Водные ресурсы

Главным потребителем воды в мире является сельское хозяйство (69%), затем  идут промышленность (21%), коммунальное хозяйство (6%) и водохранилища. В России структура водопотребления заметно отличается от среднемировой: на первом месте находится промышленность (55%), на втором -- сельское хозяйство, включая орошение (20%), на третьем -- коммунальное хозяйство (19% от общего потребления).

В мировом сельском хозяйстве сохраняется  тенденция к увеличению спроса на воду. Считается, что именно недостаток воды, а не обрабатываемых земель, является причиной нехватки продуктов питания  во многих развивающихся странах. Так, в засушливых регионах живут более 1 млрд людей.

Уровень использования водных ресурсов для нужд промышленности, сельского  хозяйства и быта составляет, % от общего объема водных ресурсов: в Египте -- 97,1; Израиле -- 84,4; Украине -- 40; Италии -- 33,7; Германии -- 27,1; Польше -- 21,9; США-- 18,9; Турции -- 17,3; России -- 2,7.

Объем вод, заключенных  в реках, озерах, ледниках, морях  и  океанах,  в

подземных горизонтах и в атмосфере достигает почти 1,5 млрд. км. куб. Это  и

есть  водный  потенциал  нашей  планеты.  Однако  98%  общего   объема   вод

приходится  на соленые воды и лишь 28,3 млн. хм куб. "  на  пресные  воды  (с

минерализацией  менее 1г/л).

В целом объем  пресных вод – весьма  значительная

величина,  особенно   если   ее   сравнивать   с   современным   общемировым

потреблением, достигшим в 90-х годах 4-4,5 тыс. км куб. в год. Казалось  бы,

человечеству  не нужно беспокоиться о пресных  водах,  поскольку  их  в  10000

раз больше, чем  требуется.  Но  основной  объем  пресных  вод  (почти  80%)

составляют   воды    ледников,    снежных    покровов,    подземных    льдов

многолетнемерзлых пород, глубинных слоев земной коры. В настоящее время  они

не используются и рассматриваются в качестве потенциальных водных  ресурсов.

Их будущее  освоение зависит не только от  совершенствования  техники  добычи

воды  и  ее  экономической  целесообразности,  но   и   от   решения   часто

непредсказуемых негативных  экологических  проблем,  неожиданно  возникающих

при использовании нетрадиционных источников вод.

 

    Единовременный объем речных вод суши невелик - он оценивается  всего  в

2000 км куб., но благодаря  круговороту ежегодно реки  сбрасывают  в  Мировой

океан около 40-41 тыс. км куб. По расчетам М.  И.  Львовича  (1986),  полный

речной сток составляет 38 830 км куб. Кроме того, с  суши в  океан  поступает

3000 км куб.  пресных вод в виде льдов  и талых вод  с  ледников  Гренлании  и

Антарктиды  и 2400 км куб. - в виде  подземного  стока (минуя реки).  Таким

образом, ежегодно в океан с суши поступает около 44,5 тыс. км куб.вод.

 

    Итак, объем пресных водозапасов мира  невелик в целом и рассредоточен  по

территории  материков  очень  неравномерно.  К  тому  же поверхностный сток

подвержен   резким   сезонным   колебаниям,   снижающим   возможности    его

хозяйственного  освоения.

Доступные   водные   ресурсы   рек   слагаются   из   двух    категорий

-поверхностного  и  подземного  стока.  Наиболее  ценной   в   хозяйственном

отношении является подземная составляющая  стока,  так  как  она  в  меньшей

степени подвержена сезонным или  суточным  колебаниям  объема.  Кроме  того,

подземные воды реже загрязняются. Именно они формируют  преобладающую  часть

"устойчивого"  стока,  при  освоении  которого   не   требуется   сооружения

специальных  регулирующих  устройств.   Поверхностная   составляющая   стока

включает паводковые и полые воды, обычно быстро проходящие по руслам рек.

 

    В  районах  с  сезонным  характером  атмосферного  увлажнения  отношение

расходов воды в руслах рек в сухой и влажный  периоды  года  могут  достигать

1:100 и даже 1:1000. В  таких  районах  при   освоении  поверхностного  стока

необходимо  сооружать  водохранилища   сезонного   или   даже   многолетнего

регулирования.

 

    Хозяйственная  ценность или качество водно-ресурсного  потенциала региона

тем выше, чем  значительнее доля устойчивой составляющей стока.  Ее  величина

количественно определяется объемом  подземного  стока  и  меженным  русловым

стоком. Общий  объем доступных водных ресурсов мира оценивается  в  41  тыс.

км куб. в  год, из них лишь 14 тыс. км куб. составляют  их  устойчивую  часть

 

Глава3.Водохозяйственный баланс и его категории

В современном хозяйстве главными потребителями вод являются промышленность, сельское хозяйство и коммунально-бытовые службы. Они изымают из естественных и искусственных водоемов для своих нужд определенные объемы воды, которые составляют водозабор. Так, по новым расчетам общий водозабор в 2000 году составит 4780 куб.км.

В процессе использования некоторое  количество изъятой воды теряется на испарение, просачивание, технологическое  связывание и т.д., причем у различных  потребителей масштабы такого расхода  неодинаковы. Для небольших по площади  территорий эти потери рассматриваются как безвозвратные. Наиболее значителен их объем (до 80-90%) при сельскохозяйственном использовании. В некоторых отраслях промышленности разработаны и продолжают интенсивно совершенствоваться схемы замкнутого или многократного водопользования, при помощи которых существенно снижаются как объемы водозабора в целом, так и величины безвозвратных потерь.

Коммунальное и сельское хозяйство, промышленность ;и. гидроэнергетика  предъявляют различные требования к качеству воды. Наиболее высокими санитарными и вкусовыми качествами должны обладать воды, используемые в питьевых целях и в некоторых отраслях промышленности (пищевой, химической и др.). Металлургическое или, например, горнорудное производство может обходиться водами низкого качества, использовать оборотные системы водоснабжения.

Неоднократное использование одного и того же объема воды сокращает  водозабор, но заставляет ввести в водохозяйственный  баланс еще одну категорию - водопотребление - общий объем воды, используемый данной отраслью хозяйства за определенный отрезок времени.

В сфере коммунального хозяйства  водопотребление и водозабор  равны между собой, потому что  оборотное водоснабжение в данной отрасли на современном уровне практически  не осуществляется. В промышленности водозабор оказывается намного ниже водопотребления за счет применения замкнутых циклов водоснабжения, когда из источников вода забирается лишь для компенсации безвозвратных потерь.

В сельском хозяйстве водопотребление  тоже может количественно превышать  водозабор из источников, поскольку для орошения часто используются органические стоки городских коммунальных систем или частично очищенные отработанные воды некоторых промышленных предприятий.

Структура водозабора и водопотребления, т. е. распределение изъятых объемов  воды между потребителями, может существенно меняться от района к району, отражая и общий уровень экономического развития хозяйства, и его специализацию, и, в немалой степени, специфику природных условий. Любое хозяйственное использование вод различными потребителями сопровождается появлением отработанных вод или стоков. Они перегружены огромным количеством инородных веществ промышленного, сельскохозяйственного или коммунального происхождения, изменяющих физические и химические свойства водной массы. Даже если применяются наиболее совершенные из известных современной науке методы очистки отработанных вод (механические, химические, биологические), для разбавления 1 м куб. таких стоков необходимо потратить не менее 8-10 м куб. чистых природных вод. Если же сбрасываются неочищенные стоки, то расход воды возрастает в несколько раз. В настоящее время в мире среди хозяйственных стоков, сбрасываемых в естественные водоемы, превалируют категории слабо очищенных или вообще неочищенных вод.

В результате кризисные явления поражают не только районы, изначально обедненные водными запасами, но и такие, где существуют благоприятные природные предпосылки для образования значительных объемов воды. Неконтролируемое техногенное преобразование качества водных геосистем ставят экономику подобных стран перед угрозой "водного голода".

Глава4. Мировое водопотребление

По подсчетам , в начале 80-х годов  в мире для различных хозяйственных  нужд использовалось около 4,5 тыс. км куб., а в 1987 г.- 3,3 тыс. км куб. воды. Этот объем  составляет почти 8% общего полного стока с поверхности суши в океан. Можно заключить, что в целом мировое хозяйство вполне обеспечено пресными водами в количестве, необходимом для удовлетворения своих потребностей. Следует, однако, обратить внимание на очень резкий, почти безудержный рост недопотребления во второй половине XX в. За последние 80 лет сельскохозяйственное использование воды увеличилось в 6 раз, коммунальное - в 7 раз, промышленное - в 20 раз, а общее - в 10 раз.

По отдельным составляющим водохозяйственный баланс мира в современный период складывается следующим образом.

Коммунально-бытовое водоснабжение. В начале 80-х годов на нужды населения расходовалось около 200 км куб., и при этом 100 км куб. терялось безвозвратно. В 1990 г, для этих целей изымалось уже более 300 км куб. Нормы водопотребления на 1 человека составляют в среднем 120-150 л в сутки. В действительности они сильно колеблются. В городах промышленно развитых стран водопотребление особенно велико. Например, в странах Европы оно поднимается до 300-400 л/сут. В городах развивающихся стран, расположённых в субаридных или аридных районах, нормы снижаются до 100-150 л/сут. Много меньше расходует воды сельский житель. В гумидных областях в развитых странах он потребляет в сутки до 100-150 л воды, а в сухих тропических районах - не более 20-30 л.

Согласно данным Всемирной организации  здравоохранения (ВОЗ) в настоящее  время в мире более 1,5 млрд. человек  не обеспечены чистой, безопасной для  здоровья водой.

Промышленное водоснабжение. Уникальные свойства воды как природного тела позволяют очень широко использовать ее в разнообразных отраслях промышленности. Она употребляется в энергетических целях, в качестве растворителя, охладителя, составного компонента многих технологических процессов. Водоемкость различных производств меняется в зависимости от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем. На производство 1 т готовой продукции в настоящее время расходуется следующее количество пресных вод: бумаги - 900-1000 куб.м ., стали - 15-20 куб.м., азотной кислоты - 80-180 куб.м, целлюлозы - 400-500 куб.м, синтетического волокна - 500 куб.м, хлопчатобумажной ткани-300-1100 куб.м и т.д. Огромные объемы воды потребляют энергетические установки для охлаждения энергоблоков. Так, для работы ТЭС мощностью в 1 млн. кВт необходимо 1,2-1,6 км куб. воды в год, а для работы АЭС той же мощности – до 3 км куб.  Только на нужды энергетики забирается из водных источников 320 км куб. воды, при этом 20 км куб. теряется.

Теплоэнергетика широко применяет  оборотные системы водоснабжения, привлекая часть отработанных и очищенных вод других промышленных производств, так как для охлаждения можно употреблять воды относительно низкого качества. Водопотребление в энергетических целях дает 300 км куб. термических стоков, требующих для разбавления 900 км куб. свободных пресных вод.

Доля остальных производств  в общем водопотреблении на нужды  промышленности еще больше - 440 км куб.; за счет систем оборотного водоснабжения  расходуют 700 км куб., одновременно теряя  более 10% этого объема. Именно в промышленных установках возникают стоки, обогащенные особо токсичными соединениями, трудно поддающимися удалению из отработанных вод. Общий объем стоков - 290 км куб. Поскольку современная технология водоочистки еще далека от совершенства и многие предприятия в различных странах сбрасывают свои стоки в водоемы недостаточно или слабо очищенными, то в результате на разбавление этого объема загрязненных вод требуется 5800 км куб. свободных вод, т. е. в 20 раз больше.

Водоснабжение сельского хозяйства. Самый крупный водопотребитель -сельское хозяйство. По приблизительным подсчетам эта отрасль-мировой экономики израсходовала более 3000 км куб., т.е. в 3,5 раза больше, чем промышленность. Почти весь этот объем использовался на полив орошаемых угодий и всего 55 км куб. - на водоснабжение животноводства.

Глава5. Охрана водных ресурсов и рациональное водопользование

 

 Имеются  ли у  человечества  возможности   преодоления  водного  кризиса?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо  рассмотреть  две  взаимосвязанные

проблемы: 1) количественное  исчерпание  запасов  доступных  пресных  вод  в

отдельных регионах земного  шара;  2)  катастрофическое  загрязнение  вод  в

процессе  их   хозяйственного   использования   и   качественное   истощение

водозапасов.

 

Как уже отмечалось выше, в глобальном  масштабе  водных  ресурсов  пока

вполне достаточно для удовлетворения всех потребностей мирового хозяйства  в

этом природном  сырье.  Однако  в  отдельных  регионах  дефицит  пресных  вод

ощущается очень  остро и  заставляет  разрабатывать  специальные  технические

способы увеличения их запасов.  К  ним  относятся:  откачка  подземных  вод,

опреснение   морских   соленых   вод,   межбассейновые   переброски   стока,

регулирование поверхностного стока и др. Например, перехват  водохранилищами

паводковых  и талых вод резко увеличивает  объем местных  водозапасов,  и  для

многих стран  мира, особенно в Африке, Азии, Европе,  Латинской  Америке,  он

превратился в  основное мероприятие по снижению дефицита пресных вод, В мире