солей может иметь еще более опасные последствия. Источники солей бывают как природными (например, растворение и вынос минералов из грунтов), так и антропогенными (внесение удобрений или чрезмерный полив водой с высоким содержанием солей). Реки, питающиеся от горных ледников, обычно содержат менее 1 г/л растворенных солей, но минерализация воды в иных реках достигает 9 г/л вследствие того, что они на большом протяжении дренируют территории, сложенные соленосными породами.
В результате беспорядочного сброса или захоронения токсичных химических веществ происходит их просачивание в водоносные горизонты, являющиеся источниками питьевой или ирригационной воды. В ряде случаев достаточно всего нескольких лет или десятилетий, чтобы вредные химические вещества попали в подземные воды и накопились там в ощутимых количествах. Однако, если водоносный горизонт был однажды загрязнен, для его естественного самоочищения потребуется от 200 до 10 000 лет.
Поверхностные источники. Лишь 0,01% от общего объема пресной воды в жидком состоянии сосредоточена в реках и ручьях и 1,47% – в озерах. Для накопления воды и постоянного обеспечения ею потребителей, а также для предотвращения нежелательных паводков и производства электроэнергии на многих реках сооружены плотины. Наибольшие средние расходы воды, а следовательно, и наибольший энергетический потенциал имеют Амазонка в Южной Америке, Конго (Заир) в Африке, Ганг с Брахмапутрой в южной Азии, Янцзы в Китае, Енисей в России и Миссисипи с Миссури в США. См. также река .
Естественные пресноводные озера, вмещающие ок. 125 тыс. км 3 воды, наряду с реками и искусственными водохранилищами являются важным источником питьевой воды для людей и животных. Они также используются и для орошения сельскохозяйственных земель, навигации, рекреации, рыболовства и, к сожалению, для сброса бытовых и промышленных стоков. Иногда вследствие постепенного заполнения наносами или засоления озера пересыхают, однако в процессе эволюции гидросферы в некоторых местах образуются новые озера.
Уровень воды даже в «здоровых» озерах может понижаться в течение года в результате стока воды через вытекающие из них реки и ручьи, из-за просачивания воды в грунт и ее испарения. Восстановление их уровня обычно происходит за счет осадков и притока пресной воды впадающих в них рек и ручьев, а также из родников. Однако в результате испарения накапливаются соли, поступающие с речным стоком. Поэтому спустя тысячелетия некоторые озера могут стать очень солеными и непригодными для обитания многих живых организмов. См. также озеро .
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДЫ
Потребление воды. Водопотребление повсюду быстро растет, однако не только из-за увеличения численности населения, а также вследствие урбанизации, индустриализации и в особенности развития сельскохозяйственного производства, в частности орошаемого земледелия. К 2000 суточное мировое потребление воды достигло 26 540 млрд. л, или 4280 л на человека. 72% от этого объема расходуется на орошение, а 17,5% – на промышленные нужды. Около 69% ирригационных вод утрачено безвозвратно.
Качество воды, используемой для разных целей, определяется в зависимости от количественного и качественного содержания растворенных солей (т.е. ее минерализации), а также органических веществ; твердых взвесей (ил, песок); токсичных химических веществ и патогенных микроорганизмов (бактерий и вирусов); запаха и температуры. Обычно пресная вода содержит растворенных солей менее 1 г/л, солоноватая 1–10, а соленая 10–100 г/л. Вода с большим содержанием солей называется рассолом, или рапóй.
Очевидно, что для навигационных целей качество воды (соленость морской воды достигает 35 г/л, или 35‰) не имеет существенного значения. Многие виды рыб приспособились к жизни в соленой воде, однако другие обитают только в пресной. Некоторые мигрирующие рыбы (например, лосось) начинают и заканчивают жизненный цикл во внутренних пресных водах, но бóльшую часть жизни проводят в океане. Одним рыбам (например, форели) жизненно необходима холодная вода, а другие (подобно окуню) предпочитают теплую.
В большинстве отраслей промышленности используется пресная вода. Но если такая вода является дефицитом, то некоторые технологические процессы, например охлаждение, могут протекать на основе использования низкокачественной воды. Вода для бытовых целей должна быть высокого качества, но не абсолютно чистой, так как такую воду слишком дорого производить, а отсутствие растворенных солей делает ее безвкусной. В некоторых районах земного шара люди еще вынуждены для повседневных потребностей использовать низкокачественную мутную воду открытых водоемов и родников. Однако в промышленных странах сейчас все города снабжаются водопроводной, отфильтрованной и прошедшей специальную обработку водой, которая соответствует хотя бы минимальным потребительским стандартам, особенно в отношении пригодности для питья.
Важной характеристикой качества воды являются ее жесткость или мягкость. Вода считается жесткой, если содержание карбонатов кальция и магния превышает 12 мг/л. Эти соли связываются некоторыми компонентами моющих средств, и таким образом ухудшается пенообразование, на выстиранных изделиях остается нерастворимый осадок, придающий им матовый серый оттенок. Карбонат кальция жесткой воды образует в чайниках и котлах накипь (известковую корку), которая сокращает срок их службы и теплопроводность стенок. Воду смягчают добавлением солей натрия, замещающих кальций и магний. В мягкой воде (содержащей менее 6 мг/л карбонатов кальция и магния) мыло хорошо пенится, она больше подходит для стирки и мытья. Такая вода не должна использоваться для орошения, так как избыток натрия вреден для многих растений и может нарушать рыхлую комковатую структуру почв.
Хотя повышенные концентрации микроэлементов вредны и даже ядовиты, их небольшое содержание может благотворно влиять на здоровье людей. Примером служит фторирование воды с целью профилактики кариеса.
Повторное использование воды. Использованная вода не всегда утрачивается полностью, часть ее или даже вся она может быть возвращена в круговорот и вновь использована. Например, вода из ванны или душа по канализационным трубам попадает в городские очистные сооружения, где проходит обработку и затем используется повторно. Как правило, более 70% городских стоков возвращается в реки или подземные водоносные горизонты. К сожалению, во многих больших приморских городах муниципальные и промышленные сточные воды просто сбрасываются в океан и не утилизируются. Хотя такой способ избавляет от затрат на их очистку и возвращение в оборот, происходит потеря потенциально пригодной к употреблению воды и загрязнение морских акваторий.
При орошаемом земледелии посевы потребляют огромное количество воды, высасывая ее корнями и безвозвратно теряя до 99% в процессе транспирации. Однако при орошении фермеры обычно расходуют больше воды, чем необходимо для посевов. Часть ее стекает к периферии поля и возвращается в оросительную сеть, а остальная – просачивается в почву, пополняя запасы грунтовых вод, которые можно откачивать с помощью насосов.
Использование воды в сельском хозяйстве. Земледелие – самый крупный потребитель воды. В Египте, где почти не бывает дождей, все земледелие основано на орошении, тогда как в Великобритании практически все сельскохозяйственные культуры обеспечиваются влагой за счет атмосферных осадков. В США орошается 10% сельскохозяйственных земель, в основном на западе страны. Значительная часть сельскохозяйственных угодий искусственно орошается в следующих азиатских странах: Китае (68%), Японии (57%), Ираке (53%), Иране (45%), Саудовской Аравии (43%), Пакистане (42%), Израиле (38%), Индии и Индонезии (по 27%), Таиланде (25%), Сирии (16%), Филиппинах (12%) и Вьетнаме (10%). В Африке, кроме Египта, существенна доля орошаемых земель в Судане (22%), Свазиленде (20%) и Сомали (17%), а в Америке – в Гайане (62%), Чили (46%), Мексике (22%) и на Кубе (18%). В Европе орошаемое земледелие развито в Греции (15%), Франции (12%), Испании и Италии (по 11%). В Австралии орошается ок. 9% сельскохозяйственных угодий и ок. 5% – в бывшем СССР.
Потребление воды разными культурами. Для получения высоких урожаев требуется много воды: так, например, на выращивание 1 кг вишни расходуется 3000 л воды, риса – 2400 л, кукурузы в початках и пшеницы – 1000 л, зеленых бобов – 800 л, винограда – 590 л, шпината – 510 л, картофеля – 200 л и лука – 130 л. Примерное количество воды, затрачиваемое только на выращивание (а не на переработку или приготовление) пищевых культур, потребляемых ежедневно одним человеком в западных странах, – на завтрак ок. 760 л, на обед (ланч) 5300 л и на ужин – 10 600 л, что в целом за сутки составляет 16 600 л.
В сельском хозяйстве вода идет не только на полив посевов, но также на пополнение запасов подземных вод (чтобы предупредить слишком быстрое опускание уровня грунтовых вод); на вымывание (или выщелачивание) солей, накопившихся в почве, на глубину ниже корнеобитаемой зоны возделываемых культур; для опрыскивания против вредителей и болезней; защиты от заморозков; внесения удобрений; снижения температуры воздуха и почвы летом; для ухода за домашним скотом; эвакуации обработанных сточных вод, используемых для орошения (преимущественно зерновых культур); и переработки собранного урожая.
Пищевая промышленность. Для переработки разных пищевых культур требуется неодинаковое количество воды в зависимости от продукта, технологии изготовления и доступности воды соответствующего качества в достаточном объеме. В США на производство 1 т хлеба расходуется от 2000 до 4000 л воды, а в Европе – лишь 1000 л и всего 600 л в некоторых других странах. Для консервирования фруктов и овощей требуется от 10 000 до 50 000 л воды на 1 т в Канаде, а в Израиле, где вода представляет собой большой дефицит, – только 4000–1500. «Чемпионом» по затратам воды является лимская фасоль, на консервирование 1 т которой в США расходуется 70 000 л воды. На переработку 1 т сахарной свеклы затрачивается 1800 л воды в Израиле, 11 000 л во Франции и 15 000 л в Великобритании. На переработку 1 т молока требуется от 2000 до 5000 л воды, а на производство 1000 л пива в Великобритании – 6000 л, а в Канаде – 20 000 л.
Промышленное водопотребление. Целлюлозно-бумажная промышленность – одна из самых водоемких вследствие огромного объема перерабатываемого сырья. На производство каждой тонны целлюлозы и бумаги в среднем затрачивается 150 000 л воды во Франции и 236 000 л в США. В процессе производства газетной бумаги на Тайване и в Канаде расходуется ок. 190 000 л воды на 1 т продукции, производство же тонны высококачественной бумаги в Швеции требует 1 млн. л воды.
Топливная промышленность . Для производства 1000 л высококачественного авиационного бензина необходимо 25 000 л воды, а автомобильного бензина – на две трети меньше.
Текстильная промышленность требует много воды для замачивания сырья, его очистки и промывки, отбеливания, крашения и отделки тканей и для других технологических процессов. Для производства каждой тонны хлопчатобумажной ткани необходимо от 10 000 до 250 000 л воды, шерстяной – до 400 000 л. Изготовление синтетических тканей требует значительно больше воды – до 2 млн. л на 1 т продукции.
Металлургическая промышленность. В ЮАР при добыче 1 т золотой руды расходуется 1000 л воды, в США при добыче 1 т железной руды 4000 л и 1 т бокситов – 12 000 л. Для производства железа и стали в США требуется примерно 86 000 л воды на каждую тонну продукции, но до 4000 л из них составляют безвозвратные потери (главным образом, на испарение), и, следовательно, примерно 82 000 л воды может быть использовано повторно. Водопотребление в черной металлургии значительно варьирует по странам. На производство 1 т чугуна в чушках в Канаде тратится 130 000 л воды, на выплавку 1 т чугуна в доменной печи в США – 103 000 л, стали в электропечах во Франции – 40 000 л, а в Германии – 8000–12 000 л.
Электроэнергетика . Для производства электроэнергии на ГЭС используется энергия падающей воды, приводящая в движение гидравлические турбины. В США на ГЭС ежедневно расходуется 10 600 млрд. л воды (См. также ГИДРОЭНЕРГЕТИКА) .
Сточные воды. Вода необходима для эвакуации бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков. Хотя около половины населения, например США, обслуживается канализационными системами, стоки из многих домов все еще просто сбрасываются в отстойники. Но все бóльшая осведомленность о том, к каким последствиями приводит загрязнение воды через подобные устаревшие канализационные системы, стимулировала прокладку новых систем и сооружение водоочистных станций для предотвращения инфильтрации загрязняющих веществ в подземные воды и поступления неочищенных стоков в реки, озера и моря (См. также ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ) .
ДЕФИЦИТ ВОДЫ
Когда водопотребление превышает поступление воды, разница обычно компенсируется ее запасами в водохранилищах, так как обычно и спрос и поступление воды варьируют по сезонам. Отрицательный водный баланс формируется в условиях, когда испарение превышает количество осадков, поэтому умеренное снижение запасов воды – обычное явление. Острый дефицит наступает, когда приток воды оказывается недостаточным из-за продолжительной засухи или когда вследствие неудовлетворительного планирования потребление воды постоянно растет более быстрыми темпами, чем это ожидалось. На протяжении всей своей истории человечество время от времени страдало из-за нехватки воды. Чтобы не испытывать недостатка в воде даже во время засух, во многих городах и районах стараются ее запасать в водохранилищах и подземных коллекторах, но временами необходимы дополнительные водосберегающие мероприятия, а также ее нормированный расход.
ПРЕОДОЛЕНИЕ ДЕФИЦИТА ВОДЫ
Перераспределение стока направлено на обеспечение водой тех районов, где ее не хватает, а охрана водных ресурсов – на уменьшение невосполнимых потерь воды и сокращение потребности в ней на местах.
Перераспределение стока. Хотя традиционно многие крупные поселения возникали близ постоянных водных источников, в настоящее время некоторые населенные пункты создают также в районах, которые получают воду издалека. Даже в тех случаях, когда источник дополнительного водоснабжения находится в пределах того же штата или страны, что и пункт назначения, возникают технические, экологические или экономические проблемы, но если импортируемая вода пересекает государственные границы, то число потенциальных осложнений возрастает. Например, распыление йодистого серебра в облаках приводит к увеличению количества осадков в одном районе, но это может повлиять на уменьшение осадков в других районах.
Один из масштабных проектов переброски стока, предложенный в Северной Америке, предусматривает отведение 20% избыточной воды из северо-западных районов в аридные области. При этом ежегодно перераспределялось бы до 310 млн.м 3 воды, сквозная система водохранилищ, каналов и рек способствовала бы развитию навигации во внутренних районах, Великие озера ежегодно получали бы дополнительно 50 млн.м 3 воды (что компенсировало бы понижение их уровня), и вырабатывалось бы до 150 млн. кВт электроэнергии. Другой грандиозный план переброски стока связан с сооружением Большого Канадского канала, по которому вода направлялась бы из северо-восточных районов Канады в западные, а оттуда – в США и Мексику.
Большое внимание привлекает проект буксировки айсбергов из Антарктики в аридные районы, например на Аравийский п-ов, что позволит ежегодно обеспечивать пресной водой от 4 до 6 млрд. человек или орошать ок. 80 млн. га земель.
Одним из альтернативных методов водоснабжения является опреснение соленой воды, главным образом океанической, и транспортировка ее к местам потребления, что технически осуществимо благодаря применению электродиализа, вымораживания и различных систем дистилляции. Чем крупнее опреснительная установка, тем дешевле обходится получение пресной воды. Но с увеличением стоимости электроэнергии опреснение становится экономически невыгодным. Его используют лишь в тех случаях, когда энергия легкодоступна и другие способы получения пресной воды нецелесообразны. Коммерческие опреснительные установки действуют на островах Кюрасао и Аруба (в Карибском море), в Кувейте, Бахрейне, Израиле, Гибралтаре, на о.Гернси и в США. В других странах были построены многочисленные демонстрационные установки меньшей мощности.
Охрана водных ресурсов. Существует два широко распространенных способа сбережения водных ресурсов: сохранение существующих запасов пригодной к употреблению воды и приумножение ее запасов путем сооружения боле совершенных коллекторов. Накопление воды в водохранилищах предотвращает ее сток в океан, откуда она может быть вновь извлечена лишь в процессе круговорота воды в природе или путем опреснения. Водохранилища тоже облегчают водопользование в нужное время. Вода может храниться в подземных полостях. При этом не происходит потерь влаги на испарение, и сберегаются ценные земли. Сохранению существующих запасов воды способствуют каналы, не допускающие просачивание воды в грунт и обеспечивающие ее эффективную транспортировку; применение более эффективных методов орошения с использованием сточных вод; сокращение объема воды, стекающей с полей или фильтрующейся ниже корнеобитаемой зоны посевных культур; бережное использование воды на бытовые нужды.
Однако каждый из этих способов сбережения водных ресурсов оказывает то или иное воздействие на окружающую среду. Например, плотины портят естественную красоту незарегулированных рек и препятствуют аккумуляции на поймах плодородных илистых наносов. Предотвращение потерь воды в результате фильтрации в каналах может нарушить водообеспечение болот и тем самым неблагоприятно отразиться на состоянии их экосистем. Это может также препятствовать пополнению запасов грунтовых вод, влияя таким образом на водоснабжение других потребителей. А для уменьшения объема испарения и транспирации сельскохозяйственными культурами необходимо сокращать посевные площади. Последняя мера оправдана в районах, страдающих от нехватки воды, где при этом проводится режим экономии за счет сокращения расходов на ирригацию из-за высокой стоимости энергии, необходимой для подачи воды.
ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Сами источники водоснабжения и водохранилища имеют значение лишь когда вода доставляется в достаточном объеме к потребителям – в жилые дома и учреждения, к пожарным гидрантам (устройствам для отбора воды на пожарные нужды) и другим объектам коммунального хозяйства, на промышленные и сельскохозяйственные объекты.
Современные системы фильтрации, очистки и распределения воды не только удобны, но и способствуют предотвращению распространения таких передающихся через воду болезней, как тиф и дизентерия. Типичная городская система водоснабжения включает забор воды из реки, пропуск ее через грубый фильтр для устранения основной массы загрязнителей, а затем через измерительный пост, где фиксируются ее объем и скорость течения. После этого вода поступает в водонапорную башню, откуда пропускается через аэрационную установку (где происходит окисление примесей), микрофильтр для удаления ила и глины и песчаный фильтр для удаления оставшихся примесей. Хлор, убивающий микроорганизмы, добавляется в воду в магистральной трубе перед поступлением в смеситель. В конечном итоге перед отправкой в распределительную сеть потребителям очищенная вода закачивается в накопительный резервуар.
Трубы на центральной водопроводной станции обычно чугунные, большого диаметра, который постепенно, по мере разветвления распределительной сети, уменьшается. От уличных водопроводных магистралей с трубами диаметром 10–25 см вода подается к отдельным домам по оцинкованным медным или пластиковым трубам.
Орошение в сельском хозяйстве. Поскольку орошение требует огромных расходов воды, системы водоснабжения сельскохозяйственных районов должны иметь большую пропускную способность, особенно в аридных условиях. Вода из водохранилища направляется в облицованный, а чаще необлицованный магистральный канал и затем по ответвлениям в распределительные ирригационные каналы разного порядка на фермы. На поля вода выпускается разливом или по оросительным бороздам. Поскольку многие водохранилища расположены выше орошаемых земель, вода в основном течет под действием силы тяжести. Фермеры, которые сами запасают воду, откачивают ее из скважин прямо в арыки или накопительные водоемы.
Для полива дождеванием или капельного орошения, практикующегося в последнее время, используют насосы небольшой мощности. Кроме того, существуют гигантские центрально-стержневые ирригационные установки, откачивающие воду из скважин прямо посреди поля непосредственно в трубу, снабженную дождевальными приспособлениями и вращающуюся по кругу. Орошаемые таким образом поля с воздуха кажутся гигантскими зелеными кругами, некоторые из них достигают в диаметре 1,5 км. Такие установки обычны для Среднего Запада США. Они также используются в ливийской части Сахары, где из глубокого нубийского водоносного пласта откачивается более 3785 л воды в минуту.

Энциклопедия Кругосвет . 2008 .

Водные ресурсы планеты объединены единым термином гидросфера (от греч. hydor — вода и sphair — шар), которая является одной из четырех основных и взаимосвязанных оболочек нашей планеты: литосферы (земной коры), атмосферы (газовой среды) и биосферы (всего живого на планете). Гидросфера включает все гидравлически связанные между собой воды, находящиеся в жидком и твердом состояниях как на поверхности планеты, так и в земной коре, — воды океанов, морей, озер и грунтовые воды суши.

Происхождение воды на Земле столь же неясно, как и происхождение самой нашей планеты. В ученой среде есть сторонники «холодного» (метеоритного) и «горячего» (расплавленной субстанции) происхождения Земли. Первые придерживаются мнения, что вода в виде льда или снегоподобной массы входила в состав того метеорита, который стал прапрадедушкой нашей планеты. Вторые утверждают, что вода выделялась из разогретого глубинного вещества (магмы) Земли в процессе его охлаждения и отвержения (кристаллизации).

Вода — второе по значимости вещество после воздуха, без которого никто и ничто на Земле не могли ни появиться, ни существовать. Мы уже привыкли к тому, что формула воды достаточно проста (Н 2 0), но доказать сложный состав воды в эксперименте впервые было суждено двум выдающимся французам — химику Антуану Лорану Лавуазье (1743-1794) и математику и физику Пьеру Симону Лапласу (1749-1827).

Опоры водопровода в футляре

Вода является самым загадочным и уникальным природным веществом, способным, например, течь вверх по микротрещинам скал и капиллярам деревьев. Удивительно, но вода до сих пор остается самой малоизученной субстанцией. Ее считают самым непонятным из всех веществ, изучаемых химиками и физиками. Вода является непревзойденным растворителем, растворяя практически все, что встречается на пути, поэтому легко загрязняется.

Вода жизненно необходима человеческому организму, который остро реагирует на нарушение водного баланса: при потере организмом воды до 2% массы тела (1-1,5 л) появляется острая жажда, при утрате 6-8% человек впадает в полуобморочное состояние, а при потере более 12% влаги наступает смерть. Без еды человек может прожить больше месяца, а без воды всего — несколько дней.

Из необходимых человеку в обычных условиях 2,5 л в сутки 1 л приходится на питьевую воду, 1,2 л — на поступающую с пищей и 0,3 л — на воду, образующуюся в самом организме в процессе обмена веществ. У высших организмов процент содержания воды колеблется от 60 до 70%. В морских организмах (медузы, некоторые виды водорослей) содержание воды достигает 98%. Напротив, в спорообразующих бактериях, которые являются выносливой формой с замедленной жизнедеятельностью, содержится только 50% воды.

Большая часть всей воды организма человека содержится внутри клеток (71%), около 19% находится в виде неклеточной воды и 10% приходится на долю плазмы, лимфы, спинно-мозговой и других жидкостей. Вода необходима всем живым существам не только как их главная составляющая часть, но и как благоприятная среда для транзита продуктов питания и функционирования пищевых цепочек.

Вода — самое распространенное на Земле вещество, ее суммарные запасы составляют около 1370 млн км 3 , однако, несмотря на огромное общее количество воды на планете, в значительной своей массе она соленая. Непрерывную водную оболочку Земли, окружающую материки и острова, принято называть Мировым океаном. На него приходится порядка 97,5% всех запасов воды планеты.

Концентрация растворенных в Мировом океане неорганических веществ колеблется от нескольких граммов на литр воды в морских заливах у побережий до 40—42 г/л в тропических морях, что делает ее практически непригодной для питьевых целей без специальной дорогостоящей обработки.

Клапан СМДК

Запасы пресной воды оцениваются лишь в 2,5% от всей воды на земном шаре. В связи с ростом населения на Земле (по прогнозу 12-15 млрд чел. к концу XXI в.) и бурным развитием промышленного производства в далеком прошлом остались соображения, что запасы пресных вод останутся неисчерпаемыми и их можно будет использовать без всякого ограничения.

Пресная вода присутствует в ледниках (68,7%), подземных водах (30,1%), вечной мерзлоте (0,8%), может находиться в форме поверхностной и атмосферной воды (0,4%). Основная масса пресной воды (более 24 млн км 3) как бы законсервирована в ледниках и снежном покрове Арктики, Антарктиды и Гренландии. Эта часть водных запасов при нынешнем развитии науки и техники пока недоступна для людей.

Подземные воды (свыше 10,5 млн км 3) используются относительно ограниченно, хотя для многих стран с засушливым климатом они являются одним из основных источников водоснабжения. Несмотря на микроскопическую долю рек и пресноводных озер, запасы воды в которых относительно малы (95 тыс. км 3), они, наряду с грунтовыми водами, в большинстве случаев рассматриваются как потенциальные источники питьевой и технической воды.

Нельзя не отметить того факта, что запасы пресной воды сосредоточены и в болотах, занимающих обширные территории преимущественно в Западной Сибири и северо-западных районах европейской территории РФ. Болота образовались после схода ледников 10-12 тыс. лет назад и продолжают образовываться, занимая порядка 1,4 млн км 2 территории РФ и аккумулируя огромные массы воды. По разным оценкам, в них сосредоточено около 3 тыс. км 3 запасов природных вод.

Болота играют важную роль в формировании гидрологического режима рек: они регулируют половодья и паводки, способствуют естественному самоочищению речных вод от многих атмосферных и антропогенных загрязнителей. В системах водоснабжения болотная вода не используется, но, учитывая дефицит пресных вод, в отдаленной перспективе они смогут внести определенный вклад в пополнение запасов воды, пройдя соответствующую обработку.

По сравнению с другими странами Россия богата природными водами. Почти четверть мировых запасов пресной воды сосредоточено в границах нашего государства.

Водные ресурсы любой страны принято оценивать двумя основными величинами: ежегодным объемом стока всех рек и запасами пресных вод в водоемах и подземных источниках. Российские реки несут десятую часть ежегодного мирового речного стока, т.е. порядка

4,4 тыс. км 3 воды в год. По объему речного стока наша держава занимает второе место в мире после Бразилии с ее многочисленными реками, где только одна Амазонка несет в океан пятую часть всей пресной воды земного шара (более 6 тыс. км 3 в год).

Резиновые компенсаторы

По водообеспеченности на одного человека Россия занимает третье место после Бразилии и Канады: на каждого россиянина приходится порядка 30 тыс. м 3 воды в год, или 78 м 3 в сутки. Для сравнения: на одного жителя Европы воды приходится в 6 раз меньше. При этом все население нашей страны не достигает и 3% общей численности проживающих на земном шаре людей. Водных ресурсов России хватит, чтобы напоить водой все человечество. Такое водное изобилие накладывает на наше государство особую ответственность за сохранение этого важнейшего природного ресурса.

Основой государственного водного фонда являются реки. Всего по территории России протекает 2,5 млн рек общей протяженностью порядка 8 млн км. Основная часть стока (около 95%) формируется на территории нашей страны. Речной сток распределен крайне неравномерно, Большая часть территории России представляет собой бассейн Северного Ледовитого океана, куда впадают три самые крупные реки: Енисей, Лена и Обь. Восточная окраинная часть России принадлежит к бассейну Тихого океана (реки Амур, Анадырь, Уссури).

К рекам бассейна Атлантического океана относятся Нева и Западная Двина. Крупнейшими реками центральной части страны являются Волга, Днепр, Дон, Кубань, которые относятся к бассейнам Каспийского и Черного морей, где проживает 2 / 3 населения России, а формируется менее 10% стока. Выходом из сложившегося положения с неравномерностью распределения воды на территории отдельных регионов и необходимостью водообеспечения городов-мегаполисов служит обводнение относительно малых и средних рек, осуществляемое с помощью системы искусственных каналов и водохранилищ. Характерным примером может служить обводнение реки Москвы путем строительства нескольких крупных водохранилищ в Московском регионе: Иваньковского, Учинского, Химкинского, Икшинского, Клязьминского и др., с помощью которых была разрешена проблема снабжения Москвы доброкачественной питьевой водой.

Нельзя не отметить, что на территории России расположено уникальное по ряду показателей озеро Байкал — кладовая запасов экологически безупречной, пригодной к употреблению без специальной очистки пресной, изумительно вкусной воды. Для сравнения уточним, что годовой сток всех рек мира всего в 2 раза превышает объем Байкала, в котором содержится 23 тыс. км 3 воды.

Понятие водные ресурсы можно трактовать в двух смыслах – широком и узком.

В широком смысле – это весь объем вод гидросферы, заключенных в реках, озерах, ледниках, морях и океанах, а также в подземных горизонтах и в атмосфере. К нему вполне применимы определения огромный, неисчерпаемый, и это неудивительно. Ведь Мировой океан занимает 361 млн км 2 (около 71 % всей площади планеты), а на ледники, озера, водохранилища, болота, реки приходится еще 20 млн км 2 (15 %). В результате общий объем гидросферы оценивается в 1390 млн км 3 . Нетрудно рассчитать, что при таком общем объеме на одного жителя Земли ныне приходится примерно по 210 млн м 3 воды. Такого количества хватило бы для снабжения крупного города в течение целого года!

Нужно, однако, учитывать и возможности использования этих огромных ресурсов. Ведь из общего объема содержащейся в гидросфере воды 96,4 % приходятся на долю Мирового океана, а из водных объектов суши наибольшее количество воды содержат ледники (1,86 %) и подземные воды (1,68 %), использование которых возможно, но большей частью сильно затруднено.

Вот почему, когда говорят о водных ресурсах в узком смысле слова, то имеют в виду пригодные для употребления пресные воды, которые составляют только 2,5 % общего объема всех вод гидросферы. Однако и в этот показатель приходится внести существенные коррективы. Нельзя не учитывать того, что почти все ресурсы пресных вод «законсервированы» либо в ледниках Антарктиды, Гренландии, горных областей, во льдах Арктики, либо в подземных водах и льдах, использование которых все-таки очень ограничено. Гораздо шире используются озера и водохранилища, но их географическое распределение отнюдь не отличается повсеместностью. Отсюда вытекает, что главным источником обеспечения потребностей человечества в пресной воде были и остаются речные (русловые) воды, доля которых чрезвычайно мала, а общий объем составляет всего 2100 км 3 .

Такого количества пресных вод людям уже теперь недоставало бы для жизни. Однако благодаря тому, что продолжительность условного влагооборота для рек составляет 16 суток, в течение года объем воды в них возобновляется в среднем 23 раза и, следовательно, ресурсы речного стока чисто арифметически могут быть оценены в 48 тыс. км 3 /год. Однако в литературе преобладает цифра 41 тыс. км 3 /год. Она и характеризует «водный паек» планеты, но здесь также необходимы оговорки. Нельзя не учитывать, что более половины русловых вод стекает в море, так что реально доступные для использования ресурсы таких вод, по некоторым оценкам, не превышают 15 тыс. км 3 .

Если рассмотреть, как полный речной сток распределяется между крупными регионами мира, то окажется, что на зарубежную Азию приходится 11 тыс. км 3 , на Южную Америку – 10,5, на Северную Америку – 7, на страны СНГ – 5,3, на Африку – 4,2, на Австралию и Океанию– 1,6 и на зарубежную Европу – 1,4 тыс. км 3 . Понятно, что за этими показателями стоят прежде всего крупнейшие по размерам стока речные системы: в Азии – Янцзы, Ганга и Брахмапутры, в Южной Америке – Амазонки, Ориноко, Параны, в Северной Америке – Миссисипи, в СНГ – Енисея, Лены, в Африке – Конго, Замбези. Это в полной мере относится не только к регионам, но и к отдельным странам (табл. 23).

Таблица 23

ПЕРВЫЕ ДЕСЯТЬ СТРАН ПО РАЗМЕРАМ РЕСУРСОВ ПРЕСНЫХ ВОД

Цифры, характеризующие водные ресурсы, еще не могут дать полное представление о водообеспеченности, поскольку обеспеченность суммарным стоком принято выражать в удельных показателях – либо на 1 км 2 территории, либо на одного жителя. Такая водообеспеченность мира и его регионов показана на рисунке 19. Анализ этого рисунка говорит о том, что при среднемировом показателе 8000 м 3 /год показатели выше этого уровня имеют Австралия и Океания, Южная Америка, СНГ и Северная Америка, а ниже – Африка, зарубежная Европа и зарубежная Азия. Такое положение с водообеспеченностью регионов объясняется как общими размерами их водных ресурсов, так и численностью их населения. Не менее интересен и анализ различий водообеспеченности отдельных стран (табл. 24). Из десяти стран с наибольшей водообеспеченностью семь находятся в пределах экваториального, субэкваториального и тропического поясов и только Канада, Норвегия и Новая Зеландия – в пределах умеренного и субарктического.

Рис. 19. Обеспеченность ресурсами речного стока по крупным регионам мира, тыс. м 3 /год

Таблица 24

СТРАНЫ С НАИБОЛЬШЕЙ И НАИМЕНЬШЕЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТЬЮ РЕСУРСАМИ ПРЕСНЫХ ВОД

Хотя по приведенным выше душевым показателям водообеспеченности всего мира, отдельных его регионов и стран вполне можно представить себе ее общую картину, все же такую обеспеченность правильнее было бы назвать потенциальной. Чтобы представить себе реальную водообеспеченность, нужно учитывать размеры водозабора, водопотребления.

Мировое водопотребление в ХХ в. росло следующим образом (в км 3): 1900 г. – 580, 1940 г. – 820, 1950 г. – 1100, 1960 г. – 1900, 1970 г. – 2520, 1980 г. – 3200, 1990 г. – 3580, 2005 г. – 6000. Эти общие показатели водопотребления очень важны: они свидетельствуют о том, что на протяжении XX в. мировое водопотребление увеличилось в 6,8 раз. Уже сейчас почти 1,2 млрд человек не имеют доступа к чистой питьевой воде. Согласно прогнозу ООН, всеобщий доступ к такой воде удается обеспечить: в Азии – к 2025 г., в Африке – к 2050 г. Не менее важна и структура, т. е. характер водопотребления. В наши дни 70 % пресной воды потребляет сельское хозяйство, 20 % – промышленность, 10 % идет на удовлетворение коммунально-бытовых нужд. Такое соотношение вполне понятно и закономерно, но с точки зрения экономии водных ресурсов довольно невыгодно, прежде всего потому, что именно в сельском хозяйстве (особенно в орошаемом земледелии) очень велико безвозвратное водопотребление. По имеющимся расчетам, в 2000 г. безвозвратное водопотребление в сельском хозяйстве мира составило 2,5 тыс. км 3 , тогда как в промышленности и коммунальном хозяйстве, где шире применяется оборотное водоснабжение, соответственно только 65 и 12 км 3 . Из всего сказанного вытекает, во-первых, что в наши дни человечество использует уже довольно значительную часть «водного пайка» планеты (около 1/10 общего и более 1/4 реально доступного) и, во-вторых, что безвозвратные потери воды составляют более 1/2 общего ее потребления.

Не случайно самые высокие показатели душевого водопотребления характерны для стран с орошаемым земледелием. Рекордсмен здесь Туркмения (7000 м 3 на человека в год). За ней следуют Узбекистан, Киргизия, Казахстан, Таджикистан, Азербайджан, Ирак, Пакистан и др. Все эти страны уже испытывают значительный дефицит водных ресурсов.

В России суммарный речной сток достигает 4,2 тыс. км 3 /год, и, следовательно, обеспеченность ресурсами этого стока из расчета на одного жителя составляет 29 тыс. м 3 /год; это не рекордный, но вполне высокий показатель. Суммарный забор свежей воды во второй половине 1990-х гг. вследствие экономического кризиса имел тенденцию к некоторому уменьшению. В 2000 г. он равнялся 80–85 км 3 .

Структура водопотребления в России следующая: 56 % идет на производство, 21 % – на хозяйственно-питьевые нужды, 17 % – на орошение и сельскохозяйственное водоснабжение и 6 % – на прочие нужды. Нетрудно подсчитать, что в целом по России суммарный водозабор составляет всего 2 % от общих ресурсов речного стока. Однако это средний показатель, а в отдельных речных бассейнах он достигает 50–75 % и более. То же относится и к отдельным экономическим районам страны. Так, в Центральном, Центрально-Черноземном и Поволжском районах водообеспеченность в расчете на одного жителя составляет всего 3000–4000 м 3 /год, а на Дальнем Востоке – 300 тыс. м 3 .

Общая же тенденция для всего мира и отдельных его регионов заключается в постепенном уменьшении водообеспеченности, поэтому ведутся поиски разных путей экономии водных ресурсов и новых путей водоснабжения.

20. Крупные водохранилища мира

Водохранилищем называется водоем в русле реки или в понижении земной поверхности, искусственно созданный при помощи устройства плотин, перемычек, выкапывания предназначенных для затопления котлованов. Необходимость создания водохранилищ обусловлена большой неравномерностью в распределении речного стока, причем как по отдельным годам и сезонам года, так и по территории.

По своему генезису водохранилища подразделяются на долинно-речные, озерные, располагающиеся у выходов подземных вод, в эстуариях рек. Но при этом главная функция их всех остается неизменной – накопление и последующее регулирование речного стока. Такая функция не исключает разнообразия водохранилищ по их конкретному назначению, а оно может быть одноцелевым и многоцелевым. В самом деле, водохранилища могут представлять собой «склады» воды, которые используют для орошения, водоснабжения, получения гидроэнергии, судоходства, рекреации и т. д. Причем используют либо для той или иной цели в отдельности, либо для комплекса этих целей.

История создания водохранилищ восходит к временам глубокой древности. Первые плотины и водохранилища появились еще задолго до начала новой эры в районах так называемых речных цивилизаций: в долинах Нила, Тигра и Евфрата, Инда, Янцзы и некоторых других рек. В средние века их сооружали и в Азии, и в Африке, и в Европе, и в Америке. В новое время, особенно после начала промышленных революций, водохранилища стали создавать уже не только для орошения, но и для промышленного водоснабжения (заводские пруды), а также для развития речного транспорта (подпитка мелких рек). В новейшее время ко всем этим функциям добавилось получение электроэнергии.

Особенно массовый и повсеместный характер строительство водохранилищ приобрело после Второй мировой войны. За последние полвека их количество во всем мире возросло в 5 раз, а объем увеличился в 12 раз. Именно в этот период были созданы самые крупные водохранилища мира. При этом, однако, нельзя не отметить, что пик их создания в большинстве регионов мира пришелся на 1960-е гг., а затем начался постепенный спад строительной активности. Одновременно в кругах ученых и инженеров развернулись дискуссии о целесообразности строительства этих водных объектов. Они были вызваны отрицательными последствиями сооружения водохранилищ – затоплением и подтоплением плодородных земель, переработкой берегов, обезвоживанием пойменных угодий в нижнем бьефе, изменением микроклимата и, конечно, необходимостью переселения очень многих людей. Подобные дискуссии продолжаются по сей день. При этом речь идет прежде всего о крупных водохранилищах.

Ныне общее количество водохранилищ во всем мире превышает 60 тыс. Площадь их водного зеркала составляет 400 тыс. км 2 , что равно площади 11 Азовских морей и заметно превышает общую площадь ФРГ или Италии. Длина некоторых наиболее крупных водохранилищ достигает 500 км, ширина – 60 км, глубина – 300 м. Полный объем водохранилищ мира составляет 6600 км 4 , а полезный, т. е. пригодный для использования, – 3000 км 3 . Использование водохранилищ уже позволило увеличить устойчивую составляющую стока рек земного шара примерно на 1/4.

По объему воды и по площади водного зеркала водохранилища подразделяются на крупнейшие, очень крупные, крупные, средние, небольшие и малые. Если иметь в виду общее число водохранилищ, то среди них резко преобладают три последние категории, а если учитывать объем и водную поверхность, – то первые три. В большинстве источников принято анализировать только крупные водохранилища с объемом более 100 млн м 3 (0,1 км 3). В мире их насчитывается более 3 тыс., а полный их объем составляет около 6400 км 3 .

Интересно проследить географическое распределение крупных водохранилищ как по географическим поясам, так и по главным географическим регионам мира.

Оказывается, более 40 % водохранилищ сосредоточено в умеренном поясе Северного полушария, где находится большинство экономически развитых стран. Известно, что массовое сооружение водохранилищ для целей энергетики, водоснабжения, транспорта происходило здесь в новое и новейшее время. Велико также число водохранилищ в субтропическом поясе, где их создание связано в первую очередь с необходимостью орошения земель. В пределах тропического, субэкваториального и экваториального поясов количество водохранилищ относительно невелико, но поскольку среди них преобладают крупные и крупнейшие, то доля их в полном объеме всех водохранилищ составляет более 1/3.

Таблица 25

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ ПО ГЕОГРАФИЧЕСКИМ РЕГИОНАМ

Таблица 26

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ ПО ВЕДУЩИМ СТРАНАМ

Вслед за рассмотрением размещения водохранилищ по географическим поясам и регионам проанализируем их распределение по некоторым (ведущим) странам. Оно показано в таблице 26.

Особо принято выделять крупнейшие водохранилища с полным объемом более 500 км 3 . От общего числа водохранилищ мира они составляют всего 0,1 %, но по суммарному объему занимают внеконкурентное первое место. Они показаны на рисунке 20. Всего их 15. Они есть во всех регионах мира, кроме Австралии.

В России имеется 2255 водохранилищ с полным объемом 840 км 3 и площадью акватории 60 тыс. км 2 . Хотя 86 % из них относятся к категории мелких, определяющую роль играют 105 крупных водохранилищ (табл. 26). А по количеству крупнейших водохранилищ с Россией не может конкурировать ни одна другая страна. При этом водохранилища здесь, как правило, образуют целые каскады, например на Волге, на Ангаре.