ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ (а. water resources; н. Wasserschatze, Wassersquellen; ф. ressources d"eau; и. recursos de agua) — пригодные для использования воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов, почвенная влага, а также воды (льды) полярных и горных ледников, атмосферные осадки.
В процессе круговорота (непрерывное движение воды в , в жидком, парообразном и твёрдом состояниях) происходит естественное возобновление водных ресурсов (табл. 1). Ресурсы пресных вод составляют менее 2% запасов гидросферы. Ho если исключить полярные ледники, в которых законсервировано около 24 млн. км 3 неиспользуемых вод (льда), то на долю наиболее доступных для использования пресных вод приходится всего лишь 0,3% общего объёма гидросферы. Тем не менее, именно эти воды являются наиболее надёжным источником для использования, т.к. они непрерывно возобновляются в процессе круговорота воды. Интенсивно возобновляемые пресные водные ресурсы состоят из двух неравноценных для использования частей: более или менее устойчивой во времени и неустойчивой. Например, речные водные ресурсы делятся на подземные (устойчивые), в общем виде характеризующие возобновимые ресурсы подземных вод зоны активного водообмена, а также сток, зарегулированный проточными озёрами, и менее устойчивые — поверхностные (паводочные). Сильно минерализованные подземные глубинные воды практически невозобновляемы, т.к. не участвуют в круговороте. Для оценки водных ресурсов материков, стран, речных бассейнов и их отдельных частей разработана шестикомпонентная система уравнений водного баланса, которая позволяет оценить различные источники возобновимых водных ресурсов взаимосвязанно, в соответствии со свойственным природе круговоротом воды (табл. 2).
Теоретически при рациональном использовании водные ресурсы неисчерпаемы. Однако потребности в них настолько быстро растут, что во многих странах ощущается острый недостаток в водных ресурсов. Увеличение доступных для использования водных ресурсов возможно за счёт их расширенного воспроизводства (применения агро- и лесотехнических мероприятий, создания водохранилищ и других мер). Некоторые виды расширенного воспроизводства водных ресурсов достигли глобальных масштабов. Так, мировой объём зарегулированного паводочного стока водохранилищами земного шара — 2000 км 3 в год, в результате чего естественный устойчивый сток рек мира увеличился на 16%.
Интенсивное хозяйственное использование водных ресурсов во многих районах мира приводит к их существенному загрязнению. Образуются сточные воды, которые даже после очистки содержат остаточные загрязнения. Количество таких городских и промышленных , сбрасываемых ныне в реки и водоёмы мира, приблизительно достигает 500 км 3 в год. Для их более или менее полного обезвреживания, считая, что половина из них подвергается тщательной биологической очистке, требуется израсходовать около 6000 км 3 в год чистой воды, что составляет около 17% полного мирового речного стока, а в будущем при условии более полной очистки для этой цели потребуется израсходовать весь мировой речной сток.
Сброс сточных вод в реки и водоёмы даже после очистки, которая бывает неполной из-за сложного состава загрязнений, нарушает опреснительное действие круговорота воды. Для предотвращения этого неблагоприятного явления промышленные загрязнения устраняют до момента сброса в окружающую среду; городские сточные воды, содержащие ценные удобрения (азот, фосфор, калий), после соответствующей подготовки используют для удобрения кормовых культур или лесов, в некоторых случаях применяют повторно после очистки в тех отраслях хозяйства, которые не требуют чистой воды, например, для охлаждения турбогенераторов теплоэлектростанций. Обезвреживание промышленных сточных вод предусматривает перевод очистки на локальную основу, т.е. очистку сточных вод одной производственной линии, содержащих один вид загрязнений. Эта система, а в некоторых случаях и изменение технологии производства позволяют перейти на замкнутое оборотное водоснабжение. Таким путём достигается изоляция промышленного звена круговорота воды от естественного, а также использование ценных отходов производства. В перспективе наиболее рациональной охраной водных ресурсов является полное прекращение сброса сточных вод в реки и водоёмы.
Если смотреть на нашу планету из космоса, то Земля кажется голубым шаром, сплошь покрытым водой. А континенты, словно маленькие островки в этом бесконечном океане. Оно и понятно. Вода занимает 70,8 % всей поверхности планеты, а на долю суши остается лишь 29,2%. Водную оболочку нашей планеты называют гидросферой. Ее объем 1,4 млрд. кубометров.
Вода появилась на нашей планете около 3,5 млрд. лет назад в виде паров, которые образовались в результате дегазации мантии. В настоящее время вода - это самый важный элемент в биосфере Земли, поскольку ее нельзя заменить ничем. К счастью, водные ресурсы считаются неисчерпаемыми, поскольку ученые придумали способ опреснения соленых вод.
Главное назначение воды как природного ресурса - поддержание жизнедеятельности всего живого - растений, животных и человека. Она - основа всего живого на нашей планете, главный поставщик кислорода в самом важном процессе на Земле - фотосинтезе.
Вода - важнейший фактор климатообразования. Поглощая тепло из атмосферы и отдавая его обратно, вода регулирует климатические процессы.
Невозможно не отметить роль водных источников в видоизменении нашей планеты. Люди испокон веков селились возле водоемов и источников воды. Вода служит одним из главных средств сообщения. Существует мнение ученых, что если бы наша планета представлял собой сплошь сушу, то, к примеру, открытие Америки отложилось на несколько столетий. А об Австралии мы вряд ли бы узнали еще в ближайшие лет 300.
Виды водных ресурсов Земли
Водные ресурсы нашей планеты - это запасы всей воды. Но вода - одно из самых распространенных и самых уникальных соединений на Земле, поскольку присутствует сразу в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. Поэтому водные ресурсы Земли это:
. Поверхностные воды (океаны, озера, реки, моря, болота)
. Подземные воды.
. Искусственные водоемы.
. Ледники и снежники (замерзшая вода ледников Антарктиды, Арктики и высокогорья).
. Вода, содержащаяся в растениях и животных.
. Пары атмосферы.
Последние 3 пункта относятся к потенциальным ресурсам, потому что человечество еще не научилось использовать их.
Пресная вода - самая ценная, ее используют гораздо шире, чем морскую, соленую. Из всего водного запаса в мире 97% воды приходится на долю морей и океанов. 2% пресных вод заключено в ледниках, и лишь 1% - это запасы пресной воды в озерах и реках.
Использование водных ресурсов
Водные ресурсы - важнейший компонент и жизнедеятельности человека. Люди используют воду в промышленности и в быту.
По данным статистики больше всего водные ресурсы задействованы в сельском хозяйстве (около 66% всех запасов пресной воды). Около 25 % использует промышленность и всего 9% идет на удовлетворение нужд в коммунальной и бытовой сфере.
Например, чтобы вырастить 1 тонну хлопка, необходимо около 10 тысяч тонн воды, на 1 тонну пшеницы - 1500 тонн воды. Для производства 1 тонны стали - 250 тонн воды, а на производство 1 тонны бумаги нужно не менее 236 тысяч тонн воды.
Человеку в день требуется выпивать не менее 2,5 литров воды. Однако в среднем на 1 человека в крупных городах тратиться не менее 360 литров в сутки. Сюда входит использование воды в канализации, водопроводе, на полив улиц и тушение пожаров, на мытье автотранспорта и прочая, и прочая.
Еще один вариант использования водных ресурсов - водный транспорт. Ежегодно только по акватории России перевозится свыше 50 млн. тонн груза.
Не стоит забывать и про рыбные хозяйства. Разведение морских и пресноводных рыб играет немаловажную роль в экономике стран. Причем для разведения рыбы требуется чистая вода, насыщенная кислородом и не содержащая вредоносных примесей.
Пример использования водных ресурсов - это еще и рекреации. Кто из нас не любит отдохнуть у моря, пожарить шашлычков на берегу реки или искупаться в озере? В мире 90% рекреационных объектов расположено вблизи водоемов.
Охрана водных ресурсов
На сегодняшний день существует лишь два способа сохранить запас водных ресурсов:
1. Сохранение уже существующих запасов пресной воды.
2. Создание более совершенных коллекторов.
Накопление воды в водохранилищах препятствует ее стоку в мировой океан. А хранение воды, например, в поземных полостях позволяет уберечь воду от испарения. Строительство каналов позволяет решать вопрос доставки воды без ее просачивания в грунт. Разрабатывают также новые методы орошения сельскохозяйственных угодий, которые позволяют использовать сточные воды.
Но каждый из этих способов оказывает влияние на биосферу. Так, система водохранилищ препятствует образованию плодородных илистых отложений. Каналы препятствуют пополнению грунтовых вод. А фильтрация воды в каналах и на плотинах - главный фактор риска для болот, что приводит к нарушениям в экосистеме планеты.
Сегодня самый эффективной мерой по охране водных ресурсов считается метод очистки сточных вод. Различные способы позволяют удалить до 96% вредных веществ из воды. Но часто этого бывает недостаточно, а строительство более совершенных очистных сооружений оказывается зачастую экономически невыгодным.
Проблемы загрязнения водных ресурсов
Рост населения, развитие производства и сельского хозяйства - эти факторы обусловили нехватку пресной воды для человечества. С каждым годом растет и доля загрязненных водных ресурсов.
Главные источники загрязнения:
. Промышленные сточные воды;
. Сточные воды коммунальных трасс;
. Сливы с полей (когда вода перенасыщена химикатами и удобрениями);
. Захоронение в водоемах радиоактивных веществ;
. Стоки от животноводческих комплексов (в такой воде много биогенной органики);
. Судоходство.
Природой предусмотрено самоочищение водоемов, которое происходит за счет круговорота воды в природе, за счет жизнедеятельности планктона, облучения ультрафиолетовыми лучами, оседания нерастворимых частиц. Но все эти процессы уже не справляются с той массой загрязнения, которое доставляет водным ресурсам планеты деятельность человека.
Введение
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 около 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.
Гармоничное сотрудничество человека с природой, его разумная общественная деятельность, которая регулирует и контролирует обмен веществ между природой и обществом, стало в современную эпоху одной из актуальнейших задач. Увеличение материальных благ общества, которое сопровождается антропогенным прессингом, привело к серьезному загрязнению окружающей среды. Особенно это заметно в области использования природных ресурсов.
Общая характеристика водных ресурсов мира
Планета Земля обладает колоссальным объемом воды около 1,5 млрд. куб. км. Однако 98% этого объема составляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. куб. км - пресные воды. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, воды Мирового океана и соленых озер можно рассматривать, как потенциальные водные ресурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Ежегодно возобновляемые запасы пресных вод не столь велики, по разным оценкам они колеблются от 41 до 45тыс. куб. км (ресурсы полного речного стока). Мировое хозяйство расходует для своих нужд около 4-4,5 тыс. куб. км, что равно примерно 10% общего водозапаса, и, следовательно, при условии соблюдения принципов рационального водопользования эти ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Однако при нарушении этих принципов ситуация может резко обостриться, и даже в планетарном масштабе может ощущаться дефицит чистых пресных вод. А пока природная среда ежегодно "дарит" человечеству в 10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразных потребностей.
Водные ресурсы имеют исключительно важное хозяйственное значение. Они считаются неисчерпаемыми, но в своем размещении они испытывают прямое и косвенное воздействие других компонентов природного комплекса, вследствие этого они отличаются большой изменчивостью неравномерностью распределения.
Своеобразие природных ресурсов определяется главным образом непрерывной подвижностью участвующей в круговороте воды. В соответствии с местом в этом круговороте воды на Земле выступают в различных формах, имеющих неодинаковую ценность с точки зрения удовлетворения человеческих потребностей, т.е. в качестве ресурсов.
Для водных ресурсов характерна сильная изменчивость режима во времени, начиная от суточных и заканчивая вековыми колебаниями каждого источника. Сложное взаимодействие множества факторов придает колебаниям стока характер случайного процесса. Поэтому расчеты, относящиеся к водным ресурсам, неизбежно принимают вероятностный, статистический характер.
Водные ресурсы отличаются большой сложностью территориальных форм. Многие особенности водных ресурсов вытекают из своеобразия способов их использования. За редкими исключениями, вода не используется непосредственно для создания каких-либо материалов с преобразованием в другое вещество и безвозвратным изъятием из природного круговорота, как это происходит с минерально-сырьевыми или лесными ресурсами. Наоборот, в ходе использования водные ресурсы либо остаются в природных каналах стока (водный транспорт, гидроэнергетика, рыбное хозяйство и т.д.), либо возвращаются в круговорот воды (орошение, все виды хозяйственного и бытового водоснабжения). Поэтому принципиально использование водных ресурсов не ведет к их истощению.
Однако на практике дело обстоит сложнее. Использование воды для растворения и транспортировки полезных веществ или отходов, охлаждение тепловыделяющих агрегатов или в качестве теплоносителя ведет к качественным изменениям (загрязнение, нагрев) отходящих вод и (при их сбросе) самих источников водоснабжения. При использовании воды для орошения она лишь частично (и зачастую в измененном качественном состоянии) возвращается в местные каналы стока, в основном в результате испарения с почвы уходит в атмосферу, включаясь в наземную фазу круговорота в других, обычно весьма отдаленных, районах.
В связи со стремительным ростом водопотребления по мере возникновения дефицита водных ресурсов во все большем числе районов ситуация стала меняться. Возникла необходимость в механизме регулирования использования ограниченных водных ресурсов и распределения их между потребителями - экономическом или административном.
Характерна возможность многоцелевого использования водных ресурсов, осуществляемого многими отраслями, предъявляющими специфические требования к их количеству и качеству. Поскольку в большинстве случаев одни и те же водные источники служат удовлетворению различных потребностей, в бассейнах рек складываются (стихийно или планомерно) определенные водохозяйственные сочетания (комплексы), включающие всех потребителей и пользователей данного бассейна.
Один из главных водопотребителей - орошаемое земледелие. Изымая значительные объемы воды из источников поверхностных или подземных водных ресурсов, оно по существу превращает их в ресурсы сельскохозяйственные, искусственно пополняя недостающий для нормального развития культурных растений расход воды на транспирацию. Следующий вид водопотребления - это водоснабжение, охватывающий широкую гамму разнообразных способов использования водных ресурсов. Общим свойством для них является высокий удельный вес безвозвратных потерь. Различия определяются спецификой требования отраслей водопотребителей.
Непосредственно с коммунальным и производственным водоснабжением связан сброс канализационных и промышленных стоков. Их объем пропорционален масштабам водопотребления. В зависимости от роли воды в технологическом процессе значительная часть приходится на загрязненные стоки. Это создает все обостряющуюся по мере роста масштабов производства проблему качественного истощения водных ресурсов. В этой проблеме можно различать два аспекта: собственно качественный и количественный. В экономическом аспекте это выражается либо в дополнительных затратах, которые необходимы для обработки воды и доведения ее до нужной кондиции другими потребителями, либо в убытках, следующих из невозможности использовать данный источник водных ресурсов вследствие его загрязнения.
Однако по существу входящих в это понятие конкретных мер оно фактически представляет собой водоснабжение безводных или маловодных территорий. С последним обстоятельством связано выделение обводнения в особую водохозяйственную задачу, относимую обычно к определенной площади, хотя фактически подразумевается обеспечение водой конкретных пунктов - центров водопотребления.
Гидроэнергетика предъявляет свои специфические качественные требования к водным ресурсам. Помимо водности, определяющей суммарную величину энергетического потенциала, большое значение имеет режим водотока - изменение расхода воды во времени.
Специфическая форма энергетического использования - освоение ресурсов подземных термальных вод, служащих в какой-то мере в качестве топлива, но такого, которое должно потребляться немедленно, в месте его извлечения из недр.
Водный транспорт практически не влияет на другие виды использования водных ресурсов (не считая сравнительно слабого и легко устранимого загрязнения и воздействия на берега поднимаемых судами волн).
Рыбное хозяйство использует водные ресурсы как средство существования другого вида естественных ресурсов - биологических. В этом оно сходно с орошаемым земледелием, но в отличие от него не связано с изъятием воды из природных источников.
В качестве одного из видов водопотребления нередко рассматривается обводнение.
Следует отметить использование водных ресурсов для отдыха и лечения. Эта функция приобретает растущее значение, хотя ни ее технические требования, ни экономические основы пока не определены. Как правило, в каждый водохозяйственный комплекс входят разные виды использования и потребления водных ресурсов. Однако сам набор видов использования и их количественное соотношение варьируют в широких пределах. Из этого вытекает большой вариант организации водохозяйственных комплексов. Различия в структуре отдельных вариантов обуславливаются природными особенностями каждого бассейна и структуры хозяйства соответствующего района.
Водные ресурсы - это пригодные для употребления пресные воды, заключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Пары атмосферы, океанические и морские соленые воды в хозяйстве пока не используются и поэтому составляют потенциальные водные ресурсы.
Значение воды в мировом хозяйстве переоценить трудно. Она используется практически во всех отраслях экономики: в энергетике, для орошения сельскохозяйственных угодий, для промышленного и коммунальном, бытовом водоснабжения. Часто водные источники служат не только для целей водозабора, но и являются объектами хозяйственного использования в качестве транспортных магистралей, рекреационных зон, водоемов для развития рыбного хозяйства".
Объем вод, заключенных в реках, озерах, ледниках, морях и океанах, в подземных горизонтах и в атмосфере достигает почти 1,5 млрд. км 3 . Это и есть водный потенциал нашей планеты. Однако 98% общего объема вод приходится на соленые воды и лишь 28,3 млн. км 3 . " 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 негативных непредсказуемых 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 Гренландии 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.
На рисунке 1 отражена обеспеченность ресурсами речного стока в расчете на душу населения (тыс. куб. м/год) по материкам и частям света.
Рис 1. Обеспеченность ресурсами речного стока в расчете на душу населения.
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 (М. И. Львович, 1986).
Рис. 2. Средний расход воды крупнейших рек (м3/с)
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 М.И.Львовича 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 3 таких стоков необходимо потратить не менее 8-10 м 3 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".
Мировое водопотребление. По подсчетам (Львович, 1986), в начале 80-х годов в мире для хозяйственных различных 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/сутки. В городах развивающихся стран, расположённых в субаридных или аридных районах, нормы снижаются до 100-150 л/сутки. 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, а к 2000 г. их число может достигнуть 2 млрд. человек.
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 м 3 , стали - 15-20 м 3 , азотной кислоты - 80-180 м 3 , целлюлозы - 400-500 м 3 , синтетического волокна 500 м 3 , хлопчатобумажной ткани 300-1100 м 3 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 3 воды в год, а для работы АЭС той же мощности - до 3 км 3 (Розанов, 1984), Только на нужды энергетики забирается из водных источников 320 км 3 воды, при этом 20 км 3 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 3 термических стоков, требующих для разбавления 900 км 3 свободных пресных вод.
Доля остальных производств в общем водопотреблении на нужды промышленности еще больше - 440 км 3 ; за счет систем оборотного водоснабжения расходуют 700 км 3 , 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 3 . 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 3 свободных вод, т. е. в 20 раз больше.
Водоснабжение сельского хозяйства. Самый крупный водопотребитель -сельское хозяйство. По приблизительным расчетам в 1990 г. эта отрасль-мировой экономики израсходовала более 3000 км 3 , т.е. в 3,5 раза больше, чем промышленность. Почти весь этот объем использовался на полив орошаемых угодий и всего 55 км 3 - на водоснабжение животноводства.
К началу 80-х годов в мире орошалось 230 млн. га земель. При средней норме орошения 12-14 тыс. м 3 /га на полив тратилось от 2500 до 2800 км 3 чистых свободных вод и значительная часть (около 600 км 3) очищенных и разбавленных стоков бытового сектора и некоторых промышленных производств. По весьма ориентировочным подсчетам примерно 1900 км 3 испарялось с поверхности поливных земель и транспортировалось растительностью, 500 км 3 дренировалось в подземные горизонты. Таким образом, в отличие от промышленного водопотребления использование вод для орошения резко увеличивает безвозвратные потери на непродуктивное испарение с поверхности поливных земель и создает стоки в виде ирригационных или возвратных вод, которые трудно уловить, очистить и вновь использовать. В то же время их объем огромен, они насыщены биосильными (азотом, фосфором) и другими легкорастворимыми соединениями, за счет которых увеличивается минерализация вод. Появление в субаридных или аридных ландшафтах с поливными угодьями значительных объемов минерализованных грунтовых вод создает опасность вторичного засоления почв и их деградации.
Особую проблему представляют стоки животноводческих ферм. Хотя их общий объем в мировом водопотреблении на нужды сельского хозяйства невелик (всего 10 км 3), они чрезвычайно перегружены органическими соединениями, трудно восстанавливаются и вызывают особенно быстрое загрязнение водоемов.
По расчетам М.И. Львовича (1994г), современный водозабор из различных источников (рек, озер, водохранилищ, подземных горизонтов) для промышленных и бытовых нужд, орошения и животноводческих комплексов составляет более 4000 км 3 , а объем стоков примерно 2000 км 3 . Если допустить, что все стоки нормативно очищаются, то и в этом случае потребуется не менее 8300 км 3 чистых вод для их разбавления (20% полного стока и 60% -устойчивого). Но в результате несовершенства современного водопользования и очистки загрязняется воды намного больше. Таким образом, если количественное истощение водозапасов традиционных источников в глобальном масштабе в ближайшем будущем человечеству не грозит, то качественное ухудшение - налицо уже в наши дни.
Резкая напряженность водохозяйственного баланса и кризисные ситуации в водопользовании неизмеримо возрастают в странах с ограниченным водоресурсным потенциалом, где реально отсутствуют свободные водозапасы для разбавления отработанных и очищенных вод. Подобные явления типичны для многих промышленно развитых стран мира, где недопотребление практически поглощает все водные ресурсы. Такова ситуация в странах зарубежной Европы, во многих районах США. Еще более остро встает проблема водоснабжения в развивающихся странах, в которых часто обнаруживается нехватка качественных питьевых вод, а имеющиеся водотоки и поверхностные водоемы служат коллекторами для сбросов совершенно неочищенных промышленных стоков.
По-разному складывается водопотребление и его структура на отдельных материках. Особенности современного водного хозяйства зависят и от природных факторов (прежде всего обеспеченности речным стоком, климатических особенностей, устройства поверхности), и от социально-экономических структур. Наибольшие объемы воды поглощает хозяйство азиатских стран. Почти на 90% этот объем в Азии расходуется на нужды сельского хозяйства. Сходная ситуация характерна и для Южной Америки и Африки, хотя в целом участие этих материков в мировом водопотреблении незначительно. В Северной Америке и в Европе промышленное и сельскохозяйственное расходование воды примерно равны между собой.
Прогнозы будущего водопотребления. Существует несколько вариантов глобальных прогнозов использования природных вод мировым хозяйством. Один из вариантов водохозяйственного баланса мира на конец текущего столетия разработан М.И. Львовичем (1986). По его расчетам, возросшее к 2000 г. до 6,2 млрд. человек население мира (из них 3,2 млрд. человек будут проживать в городах, и пользоваться централизованными системами водоснабжения) израсходует около 480 км 3 вод на коммунально-бытовые нужды, появится 320 км 3 стоков. Если стоки будут полностью очищаться, то на их последующее разбавление потребуется лишь около 1000 км 3 воды. При сохранении практики современного водопотребления (сброс недоочищенных или вовсе не прошедших очистку стоков в водоемы) загрязненными окажутся 6000 км 3 вод.
Производство энергии в мире, по прогнозу МИРЕК-ХП, достигнет к концу столетия 300-330 тыс. Дж. Ориентировочно на нужды энергетики будет изъято около 200 км 3 вод и одновременно образовано 140 км 3 термальных стоков. На их разбавление потребуется примерно 400 км3 свободных вод. Остальные отрасли промышленности с учетом роста объема их продукции к 2000 г. будут нуждаться в 1800 км 3 вод. Совершенствование систем замкнутого оборотного водоснабжения, развитие маловодных или "сухих" технологий, сокращение практики водоотведения стоков с промышленных предприятий, совершенствование технологии очистки позволят, как предполагается по данному прогнозу, ограничить водозабор для промышленных целей до 500 км 3 . Безвозвратный расход составит 120 км 3 , а отработанные стоки - 380 км 3 . На их разбавление будет затрачено 5700 км 3 . воды.
В сельском хозяйстве общая площадь поливных земель возрастет предположительно до 320-350 млн. га, а норма полива сократится до 9,5 тыс. м 3 /га за счет водосберегающих методов полива (дождевания, капельного и пр.). В результате на нужды ирригации будет изыматься до 3000 км воды, из которых 2600 км 3 составят расходы на испарение и инфильтрацию. Расход воды в животноводстве увеличится до 110 км. Хотя объем стоков возрастет слабо, но за счет более совершенной очистки и утилизации они будут загрязнять намного меньше чистых вод - около 180 км 3 .
Расчеты свидетельствуют о том, что напряженность ситуации сохранится в ближайшем будущем. Мировое хозяйство в целом в конце текущего столетия будет поглощать примерно 5,7 тыс. км 3 воды (16%) полного стока), а сточные воды в объеме 1300 км 3 будут загрязнять 8,5 тыс. км 3 , что равно 21% полного и 61%) устойчивого стока.
Статья содержит информацию о водных ресурсах планеты. Приводятся статистические данные по содержанию воды на планете. Уточняются пути по предотвращению глобальной катастрофы.
Что такое водные ресурсы Земли?
Водные ресурсы — совокупность вод гидросферы, в том числе и Мирового океана, а также наземных и скрытых вод континентов.
Вода представляет собой самое многочисленное вещество на планете. Наибольшей важностью обладает вода пригодная для питья - без нее человеческое существование не представляется возможным. Главные особенности ресурса состоят в том, что он не имеет аналогов и альтернативы. Человечество всегда использовало воду в разных областях своей деятельности: бытовое и сельское хозяйство, промышленность.
Определить какое число запасов воды содержит в себе Земля непросто. Это объясняется тем, что вода пребывает в постоянном движении и способна изменять свое состояние на:
- жидкое;
- твердое;
- газообразное.
Общее количество водных ресурсов Земли определяется как свободная вода, которая присутствует во всех известных состояниях и атмосфере.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Рис. 1. Ледники Антарктики.
На планете содержится около 1,386 млрд. км. куб. воды. Но значительная часть от общего объема (97,5%) это соленая вода и только 2,5% — пресная. Основная доля пресной воды (68,7%) находится во льдах Антарктики, Арктики, и горных районов.
Некогда внутренние воды и водные ресурсы в целом относились к числу возобновляемых ресурсов благодаря круговороту воды и способности ее к очищению. Эти специфические черты живительной влаги породили распространенный миф о неизменности и неисчерпаемости ресурса.
Однако сейчас положение сильно изменилась. В большинстве частей света были выявлены последствия длительного и некорректного воздействия человека на самый ценный ресурс. За минувшие три десятка лет наблюдается массовое изменение по вине человека в круговороте воды, которое негативно сказывается на ее качестве и потенциале как природного ресурса.
Объем водных ресурсов, их география и временное распределение, зависят не только от естественных климатических колебаний.
Рис. 2. Загрязнение воды человеком.
Из-за положительного и отрицательного влияния человека на планету многие части мировых водных ресурсов попросту истощаются и сильно загрязняются. Это обстоятельство сейчас является основным фактором, который существенно тормозит экономическое развитие, а вместе с тем и рост численности населения. Поэтому тема и вопрос, касающийся иррационального использования водных ресурсов, сегодня актуален как никогда.
Охрана водных ресурсов
Водные ресурсы предусматривают рациональное использование от каждого жителя Земли, предприятия и государства.
Рис. 3. Очистка поверхности океана от нефтяного пятна.
Для предупреждения необратимых последствий на планете необходимо приобщать все слои населения к проблеме и создать законодательную основу, которая будет способствовать проявлению заботы о водных ресурсах как со стороны частных лиц, так и предприятий.
Выброс мусора в моря и океаны сейчас вызывает глобальные проблемы, т. к. это негативно сказывается на живых сущзествах, которые населяют морские глубины.Средняя оценка: 4.5 . Всего получено оценок: 125.
Подробное решение Параграф § 16 по географии для учащихся 8 класса, авторов И.И. Баринова 2015
Вопросы в начале параграфа
1)Вспомните из курсов природоведения, ботаники, истории, предшествующих курсов географии, какую роль в жизни человека играет вода.
Вода – питье, удовлетворение бытовых нужд, необходимое сырье для промышленности, универсальный растворитель, составная часть всех живых организмов.
2)В каком состоянии вода находится в природе?
Вода в природе встречается в жидков, твердом и газообразном состоянии.
3)Что такое мировой круговорот воды? Какую роль в жизни и деятельности человека он играет?
Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) - процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Значение круговорота воды велико, так как он не только объединяет части гидросферы, но и связывает между собой все оболочки Земли: атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. Вода во время круговорота может быть в трех состояниях: жидком, твердом, газообразном. Она переносит огромное количество веществ, необходимых для жизни на Земле.
Вопросы в параграфе
*Как вы считаете, какие реки нашей страны наиболее богаты энергоресурсами? Почему вы так решили?
Реки Сибири обладают огромным гидроэнергетическим потенциалом. Именно здесь, на реках Енисей, Ангара - построены крупнейшие ГЭС. Это связано с их многоводность, значительными падением и уклоном.
*По карте определите, какие районы нашей страны богаты водными ресурсами, а какие бедны. Вспомните, откуда получают питание крупные реки России.
В целом страна хорошо обеспечена водными ресурсами, но по её территории распределены они крайне неравномерно, как в пространстве, так и во времени. Хорошо обеспечены этими ресурсами северные районы, Сибирь, реки этого региона обладают огромным гидроэнергетическим потенциалом. А наиболее освоенные регионы страны испытывают недостаток воды, особенно это, касается южной части европейской России. Затрудняет использование водных ресурсов и то, что больше всего воды реки несут в период весеннего половодья, а наибольшая потребность в воде ощущается летом. Реки бассейна Северного Ледовитого океана самые длинные и полноводные. Это - реки Лена, Енисей, Обь. Питание этих рек смешанное, преимущественно снеговое. Реки бассейна Тихого океана Основная - Амур с притоками - Зея, Бурея, Уссури. Питание преимущественно дождевое. Реки бассейна Атлантического океана. Это реки, впадающие в Черное, Азовское и Балтийское море. Такие как - Нева, Западная Двина, Днепр, Дон, Кубань. Питание преимущественно снеговое.
*Почему бывают наводнения на реках. Какие меры принимаются для борьбы с ними?
Продолжительные дожди, таяние снегов, прорыв плотин и водохранилищ. Наиболее эффективный способ борьбы с наводнениями на реках - регулирование речного стока путём создания водохранилищ. Они выравнивают сток реки, делая его больше летом и меньше весной, чем в его отсутствие. Для борьбы с наводнениями на морском берегу используются оградительные дамбы. Ещё одним способом борьбы с наводнениями является углубление перекатов и других мелей. Для защиты от наводнений при таянии льда на реках чаще всего применяют динамит (или иное взрывчатое вещество), взрываемый в определённых местах реки, который, уничтожая торосы, даёт возможность воде течь свободно и направить её по нужному направлению.
Вопросы в конце параграфа
1. Что такое водные ресурсы? Что надо знать, чтобы дать оценку водных ресурсов страны?
Водные ресурсы – поверхностны е и подземные воды, которые используются или могут быть использованы для водоснабжения населения, в сельском хозяйстве и промышленности. Для оценки необходимо знать распределение водных ресурсов по территории, их распределение по сезонам.
2. Укажите главные особенности водных ресурсов России.
Они крайне неравномерно распределены по территории, неравномерно и распределение стока по сезонам года, районы потребления и районы концентрации ресурсов разобщены.
3. Как влияет на водные ресурсы деятельность человека? Приведите положительные и отрицательные примеры?
Отрицательное влияние – загрязнение при строительстве ГЭС, судоходстве, сброс промышленных вод, вырубка леса усиливает неравномерность стока.
Положительное влияние – регулирование стока.
4. Какие меры принимаются в нашей стране по защите и охране водных ресурсов?
Установка очистных сооружений на предприятия облесение склонов и высадка лесополос, строительство водохранилищ в горных районах.
ИТОГОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ
1. Назовите все виды внутренних вод. Охарактеризуйте роль каждого из них в природе и хозяйственной деятельности.
Реки, озера, болота, подземные воды, ледники, многолетняя или вечная мерзлота, искусственные водохранилища и пруды, каналы. В реки осуществляется сток вод с суши. Крупные реки служат транспортными путями. Некоторые реки обладают гидроэнергопотенциалом. Реки, озера, водохранилища, подземные воды – это все источники для бытового водоснабжения, водообеспечения сельского хозяйства, промышленности.
В ледниках концентрируются значительные запасы пресных вод. зера регулируют сток рек. По ним проходят судоходные пути. На их берегах расположены многочисленные места отдыха. Озера активно влияют на другие компоненты природы. Они изменяют рельеф, формируя дно и берега. Наполняя свои котловины торфом, илом и солями, озера создают залежи полезных ископаемых.
Озера влияют на климат. Летом они умеряют жару, зимой смягчают холода, увлажняют берега испаряющейся с их поверхности влагой. Болота - важный источник питания рек и озер.
На болотах растет много полезных ягод: клюква, морошка. Они - естественная среда обитания многих животных. Поэтому сохранение болот важно для охраны и рационального использования богатств природы. Разнообразно и практическое использование болот. В болотах сосредоточено около 80% запасов торфа страны, который используется как сырье для химической промышленности и удобрение в сельском хозяйстве. Многолетняя мерзлота оказывает существенное воздействие как на природу, так и на жизнь и деятельность человека. Мерзлота влияет на растительность, так как постоянно охлаждает почву и приземный слой воздуха. Она ограничивает глубину проникновения в грунт корней растений, их водоснабжение. Поэтому в районах многолетней мерзлоты произрастают растения, имеющие неглубокую корневую систему.
Многолетняя мерзлота водонепроницаема, поэтому способствует заболачиванию территорий. При строительстве дорог, трубопроводов, зданий многолетняя мерзлота может оттаивать. Это грозит просадками и провалами грунта и разрушением построенных сооружений. Поэтому при строительстве многолетнюю мерзлоту нужно сохранять. Для этого дома и трубопроводы приподнимают над землей на специальных сваях, а дороги создаются на высоких защитных подушках из грунта.
3. Что такое режим реки? От чего он зависит? На что он влияет?
Режим реки - регулярные (суточные, годовые) изменения состояния реки, обусловленные физико-географическими свойствами ее водосборного бассейна, в первую очередь климатом. Режим реки проявляется в колебаниях уровней и расходов воды, времени установления и схода ледового покрова, температуре воды, количестве переносимых рекой наносов и др. Водный режим влияет на расход воды и сток.
4. Какие характеристики реки надо знать для использования ее ресурсов в хозяйстве?
Уклон, режим, величина стока.
5. Объясните причины образования многолетней мерзлоты. Как влияет многолетняя мерзлота на другие компоненты природы, на жизнь и деятельность человека?
Причина образования многолетней мерзлоты сильное промерзание грунтов, которое не оттаивает в течение долгого времени. Многолетняя мерзлота ограничивает глубину проникновения корней, что препятствует ведению сельского хозяйства. Воды, скапливающиеся в мерзлоте заболачивают местность. Образуются просадки, вспучивания. Мерзлота осложняет строительство дорого, зданий, добычу полезных ископаемых.
7. Докажите справедливость поговорки «Вода – это жизнь».
Роль воды в жизни человека неоспоримо высока. Она служит основой для хорошего функционирования всего организма. В воде находятся различные вещества, характер происхождения которых разнообразен, как органический, так и неорганический. Она составляет почти три четверти веса взрослого человека. Ведь именно вода создала Землю, сделала ее такой, как сейчас, породила жизнь. Больше того, вода – самое удивительное вещество на Земле, и чем больше мы о ней узнаём, тем больше поражаемся.
Вероятно, мало кто из вас задумывался над удивительными свойствами воды, и это, пожалуй, понятно: ведь вода повсюду окружает нас, она очень обычна на нашей планете. Вода занимает 3/4 поверхности Земли. Около 1/5 суши покрыто твердой водой (льдом и снегом), добрая половина ее всегда закрыта облаками, которые состоят из водяных паров и мельчайших капелек воды, а там, где никаких облаков нет, в воздухе всегда есть водяные пары. Очень обычна она на нашей планете, даже тело человека на 71 процент состоит из воды. При утрате 6-8% влаги от массы тела человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 12% и выше процентов влаги наступает смерть.