Водные ресурсы земли. Водные ресурсы и их значение

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ СУШИ

Еще сравнительно недавно вода, как и воздух, считалась одним из бесплатных даров природы, только в районах искусственного орошения она всегда имела высокую цену. В последнее время отношение к водным ресурсам суши изменилось. Это объясняется тем, что ресурсы пресной воды составляют лишь 2,5% общего объема гидросферы. В абсолютном исчислении это огромная величина (30-35 млн м 3), которая превышает нынешние потребности человечества более чем в 10 тыс. раз! Однако подавляющая часть пресных вод как бы законсервирована в ледниках Антарктиды, Гренландии, во льдах Арктики, в горных ледниках и образует своего рода "неприкосновенный запас", пока еще не доступный для использования.

Показатели:
96,5% - соленые воды Мирового океана; 1% - соленые подземные воды; 2,5% - ресурсы пресной воды.

Пресная вода: 68,7 - ледники; 30,9% - подземные воды.

Таблица 11. Распределение мировых ресурсов пресной воды по крупным регионам.

Данные этой таблицы позволяют сделать интересные выводы. Прежде всего, о том, насколько ранжирование стран по первому показателю не совпадает с расстановкой их по второму. Видно, что наибольшими ресурсами пресной воды обладает Азия, а наименьшими - Австралия и Океания, тогда как по удельной обеспеченности ими они меняются своими местами. Конечно, все дело в численности населения, которое в Азии уже достигло 3,7 млрд. человек, а в Австралии едва превышает 30 млн. Если сбросить со счетов Австралию, то наиболее обеспеченным пресной водой регионом мира окажется Южная Америка. И не случайно, ведь именно здесь находится Амазонка - самая полноводная река мира.

Еще больше различаются по запасам и обеспеченности пресной водой отдельные страны. Исходя из принципа "самые-самые", покажем, какие из них относятся к категории наиболее богатых и наиболее бедных пресной водой.

Таблица 12. Первые десять стран по ресурсам пресной воды.

В ней также ранжир ресурсов не совпадает с ранжиром удельной обеспеченности, причем в каждом отдельном случае такое различие можно объяснить. Например, в Китае и Индии - огромное население, следовательно, - низкая обеспеченность на душу населения. Но в мире есть и еще менее обеспеченные пресной водой страны, где на душу населения приходится менее 1 тыс. м 3 воды (т. е. такое количество, которое житель крупного европейского или американского города потребляет примерно за двое суток). Наиболее яркие примеры подобного рода можно найти в присахарской части Африки (Алжир - 520 м 3 , Тунис - 440 м 3 , Ливия - 110 м 3) и в районе Аравийского полуострова (Саудовская Аравия - 250 м 3 , Кувейт - 100 м 3).

Эти отдельные примеры интересны тем, что позволяют сделать важное обобщение: в конце XX в. примерно 2/5 населения нашей планеты испытывают хронический недостаток пресной воды. В данном случае речь идет главным образом о тех развивающихся странах, которые расположены в аридном поясе Земли. Нельзя не учитывать и того, что даже имеющаяся пресная вода в этих странах настолько загрязнена, что является основной причиной большинства болезней.

Главный потребитель пресной воды - сельское хозяйство, где очень велик безвозвратный расход воды, особенно на орошение. Промышленно-энергетическое и коммунально-бытовое потребление воды также все время растет. В экономически развитых странах городской житель использует 300-400 л воды в сутки. Подобный рост потребления при неизменных ресурсах речного стока создает реальную угрозу возникновения дефицита пресной воды.

При этом нужно учитывать не только количество, но и качество воды. В развивающихся странах от недостатка питьевой воды страдает каждый третий житель. Потребление загрязненной воды служит источником 3/4 всех болезней и 1/3 всех смертных случаев. В Азии доступа к чистой воде не имеют более 1 млрд., в Африке к югу от Сахары - 350 млн. и в Латинской Америке - 100 млн. человек.

Но, кроме того, запасы пресной воды на Земле распределены крайне неравномерно. В экваториальном поясе и в северной части умеренного пояса она имеется в достатке и даже в избытке. Здесь расположены самые многоводные страны, где на душу населения приходится более 25 тыс. м 3 в год. В засушливом поясе Земли, который охватывает около 1/3 территории суши, дефицит воды ощущается особенно остро. Здесь расположены самые маловодные страны, где на душу населения приходится менее 5 тыс. м 3 в год, а сельское хозяйство возможно лишь при искусственном орошении.

Существует несколько путей решения водной проблемы человечества. Главный из них - уменьшение водоемкости производственных процессов и сокращение безвозвратных потерь воды. В первую очередь это относится к таким технологическим процессам, как производство стали, синтетического волокна, целлюлозы и бумаги, к охлаждению энергоблоков, к орошению полей риса и хлопчатника. Большое значение для решения водной проблемы имеет сооружение водохранилищ, регулирующих речной сток. За последние пятьдесят лет количество водохранилищ на земном шаре возросло примерно в 5 раз. Всего в мире создано более 60 тыс. водохранилищ, общий объем которых (6,5 тыс. км 3) в 3,5 раза превосходит единовременный объем воды во всех реках земного шара. Вместе взятые, они занимают площадь 400 тыс. км 2 , что в 10 раз превышает площадь Азовского моря. Такие крупные реки, как Волга, Ангара в России, Днепр на Украине, Теннесси, Миссури, Колумбия в США, да и многие другие, фактически превратились в каскады водохранилищ. Особенно важную роль в преобразовании речного стока играют крупные и крупнейшие водохранилища. Проблема в том, что главным источником удовлетворения потребностей человечества в пресной воде были и остаются речные (русловые) воды, определяющие "водный паек" планеты - 40 тыс. км 3 . Он не так уж значителен, особенно с учетом того, что реально можно использовать примерно 1/2 этого количества.

По числу крупных водохранилищ выделяются США, Канада, Россия, некоторые страны Африки и Латинской Америки.

Таблица 13. Крупнейшие водохранилища мира по объему воды (страны)

В США, Канаде, Австралии, Индии, Мексике, Китае, Египте, ряде стран, входящих в СНГ, осуществлены или проектируются многочисленные проекты территориального перераспределения речного стока с помощью его переброски. Однако в последнее время наиболее крупные проекты межбассейновой переброски по экономическим и природоохранным соображениям были отменены. В странах Персидского залива, Средиземноморья, в Туркменистане, на Каспийском море, на юге США, в Японии, на островах Карибского моря применяется опреснение морской воды; крупнейший в мире производитель такой воды - Кувейт. Пресная вода уже стала товаром мировой торговли: ее транспортируют в морских танкерах, по дальним водопроводам. Разрабатываются проекты буксировки айсбергов из Антарктики, которая каждое полярное лето отправляет в плавание 1200 млн. т законсервированной в них пресной воды в страны засушливого пояса.

Вы знаете, что речной сток широко используется и для получения гидроэнергии. Мировой гидроэнергетический потенциал , пригодный для использования, оценивается почти в 10 трлн кВт*ч. возможной выработки электроэнергии. Около 1/2 этого потенциала приходится всего на 6 стран: Китай, Россию, США, Конго (бывший Заир), Канаду, Бразилию.

Таблица 14 . Мировой экономический гидропотенциал и его использование

Важнейшая составная часть водных ресурсов России – реки . Центр государственной территории России был определен вер­ховьями рек, площадь территории. – их устьями, расселение – на­правлением речных бассейнов. Реки во многом влияли на нашу историю. На реке русский человек оживал. При переселении река указывала ему путь. В продолжение значительной части года кор­мила. Для торговца она – летняя и зимняя дорога.

Днепр и Волхов, Клязьма, Ока, Волга, Нева, многие другие реки вошли в историю России как места важнейших событий в жизни страны. Не случайно реки занимают видное мес­то в русском эпосе.

На географической карте России обращает на себя внимание обширная речная сеть.
В России 120 тыс. рек длиной свыше 10 км, в том числе более 3 тыс. средних (200-500 км) и больших (более 500 км). Ежегодный речной сток 4270 км3 (в том числе по бассейну Енисея – 630, Лены – 532, Оби – 404, Амура – 344, реки Волга – 254). Родовой реч­ной сток принимается за исходную величину при оценке водообеспеченности страны.

На многих реках созданы водохранилища, некоторые из кото­рых по площади превосходят крупные озера.

Огромные гидроэнергетические ресурсы России (320 млн кВт) распределены также неравномерно. Более 80 % гидроэнергетичес­кого потенциала находится в азиатской части страны.

Помимо функции хранилищ воды для работы гидроэлектрос­танций водохранилища используются для обводнения земель, во­доснабжения населения и предприятий промышленности, судо­ходства, лесосплава, борьбы с наводнениями, организации отды­ха. Крупные водохранилища изменяют природные условия: регу­лируют сток рек, влияют на климат, условия нереста рыб и т. д.

Российские озера, которых более 2 млн, содержат свыше поло­вины всей пресной воды страны. При этом в Байкале около 95 % озерной воды России. Крупных озер в стране сравнительно мало, только 9 из них (без учета Каспийского) имеют площадь более 1 тыс. км2 – Байкал, Ладожское, Онежское, Таймыр, Ханка, Чудско-Псковское, Чаны, Ильмень, Белое. На крупных озерах налаже­но судоходство, их вода используется для водоснабжения и оро­шения. Часть озер богата рыбой, имеет запасы солей, целебных грязей, используется для отдыха.

Болота распространены на равнинах в зонах избыточного ув­лажнения и многолетней мерзлоты. В зоне тундры, например, за­болоченность территории достигает 50%. Сильная заболочен­ность характерна для тайги. Болота лесной зоны богаты торфом. Лучший по качеству торф – малозольный и калорийный дают верховые болота, расположенные на водоразделах. Болота – ис­точник питания многих рек и озер. Самый заболоченный район мира – Западная Сибирь. Здесь болота занимают почти 3 млн км2, в них сосредоточено более 1/4 мировых запасов торфа.

Большое хозяйственное значение имеют подземные воды. Это важный источник питания рек, озер и болот. Подземные воды первого от поверхности водоносного горизонта называют грунто­выми. От глубины залегания, обилия и качества грунтовых вод за­висят процессы почвообразования и связанное с этим развитие растительного покрова. При движении с севера на юг глубина за­легания грунтовых вод увеличивается, повышается их температу­ра, возрастает минерализация.

Подземные воды – источник чистой воды. Они значительно лучше поверхностных вод защищены от загрязнения. Повышение содержания ряда химических элементов и соединений в подзем­ных водах приводит к образованию минеральных вод. В России известно около 300 источников, 3/4 которых находится в европей­ской части страны (Минеральные Воды, Сочи, Северная Осетия, Псковская область, Удмуртия и т.д.).

Почти 1/4 запасов пресной воды России находится в ледни­ках, занимающих около 60 тыс. км2. В основном это покровные ледники арктических островов (55,5 тыс. км2, запасы воды 16,3 тыс. км3).

Большие площади в нашей стране занимает многолетняя мерз­лота – толщи пород, содержащие лед, не оттаивающий в течение длительного времени, – около 11 млн км2. Это территории вос­точнее Енисея, север Восточно-Европейской равнины и Западно-Сибирской низменности. Максимальная мощность многолетних мерзлых пород на севере Средней Сибири и в низменностях бас­сейнов рек Яны, Индигирки и Колымы. Мерзлота оказывает су­щественное влияние на хозяйственную жизнь. Неглубокое залега­ние мерзлого слоя ухудшает формирование корневой системы ра­стений, снижает продуктивность лугов и лесов. Прокладка дорог, сооружение зданий изменяют термический режим мерзлоты и мо­гут привести к просадкам, оплыванию, вспучиванию грунтов, пе­рекосам зданий и т. д.

Территория России омывается водами 12 морей: 3 моря бассей­на Атлантического океана, 6 морей Северного Ледовитого океана, 3 моря Тихого океана.

Атлантический океан подходит к территории России своими внутренними морями - Балтийским, Черным и Азовским. Они сильно опреснены и довольно теплые. Это важные транспортные пути от России к Западной Европе и другим частям света. Значи­тельная часть побережья этих морей – рекреационная зона. Рыбо­промысловое значение невелико.

Моря Северного Ледовитого океана как бы «налегают» на Арк­тическое побережье России на огромном пространстве – 10 тыс. км. Они мелководные и большую часть года покрыты льда­ми (кроме юго-западной части Баренцева моря). Основные транс­портные пути проходят по Белому и Баренцеву морям. Важное значение имеет Северный морской путь.

Перспективны месторождения нефти и газа на шельфе. Наи­большее промысловое значение имеет Баренцево море.

Моря Тихого океана – наиболее большие и глубокие из омыва­ющих Россию. Самое южное из них – Японское – наиболее бога­то биологическими ресурсами, широко используется для между­народного судоходства.

Вода является наиболее распространенным веществом на нашей планете: хотя и в разных количествах, она доступна повсеместно, и играет жизненно важную роль для окружающей среды, и живых организмов. Наибольшее значение имеет пресная вода, без которой человеческое существование невозможно, и заменить ее ничем нельзя. Люди всегда потребляли свежую воду и использовали ее в различных целях, включая бытовое, сельскохозяйственное, промышленное и рекреационное использование.

Запасы воды на Земле

Вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Она образует океаны, моря, озера, реки и подземные воды, находящиеся в верхнем слое коры, и почвенного покрова Земли. В твердом состоянии, она существует в виде снега и льда в полярных, и горных районах. Определенное количество воды содержится в воздухе в виде водяного пара. Огромные объемы воды находятся в составе различных минералов земной коры.

Выявить точное количество запасов воды во всем мире довольно сложно, поскольку вода динамичная и находится в постоянном движении, изменяя свое состояние от жидкого до твердого и газообразного, и наоборот. Как правило, общее количество водных ресурсов мира оценивается как совокупность всех вод гидросферы. Это вся свободная вода, существующая во всех трех агрегатных состояниях в атмосфере, на поверхности Земли и в земной коре до глубины 2000 метров.

Текущие оценки показали, что на нашей планете содержится огромное количество воды - около 1386000000 кубических километров (1,386 млрд. км³). Однако 97,5% этого объема - соленая вода и только 2,5% - пресная. Большая часть пресной воды (68,7%) находится в виде льдов и постоянных снежных покровов в Антарктике, Арктики, и горных районах. Далее, 29,9% существует как грунтовые воды, и только 0,26% от общего количества пресной воды на Земле сосредоточено в озерах, водохранилищах и речных системах, где они наиболее легко доступны для наших экономических потребностей.

Эти показатели были рассчитаны за длительный промежуток времени, однако если принимать во внимание более короткие периоды (один год, несколько сезонов или месяцев), количество воды в гидросфере может изменяться. Это связано с обменом воды между океанами, землей и атмосферой. Этот обмен, как правило, называется , или глобальным гидрологическим циклом.

Ресурсы пресной воды

Пресная вода содержит минимальное количество солей (не более 0,1%) и подходит для человеческих потребностей. Однако, не все ресурсы доступны для людей, а даже те, которые доступны не всегда пригодны для использования. Рассмотрим источники пресной воды:

• Ледники и снежные покровы занимают около 1/10 суши в мире и содержат около 70% запасов пресной воды. К сожалению, большая часть этих ресурсов расположена вдали от населенных пунктов, поэтому является трудно доступной.
• Подземные воды на сегодняшний день являются наиболее распространенным и доступным источником пресной воды.
• Пресноводные озёра в основном расположены на больших высотах. В Канаде находится около 50% пресноводных озёр мира. Многие озёра, особенно, которые находятся в засушливых районах, становятся солеными за счет испарений. Каспийское море, Мертвое море, и Большое Солёное озеро являются одними из крупнейших в мире соленых озёр.
• Реки образуют гидрологическую мозаику. На Земле насчитывается 263 международных речных бассейна, которые охватывают более 45% суши нашей планеты (исключение - Антарктика).

Объекты водных ресурсов

Основными объектами водных ресурсов являются:

• океаны и моря;
• озёра, пруды и водохранилища;
• болота;
• реки, каналы и ручьи;
• влажность почв;
• подземные воды (почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные);
• ледяные шапки и ледники;
• атмосферные осадки (дождь, снег, роса, град и т.п.).

Проблемы использования водных ресурсов

В течение многих сотен лет воздействие человека на водные ресурсы было незначительным и носило исключительно локальный характер. Великолепные свойства воды - ее возобновление благодаря круговороту и возможность очищаться - делают пресную воду относительно очищенной и обладающей количественными и качественными характеристиками, которые будут неизменными в течение длительного времени.

Однако, эти особенности воды породили иллюзию неизменности и неисчерпаемости данных ресурсов. Исходя из этих предубеждений возникла традиция небрежного использования чрезвычайно важных водных ресурсов.

Ситуация сильно изменилась за последние десятилетия. Во многих частях мира были обнаружены результаты долгосрочных и неправильных действий по отношению к столь ценному ресурсу. Это касается как прямого использования воды, так и косвенного.

Во всем мире в течение 25-30 лет наблюдается массовое антропогенное изменение в гидрологическом цикле рек и озер, влияющих на качество воды и их потенциал в качестве природного ресурса.

Объем водных ресурсов, их пространственное и временное распределение, определяются не только естественными колебаниями климата, как ранее, но теперь также по видам экономической деятельности людей. Многие части мировых водных ресурсов становятся настолько истощенными и сильно загрязненными, что они уже не в состоянии удовлетворить постоянно растущие потребности. Это может
стать основным фактором, препятствующим экономическому развитию и росту численности населения.

Загрязнение водных ресурсов

Основными причинами загрязнения водных ресурсов являются:

• Сточные воды;

Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды приводят к загрязнению многих рек и озёр.

• Захоронение отходов в морях и океанах;

Захоронение мусора в морях и океанах может вызвать огромные проблемы, ведь оно отрицательно сказывается на живых организмах, которые обитают в водах.

• Промышленность;

Промышленность - это огромный источник загрязнений вод, который производит вещества, вредные для людей и окружающей среды.

• Радиоактивные вещества;

Радиоактивное загрязнение, при котором в воде находится высокая концентрация радиации, является самым опасным загрязнением и может распространяться в океанические воды.

• Разлив нефти;

Разлив нефти несет угрозы не только водным ресурсам, но и поселениям людей, расположенным вблизи загрязненного источника, а также всем биологическим ресурсам, для кого вода является средой обитания или жизненно важной необходимостью.

• Утечки нефти и нефтепродуктов из подземных хранилищ;

Большое количество нефти и нефтепродуктов хранятся в резервуарах, изготовленных из стали, которая со временем подвергается коррозии, что в следствии создает утечки вредных веществ в окружающую почву и грунтовые воды.

• Атмосферные осадки;

Атмосферные осадки, такие как кислотные осадки, образовываются при загрязнении воздуха и изменяют кислотность воды.

• Глобальное потепление;

Повышение температуры воды вызывает гибель многих живых организмов и разрушает большое количество мест обитания.

• Эвтрофикация.

Эвтрофикация - процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.

Рациональное использование и охрана водных ресурсов

Водные ресурсы предусматривают рациональное использование и охрану, начиная от частных лиц до предприятий и государств. Существует много способов, благодаря которым мы можем уменьшить наше воздействие на водную среду. Вот некоторые из них:

Экономия воды

Такие факторы, как изменение климата, рост численности населения и увеличение засушливости усиливают давление на наши водные ресурсы. Лучшим способом сохранить воду является сокращения потребления и избежание роста сточных вод.

На бытовом уровне, есть много способов для экономии воды, такие как: более короткий душ, установка водосберегающих приборов, стиральные машины с низким расходом воды. Другой подход заключается в высаживании садов, которые не требуют большого количества воды.

Водные ресурсы Земли состоят из подземных и поверхностных вод планеты. Они используются не только людьми и животными, а также нужны для различных природных процессов. Вода (H2O) бывает в жидком, твердом или в газообразном состоянии. Совокупность всех водных источников составляет гидросферу, то есть водную оболочку, составляющую 79,8% поверхности Земли. Она состоит из:

• океанов;
• морей;
• озер;
• болот;
• искусственных водоемов;
• грунтовых вод;
• паров атмосферы;
• влаги в почве;
• снежных покровов;
• ледников.

Для того чтобы поддерживать жизнь, люди должны пить воду каждый день. Для этого подходит только пресная вода, но на нашей планете ее менее 3 %, но доступны сейчас только 0,3%. Самыми крупными запасами питьевой воды обладают Россия, Бразилия и Канада.

Использование водных ресурсов

Вода на Земле появилась примерно 3,5 млрд. лет назад, и ее невозможно заметить каким-либо иным ресурсом. Гидросферу относят к неисчерпаемым богатствам мира, к тому же ученые изобрели способ соленые воды делать пресными, чтобы их можно было использовать для питья.

Водные ресурсы необходимы не только для поддержания жизни людей, флоры и фауны, но и поставляют кислород в процессе фотосинтеза. Также вода играет ключевую роль климатообразования. Используют люди этот ценнейший ресурс в быту, в сельском хозяйстве и промышленности. Специалисты проведи подсчеты, что в больших городах в сутки человек расходует около 360 литров воды, и сюда входит использование водопровода, канализации, приготовление еды и напитков, уборка в доме, стирка, полив растений, мытье транспортных средств, тушение пожаров и т.п.

Проблема загрязнения гидросферы

Одной из глобальных проблем является загрязнение водных ресурсов. Источники загрязнения воды:

• бытовые и промышленные сточные воды;
• нефтепродукты;
• захоронение химических и радиоактивных веществ в водоемах;
• судоходство;
• твердые бытовые отходы.

В природе есть такое явление, как самоочищение водоемов, но антропогенный фактор настолько влияет на биосферу, что со временем реки, озера, моря восстанавливаются все труднее. Вода загрязняется, становится непригодной не только для питья и бытового использования, но и для жизни морских, речных, океанических видов флоры и фауны. Чтобы улучшить состояние окружающей среды, а в частности – гидросферы, необходимо рационально использовать водные ресурсы, их экономить и проводить охранные мероприятия водных объектов.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ.

Водные ресурсы представляют собой весьма важную часть используемых человеком природных ресурсов, к которым также относятся ресурсы земельные, минеральные (в том числе топливно-энергетические и другие полезные ископаемые), растительные (например, лесные), ресурсы животного мира, энергия солнца, ветра, внутри-земная теплота и др.

Водные ресурсы в широком смысле - это все природные воды Земли, представленные водами рек, озер, водохранилищ, болот, ледников, водоносных горизонтов, океанов и морей. Водные ресурсы в более узком смысле - это природные воды, которые используются человеком в настоящее время и могут быть использованы в обозримой перспективе (определение С. Л. Вендрова). Сходная формулировка дана в Водном кодексе Российской Федерации: «водные ресурсы - запасы поверхностных и подземных вод, находящихся в водных объектах, которые используются или могут быть использованы». В такой трактовке водные ресурсы - категория не только природная, но и социально-историческая.

Наиболее ценными водными ресурсами являются запасы пресных вод (это самое узкое понятие водных ресурсов). Ресурсы пресных вод складываются из так называемых статических (или вековых) запасов воды и из непрерывно возобновляемых водных ресурсов, т. е. стока рек.

Статические (вековые) запасы пресных вод представлены не подверженной заметным ежегодным изменениям частью водных объемов озер, ледников, подземных вод. Измеряют эти запасы в объемных единицах (м 3 или км 3).

Возобновляемые водные ресурсы - это те воды, которые ежегодно восстанавливаются в процессе круговорота воды на земном шаре. Этот вид водных ресурсов измеряют в единицах стока (м 3 /с, м 3 /год, км 3 /год)

Возобновляемые водные ресурсы часто оценивают с помощью уравнения водного баланса. Так, в целом для суши атмосферные осадки, материковый сток и испарение составляют соответственно 119, 47 и 72 тыс. км 3 воды в год. Таким образом, в среднем для всей суши из всего объема атмосферных осадков 61 % расходуется на испарение, а 39 % поступает в Мировой океан. Материковый сток и составляет возобновляемые водные ресурсы земного шара. Чаше, однако, возобновляемыми водными ресурсами считают лишь часть материкового стока, представленную стоком рек (41,7 км 3 воды в год, или 35% атмосферных осадков на планете). Сток воды рек - действительно ежегодно возобновляемый природный ресурс, который можно (до некоторых пределов, конечно) изымать для хозяйственного использования. В противоположность ему статические (вековые) запасы вод в озерах, ледниках, водоносных горизонтах нельзя изъять на хозяйственные нужды без нанесения ущерба либо рассматриваемому водному объекту, либо связанным с ним рекам. Каковы основные особенности водных ресурсов, отличающие их от других природных ресурсов?

Первое. Вода как вещество обладает уникальными свойствами и ее, как правило, нельзя ничем заменить. Многие другие природные ресурсы допускают замену, и по мере развития цивилизации и технических возможностей человеческого общества такая замена стала использоваться все шире и шире.

В древности в качестве строительного материала применяли чаще всего только лес. На Руси, например, из дерева строили не только избы, но и храмы, мосты и плотины. Позже древесина в качестве строительного материала была заменена сначала кирпичом, а затем и бетоном, сталью, стеклом, пластиком. Древесина использовалась и как топлива. Затем ее стали заменять каменным углем, потом - нефтью, газом. Нет сомнения, что в будущем по мере истощения запасов этих полезных ископаемых главными источниками энергоресурсов станут атомная, термоядерная и солнечная энергия, энергия приливов и морских волн. В настоящее время предпринимаются попытки создать искусственный грунт для выращивания растений, а некоторые продукты питания - заменить их синтетическими аналогами.

С водой дело обстоит значительно хуже. Практически ничем нельзя заменить питьевую воду - и для человека и для животных. Нельзя ничем заменить воду при орошении земель, для питания растений (ведь капилляры растений самой природой «рассчитаны» только на воду), в качестве массового теплоносителя, во многих производствах и т. д.

Второе. Вода - ресурс неистребимый. В отличие от предыдущей особенности, эта оказывается весьма благоприятной. В процессе использования полезных ископаемых, например при сжигании дров, угля, нефти, газа, эти вещества, превращаясь в теплоту и давая золу или газообразные отходы, исчезают. Вода же при своем использовании не исчезает, а лишь переходит из одного состояния в другое (жидкая вода превращается в водяной пар) или перемещается в пространстве - из одного места в другое. При нагревании и даже при кипении вода ведь не разлагается на водород и кислород. Единственным случаем действительного исчезновения воды как вещества является связывание воды с диоксидом углерода (углекислым газом) в процессе фотосинтеза и образования органического вещества. Однако объемы воды, идущие на синтез органического вещества, весьма невелики, так же как, впрочем, и небольшие потери воды, уходящей с Земли в космическое пространство. Считают также, что эти потери полностью компенсируются образованием воды при дегазации мантии Земли (около 1км 3 воды в год) и при поступлении воды из космоса вместе с ледяными метеоритами.

Используемый в водном хозяйстве термин «безвозвратное водопотребление», нужно понимать следующим образом: для конкретного участка реки (может быть даже для всего речного бассейна), озера или водохранилища забор воды на хозяйственные нужды (орошение, водоснабжение и др.) действительно может стать безвозвратным. Забранная вода частично позже испаряется с поверхности орошаемых земель или в процессе промышленного производства. Однако, согласно закону сохранения вещества, этот же объем воды должен выпасть в виде атмосферных осадков в других регионах планеты. Например, значительный водозабор в бассейнах рек Амударьи и Сырдарьи, приведший к истощению стока этих рек и обмелению Аральского моря, неизбежно сопровождается увеличением осадков на огромных гористых пространствах Центральной Азии. Только последствия первого процесса - уменьшения стока упомянутых рек - все хорошо видят, а увеличение стока рек на огромной территории заметить практически невозможно. Таким образом, «безвозвратные» потери воды относятся лишь к ограниченному пространству, в целом же для континента и тем более всей планеты безвозвратного расходования воды быть не может. Если бы вода в процессе использования исчезала бы бесследно (как уголь или нефть при их сжигании), то ни о каком развитии человечества на земном шаре не могло быть и речи.

Третье. Пресные воды - возобновляемый природный ресурс. Это восстановление водных ресурсов осуществляется в процессе непрерывного круговорота воды на земном шаре.

Возобновление водных ресурсов в процессе круговорота воды, как во времени, так и в пространстве происходит неравномерно. Это определяется как изменением метеорологических условий (осадков, испарения) во времени, например по сезонам года, так и пространственной неоднородностью климатических условий, в частности широтной и высотной зональностью, поэтому водные ресурсы подвержены на планете большой пространственно-временной изменчивости. Эта особенность нередко создает дефицит водных ресурсов в некоторых районах земного шара (например, в засушливых областях, в местах с большим хозяйственным потреблением воды), особенно в маловодный период года. Все это заставляет людей искусственно перераспределять водные ресурсы во времени, регулируя речной сток, и в пространстве, перебрасывая воду из одних районов в другие.

Четвертое . Вода - ресурс многоцелевой. Водные ресурсы используются для удовлетворения самых разных хозяйственных потребностей человека. Часто вода из одного и того же водного объекта используется различными отраслями хозяйства.

Пятое. Вода подвижна. Это отличие водных ресурсов от других природных ресурсов имеет ряд существенных следствий.

Во-первых, вода может естественным образом перемещаться в пространстве - по земной поверхности и в толще грунтов, а также в атмосфере. При этом вода может изменять свое агрегатное состояние, переходя, например, из жидкого в газообразное (водяной пар), и наоборот. Перемещение воды на Земле и создает круговорот воды в природе.

Во-вторых, воду можно транспортировать (по каналам, трубопроводам) из одних районов в другие.

В-третьих, водные ресурсы «не признают» административных и в том числе государственных границ. Это может даже создать сложные межгосударственные проблемы. Они могут возникнуть при использовании водных ресурсов пограничных рек и рек, протекающих через несколько государств (при так называемом трансграничном переносе вод).

В-четвертых, будучи подвижной и участвуя в глобальном круговороте, вода переносит наносы, растворенные вещества, включая загрязняющие, теплоту. И хотя полного круговорота наносов, солей и теплоты не происходит (преобладает односторонний перенос с суши в океан), роль рек в переносе вещества и энергии очень велика.

Возникает естественный вопрос: перемещение вместе с водой загрязняющих веществ - это для природы хорошо или плохо? С одной стороны, попавшие в воду загрязняющие вещества, например нефть в результате несовершенства технологии добычи, прорыва нефтепровода или аварии танкера, может вместе с водой (рекой, морскими течениями) переноситься на большие расстояния. Это, несомненно, способствует распространению загрязняющих веществ в пространстве, загрязнению смежных вод и берегов. Но, с другой стороны, текущая вода удаляет вредные вещества из района загрязнения, очищая его, способствует рассеиванию и разложению вредных примесей. Кроме того, текущим водам свойственна способность к «самоочищению».

Водные ресурсы частей света .

Запасы пресных вод всех континентов, за исключением Антарктиды, составляют около 15млн. км 2 . Они сосредоточены, прежде всего, в верхнем слое земной коры, в крупных озерах и ледниках. Распределены водные ресурсы между континентами неравномерно. Наибольшими статическими (вековыми) ресурсами пресных вод обладают Северная Америка и Азии, несколько в меньшей степени - Южная Америка и Африки. Наименее богаты данным видом ресурсов Европа и Австралия с Океанией.

Возобновляемые водные ресурсы - речной сток - также распределены по земному шару неравномерно. Наибольшую величину стока имеют Азия (32% стока всех рек планеты) и Южная Америка (26%), наименьшую - Европа (7%) и Австралия с Океанией (5 %). Водообеспеченность территории в расчете на 1км 2 наибольшая в Южной Америке и наименьшая - в Африке. В наибольшей степени население обеспечено речной водой (в расчете на одного жителя) в Южной Америке и на островах Океании в наименьшей - население Европы и Азии (здесь сосредоточено 77% населения планеты и лишь 37% мировых запасов ежегодно возобновляемых пресных вод) (табл.12)

Таблица 12. Водные ресурсы частей света"

Водообеспеченность и территории, и населения существенно изменяется в пределах отдельных континентов в зависимости от климатических условий и размещения населения. Например, в Азии есть районы как хорошо обеспеченные водой (Восточная Сибирь, Дальний Восток, Юго-Восточная Азия), так и ощущающие ее недостаток (Средняя Азия, Казахстан, пустыня Гоби и др.).

Из стран мира наиболее обеспечены речными водными ресурсами Бразилия - 9230, Россия -4348, США -2850, Китай -2600 км 3 воды в год.

По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата, в XXI в. ожидаются изменения в распределении водных ресурсов на земном шаре. Увеличатся водные ресурсы в высоких широтах Северного полушария, в Юго-Восточной Азии, уменьшатся в Центральной Азии, южной части Африки, Австралии. Основной вывод доклада МГЭИК (2001) следующий: изменения климата приведут в XXI в. к существенному сокращению имеющихся водных ресурсов в тех районах планеты, где уже сейчас ощущается их недостаток. Обострится проблема нехватки пресной воды во многих районах со скудными водными ресурсами. Спрос на воду будет увеличиваться по мере роста численности населения и экономического развития стран.

Водные ресурсы России .

Российская Федерация по общим запасам пресных вод занимает среди стран мира первое место и уступает лишь Бразилии по возобновляемым водным ресурсам - стоку рек.

Возобновляемые водные ресурсы. Средняя многолетняя величина возобновляемых водных ресурсов России (т.е. речного стока) составляет 4348 км 3 /год. Из этой величины на территории России ежегодно формируется сток с объемом 4113 км 3 ; из-за пределов страны поступает дополнительно 235 км 3 /год (это, например, для Иртыша, некоторых притоков Амура, Селенги и других рек, текущих из соседних стран) (табл.13).

Возрастание стока рек и возобновляемых водных ресурсов России за последние 20 лет ряд ученых объясняет интенсификацией циркуляции атмосферы, смешением траектории циклонов к югу и увеличением повторяемости циклонов атлантического происхождения с повышенным содержанием влаги, ростом количества атмосферных осадков (в основном зимних), что, в конечном счете, является следствием общего потепления климата.

Удельная водообеспеченность России составляет в настоящее время в среднем 255 тыс. м 3 /год на I км 2 территории. На 1 жителя России приходится около 30 тыс. м 3 /год (приблизительно столько же, сколько и в 1980г.).

Несмотря на благоприятное в целом состояние возобновляемых водных ресурсов России, в ряде районов имеются серьезные проблемы с водообеспечением населения и хозяйства. Эти проблемы связаны с крайне неравномерным и не соответствующим потребностям распределением водных ресурсов.

Таблица 13.Водные ресурсы регионов России

Хорошо обеспечены водой Сибирский и Дальневосточный федеральные округа, в меньшей степени - Уральский и Северо-Западный, хуже всего - Приволжский, Центральный и Южный.

Статические (вековые) водные ресурсы России. По оценкам РосНИИВХа (2000), они представлены запасами воды в пресных озерах (26,5 тыс. км 3 , из них на долю Байкала приходится 23 тыс. км 3 , или 87 %); в ледниках (15,1 тыс. км 3); болотах (3 тыс. км 3); пресных подземных водах (28 тыс. км 3); подземных льдах (15,8 тыс. км 3). Полный и полезный объем крупных водохранилищ России, по дан­ным ГГИ, в 80-х годах XX в. составлял 810 и 364 км 3 соответственно.

Таким образом, общие статические (вековые) запасы пресных вод России составляют около 90 тыс. км 3 .

Потенциальные гидроэнергетические ресурсы реки определяют по отдельным ее участкам э i = a Q i , где Q i – средний расход воды на участке, – падение реки на участке, a – коэффициент размерности. Для всей реки потенциальные энергоресурсы э = ∑э i .

В использовании вод различают водопотребление и водопользование. Водопотребление - изъятие воды из естественных водных объектов с дальнейшим частичным возвращением ее после использования. Невозвращенная часть - безвозвратное водопотребление .

Водопользование – использование воды без изъятия из водных объектов.

Водохозяйственный баланс - соотношение между различными источниками водных ресурсов и видами водопотребления для той или иной территории, а также для отдельных предприятий или хозяйственных комплексов.

Дефицит водохозяйственного баланса – недостаток водных ресурсов для обеспечения развития хозяйства и бытовых потребностей населения с учетом обеспечения экологического благополучия в целом за год или в отдельные периоды года. Способы его преодоления - регулирование стока, переброска воды из других районов, экономия водных ресурсов путем изменения хозяйственной технологии (рациональные способы орошения, внедрение замкнутых систем промышленного водоснабжения и т.д.).

Важнейший фактор экологического состояния водных объектов - качество воды в них. Для его оценки используют гидробиологические, гидрохимические, санитарно-гигиенические, медицинские показатели.

К наиболее распространенным гидробиологическим показателям относится оценки по доле в биологическом сообществе организмов, устойчивых к загрязнению вод («индикаторных организмов», например, олигохет), а также по видовому разнообразию биологического сообщества.

Оценка качества воды по гидрохимическим показателям осуществляется путем сравнения концентрации загрязняющих веществ в водном объекте с их предельно допустимыми концентрациями (ПДК). К загрязняющим относятся вещества, оказывающие вредное воздействие на человека и водные организмы, или ограничивающие возможность использования воды для хозяйственных нужд. Часто небольшое содержание тех же самых веществ оказывается необходимым для нормального развития водных организмов. Для разных видов использования устанавливаются свои ПДК.

Основной санитарный показатель - коли-индекс, т.е. количество кишечных палочек в 1 см 3 воды.

Медицинские показатели основываются на статистических данных о нарушении здоровья населения, использующего воду того или иного водного объекта.

Источники загрязнения природных вод:

– сточные воды жилищно-комунальных и промпредприятий, животноводческих ферм;

–смыв талыми и дождевыми водами загрязнений с территории промзон и жилых застроек, с сельскохозяйственных полей, с территории животноводческих ферм;

–судоходство и лесосплав;

–рекреационное использование рек и водоемов;

–рыбоводство;

–аварийное загрязнение, вызванное прорывом трубопроводов, плотин отстойников сточных вод, разрушением очистных сооружений и т.д.;

–бытовое загрязнение – сброс в реку мусора, мойка автомашин и т.п.

Меры по улучшению качества вод:

• создание новых и улучшение работы существующих водоочистных сооружений;
• переход на оборотное промышленное водоснабжение;
• внедрение новых менее водоемких технологий в промышленном производстве;
• внедрение наиболее рациональных способов орошения;
• усовершенствование техники внесения удобрений, пестицидов, гербицидов; замена существующих препаратов менее вредными для человека.