1. Общие вопросы

1.1 Описать водные ресурсы Земли

1.2 Описать взаимодействия потока, русла и транспортных сооружений

1.3 Назвать основные гидрологические характеристики водных потоков и методы их определения

1.4 Описать движения наносов и русловые процессы

1.5 Описать методы инженерных гидрометрических изысканий на водотоках

2. Вопросы по варианту (Вариант № 3)

3. Задачи по варианту (Вариант № 10)

Литература

Приложение № 1 20

1. Общие вопросы

вода поток русло расчет

1.1 Описать водные ресурсы Земли

Водными ресурсами Земли называют воды, пригодные для практического использования. К ним относятся почти все воды земного шара – речные, воды озёр, морские, подземные, почвенная влага, лёд горных ледников и полярных «шапок», а также водяные пары атмосферы – исключение составляют только воды, физически или химически связанные с минералами или биомассой.

Однако с точки зрения водообеспечения к водным ресурсам следует относить лишь те природные воды, которые могут быть использованы на данном уровне развития техники при конкретном состоянии водного источника. Самыми ценными для хозяйства и потребностей человека являются пресные воды суши.

На практике водными ресурсами называют запасы поверхностных и подземных вод какой-либо территории.

· Водные ресурсы распределены по поверхности Земли весьма неравномерно – так, наибольшим количеством пресной воды располагают Южная Америка и Австралия; при этом густонаселённые и имеющие значительный потенциал развития страны Азии испытывают всё более острый дефицит пресной и, особенно, пригодной для питья воды. Запасы пресной воды на Земле оцениваются в 35 млн. км 3 , что составляет не более 2,5 % от общих запасов воды на Земле; при этом пресные воды рек, наиболее широко используемые в деятельности человека, составляют лишь 0,006 % от всех запасов воды.

Для удовлетворения хозяйственных нужд человека издревле используются различные приёмы искусственного регулирования речного стока – такие, как строительство плотин и создание водохранилищ; постройка искусственных водоёмов (прудов и озёр), наполняемых в период половодья и весеннего таяния снега и т.д. Однако зачастую это связано с различными негативными явлениями – затопление и вывод из хозяйственной деятельности значительных территорий, ухудшение качества воды, засорение и заболачивание берегов водохранилищ и малых рек, загрязнение рек и гибель значительной части водной фауны.

Общая полная емкость эксплуатируемых водохранилищ мира примерно 5000 км 3 (полезный объем 2000 км 3). Это приблизительно равно 11% объема годового стока с поверхности суши. Объем (емкость) воды в водохранилище, заключенный между минимальным и максимальным уровнями воды во время обычных эксплуатационных условий, называется полезным объемом.

На втором месте по интенсивности использования находятся грунтовые воды и на третьем – воды озер, содержащих более 0,25% водных запасов Земли. Основной объём воды (1338 км 3 , или 96,5 %) содержится в Мировом океане, занимающем более 71% площади земного шара, но это соленая и непригодная для большинства хозяйственных и технологических процессов вода. Для её использования её следует опреснить.

Для изучения водных ресурсов отдельных государств и общемировых водных ресурсов, упорядочения сведений о них и предупреждения их нерационального использования создан и регулярно обновляется свод данных учёта вод по количественным и качественным показателям – так называемый водный кадастр; для использования в науке, строительстве, прочих видах хозяйственной деятельности издаются каталоги водных ресурсов, методические и нормативные издания.

1.2 Описать взаимодействие потока, русла и транспортных сооружений

Совокупность процессов взаимодействия между водным потоком и руслом называют русловым процессом. В каждый момент времени скорость и направление потока воды определяется формой русла; в условиях размываемого русла (если скорости выше размывающих) происходит изменение формы, углубление русла – сечение потока растёт, а скорость падает. В случае, если скорости ниже размывающих, происходит отложение наносов, обмеление русла и рост скорости.

В естественных условиях русловой процесс зависит от расхода воды и его изменения во времени, расхода и крупности наносов, определяется рельефом, структурой и расположением геологических пластов, наличием растительности. Под влиянием хозяйственно деятельности человека русловые процессы меняются – как правило, при постройке транспортных или гидротехнических сооружений живое сечение реки сужается, изменяются глубины на отдельных участках створа, также изменяется шероховатость берегов. В результате этих изменений происходят деформации русла.

При стеснении потока под мостами интенсивность руслового процесса и развитие деформаций зависти от степени такого стеснения. Самыми опасными деформациями следует признать местные размывы у опор моста и регуляционных сооружений, нарушающие их устойчивость. Для предупреждения развития нежелательных деформаций следует изучить естественные русловые процессы реки и предусмотреть минимально возможное стеснение потока и смещение сложившегося русла при строительстве. Это и является основной задачей гидрологических исследований.

При проектировании мостов их отверстия следует назначать, как правило, не меньше ширины русла под мостом, и учитывать возможность смещения русла в пределах отверстия моста и приближение его к устоям. Глубина заложения фундаментов опор должна рассчитываться из максимальных значений бытовой глубины у опоры; а при неблагоприятных условиях следует назначать большей, чем требуется только по условиям размыва.

Для расчёта максимальных глубин местного размыва разработан ряд методик, изложенных в нормативной литературе. Часто для удешевления и убыстрения строительства требуется уменьшить требуемую глубину заложения фундаментов – в этом случае проектируют различные регуляционные сооружения, снижающие интенсивность руслового процесса, а также иногда придают опорам специфические обтекаемые очертания. Метод борьбы с нежелательными деформациями русла выбирается исходя из характеристик слагающих русло грунтов и потока воды. При этом следует учитывать, что ниже моста по течению реки будет образовываться намыв из грунта, выносимого из стеснённого мостом участка русла. Такой намыв вызывает обмеление русла, может угрожать судоходству и негативно воздействовать на экосистему реки.

1.3 Назвать основные гидрологические характеристики водных потоков и методы их определения

Основными гидрологическими характеристиками водных потоков являются: скорости течения, уклоны; расходы воды, зависимости уровней от расходов; площадь, глубина и ширина русла и поймы в зависимости от уровней воды; а также траектории струй, льдин, судов и караванов.

Методы определения характеристик потоков различны в зависимости от того, какая характеристика определяется. Так, уровни и уклоны определяют прямым или дистанционным наблюдением на водомерных постах, скорости течения – специальными приборами (вертушками) или поплавками различной конструкции, траектории движения потока – также наблюдением за поплавками, льдинами или другими плывущими в потоке предметами. Наблюдение может вестись с помощью геодезических приборов.

Глубины потока находят погружением лотов в воду в различных точках русла, или с использованием акустической аппаратуры (эхолотов). Прочие геометрические характеристики получают прямым измерением с помощью геодезического инструмента.

Для определения расхода используют аналитический или графический методы, определив предварительно скорости и глубины на вертикалях в расчетном створе. Скорость течения воды измеряют вертушками со штанги, если глубина менее 3 м или при помощи троса с грузом.

1.4 Описать движения наносов и русловые процессы

Речными наносами называют твердые минеральные частицы вне зависимости от размера, переносимые потоком воды и образующие при определённых условиях отложения. Интенсивность образования, переноса и отложения наносов зависит от энергии текущей воды и характера слагающих русло пород. При этом чаще всего размыв наблюдается в верхнем течении рек, а отложение (аккумуляция) – в нижнем течении.

Наносы можно разделить по характеру их перемещения и отложения на донные и взвешенные. Донные наносы – это наиболее крупные частицы, которые перемещаются без отрыва от дна (влекомые) или с отрывом на короткое время (полувзвешенные). Такие наносы являются рельефообразующими и в значительной степени формируют русло потока.

Взвешенные наносы – совокупность наиболее мелких частиц грунта, долгое время находящихся во взвешенном состоянии и перемещающихся со скоростью, близкой к скорости течения. Наибольшая концентрация этих частиц наблюдается в придонном слое. Степень насыщения воды частицами наносов определяется мутностью воды, кг/м 3 (концентрацией). Этот показатель зависит от энергии потока и значительно изменяется как по длине реки, так и по ширине и по вертикали.

Зная распределение мутности воды и скорости потока в каком-либо створе, можно определить расход наносов, то есть количество наносов, переносимое потоков в единицу времени; а также транспортирующую способность потока – количество переносимых наносов определённого зернового состава без деформаций дна. Таким образом, транспортирующая способность потока равна максимальному расходу наносов, при котором их осаждение и взвешивание уравновешены, а средняя мутность потока постоянна.

При сравнительно крупных размерах частиц и значительной скорости потока начинается массовое перемещение наносов по дну, при этом образуются так называемые микроформы – несимметричные образования, похожие на рябь на поверхности воды. Они могут быть с короткими криволинейными гребнями (рифели) или с длинными прямыми (плоские гряды). Их образование обусловлено появлением вихревых зон в потоке за случайными неровностями дна, которые вызывают разрежение и появление подъемной силы на поверхности дна. Частицы грунта дна поднимаются и образуют микрогребень, что вызывает дальнейший рост подъёмной силы и развитие неровности, некоторые взвешенные частицы переносятся ниже первичного рифеля и образуют новую неровность. Процесс можно отчётливо наблюдать на песчаной отмели при небольших скоростях течения. При увеличении скорости размеры рифелей растут, вихревые зоны увеличиваются и начинается массовое взвешивание частиц, что приводит к образованию плоских гряд.

Посмотрев на нашу планету из высоты космических просторов, сразу напрашивается сопоставление с голубым шаром, который всплошную покрыт водой. Континенты же в это время кажутся маленькими островками в этом бескрайнем океане. Это вполне естественно, ведь вода занимает 79,8% всей поверхности, а на сушу припадает — 29,2%. Водная оболочка Земли носит название гидросфера, ее объем составляет 1,4 млрд м 3 .

Водные ресурсы и их назначение

Водные ресурсы — это пригожие для использования в хозяйстве воды рек, озер, каналов, водохранилищ, морей и океанов. Сюда же входят подземные воды, почвенная влага, болота, ледники, а также водяные пары атмосферы.

Вода возникла на планете около 3,5 млрд лет тому назад и изначально она имела вид паров, которые выделялись в процессе дегазации мантии. На сегодняшний день вода является наиболее важным элементом в биосфере Земли, ведь ее заменить ничем не возможно. Однако с недавних пор водные ресурсы перестали считаться ограниченными, ведь ученым удалось опреснить соленую воду.

Назначение водных ресурсов — поддержать жизнедеятельность всего живого на Земле (человека, растений и животных). Вода является основой всего живого и основный поставщик кислорода в процессе фотосинтеза. Вода принимает участие и в климатообразовании — вбирая тепло из атмосферы, чтоб впредь отдать его, тем самым регулирует климатические процессы.

Следовало бы и вспомнить, что водные источники играют почетную роль в видоизменении нашей планеты. Люди всегда селились неподалеку водоемов или источников воды. Таким образом, вода способствует сообщению. Среди ученых существует гипотеза, что если бы на Земле не было воды, то открытие Америки перенеслось бы на несколько столетий. А Австралия и на сегодняшний день была бы неизведанной.

Виды водных ресурсов

Как уже было сказано водные ресурсы — это все запасы воды на планете. Но с иной стороны, вода является самым распространенным и наиболее специфическим соединением на Земли, ведь только она может пребывать в трех состояниях (жидком, газообразном и твердом).

Водные ресурсы Земли состоят из :

• вод поверхностного типа (океаны, моря, озера, реки, болота) — самый ценный источник пресной воды, но все дело в том, что данные объекты распределены по поверхности Земли достаточно неравномерно. Так, в экваториальном поясе, а также в северной части умеренного пояса вода находиться в переизбытке (25 тыс. м 3 в год на одного человека). А тропические континенты, что состоят из 1/3 суши, очень остро ощущают дефицит водных запасов. Исходя из такой ситуации, сельское хозяйство у них развивается только при условии искусственного орошения;
• подземных вод ;
• водоемов созданых искусственно человеком ;
• ледники и снежники (замерзшая вода ледников Антарктиды, Арктики и снежные вершины гор). Здесь содержится самая большая часть пресной воды. Однако эти запасы практически недоступны для использования. Если все ледники распределить по Земле, то этот лед укроет землю шаром высотой у 53 см, а растопив его — мы тем самым поднимаем уровень Мирового океана на 64 метра;
• влага , что содержится в растениях и животных;
• парообразное состояние атмосферы .

Потребление водных ресурсов

Общий объем гидросферы поражает своим количеством, однако, только 2% от этой цифры составляет пресная вода, более того, доступны для использования всего 0,3%. Учеными были подсчитаны ресурсы пресной воды, которые необходимы всему человечеству, животным и растениям. Оказывается, что запас водных ресурсов на планете — это только 2,5% воды нужного объема.

Во всем мире ежегодно потребляется около 5 тыс. м 3 , при этом больше половины потребляемой воды уходит безвозвратно. В процентном соотношении потребление водных ресурсов будет иметь следующею характерность:

• сельское хозяйство — 63%;

• промышленное водопотребление — 27% от общего количества;

• коммунально-бытовые потребности забирают 6%;
• водохранилища потребляют 4%.

Мало кто знает, что для того, чтобы вырастить 1 тонну хлопка требуется 10 тысяч тонн воды, на 1 тонну пшеницы — уходит 1500 тонн воды, производство 1 тонны стали необходимо 250 тонн воды, а 1 тонна бумаги требует не менее 236 тысяч тонн воды.

Человек в день должен потреблять минимум 2,5 литра воды, но в среднем этот, же человек тратит в крупном городе не менее чем 360 литров сутки, поскольку в эту цифру входит всевозможное использование воды, включая полив улиц, мытье транспорта и даже пожаротушение.

Но на этом потребление водных ресурсов не заканчивается. Свидетельствует об этом, например, водный транспорт или процесс разведения как морских, так и пресных рыб. Причем для разведения рыб понадобиться исключительно чистая вода, насыщена кислородом и без содержания вредоносных примесей.

Огромным примером использования водных ресурсов являються рекреационные зоны. Нет такого человека, которому бы не нравилось отдыхать у водоема, расслабиться, искупаться. В мире почти 90% рекреационных зон находятся недалеко от водоемов.

Потребность охраны водных ресурсов

Учитывая сложившеюся ситуацию, можно сделать вывод, что вода требует берегущего отношения к себе. В настоящее время сохранить запас водных ресурсов можно двумя способами:

• сократить потребление пресной воды;
• создание современных коллекторов высокого качества.

Сохранение воды в водохранилищах ограничивают ее сток в мировой океан. Хранение же воды под землей способствуют предотвратить ее испарение. Сооружение каналов легко сможет решить вопрос доставки воды без проникновения ее в грунт. Думает человечество и о новейших способах орошения сельскохозяйственных угодий, позволяющие увлажнять территорию, используя сточные воды.

Но каждый из вышеперечисленных способов на самом деле влияет на биосферу. Система водохранилищ, к примеру, не позволяет формированию плодородных илистых отложений, каналы мешают пополнению грунтовых вод. Поэтому сегодня один из наиболее эффективных способов сохранить водные ресурсы — это очистка сточных вод. Наука не стоит на месте в этом плане, и различные методы позволяют обезвредить или удалить до 96% вредных веществ.

Проблема загрязнения водных ресурсов

Прирост населения, подъем производства и сельского хозяйства... Данные факторы поспособствовали нехватке пресной воды. Дополнительно ко всему растет и доля загрязненных водных ресурсов.

Основные источники загрязнения :

• промышленные стоки;
• сточные воды коммунальных трасс;
• сливы с полей (имеется ввиду, когда они перенасыщены химикатами и удобрениями;
• захоронение радиоактивных веществ у водоемы;
• стоки, поступающие от животноводческих комплексов (вода характеризуется избытком биогенной органики);
• судоходство.

Природа предусматривает самоочищение водоемов. Происходит это за счет пребывания в воде планктона, попадания в воду ультрафиолетовых лучей, оседания нерастворимых частиц. Но к сожалению загрязнения намного больше и природа самостоятельно не в силах справиться с такой массой вредных веществ, которую предоставляет водным ресурсам человек и его деятельность.

Неординарные источники питьевой воды

Последним временем человечество задумалось над тем как использовать нетрадиционные источники водных ресурсов. Вот основные из них:

• буксировать айсберги из Арктики или Антарктиды;
• проводить опреснения морских вод (активно используется на данный момент);
• конденсировать воду атмосферы.

С целью добывания пресной воды путем опреснения соленой на морских судах устанавливают опреснительные станции. В целом мире уже насчитывается порядка сотни таких агрегатов. Наиболее крупным в мире производителем такой воды является Кувейт.

Пресная вода последним временем приобрела статус мирового товара, ее перемещают в танкерах используя дальние водопроводы. Такая схема успешно действует в следующих направлениях:

• в Нидерланды вода поступает из Норвегии;
• Саудовская Аравия получает ресурс из Филиппин;
• Сингапур импортирует из Малазии;
• перекачка воды осуществляется из Гренландии и Антарктиды в Европу;
• Амазонка транспортирует питьевую воду в Африку.

Одним из последних достижений являются установки с помощью которых тепло атомных реакторов применяется одновременно для опреснения морской воды и производства электроэнергии. При этом цена одного литра воды стоит немного, поскольку производительность таких установок достаточно большая. Воду, прошедшую через такой путь рекомендуют использовать для полива.

Водохранилища также могут помочь преодолеть дефицит пресной воды, регулируя речной сток. Всего в мире сооружено более 30 тысяч водохранилищ. В большинстве странах функционируют проекты перераспределения речного стока посредством его переброски. Но, самые большие такие программы были отвергнуты из-за природоохранных рассуждений.

Водные ресурсы РФ

Наша страна владеет уникальным водно-ресурсным потенциалом. Однако главный их недостаток — чрезвычайное их неравномерное распределение. Так, если сравнить Южный и Дальневосточный федеральные округи России, то по величине местных водных ресурсов они отличаются друг от друга в 30 раз, а по водообеспечении — в 100 раз.

Реки России

Размышляя о водных ресурсах России, в первую очередь, следует отметить реки. Их объем составляет 4 270 км 3 . На территории России выделяют 4 водных бассейна:

• моря Северного и Ледовитого океана, а также впадающие в них большие реки (Северная Двина, Печора, Обь, Енисей, Лена, Колыма);
• моря Тихого океана (Амур и Анадырь);
• моря Атлантического океана (Дон, Кубань, Нева);
• внутренний бассейн Каспийского моря и впадающие Волга и Урал.

Поскольку в центральных районах густота населения больше чем, например, в Сибири это приводит к исчезновению малых рек и загрязнению воды в общем.

Озера и болота России

Половина всей пресной воды в стране припадает на озера. Их количество на территории страны приблизительно 2 млн. Из них крупные:

• Байкал;
• Ладожское;
• Онежское;
• Таймыр;
• Ханка;
• Чаны;
• Ильмень;
• Белое.

Особую должность следует отдать озеру Байкалу, ведь в нем сосредоточенно 90% наших запасов пресной воды. Помимо того, что это озера самое глубокое на земле, оно еще и характеризуется уникальной экосистемой. Также Байкал зачислен в список природного наследия ЮНЕСКО.

Озера РФ используют для ирригации и в качестве источников для водоснабжения. Некоторые из перечисленных озер имеют приличный запас лечебных грязей и поэтому их применяют в целях рекреации. Также, как и для рек, для озер характерно неравномерное их распределение. Главным образом они сосредоточенны в Северо-Западной части странны (Кольский полуостров и Республика Карелия), Уральском регион, Сибирь и Забайкалье.

Болота России также играют немаловажную роль, хотя множество людей к ним относятся неуважительно, осушая их. Такие действия приводят к загибели целых огромных экосистем, а в следствии этого реки не имеют возможности самоочищатся естественным путем. Еще болота питают реки, выступают их контролируемым объектом во время паводков и половодье. И конечно же, болота являются источником торфяных запасов.

Распространены данные элементы водных ресурсов на Северо-Западе и Северо-Центральной части Сибири, общая площадь болот на территории России составляет 1,4 млн км 2 .

Как видим, Россия владеет большим водоресурсным потенциалом, но не стоит забывать о сбалансированном использовании данного ресурса, относиться к нему бережно, ведь антропогенные факторы, огромное потребление приводит к загрязнению и истощению водных ресурсов.

Будьте в курсе всех важных событий United Traders - подписывайтесь на наш

Несмотря на то что около 70 % земной поверхности покрыто водой, она все же является очень ценным ресурсом. Особенно если речь идет о качестве. Что такое водные ресурсы? Какова их структура и мировые запасы? Какие проблемы водных ресурсов являются самыми острыми в наше время? Обо всем этом пойдет речь в статье.

Что такое водные ресурсы?

Географическая как известно, состоит из пяти сфер: лито-, атмо-, био-, техно- и гидросферы. Что такое водные ресурсы? Это вся вода, которая содержится именно в гидросфере. Она находится в океанах и морях, озерах и реках, ледниках и водохранилищах, в толще грунта и в воздухе (в виде водяного пара).

Около 70 % земной поверхности покрыто водой. Лишь 2,5 % от данного объема составляют пресные воды, в которых нуждается человечество. В абсолютных величинах - это не менее 30 млн кубических километров, что в тысячи раз превышает потребности мировой цивилизации. Однако не стоит забывать, что основная часть этих запасов содержится в "ледяных панцирях" Антарктики, Арктики и Гренландии. К тому же состояние водных ресурсов, доступных человеку, часто оказывается неудовлетворительным.

Структура планетарных водных ресурсов

Водные ресурсы планеты делятся на два класса:

• воды Мирового океана;
• воды суши (или поверхностные).

В реках, озерах, водохранилищах и ледниках содержится всего лишь четыре процента запасов мировых вод. Причем большая их часть (по объему) приурочена именно к ледникам. А самым крупным "резервуаром" пресной воды на планете является Антарктика. К водным ресурсам Земли относят и подземные потоки, однако их количественные оценки очень разнятся в цифрах.

Чистая - ценнейший для человека и любых других живых организмов. Его охрана и рациональное использование - одна из важнейших задач человечества на современном этапе.

Обновление водных ресурсов

Особенности водных ресурсов заключаются в возможности самоочищения и обновления. Однако возобновляемость воды зависит от нескольких факторов, в частности, от типа гидрологического объекта.

Так, например, вода в реках полностью обновляется примерно за две недели, в болоте - за пять лет, а в озере - за 15-17 лет. Дольше всего этот процесс проходит в ледниковых щитах (в среднем на это уходит 10 тысяч лет), а максимально быстро - в биосфере. В живом организме вода проходит полный цикл обновления за несколько часов.

Распределение водных ресурсов по макрорегионам и странам

По общим запасам водных ресурсов в мире лидирует Азиатский регион. За ним идет Южная Америка, Северная Америка и Европа. Беднейший по водным запасам уголок планеты - это Австралия.

Однако здесь есть один немаловажный нюанс. Так, если рассчитать объемы водных запасов на душу населения материка или части света, то выходит совсем иная картина. На первое место при таком подсчете выходит Австралия, а вот Азия оказывается на последнем. Все дело в том, что в Азии население растет стремительными темпами. Сегодня оно уже достигло рубежа в четыре миллиарда человек.

Какие страны могут не беспокоиться о воде? Ниже приведена первая пятерка государств с самыми большими запасами пресной воды. Это:

1. Бразилия (6950 км 3).
2. Россия (4500 км 3).
3. Канада (2900 км 3).
4. Китай (2800 км 3).
5. Индонезия (2530 км 3).

Стоит отметить неравномерность в распределении водных ресурсов на Земле. Так, в экваториальном и умеренном климатическом поясах они находятся даже в избытке. А вот в так называемом "аридном" (тропический и субтропический климат) население испытывает острый дефицит живительной влаги.

Водные ресурсы и человек

Вода востребована в быту, энергетике, промышленности, рекреационной сфере. Использование этого ресурса может сопровождаться извлечением его из природного источника (например, из русла реки) или же проходить без такового (к примеру, для работы водного транспорта).

Самые крупные потребители водных ресурсов - это:

• сельское хозяйство;
• промышленно-энергетические предприятия;
• коммунальная сфера.

Объемы коммунально-бытового потребления воды постоянно растут. По подсчетам экологов, в крупных мегаполисах экономически развитых стран один человек использует ежедневно не менее 300 литров жидкости. Такой уровень потребления может привести к дефициту данного ресурса уже в ближайшее время.

Загрязнение и истощение мировых вод

Загрязнение водных ресурсов является очень острой На сегодняшний день оно достигло катастрофических показателей в некоторых регионах планеты.

Ежегодно в Мировой океан попадают миллионы тонн химикатов, нефти и нефтепродуктов, фосфорных соединений, твердых бытовых отходов. Последние образуют огромные из мусора. Акватории Персидского залива, Северного и Карибского морей очень загрязнены нефтью. Уже около 3 % поверхности северной Атлантики покрыто нефтяной пленкой, которая губительно сказывается на живых организмах океана.

Большой проблемой является также сокращение объемов водных ресурсов планеты. Однако не менее опасно ухудшение качества живительной влаги. Ведь один кубический метр неочищенных сточных отходов может попасть в природное русло реки и испортить десятки кубометров чистой воды.

В развивающихся странах мира, по статистике, от некачественной питьевой воды страдает каждый третий житель. Она служит главной причиной многих болезней населения "аридного пояса" Африки и Латинской Америки.

Основные виды и источники загрязнения мировых вод

В экологии под загрязнением вод понимают превышение гранично-допустимых концентраций содержащихся в них веществ (вредных химических соединений). Также существует такое понятие, как истощение гидроресурсов - ухудшение качества воды под постоянным деятельности.

Выделяют три основных типа загрязнения вод:

• химическое;
• биологическое;
• тепловое;
• радиационное.

В роли загрязнителя может выступать любое вещество, которое попадает в гидрологический объект вследствие человеческой деятельности. При этом данное вещество существенно ухудшает природные качества воды. Одним из самых опасных современных загрязнителей является нефть, а также продукты из нее.

Источники загрязнений могут быть постоянными, периодическими или сезонными. Они могут иметь как антропогенное, так и природное происхождение, быть точечными, линейными либо площадными.

Самым крупным источником загрязнения являются так называемые То есть те, что образуются в результате промышленной, строительной или коммунальной деятельности человека. Они, как правило, перенасыщены вредными органическими и неорганическими веществами, тяжелыми металлами и микроорганизмами. Выделяют промышленные (в том числе шахтные), коммунально-бытовые, сельскохозяйственные и другие виды сточных вод.

Характеристика водных ресурсов России

Россия - одна из стран мира, которая не испытывает дефицита воды. Современные водные ресурсы страны - это 2,5 миллиона рек и водотоков, около двух миллионов озер и сотни тысяч болот. Территория России омывается двенадцатью морями. Огромное количество пресной воды хранится в ледниках (горных и приполярных).

Для улучшения водообеспечения на территории нашего государства созданы тысячи водохранилищ разного размера. В общем в них содержится около 800 км 3 пресной воды. Эти объекты не только служат искусственными резервуарами ценного природного ресурса, но и регулируют режим рек, предотвращают паводки и наводнения. Таким образом, их значение трудно переоценить.

Среди главных проблем водных ресурсов России следует выделить следующие:

• нерациональное водопользование;
• ухудшение качества питьевой воды;
• неудовлетворительное состояние гидроузлов и гидротехнических сооружений.

В заключение...

Что такое водные ресурсы? Это вся та вода, которая содержится в гидросфере. Самыми большими запасами водных ресурсов обладают такие страны, как Бразилия, Россия, Канада, Китай, Индонезия и США.

В современных реалиях проблема загрязнения и нерационального использования мировых вод становится очень актуальной, а в некоторых регионах - особенно острой. Её решение невозможно без консолидации усилий всех стран планеты и эффективной реализации совместных глобальных проектов.

Сообщение на тему

Водные ресурсы Земли

студентки

Ι курса группа 251(б)

Сазоновой Дарьи

Казань 2006 год.

1. Общая характеристика водных ресурсов

2. Водный баланс Земли

3. Гидросфера как природная система

4. Мировой океан

5. Воды суши

6. Управление водными ресурсами

7. Источники загрязнения водных ресурсов

8. Меры по охране и экономному расходованию водных ресурсов

9. Международное десятилетие: « Вода для жизни».

1. Общая характеристика водных ресурсов.

Водная оболочка земного шара-океаны, моря, реки, озера- называется гидросферой. Она покрывает 70,8% земной поверхности. Объем гидросферы достигает 1370,3 млн. км3, что составляет 1/800 общего объема планеты 96,5% гидросферы сосредоточено в океанах и морях, 1,74% -в полярных и горных ледниках и лишь 0,45% -в пресных водах-реках, болотах и озерах.

Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 338 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.

2. Водный баланс земли.

Чтобы представить, сколько воды участвует в круговороте, охарактеризуем различные части гидросферы. Более 94% ее составляет Мировой океан. Другая часть (4%) – подземные воды. При этом следует учесть, что большая их часть относится к глубинным рассолам, а пресные воды составляют 1/15 долю. Значителен также объем льда полярных ледников: с пересчетом на воду он достигает 24 млн. км., или 1,6% объема гидросферы. Озерной воды в 100 раз меньше – 230 тыс. км., а в руслах рек содержится всего лишь 1200 м. Воды, или 0,0001% всей гидросферы. Однако, несмотря на малый объем воды, реки играют очень большую роль: они, как и подземные воды, удовлетворяют значительную часть потребностей населения, промышленности и орошаемого земледелия. Воды на Земле довольно много. Гидросфера составляет около 1/4180 части массы нашей планеты. Однако на долю пресных вод, исключая воду, скованную в полярных ледниках, приходится немногим более 2 млн. км., или только 0,15% всего объема гидросферы.

3. Гидросфера как природная система

Гидросфера – это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность морей, океанов, континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов. Моря и океаны занимают около 71% земной поверхности, в них сосредоточено около 96,5% всего объема гидросферы. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади. На долю ледников приходится 1,6% запасов воды в гидросферы, а их площадь составляет около 10% площади континентов.

Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое осуществляется в процессе круговорота воды в природе. Движущими силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов.

Под воздействием солнечного тепла вода в природе совершает непрерывный круговорот. Водяной пар, который легче воздуха, поднимается в верхний слой атмосферы, конденсируется в мельчайшие капельки, образующие облака из них вода возвращается на поверхность земли в виде осадков-дождя, снега. Выпадающая на поверхность земного шара вода частично поступает

непосредственно в природные водоемы, частично собирается в верхнем слое

почвы, образуя поверхностные и грунтовые воды.

Испарение с поверхности Мирового океана и с поверхности суши является начальным звеном круговорота воды в природе, обеспечивающим не только возобновление наиболее ценного его компонента – пресных воды суши, но и их высокое качество. Показателем активности водообмена природных вод служит высокая скорость их возобновления, хотя различные природные воды возобновляются (замещаются) с неодинаковой скоростью. Наиболее мобильный агент гидросферы – речные воды, период возобновления которых составляет 10-14 суток.

Преобладающая часть гидросферных вод сосредоточена в Мировом океане. Мировой океан – основное замыкающее звено круговорота воды в природе. Он отдает большую часть испаряющейся влаги в атмосферу. Водные организмы, населяющие поверхностный слой Мирового океана, обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободного кислорода планеты.

Огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсов планеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс. м3 воды. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее ответственном звене – испарении с поверхности океана.

4. Мировой океан.

Средняя глубина Мирового океана 3700 м., наибольшая – 11022 м. (Марианский желоб). Объем вод Мирового океана, как было сказано выше, куб. км.

В морской воде растворены почти все известные на Земле вещества, но в разных количествах. Большинство их из-за малого содержания трудно обнаружить. Основная часть растворенных в морской воде солей – хлориды (89%) и сульфаты (почти 11 %), значительно меньше карбонатов(0,5%). Поваренная соль (NaCl ) придает воде соленый вкус, соли магния (MqCl ) – горький. Общее количество всех солей, растворенных в воде, называется соленостью. Она измеряется в тысячных долях – промилле (%о).

Средняя соленость Мирового океана около 35 %о.

Соленость воды в океане зависит прежде всего от соотношения количества атмосферных осадков и испарения. Понижают соленость речные воды и воды тающих льдов. В открытом океане распределение солености в поверхностных слоях воды (до 1500 м.) имеет зональный характер. В экваториальном поясе, где выпадает много осадков, она пониженная, в тропических широтах – повышенная.

Заметно различаются по солености внутренние моря. Соленость воды в Балтийском море до 11 %о, в Черном – до 19%о, а в Красном – до 42%о. Объясняется это разным соотношением прихода (атмосферные осадки, речной сток) и расхода (испарение) пресной воды, т. е. климатическими условиями. Океан - регулятор тепла

Самая высокая температура у поверхности воды в Тихом океане - 19,4 °С; Индийский океан имеет 17,3 °С; Атлантический - 16,5 °С. При таких средних температурах вода в Персидском заливе регулярно нагревается до 35 °С. С глубиной температура воды, как правило, падает. Хотя бывают исключения, обусловленные поднятием глубинных теплых вод. Примером может служить западная часть Ледовитого океана, куда вторгается Гольфстрим. На глубине 2 км на всей акватории Мирового океана обычно температура не превышает 2-3 °С; в Северном Ледовитом океане она еще ниже.

Мировой океан - мощный накопитель тепла и регулятор теплового режима Земли. Если бы океана не было, средняя температура поверхности Земли составила бы - 21 °С, то есть была бы на 36° ниже той, которая имеется в действительности.

Течения Мирового океана

Воды океана находятся в постоянном движении под воздействием различных сил: космических, атмосферных, тектонических и др. Наиболее выражены поверхностные морские течения, преимущественно ветрового происхождения. Но весьма распространены 3 течения, возникающие из-за разной плотности масс. Течения в Мировом океане подразделяются по преобладающему в них направлению на зональные (идущие на запад и восток) и меридиональные (несущие воды на север и юг). Течения, идущие навстречу соседним, более мощным течениям, называются противотечениями. Специально выделяют экваториальные течения (вдоль экватора). Течения, изменяющие свою силу от сезона к сезону, в зависимости от направления прибрежных муссонов, называются муссонными.

Самое мощное во всем Мировом океане - Циркумполярное, или Антарктическое, круговое течение, обусловленное сильными и устойчивыми западными ветрами. Оно охватывает зону в 2500 км по ширине и километровые толщи по глубине, пронося каждую секунду около 200 млн. т воды. Для сравнения - крупнейшая река мира Амазонка несет лишь около 220 тыс. т воды в секунду.

В Тихом океане наиболее сильно Южное пассатное течение, направляющееся с востока на запад, со скоростью 80-100 миль в сутки. К северу от него находится противотечение, а еще северней - Северное пассатное течение с востока на запад. Зная направление течений, местные жители издавна использовали их для своих передвижений. Вслед за ними воспользовался этим знанием и Т. Хейердал для своего знаменитого путешествия на «Кон-Тики». Аналоги пассатных (буквально «благоприятствующих переезду») течений и противотечений имеются в Индийском и в Атлантическом океанах.

Из меридиональных течений наиболее известны Гольфстрим и Куросио, которые переносят соответственно 75 и 65 млн. т воды в секунду.

Для многих районов Мирового океана (западные берега Северной и Южной Америки , Азии, Африки, Австралии) характерен апвеллинг, который может быть вызван ветровым сгоном поверхностных вод от берега. Поднимающиеся глубинные воды нередко содержат большое количество питательных веществ, и места апвеллинга связаны с зоной высокой биологической продуктивности.

Роль океана в жизни людей

Трудно переоценить роль Мирового океана в жизни человечества. Он во многом определяет лик планеты в целом, в т. ч. ее климат, круговорот воды на Земле. В океане пролегли жизненно важные водные пути, соединяющие материки и острова. Колоссальны его биологические ресурсы. В Мировом океане обитает более 160 тыс. видов животных и около 10 тыс. видов водорослей . Ежегодно воспроизводимое количество промысловых рыб оценивается в 200 млн. т, из них примерно 1/3 вылавливается. Более 90% мирового улова приходится на прибрежный шельф особенно в умеренных и высоких широтах Северного полушария. Доля Тихого океана в мировом улове - около 60%, Атлантического - около 35%.

Шельф Мирового океана располагает огромными запасами нефти и газа, крупными запасами железо-марганцевых руд и других полезных ископаемых . Человечество еще только приступает к использованию энергетических ресурсов Мирового океана, в т. ч. энергии приливов. На Мировой океан приходится 94% объема гидросферы. С опреснением морских вод связывают решение многих водных проблем будущего.

К сожалению, человечество не всегда разумно пользуется природными ресурсами Мирового океана. Во многих районах истощены его биологические ресурсы. Значительная часть акватории загрязнена отходами антропогенной деятельности, в первую очередь, нефтепродуктами.

К водам суши относятся воды, реки, озера, болота, ледники. Они содержат 3,5% общего количества вод гидросферы. Из них лишь 2,5% - пресные воды.

Подземные воды находятся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твердом и парообразном состоянии. Основная их масса образуется вследствие просачивания с поверхности дождевых, талых и речных вод.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на:

1) почвенные, находящиеся в самом верхнем, почвенном слое;

2) грунтовые, залегающие на первом от поверхности постоянном водоупорном слое;

3) межпластовые, находящиеся между двумя водоупорными пластами;

Последние часто бывают напорными и тогда носят название артезианских.

Грунтовые воды питают реки и озера.

Реки – постоянные водные потоки, протекающие в разработанных ими же углублениях – руслах.

Важнейшей характеристикой рек является их питание. Выделяются четыре источника питания: снеговое, дождевое, ледниковое и подземное.

От питания рек в значительной мере зависит режим рек, т. е. изменение величины расхода воды по сезонам года, колебание уровня, изменение температуры воды. Водный режим реки характеризуется расходом воды и стоком. Расход– это количество воды, проходящее через поперечное сечение потока в одну секунду. Расход воды за длительное время – месяц, сезон, год – называется стоком. Объем воды, который несут реки в среднем за год, называется их водоносностью. Самая многоводная река в мире – Амазонка, в ее устье средний годовой расход воды равен 220000 куб. м./с. На втором месте – Конго (46000 куб. м./с.), затем Янцзы. В нашей стране самая многоводная река – Енисей (19800 куб. м./с.). Реки характеризуются весьма неравномерным распределением стока во времени. Большинство рек России проносят 60-70% объема воды за сравнительно короткий период весеннего половодья. В это время талая вода стекает по промерзшей и хорошо увлажненной поверхности водосборов с наименьшими потерями на фильтрацию и испарение.

Именно в период половодья реки чаще всего выходят из берегов и затапливают прилегающие территории. Летом и зимой обычно наблюдается маловодье - межень, когда реки питаются подземными водами, ресурсы которых тоже в значительной мере пополняются в весенний период. Летом большая часть осадков расходуется на испарение, до уровня грунтовых вод и тем более до рек доходит лишь небольшая часть атмосферных осадков. Зимой выпавшие осадки аккумулируются в виде снега. Лишь осенью на российских реках бывают небольшие паводки.

Реки Дальнего Востока и Кавказа отличаются от равнинных рек России по гидрологическому режиму. Первые разливаются осенью - во время муссонных дождей; на кавказских реках максимальные расходы воды наблюдаются летом, когда тают высокогорные ледники и снежники.

Сток рек меняется от года к году. Нередко случаются маловодные и многоводные периоды, когда река характеризуется пониженной или, напротив, повышенной водностью. Например, в 1970-х на Волге наблюдалось маловодье, в связи, с чем быстро падал уровень бессточного Каспийского моря, для которого Волга - основной поставщик воды. С 1978 наступила фаза повышенной увлажненности в бассейне Волги, сток ее ежегодно стал превышать средний многолетний, и уровень Каспийского моря стал повышаться, в результате чего затапливались прибрежные территории. Большая часть рек России ежегодно покрывается льдом. Продолжительность ледостава на севере России составляет 7-8 месяцев (с октября по май). Вскрытие рек ото льда - ледоход - одно из самых впечатляющих зрелищ, часто сопровождается наводнением.

Реки сыграли выдающуюся роль в истории человечества, с ними связано становление и развитие человеческого общества. С исторических времен реки использовались как пути сообщения, для рыболовства и рыбоводства, сплава леса, орошения полей и водоснабжения . Люди издавна селились по берегам рек - это подтверждает и фольклор, в котором Волгу называют «матушкой», а Амур - «батюшкой». Река - основной источник гидроэнергии и важнейший транспортный путь. Реки имеют большое эстетическое и рекреационное значение как неотъемлемый элемент окружающей среды. Широкое вовлечение рек в хозяйственный оборот привело к полному преобразованию многих из них. Сток таких рек, как Волга, Днепр, Ангара, в значительной мере зарегулирован водохранилищами . Многие из них, особенно протекающие в южных районах, где велика потребность в орошении, разбираются на нужды ирригации. По этой причине Амударья и Сырдарья уже практически не впадают в Аральское море, и оно стремительно высыхает.

Один из самых негативных результатов антропогенного воздействия на реки - их массовое загрязнение сточными водами и другими отходами хозяйственной деятельности. Угрозы качественного истощения речных водных ресурсов можно избежать, если осуществлять комплекс водохозяйственных мероприятий, включающий не только традиционную очистку сточных вод , но и такие кардинальные меры, как изменение технологии производства с целью многократного уменьшения расходования воды и образования отходов.

Озера - это природные водоемы в углублениях суши (котловинах), заполненные в пределах озерной чаши (озерного ложа) разнородными водными массами и не имеющие одностороннего уклона. Для озер характерно отсутствие непосредственной связи с Мировым океаном. Озера занимают около 2,1 млн. км2или почти 1,4% площади суши. Это примерно в 7 раз больше поверхности Каспийского моря - крупнейшего озера мира.

Болото – это участок суши с избыточным застойным увлажнением грунта, заросший влаголюбивой растительностью. Для болот характерен процесс накопления неразложившихся растительных остатков и образования торфа. Болота распространены главным образом в Северном полушарии, особенно в равнинных районах, где развиты многолетнемерзлые грунты, и занимают площадь около 350 млн. га

Ледники – это движущиеся естественные скопления льда атмосферного происхождения на земной поверхности; образуются в тех районах, где твердых атмосферных осадков отлагается больше, чем стаивает и испаряется. В пределах ледников выделяют области питания и абляции. Ледники делятся на наземные ледниковые покровы, шельфовые и горные. Общая площадь современных ледников ок. 16,3 млн. км2 (10,9% площадь суши), общий объем льдов ок. 30 млн. км3.

6. Управление водными ресурсами.

Одним из направлений решения водных проблем является привлечение на цели водоснабжения малоиспользуемых в настоящее время водных ресурсов опресненных вод Мирового океана, подземных вод и вод ледников. В настоящее время доля опресненных вод в общем, объеме водоснабжения мира невелика-0,05%, что объясняется высокой стоимостью и значительной энергоемкостью технологических процессов опреснения. Даже в США, где число опреснительных установок увеличилось с 1955 г в 30 раз, опресненные воды составляют лишь 7% водопотребления.

В Казахстане в 1963 г вступил в строи первый опытно-промышленный опреснитель в г. Актау (Шевченко). Из-за высокой стоимости опреснение используются лишь там, где совершенно отсутствуют или чрезвычайно труднодоступны ресурсы поверхностных или подземных пресных вод, а их транспортировка оказывается дороже по сравнению с опреснением воды

повышенной минерализации непосредственно на месте. В перспективе опреснение воды будет осуществляться в едином техническом комплексе с извлечением из нее полезных компонент: хлористого натрия, магния, калия, серы, бора, брома, йода, стронция, цветных и редких металлов, что повысит экономическую эффективность опреснительных установок.

Важный резерв водоснабжения-подземные воды. Наибольшую ценность для общества представляют пресные подземные воды, составляющие 24% от объема пресной части гидросферы. Резервом в обеспечении водой могут служить также солоноватые и соленые подземные воды при использовании их в смеси с пресными или после их искусственного опреснения. К факторам, лимитирующим подземный водозабор, относятся:

1) неравномерность их распределения по территории земли;

2) трудности в переработке солёных подземных вод;

3) быстро снижающиеся темпы естественного возобновления с

увеличением глубины залегания водоносных пластов.

Утилизация воды, находящейся в твердой фазе (льды, ледниковые покровы) , предполагается, во-первых, путем увеличения водоотдачи горных ледников, во-вторых, с помощью транспортировки льда из полярных районов. Однако оба эти способа практически труднореализуемы и еще не изучены экологические последствия их осуществления.

Таким образом, на современном этапе развития возможности привлечения дополнительных объемов водных ресурсов ограничены. Следует указать и на неравномерность распределения водных ресурсов по территории земного шара. Наиболее высокая обеспеченность ресурсами речного и подземного стоков приходится на экваториальный пояс Южной Америки и Африки. В Европе и Азии,

где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Крупнейшими реками мира являются Амазонка (годовой сток 3780 км3) , Конго (1200 км3) , Миссисипи (600 км3) , Замбери (599 км3) , Янцзы (639 км3) , Иравади (410 км3) , Меконг (379 км3) , Брахмапутра (252 км3) . В Западной Европе среднегодовой поверхностный сток составляет 400 км3, в том числе около 200 км3 в Дунае, 79 км3 на Рейне, 57 км3 на Роне. Крупнейшими озерами мира являются Великие американские озёра (общая площадь - 245 тыс. км3) , Виктория (68 тыс. км3) , Танганьика (34 тыс. км3) , Ньяса (30,8 тыс. км3) .

В Великих американских озерах содержится 23 тыс. км3 воды, столько же, сколько в Байкале. Для характеристики размещения гидроресурсов рассчитывается объем полного речного стока на единицу территории (1 км3) и населения. На 1 млн. жителей СССР приходится 5,2 км3 суммарного устойчивого стока (включая зарегулированный водохранилищами) против 4 км3 для всего

земного шара; 19 км3 полного речного стока против 13 км3; 4,1 устойчивого подземного стока против 3,3 км3. Средняя водообеспеченность на 1 км2 составляет в СНГ 212 тыс. м3, а на земном шаре-278 тыс. м3. Основными способами управления водными ресурсами являются создание водохранилищ и территориальная переброска стока.

7. Источники загрязнения водных ресурсов.

Гидросфера Земли имеет большое значение в процессах обмена с атмосферой кислородом и углекислым газом. Океаны и моря оказывают смягчающее, регулирующее воздействие па температуру воздуха, накапливая тепло летом и отдавая его атмосфере зимой. В океане происходят циркуляция и перемешивание теплых и холодных вод. Биомасса растительности океанов и морей во много раз

меньше, чем суши, но биомасса животных, по крайней мере, на порядок больше. Океаны и моря поглощают углекислый газ. Гидросфера является важным источником продовольствия для людей и других обитателей суши. Улов рыбы, составлявший в начале нынешнего века 3 млн. тонн в год, в настоящее время доходит до 80 млн. т. Этот рост связан с прогрессом техники, широким применением специальных судов-траулеров, сейнеров с гидроакустическими приборами для обнаружения скоплений рыб, аппаратурой для воздействия на нее

светом, электрическим током.

Появились рыбонасосы, нейлоновые сети, траловый лов, замораживание и консервирование рыбы на борту. В результате усиленного улова состав его ухудшился, снизился удельный вес сельди,

Сардин, лососевых, трески, камбалы, палтуса и повысилась доля тунцов, макрели, морских окуней и лещей. При значительных вложениях реально можно довести уловы морепродуктов до 100- 130 млн. т. В эти цифры входит, например, криль-мелкие рачки, запасы которых огромны в южных морях. В криле содержится белок, этих рачков можно использовать и для продовольствия и для иных целей. Большое количество вылавливаемой рыбы идет. Не в пищу, а на корм

скоту или перерабатывается в удобрения. За ряд лет, особенно послевоенных, истреблена значительная часть китов, а некоторые их виды находятся на грани полного уничтожения. По международной договоренности дальнейший вылов китов ограничен. Уничтожение обитателей океанов и морей вследствие неразумного их вылова ставит вопрос о целесообразности перехода от экстенсивного рыбного промысла к искусственному разведению рыбы. В этом отношении можно напомнить переход от охоты и сбора плодов и кореньев на более ранних стадиях развития общества к разведению животных и растений.

8. Меры по охране и экономному расходованию водных ресурсов.

Серьезные меры предпринимаются для предотвращения растущего загрязнения водных объектов сточными водами. Сточные воды - это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека. По своей природе загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериологические и биологические. Критерием вредности сточных вод считаются характер и степень ограничения водопользования. Качество природных вод в Казахстане нормируется в местах водопользования. Разработанные нормативные показатели – предельно допустимые концентрации содержания вредных веществ в воде водных объектов различного назначения - относятся к составу воды в водоемах, а не к составу сточных вод.

В соответствии с Положением о государственном учете вод и их

использовании (1975 г) первичный учет сбрасываемых в водные объекты сточных вод ведут сами водопользователи. Этот контроль осуществляется большинством водопользователей неудовлетворительно. Об этом свидетельствует тот факт, что только 20% сбрасываемых сточных вод контролируется гидротехническим

оборудованием, а остальное количество - косвенными методами. В настоящее время осуществляется переход на систему нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ). Значения ПДВ определяются для каждого конкретного источника выбросов с таким расчетом, чтобы совокупные выбросы от всех источников в регионе не превышали норматива ПДК. Использование нормативов ПДВ облегчит планирование и контроль природоохранной деятельности, повысит

ответственность предприятии за соблюдение природоохранных требований, устранит конфликтные ситуации. Из общего количества сточных вод 69% является, условна чистыми, 18%-загрязненными и 13%-нормативно-очищенными. Строгие критерии для деления промышленных сточных вод на нормативно-очищенные, загрязненные и условно-чистые отсутствуют. Неочищенные сточные воды нуждаются в многократном разбавлении их чистой

водой. Особенно загрязняющими являются производства нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и химической промышленности . Нормативно-очищенные воды

Основным рыночным, методом регулирования природоохранной деятельности является плата за загрязнение. Выделяются два вида платы за единицу выбросов и плата за пользование общественными очистными сооружениями. Уровень платы в первом случае определяется желаемым качеством среды. Механизм подобной платы автоматически обеспечивает оптимальное распределение ресурсов. Плата за использование очистных сооружений включает

основную плату за сброс нормативных сточных вод, дополнительную плату за сверхнормативный сброс, плату за транспортировку воды и плату за обслуживание водной инспекцией. Для оценки загрязнения речных вод используется показатель условного загрязнения. Размер платы зависит от возраста очистных сооружений, способности водоемов к самоочищению, а также состава стоков. Механизм плат наиболее эффективен в условиях чистой конкуренции , когда каждая фирма стремится минимизировать затраты на единицу

выпуска. В условиях монополий фирмы могут не ставить себе такой цели, поэтому в монополизированных отраслях получают преимущества методы прямого административного регулирования.

10. Международное десятилетие « Вода для жизни»

4000 детей умирают ежедневно из-за болезней, вызванных непригодной для питья водой; у 400 млн. детей нет даже самого минимума безопасной воды, необходимого для жизни; целых 2,6 млрд. людей живут в отсутствии санитарных условий – все это бросает вызов борьбе ООН за чистую воду.

Детский фонд ООН (ЮНИСЕФ) подчеркнул тот факт, что нехватка чистой воды ежегодно является причиной как минимум 1,6 млн. из 11 млн. детский смертей, которых можно было бы избежать. Почти три ребенка умирают каждую минуту из-за болезней, вызванных непригодной для питья водой, таких, как диарея и брюшной тиф. В африканских странах, расположенных к югу от Сахары, где один из пяти детей не доживает до пяти лет, 43% детей пьют небезопасную воду, с каждым глотком рискуя заболеть и умереть.

Управление Верховного комиссара ООН по делам беженцев (УВКБ) рассказало о ситуации в Жегрийяд - «Долине смерти» в Сомали. Она получила свое название из-за того, что ежегодно здесь умирают от жажды люди, прежде всего водители, чьи грузовики или автомобили ломаются на пути к Джибути.

Это лишь малая часть проблемы, стоящей перед УВКБ - организацией, которая старается помогать 17 млн. человек в более чем 116 странах. В Тиндуфе (Алжир) в данный момент реализуется проект по улучшению водоснабжения лагеря Смара в центре пустыни Сахара, где живут десятки тысяч беженцев из Западной Сахары.

В другом лагере, расположенном на востоке Чада, где свыше 200000 беженцев спасаются от конфликта в суданском Дарфуре, УВКБ продолжает работу по водообеспечению беженцев: доставляет воду, бурит скважины, выкапывает колодцы и с помощью высоких технологий ведет поиск дополнительных источников воды.

22 марта 2005 года ООН отметила Всемирный день водных ресурсов, провозгласив гг. Международным десятилетием «Вода для жизни». Данные о масштабах проблемы и истории конкретных людей – вот что, помимо выступлений руководителей организаций системы ООН, заставляет осознать, насколько трудно миру будет выполнить одну из целей в области развития, сформулированных в Декларации тысячелетия: к 2015 г. вдвое сократить число людей, испытывающих недостаток чистой питьевой воды и минимальных санитарных условий.

Список использованной литературы:

1. География. Полный курс подготовки к экзаменам. Москва. АСТ-пресс; 2004 г.

2. , «Охрана окружающей среды»

3. Б. Небел «Наука об окружающей среде» Москва. «Наука» 2002 г.

4. Большая Советская Энциклопедия. Москва. «Советская энциклопедия» , 1972 г.

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

воды, пригодные для использования в хозяйстве. Особенно важны ре­сурсы пресной воды, которая составляет менее 3% общего объема гидросферы. Запасы доступной пресной воды распределены крайне неравномерно: в Африке только 10% населения обеспечены регулярным водоснабжением, а в Европе этот показатель превышает 95%. Все напряженнее становится положение с водой в больших городах мира (Париж , Токио , Мехико , Нью-Йорк). Дефицит связан с увеличением расходования запасов и с загрязнением гидросферы.

Краткий географический словарь . EdwART . 2008 .

Во́дные ресу́рсы

пригодные для использования пресные воды, заключённые в реках, озёрах, водохранилищах, ледниках, подземных водах, а также почвенная влага. Пары атмосферы, солёные воды океанов и морей, не используемые в хозяйстве, составляют потенциальные водные ресурсы. Общий объём водных ресурсов оценивается в 1,4 млрд. км³, из них на долю пресных вод приходится только 2 %, а на долю технически доступных для использования – всего 0,3 %. Забор воды из всех источников составляет ок. 4000 км³ в год. Водные ресурсы используются в энергетике, для орошения земель, промышленного, с.-х., коммунально-бытового водоснабжения, а также в качестве транспортных путей. При использовании водных ресурсов их количество либо не меняется вообще (напр., в гидроэнергетике, водном транспорте), либо часть их изымается (для орошения, коммунального водоснабжения). Эта часть составляет безвозвратные потери для данной территории. При этом общие запасы водных ресурсов на Земле неисчерпаемы, т. к. они непрерывно возобновляются в процессе глобального круговорота воды . Доступный устойчивый речной сток рек, составляющий ок. 9000–12 000 км³ в год, представляет собой возобновляемые водные ресурсы суши, которые можно изымать для хоз. нужд. По суммарному значению возобновляемых водных ресурсов лидируют Бразилия, Россия, Канада, Китай, США, Индонезия, Бангладеш, Индия. В ряде р-нов отмечается количественное и качественное (из-за загрязнения) истощение водных ресурсов. Ок. 1 /3 населения мира проживает в странах, испытывающих дефицит пресной воды. В зоне дефицита находится 50 % тер. Азии, 20 % Европы, ок. 30 % Сев. Америки, почти вся Австралия. Р-ны с избытком водных ресурсов расположены в экваториальных и субполярных широтах, а также во многих областях умеренного пояса. Поверхностный сток России составляет 10 % мирового. Однако 90 % приходится на бас. Сев. Ледовитого и Тихого океанов, в то же время на бас. Азовского и Каспийского морей, где проживает более 80 % населения, приходится менее 8 % годового объёма речного стока.

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. - М.: Росмэн . Под редакцией проф. А. П. Горкина . 2006 .

Водные ресурсы

вóды 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 бóльших 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.
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 бóльшая 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) . Бóльшая 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 500–1000 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 бóльшая часть остальной Индии и Китая – от 1000 до 2000 мм, при этом северный Китай – лишь 500–1000 мм. На территории северо-западной Индии (включая пустыню Тар), Монголии (включая пустыню Гоби), Пакистана, Афганистана и бóльшей части Среднего Востока ежегодно выпадает менее 500 мм осадков.
В Южной Америке годовое количество осадков в Венесуэле, Гайане и Бразилии превышает 2000 мм, бóльшая часть восточных районов этого материка получает 1000–2000 мм, но Перу и некоторые районы Боливии и Аргентины – лишь 500–1000 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 – 500–1000 мм, тогда как в центральной Канаде и на западе США – менее 500 мм.
На крайнем севере Австралии годовое количество осадков составляет 1000–2000 мм, в некоторых других северных районах оно колеблется от 500 до 1000 мм, но бóльшая часть материка и особенно его центральные районы получают менее 500 мм.
На бóльшей 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 11–13 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 бóльшую 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 бóльших 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 .
Естественные пресноводные озера, вмещающие ок. 125 тыс. км 3 воды, наряду с реками и искусственными водохранилищами являются важным источником питьевой воды для людей и животных. Они также используются и для орошения сельскохозяйственных земель, навигации, рекреации, рыболовства и, к сожалению, для сброса бытовых и промышленных стоков. Иногда вследствие постепенного заполнения наносами или засоления озера пересыхают, однако в процессе эволюции гидросферы в некоторых местах образуются новые озера.
Уровень воды даже в «здоровых» озерах может понижаться в течение года в результате стока воды через вытекающие из них реки и ручьи, из-за просачивания воды в грунт и ее испарения. Восстановление их уровня обычно происходит за счет осадков и притока пресной воды впадающих в них рек и ручьев, а также из родников. Однако в результате испарения накапливаются соли, поступающие с речным стоком. Поэтому спустя тысячелетия некоторые озера могут стать очень солеными и непригодными для обитания многих живых организмов. См. также озеро .
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДЫ
Потребление воды. Водопотребление повсюду быстро растет, однако не только из-за увеличения численности населения, а также вследствие урбанизации, индустриализации и в особенности развития сельскохозяйственного производства, в частности орошаемого земледелия. К 2000 суточное мировое потребление воды достигло 26 540 млрд. л, или 4280 л на человека. 72% от этого объема расходуется на орошение, а 17,5% – на промышленные нужды. Около 69% ирригационных вод утрачено безвозвратно.
Качество воды, используемой для разных целей, определяется в зависимости от количественного и качественного содержания растворенных солей (т.е. ее минерализации), а также органических веществ; твердых взвесей (ил, песок); токсичных химических веществ и патогенных микроорганизмов (бактерий и вирусов); запаха и температуры. Обычно пресная вода содержит растворенных солей менее 1 г/л, солоноватая 1–10, а соленая 10–100 г/л. Вода с большим содержанием солей называется рассолом, или рапóй.
Очевидно, что для навигационных целей качество воды (соленость морской воды достигает 35 г/л, или 35‰) не имеет существенного значения. Многие виды рыб приспособились к жизни в соленой воде, однако другие обитают только в пресной. Некоторые мигрирующие рыбы (например, лосось) начинают и заканчивают жизненный цикл во внутренних пресных водах, но бóльшую часть жизни проводят в океане. Одним рыбам (например, форели) жизненно необходима холодная вода, а другие (подобно окуню) предпочитают теплую.
В большинстве отраслей промышленности используется пресная вода. Но если такая вода является дефицитом, то некоторые технологические процессы, например охлаждение, могут протекать на основе использования низкокачественной воды. Вода для бытовых целей должна быть высокого качества, но не абсолютно чистой, так как такую воду слишком дорого производить, а отсутствие растворенных солей делает ее безвкусной. В некоторых районах земного шара люди еще вынуждены для повседневных потребностей использовать низкокачественную мутную воду открытых водоемов и родников. Однако в промышленных странах сейчас все города снабжаются водопроводной, отфильтрованной и прошедшей специальную обработку водой, которая соответствует хотя бы минимальным потребительским стандартам, особенно в отношении пригодности для питья.
Важной характеристикой качества воды являются ее жесткость или мягкость. Вода считается жесткой, если содержание карбонатов кальция и магния превышает 12 мг/л. Эти соли связываются некоторыми компонентами моющих средств, и таким образом ухудшается пенообразование, на выстиранных изделиях остается нерастворимый осадок, придающий им матовый серый оттенок. Карбонат кальция жесткой воды образует в чайниках и котлах накипь (известковую корку), которая сокращает срок их службы и теплопроводность стенок. Воду смягчают добавлением солей натрия, замещающих кальций и магний. В мягкой воде (содержащей менее 6 мг/л карбонатов кальция и магния) мыло хорошо пенится, она больше подходит для стирки и мытья. Такая вода не должна использоваться для орошения, так как избыток натрия вреден для многих растений и может нарушать рыхлую комковатую структуру почв.
Хотя повышенные концентрации микроэлементов вредны и даже ядовиты, их небольшое содержание может благотворно влиять на здоровье людей. Примером служит фторирование воды с целью профилактики кариеса.
Повторное использование воды. Использованная вода не всегда утрачивается полностью, часть ее или даже вся она может быть возвращена в круговорот и вновь использована. Например, вода из ванны или душа по канализационным трубам попадает в городские очистные сооружения, где проходит обработку и затем используется повторно. Как правило, более 70% городских стоков возвращается в реки или подземные водоносные горизонты. К сожалению, во многих больших приморских городах муниципальные и промышленные сточные воды просто сбрасываются в океан и не утилизируются. Хотя такой способ избавляет от затрат на их очистку и возвращение в оборот, происходит потеря потенциально пригодной к употреблению воды и загрязнение морских акваторий.
При орошаемом земледелии посевы потребляют огромное количество воды, высасывая ее корнями и безвозвратно теряя до 99% в процессе транспирации. Однако при орошении фермеры обычно расходуют больше воды, чем необходимо для посевов. Часть ее стекает к периферии поля и возвращается в оросительную сеть, а остальная – просачивается в почву, пополняя запасы грунтовых вод, которые можно откачивать с помощью насосов.
Использование воды в сельском хозяйстве. Земледелие – самый крупный потребитель воды. В Египте, где почти не бывает дождей, все земледелие основано на орошении, тогда как в Великобритании практически все сельскохозяйственные культуры обеспечиваются влагой за счет атмосферных осадков. В США орошается 10% сельскохозяйственных земель, в основном на западе страны. Значительная часть сельскохозяйственных угодий искусственно орошается в следующих азиатских странах: Китае (68%), Японии (57%), Ираке (53%), Иране (45%), Саудовской Аравии (43%), Пакистане (42%), Израиле (38%), Индии и Индонезии (по 27%), Таиланде (25%), Сирии (16%), Филиппинах (12%) и Вьетнаме (10%). В Африке, кроме Египта, существенна доля орошаемых земель в Судане (22%), Свазиленде (20%) и Сомали (17%), а в Америке – в Гайане (62%), Чили (46%), Мексике (22%) и на Кубе (18%). В Европе орошаемое земледелие развито в Греции (15%), Франции (12%), Испании и Италии (по 11%). В Австралии орошается ок. 9% сельскохозяйственных угодий и ок. 5% – в бывшем СССР.
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 4000–1500. «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 – 8000–12 000 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 бóльшая 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 10–25 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.

Энциклопедия Кругосвет . 2008 .