Проблемы водных ресурсов мира

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.

1. 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. км³. Это и есть водный потенциал нашей планеты. Однако 98% общего объема вод приходится на соленые воды и лишь 28,3 млн. км³. " 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.