Какие есть водные ресурсы. Сообщение на тему «Водные ресурсы Земли

Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 375 млн. км3 - около 98% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. км2. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. км2. Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. км3) сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7°С. Заметные различия в солености и температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностном слое воды, а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров.

Подземные воды бывают солеными, солоноватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные воды имеют повышенную температуру (более 30°С.). Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга. Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. км3. томе того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. км3. К сожалению, большая часть речного стока в России, составляющая около 5000 км3, приходится на малоплодородные и малозаселенные северные территории. При отсутствии пресной воды используют соленую поверхностную или подземную воду, производя ее опреснение или гиперфильтрацию: пропускают под большим перепадом давлений через полимерные мембраны с микроскопическими отверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процесса весьма энергоемки, поэтому представляет интерес предложение, состоящее в использовании в качестве источника пресной воды пресноводных айсбергов (или их части), которые с этой целью буксируют по воде к берегам, не имеющим пресной воды, где организуют их таяние. По предварительным расчетам разработчиков этого предложения, получение пресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки по сравнению с опреснением и гиперфильтрацией. Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Впрочем, некоторые из них, например, коклюш, ветрянка, туберкулез, передаются через воздушную среду. С целью борьбы с распространением заболеваний через водную среду Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила текущее десятилетие десятилетием питьевой воды.

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.

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"

Часть света	Вековые запасы пресной воды, тыс.км 2	Возобновляемые водные ресурсы (речной сток)	Водообеспеченность территории, тыс. м 3 /год на 1 км 2
км 3 /год	%
Европа			7,2
Азия			32,3
Африка			10,3
Северная Америка			18,4
Южная Америка			26,4
Австралия и Океания			5,4

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

Экономический район	Площадь территории, тыс. км 2	Средний годовой объем, км 3 /год
Местный сток	Приток извне	Общие ресурсы
всего	Из-за границы
Северный			18,3	8,24
Северо-Западный			64,5	38,2
Центральный			24,9	0,52
Центрально-Черноземный			5,05	0,27
Волго-Вятский
Поволжский
Северо-Кавказский			25,1	6,27
Уральский			7,03	0,55
Западно-Сибирский			78,7	28,84
Восточно-Сибирский				32,2
Дальневосточный
Российская Федерация

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.

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, в ó ды в жидком, твердом и газообразном состоянии и их распределение на Земле. Они находятся в естественных водоемах на поверхности (в океанах, реках, озерах и болотах); в недрах (подземные воды); во всех растениях и животных; а также в искусственных водоемах (водохранилищах, каналах и пр.).

Вода единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения. Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще ок. 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.

Вода, самое распространенное соединение на Земле, обладает уникальными химическими и физическими свойствами. Поскольку она легко растворяет минеральные соли, живые организмы вместе с ней поглощают питательные вещества без каких-либо существенных изменений собственного химического состава. Таким образом, вода необходима для нормальной жизнедеятельности всех живых организмов. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ее молекулярный вес всего 18, а точка кипения достигает 100

° C при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. На б ó льших высотах, где давление ниже, чем на уровне моря, вода закипает при более низких температурах. Когда вода замерзает, ее объем увеличивается более чем на 11%, и расширяющийся лед может разрывать водопроводные трубы и мостовые и разрушать скальные породы, превращая их в рыхлый грунт. По плотности лед уступает жидкой воде, что и объясняет его плавучесть.

Вода также обладает уникальными термическими свойствами. Когда ее температура понижается до

0 ° C и она замерзает, то из каждого грамма воды высвобождается 79 кал. При ночных заморозках фермеры иногда опрыскивают сады водой для защиты бутонов от повреждения морозом. При конденсации водяного пара каждый его грамм отдает 540 кал. Эта теплота может быть использована в отопительных системах. Благодаря высокой теплоемкости вода поглощает большое количество теплоты без изменения температуры.

Молекулы воды сцепляются посредством «водородных (или межмолекулярных) связей», когда кислород одной молекулы воды соединяется с водородом другой молекулы. Вода также притягивается к другим водород- и кислородсодержащим соединениям (т.н. молекулярное притяжение). Уникальные свойства воды определяются прочностью водородных связей. Силы сцепления и молекулярного притяжения позволяют ей преодолевать силу тяжести и вследствие капиллярности подниматься вверх по мелким порам (например, в сухой почве).

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

При изменении температуры воды изменяются и водородные связи между ее молекулами, что в свою очередь приводит к изменению ее состояния от жидкого до твердого и газообразного. См. также ВОДА, ЛЕД И ПАР.

Поскольку жидкая вода является прекрасным растворителем, она редко бывает абсолютно чистой и содержит минеральные вещества в растворенном или взвешенном состоянии. Лишь 2,8% из 1,36 млрд. км

3 всей имеющейся на Земле воды приходится на долю пресной, причем б ó льшая ее часть (ок. 2,2%) находится в твердом состоянии в горных и покровных ледниках (преимущественно в Антарктиде) и только 0,6% в жидком. Примерно 98% жидкой пресной воды сосредоточено под землей. Соленые воды океанов и внутренних морей, занимающих более 70% земной поверхности, составляют 97,2% всех вод Земли. См. также ОКЕАН. Круговорот воды в природе. Хотя общие запасы воды в мире неизменны, постоянно происходит ее перераспределение, и, таким образом, она является возобновимым ресурсом. Круговорот воды происходит под влиянием солнечной радиации, которая стимулирует испарение воды. При этом осаждаются растворенные в ней минеральные вещества. Водяной пар поднимается в атмосферу, где конденсируется, и благодаря силе тяжести вода возвращается на землю в виде осадков дождя или снега (см. также ДОЖДЬ) . Б ó льшая часть осадков выпадает над океаном и лишь менее 25% над сушей. Около 2/3 этих осадков в результате испарения и транспирации поступает в атмосферу и лишь 1/3 стекает в реки и просачивается в грунт. См. также ГИДРОЛОГИЯ.

Сила тяжести способствует перераспределению жидкой влаги с более высоких участков на более низкие как на земной поверхности, так и под ней. Вода, первоначально приведенная в движение солнечной энергией, в морях и океанах перемещается в виде океанических течений, а в воздухе в облаках.

Географическое распределение осадков. Объем естественного возобновления водных запасов за счет атмосферных осадков различается в зависимости от географического положения и размеров частей света. Например, Южная Америка ежегодно получает почти втрое больше осадков, чем Австралия, и почти вдвое больше, чем Северная Америка, Африка, Азия и Европа (перечислены в порядке уменьшения годового количества осадков). Часть этой влаги возвращается в атмосферу в результате испарения и транспирации растениями: в Австралии эта величина достигает 87%, а в Европе и Северной Америке лишь 60%. Остальная часть осадков стекает по земной поверхности и в конце концов с речным стоком достигает океана.

В пределах материков количество осадков также в значительной степени варьирует от места к месту. Например, в Африке, на территории Сьерра-Леоне, Гвинеи и Кот д

" Ивуара ежегодно выпадает более 2000 мм осадков, на большей части центральной Африки от 1000 до 2000 мм, но при этом в некоторых северных районах (пустыня Сахара и Сахель) количество осадков составляет лишь 5001000 мм, а в южных Ботсване (включая пустыню Калахари) и Намибии менее 500 мм.

Восточная Индия, Бирма и часть Юго-Восточной Азии получают более 2000 мм осадков в год, а б

ó льшая часть остальной Индии и Китая от 1000 до 2000 мм, при этом северный Китай лишь 5001000 мм. На территории северо-западной Индии (включая пустыню Тар), Монголии (включая пустыню Гоби), Пакистана, Афганистана и б ó льшей части Среднего Востока ежегодно выпадает менее 500 мм осадков.

В Южной Америке годовое количество осадков в Венесуэле, Гайане и Бразилии превышает 2000 мм, б

ó льшая часть восточных районов этого материка получает 10002000 мм, но Перу и некоторые районы Боливии и Аргентины лишь 5001000 мм, а Чили менее 500 мм. В расположенных севернее некоторых областях Центральной Америки выпадает свыше 2000 мм осадков в год, в юго-восточных районах США от 1000 до 2000 мм, а в ряде районов Мексики, на северо-востоке и Среднем Западе США, в восточной Канаде 5001000 мм, тогда как в центральной Канаде и на западе США менее 500 мм.

На крайнем севере Австралии годовое количество осадков составляет 10002000 мм, в некоторых других северных районах оно колеблется от 500 до 1000 мм, но б

ó льшая часть материка и особенно его центральные районы получают менее 500 мм. ó льшей части бывшего СССР также выпадает менее 500 мм осадков в год. Временные циклы доступности воды. В любой точке земного шара речной сток испытывает суточные и сезонные колебания, а также меняется с периодичностью в несколько лет. Эти вариации часто повторяются в определенной последовательности, т.е. являются цикличными. Например, расходы воды в реках, берега которых покрыты густым растительным покровом, обычно выше ночью. Это объясняется тем, что с рассвета до заката растительность использует грунтовые воды для транспирации, вследствие чего происходит постепенное сокращение речного стока, но его объем снова увеличивается ночью, когда транспирация прекращается.

Сезонные циклы водообеспеченности зависят от особенностей распределения осадков в течение года. Например, на Западе США дружное таяние снега происходит весной. В Индии зимой выпадает незначительное количество осадков, а в разгар лета начинаются обильные муссонные дожди. Хотя среднегодовой речной сток почти постоянен на протяжении ряда лет, экстремально высоким или экстремально низким он бывает раз в 1113 лет. Возможно, это связано с цикличностью солнечной активности. Сведения о цикличности хода осадков и речного стока используются при прогнозе водообеспеченности и повторяемости засух, а также при планировании водоохранной деятельности.

ИСТОЧНИКИ ВОДЫ

Основным источником пресной воды являются атмосферные осадки, но для потребительских нужд могут также использоваться и два других источника: подземные и поверхностные воды. Подземные источники. Примерно 37,5 млн. км 3 , или 98% всей пресной воды в жидком состоянии приходится на подземные воды, причем ок. 50% из них залегает на глубинах не более 800 м. Однако объем доступных подземных вод определяется свойствами водоносных горизонтов и мощностью откачивающих воду насосов. Запасы подземных вод в Сахаре оцениваются примерно в 625 тыс. км 3 . В современных условиях они не пополняются за счет поверхностных пресных вод, а при откачке истощаются. Некоторые наиболее глубоко залегающие подземные воды вообще никогда не включаются в общий круговорот воды, и только в районах активного вулканизма такие воды извергаются в форме пара. Однако значительная масса подземных вод все же проникает на земную поверхность: под действием силы тяжести эти воды, двигаясь вдоль водонепроницаемых наклоннозалегающих пластов горных пород, выходят у подножий склонов в виде источников и ручьев. Кроме того, они откачиваются насосами, а также извлекаются корнями растений и затем в процессе транспирации поступают в атмосферу.

Зеркало грунтовых вод представляет собой верхний предел доступных подземных вод. При наличии уклонов зеркало грунтовых вод пересекается с земной поверхностью, и образуется источник. Если подземные воды находятся под большим гидростатическим давлением, то в местах их выхода на поверхность формируются артезианские источники. С появлением мощных насосов и развитием современной буровой техники извлечение подземных вод облегчилось. Для обеспечения подачи воды в мелкие колодцы, установленные на водоносных горизонтах, применяются насосы. Однако в скважинах, пробуренных на б

ó льшую глубину, до уровня напорных артезианских вод, последние поднимаются и насыщают вышележащие грунтовые воды, а иногда выходят на поверхность. Подземные воды перемещаются медленно, со скоростью нескольких метров за сутки или даже за год. Ими обычно насыщены пористые галечные или песчаные горизонты или относительно водонепроницаемые пласты глинистых сланцев, и лишь изредка они сосредоточены в подземных полостях или в подземных потоках. Для правильного выбора места бурения колодца обычно требуются сведения о геологическом строении территории.

В некоторых частях земного шара растущее потребление подземных вод имеет серьезные последствия. Откачка большого объема подземных вод, несопоставимо превышающего их естественное пополнение, приводит к нехватке влаги, а понижение уровня этих вод требует б

ó льших затрат на дорогостоящую электроэнергию, используемую для их извлечения. В местах истощения водоносного горизонта земная поверхность начинает проседать, и там осложняется восстановление водных ресурсов естественным путем.

В прибрежных районах чрезмерный забор подземных вод приводит к замещению пресной воды в водоносном горизонте морской, соленой, и таким образом происходит деградация местных источников пресной воды.

Постепенное ухудшение качества подземных вод в результате накопления солей может иметь еще более опасные последствия. Источники солей бывают как природными (например, растворение и вынос минералов из грунтов), так и антропогенными (внесение удобрений или чрезмерный полив водой с высоким содержанием солей). Реки, питающиеся от горных ледников, обычно содержат менее 1 г/л растворенных солей, но минерализация воды в иных реках достигает 9 г/л вследствие того, что они на большом протяжении дренируют территории, сложенные соленосными породами.

В результате беспорядочного сброса или захоронения токсичных химических веществ происходит их просачивание в водоносные горизонты, являющиеся источниками питьевой или ирригационной воды. В ряде случаев достаточно всего нескольких лет или десятилетий, чтобы вредные химические вещества попали в подземные воды и накопились там в ощутимых количествах. Однако, если водоносный горизонт был однажды загрязнен, для его естественного самоочищения потребуется от 200 до 10 000 лет.

Поверхностные источники. Лишь 0,01% от общего объема пресной воды в жидком состоянии сосредоточена в реках и ручьях и 1,47% в озерах. Для накопления воды и постоянного обеспечения ею потребителей, а также для предотвращения нежелательных паводков и производства электроэнергии на многих реках сооружены плотины. Наибольшие средние расходы воды, а следовательно, и наибольший энергетический потенциал имеют Амазонка в Южной Америке, Конго (Заир) в Африке, Ганг с Брахмапутрой в южной Азии, Янцзы в Китае, Енисей в России и Миссисипи с Миссури в США. См. также РЕКА. Потребление воды разными культурами. Для получения высоких урожаев требуется много воды: так, например, на выращивание 1 кг вишни расходуется 3000 л воды, риса 2400 л, кукурузы в початках и пшеницы 1000 л, зеленых бобов 800 л, винограда 590 л, шпината 510 л, картофеля 200 л и лука 130 л. Примерное количество воды, затрачиваемое только на выращивание (а не на переработку или приготовление) пищевых культур, потребляемых ежедневно одним человеком в западных странах, на завтрак ок. 760 л, на обед (ланч) 5300 л и на ужин 10 600 л, что в целом за сутки составляет 16 600 л.

В сельском хозяйстве вода идет не только на полив посевов, но также на пополнение запасов подземных вод (чтобы предупредить слишком быстрое опускание уровня грунтовых вод); на вымывание (или выщелачивание) солей, накопившихся в почве, на глубину ниже корнеобитаемой зоны возделываемых культур; для опрыскивания против вредителей и болезней; защиты от заморозков; внесения удобрений; снижения температуры воздуха и почвы летом; для ухода за домашним скотом; эвакуации обработанных сточных вод, используемых для орошения (преимущественно зерновых культур); и переработки собранного урожая.

Пищевая промышленность. Для переработки разных пищевых культур требуется неодинаковое количество воды в зависимости от продукта, технологии изготовления и доступности воды соответствующего качества в достаточном объеме. В США на производство 1 т хлеба расходуется от 2000 до 4000 л воды, а в Европе лишь 1000 л и всего 600 л в некоторых других странах. Для консервирования фруктов и овощей требуется от 10 000 до 50 000 л воды на 1 т в Канаде, а в Израиле, где вода представляет собой большой дефицит, только 40001500. «Чемпионом» по затратам воды является лимская фасоль, на консервирование 1 т которой в США расходуется 70 000 л воды. На переработку 1 т сахарной свеклы затрачивается 1800 л воды в Израиле, 11 000 л во Франции и 15 000 л в Великобритании. На переработку 1 т молока требуется от 2000 до 5000 л воды, а на производство 1000 л пива в Великобритании 6000 л, а в Канаде 20 000 л. Промышленное водопотребление. Целлюлозно-бумажная промышленность одна из самых водоемких вследствие огромного объема перерабатываемого сырья. На производство каждой тонны целлюлозы и бумаги в среднем затрачивается 150 000 л воды во Франции и 236 000 л в США. В процессе производства газетной бумаги на Тайване и в Канаде расходуется ок. 190 000 л воды на 1 т продукции, производство же тонны высококачественной бумаги в Швеции требует 1 млн. л воды. Топливная промышленность. Для производства 1000 л высококачественного авиационного бензина необходимо 25 000 л воды, а автомобильного бензина на две трети меньше. Текстильная промышленность требует много воды для замачивания сырья, его очистки и промывки, отбеливания, крашения и отделки тканей и для других технологических процессов. Для производства каждой тонны хлопчатобумажной ткани необходимо от 10 000 до 250 000 л воды, шерстяной до 400 000 л. Изготовление синтетических тканей требует значительно больше воды до 2 млн. л на 1 т продукции. Металлургическая промышленность. В ЮАР при добыче 1 т золотой руды расходуется 1000 л воды, в США при добыче 1 т железной руды 4000 л и 1 т бокситов 12 000 л. Для производства железа и стали в США требуется примерно 86 000 л воды на каждую тонну продукции, но до 4000 л из них составляют безвозвратные потери (главным образом, на испарение), и, следовательно, примерно 82 000 л воды может быть использовано повторно. Водопотребление в черной металлургии значительно варьирует по странам. На производство 1 т чугуна в чушках в Канаде тратится 130 000 л воды, на выплавку 1 т чугуна в доменной печи в США 103 000 л, стали в электропечах во Франции 40 000 л, а в Германии 800012 000 л. Электроэнергетика. Для производства электроэнергии на ГЭС используется энергия падающей воды, приводящая в движение гидравлические турбины. В США на ГЭС ежедневно расходуется 10 600 млрд. л воды (см. также ГИДРОЭНЕРГЕТИКА) . Сточные воды. Вода необходима для эвакуации бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков. Хотя около половины населения, например США, обслуживается канализационными системами, стоки из многих домов все еще просто сбрасываются в отстойники. Но все б ó льшая осведомленность о том, к каким последствиями приводит загрязнение воды через подобные устаревшие канализационные системы, стимулировала прокладку новых систем и сооружение водоочистных станций для предотвращения инфильтрации загрязняющих веществ в подземные воды и поступления неочищенных стоков в реки, озера и моря (см. также ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ) . ДЕФИЦИТ ВОДЫ

Когда водопотребление превышает поступление воды, разница обычно компенсируется ее запасами в водохранилищах, так как обычно и спрос и поступление воды варьируют по сезонам. Отрицательный водный баланс формируется в условиях, когда испарение превышает количество осадков, поэтому умеренное снижение запасов воды обычное явление. Острый дефицит наступает, когда приток воды оказывается недостаточным из-за продолжительной засухи или когда вследствие неудовлетворительного планирования потребление воды постоянно растет более быстрыми темпами, чем это ожидалось. На протяжении всей своей истории человечество время от времени страдало из-за нехватки воды. Чтобы не испытывать недостатка в воде даже во время засух, во многих городах и районах стараются ее запасать в водохранилищах и подземных коллекторах, но временами необходимы дополнительные водосберегающие мероприятия, а также ее нормированный расход. ПРЕОДОЛЕНИЕ ДЕФИЦИТА ВОДЫ

Перераспределение стока направлено на обеспечение водой тех районов, где ее не хватает, а охрана водных ресурсов на уменьшение невосполнимых потерь воды и сокращение потребности в ней на местах. Перераспределение стока. Хотя традиционно многие крупные поселения возникали близ постоянных водных источников, в настоящее время некоторые населенные пункты создают также в районах, которые получают воду издалека. Даже в тех случаях, когда источник дополнительного водоснабжения находится в пределах того же штата или страны, что и пункт назначения, возникают технические, экологические или экономические проблемы, но если импортируемая вода пересекает государственные границы, то число потенциальных осложнений возрастает. Например, распыление йодистого серебра в облаках приводит к увеличению количества осадков в одном районе, но это может повлиять на уменьшение осадков в других районах.

Один из масштабных проектов переброски стока, предложенный в Северной Америке, предусматривает отведение 20% избыточной воды из северо-западных районов в аридные области. При этом ежегодно перераспределялось бы до 310 млн.м

3 воды, сквозная система водохранилищ, каналов и рек способствовала бы развитию навигации во внутренних районах, Великие озера ежегодно получали бы дополнительно 50 млн.м 3 воды (что компенсировало бы понижение их уровня), и вырабатывалось бы до 150 млн. кВт электроэнергии. Другой грандиозный план переброски стока связан с сооружением Большого Канадского канала, по которому вода направлялась бы из северо-восточных районов Канады в западные, а оттуда в США и Мексику.

Большое внимание привлекает проект буксировки айсбергов из Антарктики в аридные районы, например на Аравийский п-ов, что позволит ежегодно обеспечивать пресной водой от 4 до 6 млрд. человек или орошать ок. 80 млн. га земель.

Одним из альтернативных методов водоснабжения является опреснение соленой воды, главным образом океанической, и транспортировка ее к местам потребления, что технически осуществимо благодаря применению электродиализа, вымораживания и различных систем дистилляции. Чем крупнее опреснительная установка, тем дешевле обходится получение пресной воды. Но с увеличением стоимости электроэнергии опреснение становится экономически невыгодным. Его используют лишь в тех случаях, когда энергия легкодоступна и другие способы получения пресной воды нецелесообразны. Коммерческие опреснительные установки действуют на островах Кюрасао и Аруба (в Карибском море), в Кувейте, Бахрейне, Израиле, Гибралтаре, на о.Гернси и в США. В других странах были построены многочисленные демонстрационные установки меньшей мощности.

Охрана водных ресурсов. Существует два широко распространенных способа сбережения водных ресурсов: сохранение существующих запасов пригодной к употреблению воды и приумножение ее запасов путем сооружения боле совершенных коллекторов. Накопление воды в водохранилищах предотвращает ее сток в океан, откуда она может быть вновь извлечена лишь в процессе круговорота воды в природе или путем опреснения. Водохранилища тоже облегчают водопользование в нужное время. Вода может храниться в подземных полостях. При этом не происходит потерь влаги на испарение, и сберегаются ценные земли. Сохранению существующих запасов воды способствуют каналы, не допускающие просачивание воды в грунт и обеспечивающие ее эффективную транспортировку; применение более эффективных методов орошения с использованием сточных вод; сокращение объема воды, стекающей с полей или фильтрующейся ниже корнеобитаемой зоны посевных культур; бережное использование воды на бытовые нужды.

Однако каждый из этих способов сбережения водных ресурсов оказывает то или иное воздействие на окружающую среду. Например, плотины портят естественную красоту незарегулированных рек и препятствуют аккумуляции на поймах плодородных илистых наносов. Предотвращение потерь воды в результате фильтрации в каналах может нарушить водообеспечение болот и тем самым неблагоприятно отразиться на состоянии их экосистем. Это может также препятствовать пополнению запасов грунтовых вод, влияя таким образом на водоснабжение других потребителей. А для уменьшения объема испарения и транспирации сельскохозяйственными культурами необходимо сокращать посевные площади. Последняя мера оправдана в районах, страдающих от нехватки воды, где при этом проводится режим экономии за счет сокращения расходов на ирригацию из-за высокой стоимости энергии, необходимой для подачи воды.

ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Сами источники водоснабжения и водохранилища имеют значение лишь когда вода доставляется в достаточном объеме к потребителям в жилые дома и учреждения, к пожарным гидрантам (устройствам для отбора воды на пожарные нужды) и другим объектам коммунального хозяйства, на промышленные и сельскохозяйственные объекты.

Современные системы фильтрации, очистки и распределения воды не только удобны, но и способствуют предотвращению распространения таких передающихся через воду болезней, как тиф и дизентерия. Типичная городская система водоснабжения включает забор воды из реки, пропуск ее через грубый фильтр для устранения основной массы загрязнителей, а затем через измерительный пост, где фиксируются ее объем и скорость течения. После этого вода поступает в водонапорную башню, откуда пропускается через аэрационную установку (где происходит окисление примесей), микрофильтр для удаления ила и глины и песчаный фильтр для удаления оставшихся примесей. Хлор, убивающий микроорганизмы, добавляется в воду в магистральной трубе перед поступлением в смеситель. В конечном итоге перед отправкой в распределительную сеть потребителям очищенная вода закачивается в накопительный резервуар.

Трубы на центральной водопроводной станции обычно чугунные, большого диаметра, который постепенно, по мере разветвления распределительной сети, уменьшается. От уличных водопроводных магистралей с трубами диаметром 1025 см вода подается к отдельным домам по оцинкованным медным или пластиковым трубам.

Орошение в сельском хозяйстве. Поскольку орошение требует огромных расходов воды, системы водоснабжения сельскохозяйственных районов должны иметь большую пропускную способность, особенно в аридных условиях. Вода из водохранилища направляется в облицованный, а чаще необлицованный магистральный канал и затем по ответвлениям в распределительные ирригационные каналы разного порядка на фермы. На поля вода выпускается разливом или по оросительным бороздам. Поскольку многие водохранилища расположены выше орошаемых земель, вода в основном течет под действием силы тяжести. Фермеры, которые сами запасают воду, откачивают ее из скважин прямо в арыки или накопительные водоемы.

Для полива дождеванием или капельного орошения, практикующегося в последнее время, используют насосы небольшой мощности. Кроме того, существуют гигантские центрально-стержневые ирригационные установки, откачивающие воду из скважин прямо посреди поля непосредственно в трубу, снабженную дождевальными приспособлениями и вращающуюся по кругу. Орошаемые таким образом поля с воздуха кажутся гигантскими зелеными кругами, некоторые из них достигают в диаметре 1,5 км. Такие установки обычны для Среднего Запада США. Они также используются в ливийской части Сахары, где из глубокого нубийского водоносного пласта откачивается более 3785 л воды в минуту.

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

Характеристика мировых запасов вод

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

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

Суммарные водные ресурсы России

(по данным Центра регистра и кадастра)

	Среднемноголетний объем возобновляемого стока	Статические запасы

Речной сток*



Подземные воды
Почвенная влага

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

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

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

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

Государственный водный реестр содержит сведения:

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

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

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

о предоставлении водных объектов в пользование и о договорах водопользования.

Поверхностные водные ресурсы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В природе озера выполняют следующие основные функции:

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

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

Характеристика крупных озер России

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

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

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

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

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

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

Рис. 2.4 Структура использования термальных подземных вод, %.

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

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

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

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

Основные характеристики крупных рек России.

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









Западная Двина

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

(Классификация рек по протяженности:

ручьи – протяженность до 10км,

малые реки 10…100км,

средние реки 100…300км,

крупные – более 300 км).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

затопление и подтопление земельных угодий;

разрушение берегов;

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

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

Водохозяйственное районирование территории

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

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