<<
>>

Водные ресурсы и водопотребление.

  Вода — самый ценный из всех ресурсов. Чтобы выжить, человеку требуется по крайней мере 1,4 л воды в день. Без гидросферы не было бы жизни на Земле.

Гидросфера — прерывистая водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, континентальных вод и ледяных покровов.

Их общий объем достигает 1,5 млрд км3, они составляют водный потенциал планеты.

Моря и океаны занимают 71 % земной поверхности; в них сосредоточено около 1,4 • 109 км3 воды — 96,5 % общего объема гидросферы. Океанические и морские соленые воды в хозяйстве практически не используются. Однако огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости водных ресурсов планеты (табл. 4.14).

Одно из основных свойств воды как компонента географической среды — ее незаменимость. Большинство видов природных ресурсов Земли в той или иной степени взаимозаменяемы. Роль водных ресурсов в развитии жизни на Земле, в глобальном геологическом и биогеохимическом круговоротах веществ — решающая. По словам В. И. Вернадского, нет природного вещества, которое могло бы сравниться с водой по влиянию на ход основных геологических процессов.

Гидросфера проникает во все другие геосферы Земли и имеет огромное значение для глобальных процессов обмена веществом и энергией. Вода обладает чрезвычайно высокой растворяющей способностью, благодаря которой принимает участие в большинстве природных процессов. Она играет важнейшую роль в глобальном цикле веществ, осуществляя эрозию (разрушение горных пород и почв) и денудацию (снос и перенос продуктов разрушения горных пород в пониженные участки земной поверхности).

Водные ресурсы суши — это пригодные для хозяйственного употребления пресные воды (с минерализацией менее 1 г/л), заключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Их

Мировые запасы воды

Гидросфера

По М.

И. Львовичу, 1969, 1974

По Р. К. Клиге, 1998

тыс. км3

%

тыс. км3

%

Мировой океан

1 370 323

94,2034

1476 000

94,2335

Подземные воды

60 000

4,1247

60 000

3,8307

Ледники

24 000

1,6498

30 000

1,9153

Озера, болота

230

0,0158

290

0,0185

Почвенная влага

75

0,0052

16

0,0010

Влага атмосферы

14

0,0010

14

0,0009

Речные воды

1,2

0,0001

2

0,0001

Всего

1454 643,2

100

1566 322

100

общий объем составляет, по разным источникам, около 40 млн км3 (табл. 4.15). Это довольно значительная величина, если сравнивать ее с объемом используемой в хозяйстве воды. Во второй половине XX в. мировое водопотребление выросло с 1 060 до 4130 км3 в год, т.е. в четыре раза.

Основная часть вековых запасов пресных вод суши (более 75 %) сконцентрирована в ледниковых покровах Антарктиды и Гренландии, которые могут рассматриваться как потенциальные водные ресурсы суши. В активное водопотребление включена также относительно небольшая часть подземных вод.

Наиболее сильному антропогенному воздействию подвергаются внутренние поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Хотя их доля в общей массе гидросферы невелика, высокая активность их непрерывного возобновления в процессе круговорота многократно увеличивает эти запасы (рис.

4.9). Вода, как известно, является возобновляемым ресурсом, в противном случае запасы воды на Земле были бы растрачены очень быстро. Мировой океан — замыкающее звено круговорота воды в природе. Он выполняет роль коллектора речных вод суши, принимая свыше 37 тыс. км3 воды в год. Большую часть испаряющейся влаги океан отдает в атмосферу.

Реки — важнейший компонент гидросферы, основной источник пресных вод, потребляемых человечеством. Суммарный объем воды в реках мира составляет всего лишь 0,0002 % всей воды гидросферы (по разным источникам от 0,001 до 0,03 % общих запасов пресных вод суши). Если распределить речную влагу, единовременно наполняющую все реки суши, по ее по-

Запасы пресной воды на Земле (В. Н. Михайлов, 2005)

Местонахождение воды

Объем,

Доля в мировых запасах, %

тыс. км3

всей воды

пресной воды

Общие запасы пресной воды на земном шаре

36 730

2,65

100

Ледники и постоянный снежный покров

25 780

1,86

70,2

Озера:

все

176

0,013

пресные

91

0,007

0,25

Водохранилища

6

0,0004

0,016

Реки

2

0,0002

0,005

Болота

11

0,0008

0,03

Подземные воды:

все

23 400

1,68

пресные

10 530

0,76

28,7

Атмосферная влага

13

0,001

0,04

Организмы

1

0,0001

0,003

верхности, то получится слой толщиной приблизительно 13 мм.

Но несмотря на то, что в руслах рек содержится всего 1200 км3 воды, высокая скорость ее возобновления (один раз в 11 — 14 дней) умножает эти ресурсы. К ним следует добавить ежегодный возобновляемый полезный объем водохранилищ мира, оцениваемый в 3 200 км3.

Необходимо обратить внимание на то, что вопрос о наличии и использовании пресной воды в регионах мало связан с ее общими мировыми запасами. Обеспеченность регионов пресной водой зависит в основном от ее распределения по земному шару (рис. 4.10) и местных норм потребления. Некоторым регионам земного шара проблема истощения водных ресурсов в настоящее время не угрожает (табл. 4.16). Однако многие страны уже испытывают острый «водный голод». Ресурсы пресной воды, более чем любой другой фактор, определяют предельную численность населения региона.

По расчетам, каждый житель Земли обеспечен в среднем тыс. м3 воды в год. Для зарубежной Азии эта цифра намного меньше — 3,1 тыс. м3 и это при наличии крупных рек с огромным объемом стока, равным почти четверти объема мирового речного стока.


Наиболее обеспеченный водой континент — Южная Америка. Ее водные ресурсы составляют более 32 тыс. м3 /чел. Источник столь больших водных запасов — сток самой полноводной реки земного шара — Амазонки. Ее среднегодовой расход воды составляет 220 тыс. м3/с. Для сравнения: среднегодовой расход воды Енисея — наиболее мощной по стоку реки России — равен тыс. м3/с.

Напряженной выглядит ситуация с обеспеченностью водой жителей Европы — 4,1 тыс. м3/чел. в год. Африка обеспечена водой очень неравномерно: в приэкваториальных районах (Габон) объем водных ресурсов составляет 328 тыс. м3/чел. в год, снижаясь практически до нуля в странах Персидского залива. В 1990 г. 85 стран с 70 % населения планеты стояли перед проблемами дефицита водных ресурсов. Это, в основном, развивающиеся страны мира, где недостаток пресной воды является одним из главных препятствий на пути их социального и экономического развития (рис.

4.11).

По объему речного стока Россия стоит на втором месте в мире после Бразилии. Реки составляют основу водного фонда страны. Большинство крупных городов России (Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Пермь, Екатеринбург и др.) используют для питьевых и технических нужд поверхностные, в основном речные воды.

Рис. 4.10. Обеспеченность регионов мира ресурсами полного речного стока, тыс. м3/(год чел.) (М. И. Львович, 1986)

1 — менее 1,0; 2- 1,0 —2,5; 3 — 2,5 —5,0; 4 — 5,0— 10; 5- 10-25; 6- 25-50;

7- 50-100; 8 — более 100

Доступные в настоящее время водные ресурсы суши слагаются из поверхностного и подземного стока. Подземные воды меньше подвержены сезонным и суточным колебаниям объема и загрязнению. Но в районах интенсивного потребления подземных вод образуются депрессионные воронки с понижением уровня поверхности суши на многие десятки метров. При этом происходит снижение уровня грунтовых вод, осушение близлежащих территорий, верховых болот, гибель лесной растительности.

Подземные воды так называемой зоны активного водообмена — пресные и используются для питьевых и других хозяйственных целей. Минеральные лечебные подземные воды применяются в лечебно-оздоровительных целях, а теплые (с температурой от 35° до 200 °С) подземные воды — для теплоснабжения и получения электрической энергии. Эффективное и рациональное водное хозяйство — это умение уравновесить имеющиеся водные ресурсы территории и водопотребление, не допуская ухудшения качества воды и состояния окружающей среды. Вследствие загрязнения и постоянно растущего водопотребления происходит истощение ресурсов пресных вод земного шара.

Полный сток рек мира и водообеспеченность человечества

(С. П. Горшков, 1998)

Регион

Площадь, млн км2

Сток,

тыс.

км3/год

Объем воды на человека, м3/год

Слой

стока,

мм/год

Зарубежная Азия

29,30

11,0

3150

375

Южная Америка

17,83

10,4

32 298

583

Северная Америка

22,39

7,0

15184

312

Зарубежная

Европа

5,91

2,4

4138

406

Африка

30,31

4,2

5 683

138

Россия

17,08

4,2

28 378

246

Океания

0,82

2,1

196 261

2 560

Австралия

7,74

0,3

16 666

39

Мир в целом

131,38

41,6

7 213

317

Рис. 4.11. Доля водопотребления по отношению к имеющимся водным ресурсам (прогноз на 2025 г.), % (Г. Н. Голубев, 1999):

1 — более 40; 2 — 20—40; 3 — 10—20; 4 — менее 10

Поскольку численность населения земного шара продолжает расти, проблема дефицита водных ресурсов будет и далее все более обостряться как на региональном, так и на глобальном уровнях. Существующие технологии ведения водного хозяйства с большим объемом использования воды на хозяйственные нужды и возрастающие масштабы загрязнения природных вод еще более осложняют ситуацию.

Для соблюдения водохозяйственного баланса можно увеличить подачу воды (сооружение плотин и создание водохранилищ, переброска вод из соседнего бассейна и пр.) или стараться более экономно использовать имеющиеся водные ресурсы, снижая спрос на воду. Водные ресурсы используются неэффективно практически во всех отраслях хозяйства.

Существуют некоторые различия между понятиями «водопользование» и «водопотребление». Потребители воды (многие отрасли промышленности, сельское хозяйство и др.) расходуют воду, часто безвозвратно. Водопользователи (водный транспорт, гидроэнергетика) ее практически не потребляют. Поэтому с точки зрения экологии главная опасность исходит от водопотребителей, хотя и водопользователи вносят свою лепту в загрязнение гидросферы (например, морской транспорт).

Сельское хозяйство, где затрачивается более 2 500 км3 в год, в настоящее время является главным потребителем воды на Земле. Для нужд орошения используется 65 % потребляемых ресурсов пресных вод, причем 3/4 — безвозвратно. Значительный объем воды тратится на непродуктивное испарение, некоторая часть просачивается в глубину, пополняя запасы подземных вод, или возвращается в водоисточник в виде возвратных вод, сильно загрязненных пестицидами и удобрениями (табл. 4.17). Наибольшей орошаемой площадью располагает Азия. Причем три страны — Китай, Индия и Пакистан — расходуют на орошение более 1000 км3 воды в год, т. е. почти половину всех мировых затрат воды на нужды земледелия.

Промышленно-энергетическое водопотребление имеет наименьшие показатели безвозвратно используемой воды (табл. 4.18).

В настоящее время на нужды промышленности и энергетики расходуется, по разным данным, 760— 1 100 км3 воды в год. В промышленности вода применяется как растворитель, входит в состав готовой продукции, используется для мойки и охлаждения деталей и др. Особенно велики затраты воды в цветной металлургии.

Тепловые электростанции — крупные потребители водных ресурсов. На испарение при охлаждении турбогенератора расходуется около 3 л воды на каждый 1 кВт • ч выработанной электроэнергии. Большое водопотребление и водоотведение приводят к тепловому загрязнению окружающей среды.

Расходование воды в орошаемом земледелии

(Н.Ф. Винокурова, 1998)

Состояние на 1998 г.

Прогноз на начало XXI в.

Регион

Орошаемые земли, млн га

Водозабор,

км3/год

Безвозвратный расход, км3/год

Возвратные воды, км3/год

Орошаемые земли, млн га

а

о g

ID О

сЗ

fO

О -5

§ 3 »

Безвозвратный расход, км3/год

Возвратные воды, км3/год

Европа

17

ПО

95

15

19

130

105

25

Азия

140

1300

980

320

165

1500

1130

360

Африка

11

120

85

35

15

165

ПО

50

Северная Америка

29

330

215

115

35

390

260

140

Южная Америка

9

70

55

15

11

95

70

25

Австралия и Океания

2

20

10

3

3

20

15

5

СНГ

20

260

180

80

24

300

210

95

Мир в целом

228

2 210

1620

583

272

2 600

1900

700

Наибольший объем воды, затрачиваемой в промышленности, характерен для США — 260 км3 в год, что составляет треть суммарного промышленного водозабора в мире. Главная геоэкологическая проблема водного хозяйства, связанная с промышленным водопотреблением, — большой выход загрязненных сточных вод, сбрасываемых в водоемы.

Сточные воды — воды, бывшие в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении или прошедшие через какую-либо загрязненную территорию. В настоящее время они являются основной причиной качественного истощения водных ресурсов мира.

На земном шаре сооружено более 60 тыс. водохранилищ, суммарный объем которых превышает 6 тыс. км3. С их поверхности ежегодно испаряется до 240 км3 воды, в некоторых регионах Земли это испарение превышает объем промышленного водопотребления.

Коммунально-бытовое водопотребление связано с использованием воды населением и превышает в мире 250 км3/год. Строительство и эксплуатация сложных систем водоснабжения обходятся довольно дорого.

Использование воды в промышленности и энергетике, км3/год

(Н.Ф. Винокурова, 1998)

Регион

Состояние на 1998 г.

Прогноз на начало XXI в.

а ю

«J

П со

Безвозвратный расход

Сточные

воды

amp;

*8

п

О

§

со

Безвозвратный расход

Сточные

воды

Европа

193,0

19,0

174,0

200,0-210,0

30,0-37,0

160,0-175,0

Азия

118,0

30,0

88,0

320,0-340,0

65,0-70,0

215,0-270,0

Африка

6,5

2,0

4,5

30,0-35,0

5,0-10,0

25,0

Северная

Америка

294,0

29,0

265,0

360,0-370,0

50,0-60,0

310,0

Южная

Америка

30,0

6,0

24,0

100,0-110,0

20,0-25,0

60,0-87,0

Австра

лия

1,5

од

1,4

3,0-4,0

1,0

2,0-3,0

СНГ

117,0

11,9

105,0

140,0-150,0

20,0-27,0

120,0-130,0

Доступ к чистой качественной пресной воде имеют лишь 4 % населения земного шара, расходующего 300 — 400 л/сут на человека. Для большей части населения планеты, сосредоточенного в Африке и Азии, удельное водопотребление в 10 раз меньше. На фоне этих показателей обеспеченность чистой пресной водой Москвы и Санкт-Петербурга — до 600 — 700 л/сут на человека — кажется фантастической, даже в сравнении с другими крупными городами мира. Величина потерь воды в городских сетях приближается к 50 %.

В России суммарный забор воды из водоисточников не превышает 3 % среднего многолетнего стока рек. Из забираемой воды для нужд промышленности в среднем по стране используется 53 %, для орошения — 16 %, хозяйственно-питьевых нужд — 15 %, сельского водоснабжения — 4%. Однако на юге европейской части России и на Урале в отдельных бассейнах (реки Кубань, Дон, Терек, Урал, Миасс и др.) водозабор превысил все допустимые нормы и составляет 50 % среднего многолетнего стока рек и более.

Существенным фактором деградации природных вод России послужило гигантское гидротехническое строительство, начатое в 1950-е гг. За несколько десятилетий было построено 90 % всех

крупных водохранилищ в России, в том числе такие огромные по площади водного зеркала и объему, как Братское (объем 179 км3), Усть-Илимское (60 км3), Куйбышевское (58 км3), Волгоградское (32 км3) и др. Были созданы крупные системы переброски воды для целей водоснабжения и транспорта (канал Волго-Дон, Донской магистральный канал, Большой Ставропольский канал, Терско-Кумский канал, Волго-Балтийская водная система, Вазуз- ская гидротехническая система).

Общая площадь водного зеркала российских водохранилищ — 15 млн га, т.е. чуть меньше 1 % территории России, и из этой величины 60 —70 % составляют затопленные земли. Строительство столь огромных водохранилищ, имеющих большое экономическое значение, несло в себе и ряд негативных последствий. Прежде всего, водохранилища резко меняют режим рек, что сказывается на характере течения, качестве воды, состоянии берегов. Повышение уровня воды в реках влечет за собой подъем уровня грунтовых вод на прибрежных территориях, заболачивание местности. Создание водохранилищ приводит к потере ценных сельскохозяйственных земель, лесов, месторождений полезных ископаемых. При создании водохранилищ не всегда учитывается фильтрация в их борта, рост испарения при увеличении водной поверхности. Сами водохранилища становятся аккумуляторами не только естественных наносов, но и загрязняющих веществ, поступающих в реку выше плотины.

Сооружение каскада крупных волжских водохранилищ обеспечило условия для развития водоемких и экологически вредных производств, сточные воды которых являются одним из факторов ухудшения санитарной обстановки в Поволжье. На долю Волжского бассейна приходится более трети общего сброса сточных вод в России. Несмотря на высокую обеспеченность региона очистными сооружениями, эффективность их работы крайне низка, в результате чего в водные объекты поступает большое количество загрязняющих веществ. Значительная часть загрязнений попадает в Волгу и ее притоки, в том числе, в самые крупные — Оку и Каму. В водохранилищах начался быстрый процесс эвтрофикации — повышения биологической продуктивности вследствие накопления в воде биогенных элементов и зарастания, что ухудшает качество воды в реке ниже плотины и в водоотводных каналах. Затопленные при строительстве водохранилищ почвы и растительный покров разлагаются в воде, создавая дополнительное загрязнение. На Волге после появления каскада водохранилищ уловы осетровых сократились во много раз, несмотря на все осуществляемые рыбохозяйственные мероприятия.

Крупные гидроэнергетические сооружения несут в себе опасность катастроф. Ежегодно в мире происходит более трех тысяч

аварий на плотинах, когда при их разрушении затапливаются огромные территории, что приносит значительный материальный и экологический ущерб. Особенно велика потенциальная опасность для рек, на которых сооружены каскады ГЭС.

Со строительством крупных ГЭС и заполнением водой больших объемов водохранилищ связана проблема усиления сейсмической активности территорий (табл. 4.19). Например, сильное 8-балльное землетрясение у г. Камень-на-Оби в 1963 г. было связано с заполнением Обского моря объемом 8,8 км3 воды. Аналогичные явления наблюдались в Индии, Китае, Замбии, Греции и др. Этот техногенно-природный процесс получил название «наведенная сейсмичность». 

<< | >>
Источник: Комарова Н. Г.. Геоэкология и природопользование : учеб, пособие для высш. пед. проф. образования. 2010

Еще по теме Водные ресурсы и водопотребление.:

  1. 7.5. Водные ресурсы
  2. 3.4. Оценка обеспеченности камнедобывающего региона необходимыми энергетическими, водными и трудовыми ресурсами
  3. V.2.5. Природные и социально-экономические последствия изменения климата
  4. VI.2.2. Геоэкологические аспекты водного хозяйства VI.2.2.1. Водные ресурсы и водообеспеченность[4]
  5. VI. 2.2.4. Управление водопотреблением и водохозяйственный баланс
  6. 2.7. Эффективность бытового потребления воды[*]
  7. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ. ИСТОЩЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
  8. 4.3. Защита гидросферы
  9. Лекция 16. География мировых природных ресурсов:водные и биологические ресурсы суши
  10. Глава 2 Закономерности, принципы и факторы размещения производительных сил
  11. § 12. Государственный контроль за использованиеми охраной водных ресурсов
  12. Водные ресурсы и водопотребление.
  13. Рациональное использование и охрана водных ресурсов.