Вода - это один из незаменимых источников существования любого живого существа на Земле. С развитием новейших технологий потребность в ней растет с каждым днем.

Водные ресурсы Земли: общая характеристика

Водные ресурсы мира (гидросфера) - это совокупность всех возможных источников воды на планете Земля. Не секрет, что любая сфера жизнедеятельности требует водных компонентов. Статистика показывает, что объем гидросферы достаточно большой - 1.3 млрд. км. Однако данная цифра не отражает достаточность воды в мире, поскольку стратегическую роль играет именно пресная питьевая вода, а ее количество колеблется от 2 до 2,6%.

В водные ресурсы мира (пресные) входят ледовые глыбы Антарктиды и Арктики, природные озера и горные реки. Однако получить полный доступ к этим источникам, к сожалению, невозможно.

Проблематика водных ресурсов мира

На данный момент только несколько государств мира достаточно обеспечены водой, а по статистическим сведениям, около 89 стран вообще страдают от водного дефицита. Роль воды трудно переоценить, а плохое ее качество - это причина 31% заболеваний на Земле. Проблемы водных ресурсов мира не должны игнорироваться ни одним государством мира, а оперативно и коллективно решаться.

С каждым годом потребность в воде возрастает, это напрямую связано с ростом населения и развитием экономики. Многие государства сейчас вводят новые методы получения воды, ее очистки, обогащения минералами. К сожалению, вода накапливается очень медленно, а потому относится к группе невосстанавливаемых ресурсов.

Использование воды в мире

Водные ресурсы на планете Земля расположены крайне неравномерно. Если экваториальные районы (Бразилия, Перу, Индонезия) и северные умеренные пояса обеспечены водой сверх нормы, то все тропические районы (составляют 63% всей площади земного шара) испытывают острую нехватку воды.

Использование водных ресурсов в мире, как правило, стабильное. Наибольший процент воды приходится на сельское хозяйство, тяжелую промышленность (металлургию, нефтепереработку, автомобилестроение, химическую и деревообрабатывающую индустрии). Не меньшую конкуренцию данным источникам использования составляют современные теплоэлектростанции. Несмотря на их дешевизну, получение энергии таким методом не только существенно сокращает количество целевой воды, но и загрязняет и делает непригодной к употреблению воду в ближайших водоемах.

Всемирный Водный Совет образован 1996 году при поддержке 50 стран мира и 300 международных организаций. Это универсальная международная платформа, основной целью которой является решение глобальных водных проблем. Для привлечения внимания международного сообщества Совет периодически проводит Всемирный Водный Форум. Раз в три года (22 мая) участники данной организации выдвигают компетентных специалистов и профессоров, которые предлагают новые методы решения настоящих и будущих проблем, демонстрируют имеющиеся показатели и прочие сведения о водных ресурсах.

Водные ресурсы мира составляют разнообразные источники: горы, океаны, реки, ледники. Абсолютное большинство из них предлагают воду низкого качества из-за природных и антропогенных факторов :

• стекание использованных (загрязненных) вод в реки и моря;
• использование пресной воды для бытовых нужд (мытье автомобилей в водоемах);
• попадание в водоемы нефтепродуктов и химикатов;
• несовершенная система очистки воды;
• бездействие органов охраны природной среды;
• отсутствие финансовых ресурсов.

Водные ресурсы мира лишь на 4% загрязняются от естественных источников. Это, как правило, выброс алюминия из земной коры.

Загрязненная вода - источник инфекционных заболеваний

Чистые пресные водные ресурсы стран мира в природе на данный момент существуют в практически недоступных источниках (ледники, горные озера), а потому люди чаще прибегают к очищению простой речной воды. Однако если она плохо обработана, то риск получения инфекционного заболевания чрезвычайно велик. Грязная вода - источник тяжелых, трудноизлечимых заболеваний, таких как тиф, туберкулез, холера, дизентерия, сап и др. В течение 18 и 19 веков большинство страшных пандемий начинались именно с употребления грязной воды.

Статистика в данном вопросе является достаточно неутешительной, поскольку около половины человечества страдает от плохой воды. Жители Африки и Средней Азии не только не имеют доступа к пресным водам, но и не имеют возможности очистить имеющиеся.

Всемирный день водных ресурсов

Всемирный день воды введен ООН в 1993 году и отмечается ежегодно 22 мая. Генеральный секретарь ООН в честь этого дня проводит различные форумы, совещания, круглые столы, собрания по поводу глобальных водных проблем. Также 22 мая статистики ООН демонстрируют очередные новые данные о росте или уменьшении уровня обеспеченности водными ресурсами в различных странах мира (география водных ресурсов мира).

Ежегодно выбирается новая тема, которая больше всего волнует международных потребителей. К ним относятся вопросы о количестве воды в современных водных бассейнах, водные заболевания, водные стихийные бедствия, дефицит водных ресурсов, пресные источники воды, проблемы водного обеспечения в городах.

Способы преодоления дефицита

Характеристика водных ресурсов мира показывает, что данный ресурс является невозобновляемым, поэтому большинство цивилизованных стран мира пытаются различными способами рационально использовать воду. К способам преодоления водного дефицита можно отнести:

1. Установление счетчиков, которые будут правильно и точно высчитывать количество использованной воды.

2. Создание прочной информационной базы, распространение информации о дефиците воды в обществе посредством СМИ, публицистики и др.

3. Усовершенствование канализационной системы.

4. Экономия. Простые правила экономии воды населением могут помочь существенно сократить ее расходы для более полезных целей.

5. Создание водохранилищ для пресной воды.

6. Введение санкций за нарушение водного законодательства.

7. Опреснение соленой или дезинтоксикация химическими средствами грязной воды. Если раньше для уничтожения микробов применялись агрессивные средства химической промышленности, то сейчас, как правило, распространены безвредные соединения йода или хлора.

Водные ресурсы играют немалую роль в жизни современного общества. Ее качество, количество, физическое состояние, температура и другие характеристики напрямую влияют на жизнедеятельность всего живого на планете Земля. Однако современное общество забросило этот ценный ресурс, а потому актуальным вопросом является создание действенного механизма очистки и рационального использования воды.

Водные ресурсы состоят из многих источников, однако все они составляют гидросферу. Ее неудовлетворительное состояние может привести к вымиранию людей, популяций животных, исчезновению растений, распространению инфекционных заболеваний.

Проблема воды в мире является насущной и требует оперативного вмешательства. Если международное сообщество будет игнорировать такие вопросы, то существует угроза полного дефицита водных ресурсов на планете.

Водоресурсный потенциал и водообеспеченность

Из всех видов ресурсов вода является наиболее уникальным ресурсом. Вода - основа всего живого, все растительные и животные организмы содержат в своем составе воду. Большинство химических реакций на Земле протекают в водной среде. В то время как большинство минерально-сырьевых ресурсов взаимозаменимы (например, нефть можно заменить углем, газом; медь – алюминием и т.д.), воду нельзя заменить ничем. Вода – это то, без чего в том или ином виде не может обойтись ни одно современное производство. Тем более незаменима питьевая вода – ресурс, без которого не может существовать ни человек, ни животный мир.

Вода - одно из наиболее распространенных веществ в природе. Мировой океан занимает 71% площади поверхности Земного шара. Однако распределение суши и океана неравномерно: в северном полушарии суша занимает 39%, а в южном – 19% поверхности. Воды Земного шара сосредоточены не только в океанах и морях. Они также заключены в реках, озерах, ледниках, в подземных горизонтах, в атмосфере, в почвах, болотах и т.д. Общий объем всех вод Земли оценивается приблизительно в 1,5 млрд км 3 , и носит название водного потенциала планеты . Однако наибольший интерес для человека представляют пресные воды. На их долю приходится только 2% от всего водного потенциала планеты (остальные 98% - это соленые воды). Именно эти 2% называются потенциальными водными ресурсами . Следует иметь в виду, что к потенциальным водным ресурсам помимо речных, озерных и подземных вод относятся также воды ледников, снежных покровов, атмосферы, многолетнемерзлых пород и др., т.е. те воды, которые в настоящее время пока практически не используются, но составляют около 80% всех пресных вод планеты. Только 20% от потенциальных водных ресурсов (т.е. от всех пресных вод планеты), которые пригодны и реально могут использоваться в хозяйственной деятельности человека, и называются водными ресурсами .

Таблица 6.1.

Приведенные определения общепризнанны, но не являются безусловно верными. Уже сейчас опреснительные установки обеспечивают водой потребителей в ряде стран, расположенных в вододефицитных районах мира. Да и просто морская вода находит все более широкое применение во многих отраслях хозяйства – для технологических нужд, в промышленности, в аграрном секторе. Помимо соленых вод Мирового океана, формально не входящих в «водные ресурсы», все больший потребительский интерес вызывают воды, заключенные в айсбергах, которые тоже, согласно приведенным выше определениям, пока не попадают в категорию «ресурса». Однако в последние годы разрабатываются проекты их транспортировки и использования в вододефицитных районах в качестве источника пресной и питьевой воды. В некоторых странах уже имеется опыт бутылирования айсберговых и ледниковых вод для продажи в качестве питьевой воды высокого качества.

Гидросфера – один из самых подвижных после атмосферы компонентов геосферы. Все воды гидросферы находятся в постоянном движении, составляющем единый круговорот (табл. 6.2), который происходит благодаря силе тяжести и солнечной энергии (около 23 % всей поступающей солнечной энергии расходуется именно на круговорот воды). Круговорот воды обеспечивается такими процессами как выпадение атмосферных осадков, сток, инфильтрация, испарение, конденсация и др. В него вовлечены все без исключения воды Земли, где бы они ни находились: воды областей внутреннего стока, воды ледников, почвенная влага и т.д. Однако происходящий благодаря круговороту постоянный процесс возобновления вод в разных средах протекает с неодинаковой скоростью. Так, воды атмосферы полностью обновляются за 8 суток, речные воды – за 16 суток, вода, содержащаяся в болотах, обновляется – за 5 лет, а в озерах – за 17 лет. Несравненно больше потребуется времени для обновления водной массы в Мировом океане и подземных вод - соответственно 2,5 и 5 тысяч лет. А для полного возобновления вод, заключенных в ледниках, необходимо целых 8 тысяч лет. Будучи, кроме того, труднодоступными для эксплуатации, эти воды фактически находятся в «законсервированном» виде. Таким образом, в глобальном круговороте воды ежегодно в среднем участвует всего 0,04% всех вод планеты, что составляет около 577 тыс.км 3 . Именно эта ежегодно возобновляемая часть является наиболее важной для хозяйственного освоения т.к. она более доступна и ее использование не наносит существенного ущерба общим мировым запасам влаги.

Таблица 6.2.

Глобальные характеристики водного баланса (в тыс. км 3 /в год)

	осадки	испарение	сток
Весь Земной шар			-
Мировой океан
Вся суша

Приходная часть баланса - - расходная часть баланса

Из всех водных ресурсов наибольший практический интерес для удовлетворения потребностей человека представляют прежде всего реки и озера, а также подземные воды. Именно их объемы в основном и определяют водно-ресурсный потенциал территории.

Однако наличие в регионе большого числа водных объектов далеко не всегда является гарантией отсутствия проблем с водоснабжением, поскольку для оптимального водоснабжения должны выполняться следующие условия: вода должна подаваться в нужном объеме, соответствующего качества и в оптимальном режиме. Возможность выполнения названных требований во многом зависит от типа используемых водных объектов, их гидрологического режима и экологического состояния.

В большинстве стран в настоящее время ведущий источник водоснабжения - ресурсы речных вод, основной особенностью которых является способность в процессе круговорота в течение года возобновляются в среднем 23 раза. Поэтому при оценке фактических ресурсов речных вод любого региона единовременный объем воды в реках увеличивается в 23 раза. В целом для мира фактические ресурсы речных вод составляют 47 тыс.куб.км/год. Показатели обеспеченности ресурсами речного стока являются основанием для выделения вододефицитных и избыточно-водообеспеченных территорий. И хотя распределение ресурсов речного стока между частями света не отличается резкой неравномерностью (табл. 6.3), однако, в пределах каждой из них возможны очень сильные региональные различия. Так, основными вододефицитными районами земного шара являются Персидский залив, Центральная Азия, Юг Африки, западные побережья США и Мексики и др., а избыточно обеспеченными – Амазония, Аляска, Канада, экваториальные районы Африки, западная и северо-восточная Океания и др.

Таблица 6.3.

Распределение ресурсов речного стока

Вполне очевидно, что обеспеченность ресурсами речного стока не может анализироваться без учета особенностей его территориального распределения в пределах региона, а также плотности населения и размещения основных хозяйственных объектов. Например, удельные показатели обеспеченности ресурсами речного стока Австралии почти в 20 раз выше, чем Азии. А Украина, находящаяся на первом месте по величине суммарных водных ресурсов среди стран СНГ (не считая России), по удельным показателям занимает фактически последнее место. В России север Европейской части характеризуется недостаточной обеспеченностью ресурсами полного речного стока (5-10 тыс.м 3 /год/чел.), а средняя для страны величина в 29 тыс.м 3 /год/чел. получается за счет азиатских территорий, где обеспеченность водными ресурсами в малонаселенных районах достигает 50 тыс.м 3 /год/чел. Аналогичная ситуация наблюдается, например, в Бразилии. Основная часть водных ресурсов страны приходится на бассейн реки Амазонки, который в хозяйственном отношении освоен очень слабо. А густонаселенные центральные районы страдают от нехватки влаги.

Важной характеристикой водно-ресурсного потенциала территории является также степень транзитности стока . Та часть годового стока рек, которая формируется в пределах рассматриваемого региона, называется местной составляющей стока, в отличие от той его части, которая может приходить из сопредельных территорий, или уходить за ее пределы. Для стран засушливого климата транзитность стока часто превращается в огромную проблему, сдерживающую развитие производства. Например, Судан, на территории которого находится основной водосбор Нила, согласно межправительственному соглашению с Египтом имеет право на использование не более 30% стока реки Нил. Для этого Египет, заинтересованный в гарантированном получении воды и не имеющий на своей территории ни одного притока, с помощью сети режимных наблюдений в Судане (своей бывшей колонии) осуществляет жесткий контроль за прохождением воды на всех притоках Нила для определения суммарного формирующегося стока. Кроме того, контролю и согласованию подлежат все проекты использования воды Суданом. Поэтому, например, в проект строящейся Суданом в настоящее время электростанции в Мерове вынужденно заложено медленное заполнение водохранилища, дающее возможность Судану вписаться вместе с другими видами водопользования в 30%-ый лимит. Экономически это очень не выгодно, т.к. задержит начало эксплуатации электростанции, турбины которой могут начать работать только при определенном напоре воды, определяемом высотой наполнения водохранилища. Из стран СНГ ограниченными местными водными ресурсами обладают Узбекистан (9%), Молдова (7,7%), Украина (24%), Азербайджан (28%). В России на долю местных водных ресурсов приходится около 94 % стока, в Грузии – 90%, Беларуси – 61%, Казахстане –55%.

В некоторых регионах большую роль в обеспечении водой играют естественные озера . Примерами озерных стран могут служить страны Феноскандии, Канада, Северо-Запад Европейской территории России.

Важной частью водохозяйственного комплекса многих стран являются искусственные водоемы и водохранилища. На сегодняшний день в мире насчитывается несколько десятков тысяч водохранилищ различных по размеру, назначению, особенностям функционирования. Площадь водного зеркала водохранилищ Земного шара составляет более 400 тыс. км 2 , а их полный объем – 6 тыс. км 3 . Наибольшее хозяйственное и экологическое значение имеют крупные водохранилища, однако и мелкие запруды, небольшие водохранилища и искусственные озера в некоторых регионах могут играть важную роль, определяя особенности природопользования в них (например, Белорусское Полесье).

Одним из важнейших источников водоснабжения являются подземные воды , которые подразделяются на грунтовые (безнапорные) и артезианские (находящиеся под напором между водонепроницаемыми слоями). В ряде случаев подземные воды используются не только для целей водоснабжения, но и как источник тепла (термальные воды), в лечебной практике (минерализованные). Запасы подземных вод распределены очень не равномерно и не везде одинаково легко доступны.

Важной характеристикой водных ресурсов любого крупного региона следует считать количество выпадающих осадков . Особенно это существенно для земледельческих стран, т.к. недостаточность количества осадков, выпадающих в зоне земледелия, препятствует формированию вод почвенного горизонта в нужном объеме, что может отрицательно сказываться на развитии аграрного производства. Например, особенности физико-географического положения стран СНГ таковы, что в зоне земледелия выпадает меньше всего осадков. Подсчитано, что над зоной распашки выпадает всего 8% общего количества осадков. Конечно, эти показатели очень меняются и в многолетнем разрезе и внутри года. Но по статистике в степной зоне почти каждый третий год, а в сухостепной - практически каждый год, являются засушливыми.

Не менее важной характеристикой местного режима водных ресурсов, помимо пространственной, является ее временная изменчивость. Например, большая внутри- и межгодовая изменчивость речного стока затрудняет гарантированное потребление водных ресурсов в регионах с заданными уровнями объема используемой воды. Это создает трудности для стабильного водообеспечения населения и хозяйственных объектов, а следовательно, требует проведения дорогостоящих мероприятий по регулированию и перераспределению речного стока. Поэтому с точки зрения хозяйственной ценности водно-ресурсный потенциал территории зависит, в первую очередь, от соотношения объемов поверхностного и подземного стока. Поверхностная составляющая стока в хозяйственном отношении является менее ценной т.к. она в большей степени подвержена сезонным и суточным колебаниям. Расход воды в русле во влажный и сухой сезоны может различаться в 2-3, а иногда – в 10 раз. Резким суточным колебаниям расходов воды подвержены реки, имеющие, например, ледниковое питание. Кроме того, поверхностная составляющая стока технически более сложно осваиваема, т.к. включает паводковые и полые воды, которые очень быстро проходят по руслу. Для их улавливания необходимо создание специальных регулирующих устройств (например, строительство водохранилищ). При их отсутствии паводковые и полые воды не только не используются, но и могут представлять угрозу для местного населения, а также для различных хозяйственных объектов. Именно поэтому очень важным параметром для оценки возможности водохозяйственного освоения территории является такой параметр как устойчивая составляющая стока , которая количественно определяется суммой объема подземного стока и меженного руслового стока (т.е. не включающая паводковые и полые воды). В среднем для мира на ее долю приходится только 34% от всего стока.

Кроме того, следует иметь в виду, что XX столетие характеризовалось существенными антропогенными изменениями речного стока. В обжитых районах практически не осталось крупных рек, не испытавших прямого или косвенного воздействия хозяйственной деятельности. Причем, в равной степени существенное влияние на режим стока и качество воды оказывали мероприятия как в руслах самих рек, так и на водосборах: урбанизация (в результате которой сотни квадратных километров поверхности водосборов были покрыты асфальтом), агротехнические и лесомелиоративные мероприятия на водосборах, зарегулированность стока большим числом водохранилищ, различные виды осушительной и оросительной мелиорации, значительные водозаборы на ирригацию, промышленное и коммунальное водоснабжение, загрязнение поверхностных и подземных вод и др. В изменении стока рек России и стран ближнего зарубежья роль отдельных антропогенных факторов изменялась во времени. Так, в XX веке в период до 40-го года основную роль играли агротехнические мероприятия на водосборах (облесение склонов, создание полезащитных полос и т.д.), в 1950-1970-ые годы – русловое регулирование стока (это был период создания крупнейших водохранилищ), позже – на первое место по значимости вышли водные мелиорации (осушение, обводнение, орошение и т.д.).

Теперь вполне очевидно, что существенное трансформирование водного режима, которым часто злоупотребляли (даже если оно осуществлялось в интересах водообеспечения), явилось причиной не только самых разнообразных экологических проблем (таких как засоление, заболачивание, подтопление, уменьшение биологического разнообразия, изменение микроклиматических характеристик территории и т.д.), но и существенно осложнило удовлетворение потребностей водопользования и водопотребления в соответствующих регионах. Поэтому оптимальным следовало бы считать осуществление регионального подхода к решению проблем водного хозяйства с адаптацией к местному режиму водных ресурсов, без существенного его изменения. Любой регион характеризуется своей спецификой режима и территориального распределения водных ресурсов, следовательно, и подходы к развитию водохозяйственного комплекса должны быть индивидуальны.

Важнейшей характеристикой водных ресурсов любого региона является их качество. К сожалению, проблема качественного истощения водных ресурсов , проявляющаяся в сокращении доли незагрязненных человеком вод, стала одной из самых острых глобальных проблем человечества. В ряде районов практически не осталось сколько-нибудь крупных рек, качество воды которых не пострадало бы от хозяйственной деятельности человека. Уже сейчас многие районы мира испытывают дефицит чистой воды. Проблема доступа к чистой воде активно обсуждалась на конференции по устойчивому развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 году, где отмечалось, что в развивающихся странах каждый третий житель страдает от недостатка качественной питьевой воды. Обсуждение этой проблемы получило свое дальнейшее развитие в Йоханнесбурге в 2002 году, где с сожалением констатировалось, что за 10 прошедших лет ситуация существенно не улучшилась, а в ряде регионов - наоборот усугубилась. В соответствии с существующим положением, чистая вода, а особенно чистая питьевая вода, постепенно превращается в рыночный товар, далеко не всегда доступный всем категориям населения, особенно в развивающихся странах.

В связи с проблемой качественного истощения водных ресурсов весьма актуальным является определение ценности водно-ресурсного потенциала территории с позиции оценки соотношения объемов поверхностного и подземного стока. Подземные воды в несколько раз менее уязвимы для различных видов загрязнения, чем поверхностные, а следовательно, являются более ценным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения. В первую очередь это касается сельской местности, где очистка стоков, как правило, не осуществляется в должной мере.

Использование водных ресурсов и водное хозяйство

Использование водных ресурсов в хозяйственной деятельности осуществляется в виде водопользования и водопотребления. Водопользование – такой вид деятельности, когда вода не изымается из водоема, а используется для решения тех или иных проблем, являясь только необходимым условием функционирования данной отрасли хозяйства. Крупнейшими водопользователями являются: водный транспорт, рекреация, лесосплав, гидроэнергетика, рыбное хозяйство и т.д. Водопотребление – это вид деятельности, при котором вода фактически является сырьем, изымается из водоема и используется в технологическом процессе, входя в состав конечной продукции или теряясь безвозвратно. Крупнейшие водопотребители: пищевая, химическая и другие отрасли промышленности, коммунально-бытовое, сельское хозяйство и др. Требования к качеству воды у разных отраслей разное. Самые высокие требования у пищевой, химической промышленности, из водопользователей – у рыбного хозяйства. Не высоки требования к качеству воды у горнорудной промышленности, при лесосплаве.

Общемировые объемы водопотребления на протяжении всей истории человечества неуклонно возрастали практически пропорционально росту численности населения т.к. увеличивалось потребление воды для нужд коммунально-бытового снабжения, для развития водоемких отраслей промышленности, в аграрном секторе (прежде всего - в орошаемом земледелии). Однако во второй половине XX века произошло очень резкое увеличение темпов роста водопотребления, что наряду с загрязнением вод фактически привело ряд регионов мира к проблеме острого водного дефицита. Всего за период с 1900 г. по 1990 г. водопотребление увеличилось более чем в 10 раз (с 400 до 4 100 км 3 в год), а на 2000 год еще 10 лет назад оно прогнозировалось в объеме 6 тыс. км 3 в год. Однако осознание ограниченности водных ресурсов и развитие водосберегающих технологий позволило снизить прогнозные оценки на начало третьего тысячелетия до объемов несколько ниже, чем 4,8 тыс. км 3 в год.

Безусловно, при современном уровне развития человечество не может уменьшить количество используемой воды, поэтому вполне очевидно, что прогнозируемое сокращение водопотребления может быть достигнуто только за счет снижения удельной водоемкости производства. В связи с этим среди категорий водохозяйственного баланса следует различать понятие водозабор и водопотребление. Под водозабором подразумевается объем воды, изымаемой для нужд потребителей из искусственных или естественных водоемов. В процессе использования часть отобранной воды безвозвратно теряется на испарение, просачивание, оказывается связанной в технологических производственных процессах. Этот объем воды, вошедший в состав продукции, вместе с потерями на всех этапах технологического цикла формирует так называемые безвозвратные потери (безвозмездные потери). Их величина максимальна (80-90%) для сельского хозяйства, где вода преимущественно идет на орошение. Однако, и в промышленности потребности в воде велики. Так, на производство 1 тонны синтетического волокна требуется 5000 м 3 воды, 1 тонны хлопчатобумажной ткани – 250 м 3 воды, 1 тонны никеля – 4 000 м 3 воды. В сельском хозяйстве снижение потерь возможно только в ограниченном масштабе, т.к. может быть реализовано в основном за счет сокращения норм полива, что не всегда допустимо. Что касается промышленности, то здесь снижение потерь возможно за счет экологизации производства и совершенствования технологий. В настоящее время существуют разные по уровню водоемкости системы водоснабжения (рис.6.1). Например, системы прямоточного водоснабжения реализуются за счет подачи воды на предприятие прямо из источника, затем использованная вода возвращается в источник водоснабжения после очистки или без нее. В этом случае подразумевается постоянное изъятие воды из водоема в достаточно больших объемах. В системах замкнутого или оборотного водоснабжения в производственном цикле предприятия осуществляется неоднократное использование после соответствующей очистки одного и того же объема воды, что требует только дополнительной подачи воды из водного источника для компенсации имеющих место потерь практически без образования сбрасываемых сточных вод. Это обеспечивает снижение объемов водозабора и достаточно высокую экологичность производственного процесса. В системах повторного или многократного водоснабжения вода, использованная в одних процессах, передается для последующего использования в других процессах этого же или другого предприятия, а затем после очистки сбрасывается в водные объекты. Таким образом, в связи с возможностью многократного использования в производстве объемов изъятой воды необходимо иметь в виду, что водопотребление , т.е. общий объем воды, используемый отраслью хозяйства за определенный промежуток времени, может быть существенно выше, чем водозабор. В первую очередь это касается промышленности.

Прямоточная Замкнутая Повторная

Рис.6.1. Технологические системы водоснабжения.

Водохозяйственный баланс во многом определяется структурой водопотребления , которая принципиально отличается для стран с разной специализацией экономики. Поскольку большинство стран мира является аграрными, то и большая часть потребляемых вод приходится на сельскохозяйственный сектор экономики (65%). На долю промышленности в мире приходится 20% потребляемой воды, а на долю коммунально-бытового водоснабжения – 11%. В России картина выглядит несколько по иному: промышленность потребляет 55% всех вод, сельское хозяйство - 20%, коммунально-бытовой сектор - 18%.

Коммунально-бытовое водоснабжение, доля которого в целом в мире относительно не велика, играет огромную роль в жизни общества, являясь фактически показателем уровня социального развития. В последние десятилетия доля воды, используемой на коммунально-бытовые нужды, постоянно растет, что отчасти отражает ускорение процессов урбанизации в мире. Сейчас среднестатистический горожанин расходует воды в 4 раза больше сельского жителя. Именно коммунально-бытовой сектор предъявляет самые высокие требования к качеству воды и в тоже время является поставщиком значительной части загрязненных вод, сбрасываемых в водные объекты. Например, в России более 60% всего объема загрязненных сточных вод приходится на коммунально-бытовой сектор. Объемы коммунально-бытового водоснабжения очень дифференцируются для разных стран, городов и регионов. Так, например, в Лондоне на одного жителя в день тратится 260 литров воды, в Париже – 300, в Нью-Йорке и в Москве – по 600 л, для стран СНГ эта величина в среднем составляет 450 л в день на человека. В тоже время есть страны, где норма потребления всего 15 – 20 л в день, не смотря на то, что согласно документам конференции в Рио-де-Жанейро, минимальное значение не должно опускаться ниже 40 л в день на человека. Такие показатели просто недопустимы, т.к. отсутствие чистой питьевой воды является одной из главнейших причин возникновения инфекционных заболеваний. В тоже время по данным Всемирной организации здравоохранения более 1,5 млрд. человек не обеспечены в достаточной мере чистой питьевой водой.

В промышленном производстве вода используется как сырье, входя в состав производимой продукции, как растворитель, теплоноситель, как среда, поглощающая и транспортирующая примеси. Больше всего воды используется для охлаждения. Например, в теплоэнергетике - более 80% общего расхода. Основное количество воды на эти же цели идет и на металлургических заводах. Промышленность является одним из основных поставщиков загрязненных сточных вод (в России в среднем около 30% всего объема стоков). Несмотря на развитие систем оборотно-повторного водоснабжения в промышленности, в некоторых отраслях, например в нефтедобывающей и газовой, в перспективе ожидается (а в ряде случаев уже фиксируется) увеличение расхода воды, что связано с постепенным усложнением условий разработки и эксплуатации скважин. В структуре промышленного водопользования России явно лидирующая роль (70%) принадлежит электроэнергетике, что связано с использованием огромного объема вод для охлаждения котлов в теплоэнергетике и работы турбин в гидроэнергетике. На втором месте идет машиностроение (7%), затем деревообработка (4%) и другие отрасли.

Сельскохозяйственное водоснабжение, являющееся самым крупным водопотребителем в мире, почти весь объем используемых вод расходует на полив орошаемых угодий. И только менее 10% всех вод идет на нужды животноводства, коммунально-бытовое водоснабжение сельскохозяйственных населенных пунктов и предприятий по переработке сельхозяйственной продукции. Однако следует иметь в виду, что вода, забираемая на нужды животноводства, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей, т.к. например, поение скота загрязненной водой снижает продуктивность животных на 40-70%. В южных странах вода также широко используется для обводнения пастбищ, которые, как правило, имеют ограниченные водные ресурсы и являются основой развития животноводства.

Важнейшим направлением использования водных ресурсов является использование его гидроэнергетического потенциала, который свойственен в основном для текущей воды. Основные функции гидроэлектростанций – это регулирование равномерности графиков суточной нагрузки на энергосистемы (т.к. покрытие пиковых нагрузок с помощью тепловых агрегатов нецелесообразно и не всегда возможно по техническим и экономическим причинам, но вполне осуществимо с помощью турбин гидроэлектростанций) и выполнение функций аварийного резерва. Наличие регулирующих водохранилищ при гидроэлектростанциях на много повышает их возможности, поскольку снимает зависимость от водности реки в тот или иной период, позволяет осуществлять не только суточное, но и недельное, сезонное и даже многолетнее регулирование стока, а следовательно увеличивает гарантированную мощность ГЭС, создает условия для оптимального режима функционирования тепловых электростанций. В разных странах доля ГЭС в общем объеме производимой электроэнергии, очень варьирует: в Норвегии на нее приходится 99,5%, в Бразилия – 92,5%, Новой Зеландии – 80,1%, Чили – 65,3%, Франции –15%, России – 21,2%, Австралии – 9,6%, США – 9%, Японии – 8,6%, Великобритании – 1,4%, ЮАР – 0,3%, Дании – 0,1%. Уровень освоения гидроэнергетического потенциала также очень дифференцирован: более 90% освоено во Франции, Швейцарии, Австрии, 65-90% - в Японии, Германии, Швеции, 45-65% - в США, Канаде, Бразилии, Испании, 20-45% в Китае, Индии, Аргентине. Крупнейшей в мире ГЭС по всей видимости будет ГЭС «Три ущелья» на реке Янцзы (Китай) с проектной мощностью в 18,2 млн.кВт, которая в полном объеме должна вступить в строй к 2009 году. Российские ГЭС Саяно-Шушенская (6,4 млн.кВт), Красноярская (6,0 млн.кВт), Братская (4,5 млн.кВт), Усть-Илимская (4,3 млн.кВт) занимают соответственно пятое, шестое, девятое и десятое место в мире по мощности. Суммарная мощность гидроэлектростанций России составляет 44 млн.кВт (20% мощности электростанций).

Важнейшим элементом, обеспечивающим эффективное функционирование водного хозяйства любой страны или региона, помимо естественных водных объектов, являются специально создаваемые водохозяйственные комплексы и системы. Как правило, они включают один или несколько гидроузлов и водохранилищ (со всеми сопутствующими сооружениями) расположенных в одном или нескольких речных бассейнах, связанных между собой. Примером водохозяйственного комплекса могут служить гидроузлы и водохранилища на Волге (например, Куйбышевский), а водохозяйственной системы – каскады гидроузлов и водохранилищ (на реках Колорадо, Миссури, Волге, Ангаре, Днепре и др.). Московский водохозяйственный комплекс (система) образован четырнадцатью гидроузлами и водохранилищами на р.Волга, Вазуза, Москва и канале им.Москвы. Типы водохозяйственных комплексов, их состав, количество и роль участников (т.е. отраслей хозяйства, связанных с использованием водных ресурсов) различны и зависят от географических условий и особенностей экономики региона. Увеличение числа участников водохозяйственного комплекса не всегда повышает его экономическую эффективность. Объясняется это тем, что требования к функционированию комплекса (уровенному режиму верхних и нижних бьефов гидроузлов, сроков, расходов и объемов попусков и т.д.) у них могут находиться в резком противоречии (например, противоречия между энергетикой и водным транспортом, рыбным и сельским хозяйством и т.д.). Несмотря на это и на целый ряд экологических проблем, возникающих в связи со строительством и функционированием водохозяйственных комплексов, они способны повышать эффективность использования водных ресурсов, обеспечивать регулирование и территориальное перераспределение стока, защищать от разрушительного воздействия вод. Сейчас в мире эксплуатируется более 40 тыс. водохранилищ, а объемы перебрасываемого речного стока колоссальны (только в Канаде до 140 км3 воды в год). В России и странах ближнего зарубежья перебрасывается до 110 км3 воды в год, длина магистральных каналов превышает 5 тыс. км, а их суммарная пропускная способность составляет 7,5 тыс.м3 \сек, длина искусственных водных путей, используемых водным транспортом, – свыше 21 тыс.км, общая протяженность дамб – 10 тыс.км, площадь рыбохозяйственных прудов превышает 200 тыс.га. Для межбассейнового перераспределения стока только в России используется 37 крупных систем.

Значение воды. Использование водных ресурсов

Вхимически чистом виде вода в природе не встречается. В состав воды входит обычно не менее 18-ти веществ, в том числе растворенные газы и соли, взвешенные твердые и жидкие вещества, определяющие вкус, запах, цвет и другие ее свойства.

Из всех жидкостей вода служит наилучшим растворителем, обладает самой большой теплоемкостью. Живые организмы не могут обойтись без воды. Она входит в состав клеток и тканей всех животных (75 % их общей массы) и растений (около 90 % их общей массы). Сложнейшие реакции в растительных и животных организмах могут протекать только в водной среде. Процесс пищеварения у человека требует 9-10 л воды в сутки. Потеря 10-20 % воды животным организмом приводит к смерти. Особенно важна роль воды в фотосинтезе растений. В биомассе организмов Земли объем воды достигает 1,1 тыс. км 3 .

Потребление воды в мире имеет тенденцию к увеличению. На нужды населения планеты за сутки расходуется 7-8 км 3 воды. Природные воды используются в хозяйственной деятельности по следующим направлениям: питьевое водоснабжение, пищевая промышленность, хозяйственно-бытовое водоснабжение, отдых, туризм, спорт, нужды животноводства, прудовое рыбоводство, неорошаемое и орошаемое земледелие, промышленное и теплоэнергетическое водоснабжение, гидроэнергетика, судоходство.

Использование воды делят на водопользование и водопот-ребление. Водопользователь не забирает воду из природного источника (реки, водоема), а лишь использует ее в различных целях, не изменяя количества. Это, прежде всего, гидроэнергетика, судоходство, лесосплав, рыбное хозяйство, рекреация. Водопотребитель, забирая воду из источника, возвращает ее в реку или водоем, как правило, в меньшем количестве и другого качества (водоснабжение).

Все виды хозяйственной деятельности можно разделить на 2 группы:

деятельность, осуществляемая непосредственно на водоемах (создание прудов и водохранилищ, возведение дамб, переброска стока и т. д.);

деятельность в пределах водосбора (вырубка и посадка лесов, осушение болот, распашка земель, применение удобрений, отвод ливневых стоков с промышленных площадок, территорий городов, населенных пунктов и т. д.).

На количественные характеристики водных ресурсов большее влияние оказывает хозяйственная деятельность первой группы, а на качественные - второй.

По водообеспеченности Беларусь находится в сравнительно благоприятных условиях. Собственные ресурсы вполне достаточны для удовлетворения потребностей в воде. В структуре общего водозабора преобладают подземные воды, доля которых к настоящему моменту составляет около 65 %. В Беларуси общий забор воды из природных источников (подземных и поверхностных) до 1991 г. увеличивался, а в последние 14-15 лет наблюдается его устойчивое снижение, которое частично можно объяснить рациональным использованием природных ресурсов, их платностью, а также перестройками в производственной сфере страны после распада СССР.

Основными водопотребителями в стране являются жилищно-коммунальное хозяйство и промышленность (75 % общего водопотребления). Крупная промышленность и теплоэнергетика обеспечиваются преимущественно речными водами, а коммунально-бытовые потребности населения и нужды предприятий пищевой и легкой промышленности - за счет подземных вод (эксплуатируется более 30 тыс. артезианских скважин).

На любом континенте степень развития водного хозяйства и его воздействия на природные процессы формирования и трансформации стока сильно зависят от водообеспеченности территории и численности ее населения. Вследствие межгодовых колебаний речного стока и нерегулярности.переписи населения в различных странах получить сопоставимые оценки удельного обеспечения водными ресурсами населения на отдельных континентах чрезвычайно сложно. Тем не менее такое исследование, существенно дополнившее приведенные в данные по использованию водных ресурсов Земли, выполнено в Государственном гидрологическом институте . Результаты этой работы об уровне развития мирового водного хозяйства на 1980 г. рассматриваются здесь как информационная база для сравнения степени преобразования обществом гидрологического цикла отдельных континентов и их крупнейших регионов. При этом необходимо учитывать, что водохозяйственные балансы 26 таких территорий рассчитаны по данным, имеющим нередко значительные погрешности из-за несовершенства учета объемов воды, забираемой из водных объектов на разнообразные хозяйственные нужды и сбрасываемой в них после ее использования. Разность этих объемов водозабора и сброса сточных вод за расчетный период для конкретной территории называют безвозвратным водопотреблением, поскольку испарившаяся в процессе использования вода выносится в парообразном состоянии за пределы водохозяйственного объекта, а также вывозится в составе продукции предприятий.

Водообеспеченность жителей региона w рассчитана в по формуле

где Q- динамические водные ресурсы; U F - безвозвратные их потери в пределах региона с числом его жителей N.

Величина w скорее потенциальная водообеспеченность жителя, реализуемая лишь тогда, когда регулированием речного стока значение базисного стока будет увеличено до Q, т.е. сток в регионе будет полностью зарегулирован, для чего необходим соответствующий суммарный полезный объем водохранилищ.

Средняя водообеспеченность на Земле в 1980 г. составляла 9,7 тыс. м 3 /год , или 27 м 3 /(сут жит.). В Европе она минимальна (4,6 тыс. м 3 Дод), а если величину Q заменить значением базисного стока, то получим реальную водообеспеченность, ежедневно гарантированную устойчивым речным стоком и равную 1,6 м 3 /(сут - жит.).

В Европе, где особенно велика доля городского населения, обеспеченного водопроводом и канализацией, структура водохозяйственного баланса в 1980 г. включала, км 3 /год:

водозабор..............................................435 (40 % базисного стока)

безвозвратное водопотребление......... 127 (29% водозабора)

сброс сточных вод............................... 308 (28 % базисного стока)

На рис. 4.4 видно, что в Европе главный водопотребитель - промышленность, использующая 55 % забираемой из водных объектов воды, и главный их загрязнитель (более 70 % объема сточных вод). Безвозвратное водопотребление в промышленности составляет в среднем 9 %. Среди ее отраслей наиболее водоемка теплоэнергетика, которая потребляет около половины используемых в промышленном производстве водных ресурсов. Расход воды на мощных ТЭС и АЭС, работающих в прямоточном режиме охлаждения теплоносителей, достигает 80-100 м 3 /с и более. Теплоэнергетическая промышленность отличается повышенной долей безвозвратных потерь и сбросом подогретых вод, которые снижают летом содержание растворенного кислорода в водных объектах в районе их выпуска. Для экономии водных ресурсов и сокращения объема сточных вод в других отраслях промышленности внедряются оборотные системы водоснабжения. Так, с 1970 по 1980 г. в Швеции промышленный водозабор снижен на 230 %, в Великобритании - на 16% .

На орошение 25 млн га в сельском хозяйстве Европы затрачивалось более 130км 3 /год воды (30% отбираемой воды из рек и водоемов, см. рис. 4.4). Две трети этого объема расходуется на транспирацию и урожай растениеводства (доля безвозвратного водо- потребления 66 %). Суммарная площадь орошаемых массивов в Европе составляет около 10% сельскохозяйственных площадей. Орошение имеется во всех европейских странах, даже в районах достаточного и избыточного увлажнения, где сочетается с дренажным осушением мелиорируемых земель, например в Великобритании, Германии, Нидерландах, Польше. Для сокращения непроизводительных потерь воды самотечное орошение с коэффициентом полезного действия (КПД) 0,3 - 0,4 в Европе практически полностью заменено дождеванием с КПД = 0,7 - 0,8. В ряде стран дождевание начало постепенно вытесняться еще более экономичным и эффективным локальным орошением (капельным и мелкодисперсным) с КПД > 0,9, сокращающим удельное водопотребление в 4 -5 раз и обеспечивающим гарантированный в любую погоду и в 1,5 - 2 раза больший урожай .

В коммунальном хозяйстве доля безвозвратных потерь воды (13 %) несколько больше, чем в промышленности, так как кроме питьевого водоснабжения вода используется для пополнения городских водоемов, мойки автотранспорта и дорожной сети,

Рис. 4.4.

а - структура водозабора (435 км 3 /год); б - структура сточных вод (308 км 3 /год); в - водозабор (1) и сброс сточных вод (2) в европейских регионах

полива декоративных насаждений, при тушении пожаров. Поэтому объем сточных вод в коммунальном хозяйстве сопоставим в Европе с объемом сельскохозяйственных сточных вод (см. рис. 4.4).

В крупнейших городах Европы удельное общее водопотребление (коммунальное + промышленное), определяемое по забору воды насосными станциями муниципального водопровода, варьирует от 263 л/(сут жит.) в Лондоне до 500 в Париже и 600 л/(сут? жит.) в Москве, тогда как бытовое удельное водопотребление не превышает 145 л/(суг жит.). Из него более 80 % жители тратят на санитарно-гигиенические цели и лишь 2 % - для приготовления еды и питья.

В опубликованном банке данных по стоку воды, взвешенных наносов и суммарному ионному стоку рек в Мировой океан значения водоносности всех крупнейших рек Западной Европы ниже величин, приведенных выше по данным . Это указывает на сокращение стока на 1 - 2 км 3 /год, а в р. Рейне - на 11 км 3 /год. При этом среднегодовая минерализация воды в реке, исходя из приведенного в данном банке значения ионного стока, равна 725 мг/л (существенно больше природной), а в реках Сене, Луаре и Гаронне она достигает 1,2-1,8 г/л, что, очевидно, является следствием не только муниципального безвозвратного водопотребле- ния, но и сильного загрязнения речных вод.

В состав водопотребления на континенте включают и дополнительные потери воды на испарение с поверхности эксплуатируемых водохранилищ. Потери воды определяют приближенно по произведению разности средних за многолетний период годовых слоев испаряемости и испарения с территории, окружающей водохранилище, и его площади при НПУ. Несмотря на завышенные таким способом расчета значения этого вида безвозвратного водопотребления (11,4км 3 /год в Европе), его доля не превышает 3 % в объеме общего водозабора (см. рис. 4.4).

Распределение водопотребления в Европе неравномерно: оно минимально в Северной Европе и на северном склоне европейской территории бывшего Советского Союза (см. рис. 4.4), максимально в Центральной Европе. В этих трех регионах безвозвратное водопотребление относительно невелико - 12-16% его общей величины. На полуостровах Южной Европы и на южном склоне ЕТС (в пределах водосборов Черного, Азовского и Каспийского морей), где расположены наибольшие массивы орошаемых земель, безвозвратные потери воды достигают 38 %.

В водном хозяйстве Европы наиболее остры две гидроэкологические проблемы. Первая из них состоит в том, что в районе многих крупных городов Европы истощены водные ресурсы подземных водоносных горизонтов, содержавших наиболее чистую воду, не нуждающуюся в дорогостоящей очистке для питьевого водоснабжения. Под такими городами из-за чрезмерного водоотбора образовались депрессионные воронки, в которые начали просачиваться поверхностные загрязненные воды и даже соленые воды из прибрежной зоны морей (Д. Дукич, 1971). Возникла необходимость в замене подземного водоисточника поверхностными, в развитии сети питьевых водохранилищ для водоснабжения крупных городов. Так, в Великобритании построено уже более 300 малых и средних водохранилищ, большинство из которых питьевого назначения. Из водохранилищ по сети дальних водоводов осуществляется подача воды в городские агломерации. Разрабатываются проекты сооружения опресненных речным стоком морских водохранилищ в эстуариях, из которых крупнейшее - в эстуарии р. Северн (верховья Бристольского залива). Десятки водохранилищ Франции обеспечивают коммунальное и промышленное водоснабжение в Парижском районе, в Центральном Французском массиве, в бассейне р. Гаронны. В Испании построено 120 водохранилищ для обеспечения не только Мадрида, но и крупных прибрежных городов - Барселоны, Валенсии, Малаги .

Вторая гидроэкологическая проблема, тесно связанная с первой, - сильное загрязнение самых больших рек - Рейна, Дуная и рек, протекающих через крупнейшие города, таких как Темза и Сена. Так, загрязненные воды Дуная служат причиной эвтрофирования западной части Черного моря. Здесь площадь зоны эвтрофикации в 60- 80-е годы XX в. возросла в 5 -10 раз и достигла не менее 100 тыс. км 2 . В поверхностном 10-метровом слое этой зоны максимальные значения численности и биомассы фитопланктона увеличились в этот период в 10-20 раз. Впервые в Черном море отмечены случаи «красных приливов», вызванные «цветением» перидинеи, возросла численность коловраток, инфузорий, медуз, а на периферии зоны влияния Дуная увеличилась численность кормового зоопланктона и питающихся им рыб (скопления шпрота, сельди и других промысловых видов). В придонном слое воды (до глубины 40 м) у берегов Украины, Румынии и Болгарии с начала 70-х годов XX в. отмечены массовые заморы организмов бентоса и донных рыб, в отдельные годы охватывающие до 20 тыс. км 2 шельфа.

Благодаря ужесточению водоохранного законодательства и вследствие этого увеличению инвестиций в строительство и совершенствованию технологии использования и очистки промышленных и бытовых сточных вод, в последние десятилетия наметилась тенденция к уменьшению загрязнения указанных рек сточными водами из точечных их источников. Отмечены в этих реках признаки восстановления ихтиофауны. Наиболее трудно устранимы загрязняющие вещества рассредоточенных источников, которыми служат ливневые сточные воды, образующиеся в городах при выпадении ливневых осадков, таянии снега. Потому в настоящее время эти воды - главный источник загрязнения большинства европейских рек.

Для уменьшения влияния загрязненных речных вод на формирование качества воды в питаемых ими водохранилищах питьевого назначения в Германии уже построено 19 предводохранилищ, сооружается каскад таких водохранилищ в Венгрии на р. Зала, главном притоке оз. Балатон. Небольшие и мелководные предво- дохранилища, зарастающие макрофитами, предназначены для удержания их экосистемами антропогенных биогенных и органических веществ, что ведет к ослаблению «цветения» в охраняемых таким способом расположенных ниже водных объектах.

Оригинальный крупный водохозяйственный проект по увеличению водных ресурсов разработан в Греции. Предполагается в заливе Арголикос Критского моря отделить дамбой участок мелководья, где имеются мощные, с расходом до 10 м 3 /с, источники пресной воды, формирующейся в карстовом районе полуострова Пелопоннес. Соленая вода из этого прибрежного водохранилища объемом 0,3 км 3 будет вытеснена подземной пресной водой, которая и будет использована для орошения 30 тыс. га .

На основе анализа тенденций развития водного хозяйства в 5 регионах Европы, обобщенные показатели структуры водопо- требления в которых показаны на рис. 4.4, спрогнозировано изменение водопотребления в Европе к 2000 г. и дана оценка его ожидаемого воздействия на в н>тр и континентальный гидрологический цикл . По этому прогнозу составляющие водохозяйственного баланса должны увеличиться:

водозабор - до 673 км 3 /год (с 40 до 62 % базисного стока);

безвозвратное водопотребление - до 232 км 3 /год (с 29 до 34 % водозабора);

сброс сточных вод - с 308 до 441 км 3 /год (с 28 до 40 % базисного стока), что еще сильнее сократит их разбавление РВМ в речных системах в меженные периоды - с почти 4-кратного до менее чем 3-кратного.

При этом местные осадки континентального происхождения возрастут в среднем на 173 км 3 /год (т.е. на 2 %), на 78 % компенсируя безвозвратное водопотреблен ие. Эти дополнительные, преимущественно ливневые осадки вызовут увеличение летне-осеннего стока рек Европы на 55 км 3 /год (т.е. на 1,7 %), что лишь увеличит их паводковый сток, мутность речной воды и ее загрязненность смываемыми с хозяйственно освоенных водосборов загрязняющих воду веществами.

Еще заметнее станет позитивная в экологическом отношении роль регулирования водного режима и трансформации стока наносов рек, в самоочищении водных масс от загрязняющих веществ в самых многочисленных (66 %) среди водохранилищ Европы долинных водоемах ГЭС. Они образуют на многих реках - Волге и Каме, Днепре, Днестре, Сулаке, Западной Двине (Даугаве), Влтаве, Драве, Дрине, Быстрице, Ахелоос, Роне, Дордони, Тахо, Дуэро и Гвадиане - многоступенчатые каскады.

• MiUiman J. D., Rutkowski С., Meybeck М. River Discharge to the Sea - A GlobalRiver Index (GLORI). Den Burg, Texel. - Netherlands, 1995.

в мире

Всвоем развитии человечество прошло через многие этапы в использовании воды. Первоначально преобладало прямое использование воды - в качестве питья, для приготовления пищи, в бытовых хозяйственных целях. Постепенно возрастает значе ние рек и морей для развития водного транспорта. Возникнове ние многих центров цивилизации связано с наличием водных путей. Люди использовали водные пространства как пути сообщения, для ловли рыбы, добычи соли и других видов хозяйст венной деятельности. В период расцвета судоходства наиболее экономически развитыми и богатыми были морские державы. И сегодня использование водных путей сообщения значительно сказывается на развитии мировой экономики. Так, морской транспорт перевозит в год 3-4 млрд. т грузов, или 4-5 % общего объема грузоперевозок, выполняя при этом свыше 30 трлн. т/км, или 70 % общего мирового грузооборота.

Отличительной чертой XX ст. явился быстрый рост водопотр ебления по самым различным направлениям. На первое место по объему потребления воды вышлосельскохозяйственное про­изводство. Для того чтобы обеспечить продуктами питания все возрастающее население Земли, необходимы затраты огромного количества воды в земледелии. Ресурсы влаги и тепла и их соот ношение определяют естественную биологическую продуктив ность в различных природно-климатических зонах мира. Для производства 1 кг растительной массы разные растения расхо дуют на транспирацию от 150-200 до 800-1000 м 3 воды; при чем 1 га площади, занятой кукурузой, испаряет за вегетацион ный период 2-3 млн. л воды; для выращивания 1 т пшеницы, риса или хлопка необходимо 1500, 4000 и 10 000 т воды соответ ственно.

Площадь орошаемых земель на земном шаре достигает в настоящее время 220 млн. га. Они дают примерно половину сельскохозяйственной продукции мира, на таких землях размещается до 2/3 мировых посевов хлопчатника. В то же время на орошение 1 га посевов расходуется в течение года 12 -14 тыс. м 3 воды. Ежегодный расход воды достигает 2500 км 3 или более 6 % суммарного годового стока рек земного шара. По объему используемых вод орошаемое земледелие занимает первое место среди других водопотребителей.

Чрезвычайно велика потребность в воде для современного животноводства, содержания скота на фермах и животноводче ских комплексах. Для производства 1 кг молока затрачивается 4 т, а 1 кг мяса - 25 т воды. Удельное использование воды на сельскохозяйственные и иные цели в различных странах мира (по данным 80-90-х годов XX ст.) приведено в табл. 7.2.

Растет потребление воды в промышленном, производстве. Невозможно указать другое вещество, которое бы находило столь разнообразное и широкое применение, как вода. Она явля ется химическим реагентом, участвующим в производстве кис лорода, водорода, щелочей, азотной кислоты, спиртов и многих Других важнейших химических продуктов. Вода - необходимый компонент в производстве строительных материалов: це мента, гипса, извести и т.п. Основная масса воды в промышлен ности используется для производства энергии и охлаждения. Значительное количество воды в обрабатывающей промышлен ности употребляется на растворение, смешивание, очищение и другие технологические процессы. Для выплавки 1 т чугуна и перевода его в сталь и прокат расходуется 50-150 м 3 воды, 1 т меди - 500 м 3 , 1 т синтетичес кого каучука и химических волокон - от 2 до 5 тыс., м 3 воды.

Таблица 7.2

Использование воды на различные хозяйственные цели в отдельных странах мира (в % к общему водопотреблению)

Группы водопотребления	Беларусь	Россия	США	Франция	Финлян дия
Сельскохозяйственное
Промышленное
Коммунально-бытовое

* Включая использование воды в рыбном хозяйстве.

Подавляющее число производств приспособлено к использованию только пресных вод; новейшим отраслям промышленности (производству полупроводников, атомной техники и др.) не обходима вода особой чистоты. Современные промышленные предприятия, тепловые электростанции расходуют огромные ресурсы воды, сопоставимые с годовым стоком крупных рек.

По мере роста народонаселения и городов увеличивается рас ход водына коммунально-бытовые нужды. Физиологическаяпотребность человека в воде, которая вводится в организм с питьем и пищей, в зависимости от климатических условий состав ляет 9-10 л/сут. Значительно большее количество воды необхо димо для санитарных и хозяйственно-бытовых нужд. Лишь при достаточном уровне водопотребления, которое обеспечивается централизованными системами водоснабжения, оказывается возможным удаление отбросов и нечистот при помощи сплавной канализации. Уровень хозяйственно-питьевого водопотребления колеблется в значительных размерах: от 30-50 л/сут. в зданиях с водопользованием из водоразборных колонок (без канализа­ции) до 275-400 л/сут. на одного жителя в зданиях с водопро водом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения. Естественно, улучшение коммунально-бытовых условий жизни в городах и сельской местности влечет за со бой рост потребления воды.

Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, так как при рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе круговорота воды в природе. Еще в недалеком про шлом считалось, что воды на Земле так много, что, за исключе нием отдельных засушливых районов, людям не надо беспокоиться о том, что ее может не хватить. Однако потребление воды растет такими темпами, что человечество все чаще сталкивается с проблемой, как обеспечить будущие потребности в ней. В странах и регионах мира уже сегодня ощущается недостаток водных ресурсов, усиливающийся с каждым годом.

Рост промышленного и сельскохозяйственного производст ва, высокие темпы урбанизации способствовали расширению использования водных ресурсов Беларуси. Забор речных и под земных вод постоянно возрастал, достигнув своей максималь ной величины, равной 2,9 км 3 в 1990 г . В результате спада про изводства начиная с 1992 г . отмечается уменьшение водопотреб ления в различных отраслях экономики. В 1999 г . оно составило 1 7 км 3 . Основным потребителем воды оказалось жилищно-коммунальное хозяйство - 46,0 % общего потребления; производственное (промышленное) водоснабжение - 31,5 %; сельскохо зяйственное водоснабжение и орошение - 9,7 %; рыбное прудо вое хозяйство - 12,8 % (использование водных ресурсов отра жено в табл. 7.3). В региональном аспекте выделяется центральная часть Беларуси, где потребляется почти треть всего объема используемых вод, что в основном совпадает с экономическим потенциалом данного региона.

Таблица 7.3

Использование водных ресурсов в Республике Беларусь

Показатель	1990 г .	1995 г .	1999 г .	2010 г . (прогноз)
Забор воды из природных источник ов, млн. м 3	2 883	1 980	1 851	2 820-3 101
В том числе из подземных источ ников	1210		1 095	1 470-1 610
Использование воды, всего, млн. м 3	2 790	1 878	1 709	2 366-2 590
В том числе:
На хозяйственно-питьевые нужды				903 - 1001
На производственные нужды	1 002			654-707
На сельскохозяйственное водоснабжение				364-399
На орошение				20-21
В рыбном прудовом хозяйстве				425-462
Полное водопотребление, млн. м 3	12 305	8 990	9 496	12 012-13 209
Сброс сточных вод в поверхностные Водные объекты, всего, млн. м 3	1 982	1 329	1 170	1 778 - 1 946
В том числе:
Загрязненных и недостаточно очи- Щенных
Нормативно-очищенных				1 124- 1 236
Нормативно-чистых				654 - 710
Потребление питьевой воды на душу населения, л/сут.				350-355
Пользование свежей воды на 1 млрд. р. ВВП, тыс. м 3	10,0	10,6	10,4	7,0-7,4

Водное хозяйство формируется как отрасль народно го хозяйства, занимающаяся изучением, учетом, планировани ем и прогнозированием комплексного использования водных ресурсов, охраной поверхностных и подземных вод от загрязне ния и истощения, транспортировкой их к месту потребления. Основная задача водного хозяйства - обеспечение всех отраслей и видов хозяйственной деятельности водой в необходимом количестве и соответствующего качества.

По характеру использования водных ресурсов отрасли на родного хозяйства делят на водопотребителей и водопользова телей. При вод о - потреблении вода изымается из ее ис точников (рек, водоемов, водоносных пластов) и используется в промышленности, сельском хозяйстве, для коммунально-бытовых нужд; она входит в состав выпускаемой продукции, подвергается загрязнению и испарению. Водопотребление с точки зрения использования водных ресурсов подразделяют навозвратное (возвращаемое к источнику) и безвозвратное ( потери).

Водопользование связано обычно с процессами, когда используют не воду» как таковую, а ее энергию или водную среду. На такой основе развивается гидроэнергетика, водный транс порт, рыбное хозяйство, система отдыха и спорта и др.

Отрасли народного хозяйства предъявляют к водным ресур сам разные требования, поэтому водохозяйственное строитель ство наиболее целесообразно решать комплексно, учитывая особенности каждой отрасли и те изменения в режиме подземных и поверхностных вод, которые возникают при строительстве гид ротехнических сооружений и их эксплуатации и нарушают эко логические системы. Комплексное использование водных ре сурсов позволяет наиболее рационально удовлетворить потреб ..