Использование водных ресурсов Западной Европы

Таблица 3 Основное назначение водохранилищ

Ледники

Истоки многих крупных рек Европы лежат в горах с ледниками, что определяет большую роль в питании этих рек талых ледниковых вод. В распространении ледников (как и других, связанных с климатом природных явлений) намечается зональность. Она выражается не только в изменении площади современного оледенения в зависимости от широтного положения горной страны, но и в преобладании тех или иных типов ледников.

Общая площадь современных ледников Европы превышает 78,5 тыс. км2 (площадь ледников всей Европы, включая острова европейского сектора Арктики, около 116 тыс. км2). В субтропическом поясе площадь оледенения очень мала. Здесь расположено два небольших ледника - это каровый ледник Кальдероне в массиве Гран-Сассо д'Италия (0,06 км2) на Апеннинском полуострове и самый южный в Европе ледник лавинного происхождения на горе Велета в хребте Сьерра-Невада на Пиренейском полуострове.

Зональность современного оледенения прежде всего определяется зональностью термики и высотного положения снеговой границы.

Таблица 3 Высота снеговой границы в районах современного оледенения Западной Европы

Высотное положение снеговой линии в горах отражает не только местные термические условия, но и количество выпадающих здесь атмосферных осадков. Поэтому оно может сильно отличатся на склонах, расположенных вблизи друг от друга, но имеющих различную экспозицию по отношению к господствующим влажным ветрам. Так, в западных, обильно увлажненных районах Скандинавских гор вблизи 62° с.ш. снеговая линия проходит на высоте около 1250 м, а в соседних, восточных и сухих районах этих гор - на высоте около 2200 м. В Альпах на влажных склонах северных окраинных хребтов снеговая граница располагается гораздо ниже, чем на внутренних, менее увлажненных хребтах, где она достигает 3250 м (табл. 3).

Ледники районов обильного увлажнения в условиях морского климата при более низком положении снеговой линии отличаются и значительной активностью, т. е. интенсивным обменом массы льда, его образованием, перемещением и расходованием. Особенно активны в Европе горные ледники Исландии и Скандинавии. Активность исландских ледников увеличивается к тому же нередкими здесь подледными вулканическими извержениями, во время которых обильное поступление тепла вызывает таяние огромных масс льда за короткий период времени. Одно из извержений подледного вулкана Катла привело к столь интенсивному таянию ледника Мирдальсйекудль, что расход воды в питаемых ледником реках и потоках достиг 200 тыс.м3/сек, превысив почти в 35 раз средний расход Дуная в его устье.

Значительно менее активными являются ледники Шпицбергена, где небольшое количество атмосферных осадков и низкие температуры летних месяцев обусловливают как медленное накопление льда, так и его малую абляцию. Вследствие отепляющего воздействия Шпицбергенского теплого течения ледники Западного Шпицбергена несколько более активны, чем Восточного.

Из всех районов современного оледенения Западной Европы наибольшей площадью ледников выделяется Шпицберген (21,2 тыс. км2). Причем на Шпицбергене преобладают ледники нагорные, щитовые и ледниковые купола; значительно меньшую площадь занимают долинные, каровые и сетчатые ледники (табл. 4).

В Исландии, где общая площадь оледенения составляет около 11,8 тыс. км2, господствуют ледниковые купола. Здесь площадь области питания ледников значительно превышает площадь абляции; велико и число выводных ледников. Самым крупным является ледник Ватнайекудль на юго-востоке острова. Он разделен подледным рельефом на несколько частей с автономными выводными ледниками.

В Скандинавии площадь оледенения составляет около 5 тыс. км2. Основной район оледенения находится в западной части Скандинавских гор южнее 65° с.ш., где они достигают наибольшей высоты, а годовая сумма осадков превышает 1500-2000 мм. Самые крупные ледники сконцентрированы близ больших норвежских фьордов. Здесь преобладают ледниковые шапки с отходящими от них языками. В более континентальных восточных районах Скандинавских гор площадь оледенения резко убывает, ледниковые шапки уступают место долинным и каровым ледникам. Последние наиболее характерны также для севера Скандинавских гор (хребты Кьелен), где располагаются три центра оледенения, сильно уступающие по площади оледенению южных районов Скандинавских гор: в массивах Свартисен, Сарек и Окстинн.

В Альпах в связи со свойственной им сильной расчлененностью поверхности, большими перепадами высот, сочетанием островершинных хребтов и глубоких поперечных долин наиболее развиты долинные и каровые типы ледников. Общая площадь оледенения этих гор - около 3,2 тыс. км2, причем 2/3 ее приходятся на более высокие и влажные Западные Альпы, где самые крупные скопления ледников находятся в Пеннинских и Бернских Альпах и в массиве Монблан. В Восточных Альпах наиболее крупные ледники сосредоточены в их западной части - в Эцтальских Альпах, массивах Бернина и Ортлер. Мощность льда альпийских ледников составляет 300-600 м.

Таблица 4 Запасы воды в ледниках Европы

Подземные воды

Согласно подсчетам запасы подземных вод в Западной Европе достигают 1,6 млн км3. Это существенная, хотя и менее доступная часть пресных водных ресурсов. В зоне активного водообмена, примерно до глубины 100 м, сосредоточено 200 тыс. м3 вод; еще 300 тыс. м3 залегает на глубинах от 100 до 200 м, т.е. там, где водообмен с поверхностными водами затруднен. Остальная часть запасов (1,1 млн. км3) размещается в глубоких слоях - до 2 км с очень замедленным водообменом.

Мощные скопления подземных вод приурочены к песчаным отложениям обширных пластовых равнин Альпийско-Карпатской горной системы и Пиренеев, к известняковым массивам Средиземноморской Европы и к некоторым другим местностям.

3. ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ

Объем водных ресурсов

Общий объем водной массы, сконцентрированной на поверхности и в недрах Европы, довольно значителен - он приближается к 1600 тыс. км2. Из этого объема 99,8% составляют подземные и озерные воды, массы ледников в горах и на арктических островах. Лишь 2321 км3 ежегодно возобновляемого полного стока имеют реальное ресурсное значение вследствие легкой доступности для современной утилизации и естественной возобновимости. Именно эта величина и представляет собой водоресурсный потенциал Европы.

Таблица 5 Объем водных ресурсов Западной Европы

Полный речной сток слагается из двух категорий: поверхностного стока (меженный сток, паводковые и полые воды) и подземного стока (инфильтрационный сток). Объем поверхностного стока равен 1476 км3, а подземного - 887 км3. По другим оценкам подземный сток составляет 845 км3(World Resources, 1992).

Наиболее ценная часть водозапасов - подземный сток. Он обладает, как правило, высокими санитарными и вкусовыми качествами водной массы, сглаженными сезонными колебаниями расходов. Поверхностный сток подразделяется на паводковый сток, обычно требующий искусственного регулирования, и меженный сток. Для перехвата паводковых и полых вод в Европе построено свыше 2,5 тыс. водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока. Их ежегодно возобновляемый сток вместе со стоком из естественных озер составляет 260 км3.

Меженный сток в совокупности с подземным стоком образует устойчивую часть полного стока, так как утилизация этих вод не требует дополнительных расходов на регулирование.

По оценкам величина устойчивого стока в Западной Европе составляет 1325 км3 (Goudie, 1982).

Пресные воды в твердой фазе, сконцентрированные в ледниках, не используются в хозяйстве, и поэтому их относят лишь к потенциальным водным ресурсам.

Огромные водные массы сосредоточены в подземных горизонтах европейской суши. Их общий объем оценивается в 1,6 млн. км3, но они различны по качеству, доступности, скорости восстановления. Зона активного водообмена, где размещены наиболее доступные водозапасы, имеют глубину до ста метров. В поверхностных горизонтах сконцентрировано около 200000 км3. Остальная часть подземных вод характеризуется крайне замедленным водообменом, и их хозяйственное значение мало.

Удельная водообеспеченность территории

В Европе довольно значительна удельная водообеспеченность поверхности (306000 м3/км2 в год); однако из-за высокой плотности населения душевая водообеспеченность - 4660 м3/чел, в год - одна из самых низких среди остальных частей света (рис. 1).

Рис. 1. Водообеспеченность в регионах Европы (в тыс. м3 на человека в год).

Наиболее полно водообеспеченность по странам Европы раскрывает табл. 6.

Водозапасы, приходящиеся на каждого жителя европейских стран, колеблются очень сильно в зависимости от природных факторов стокоформирования и плотности населения в регионе. Например, в странах Северной Европы, где выпадают обильные осадки, а население немногочисленно, на каждого жителя приходится в год от 20 до 100000 м3 речных вод, а в Исландии - даже 670000 м3/чел. в год. В то же время во многих густо населенных странах Центральной и Западной Европы этот показатель резко снижается, хотя осадков здесь выпадает достаточно. В Восточной Европе слой стока падает, а население довольно плотное и поэтому на каждого жителя запасы воды очень малы - например, в Болгарии всего 2000 м3/чел. в год, а в Польше - 1300 м3/чел. в год. Еще хуже складывается водообеспеченность жителей стран Южной Европы, где она снижается до 1000 - 2000 м3/чел. в. год.

Водохозяйственный баланс

В современном хозяйстве главными потребителями вод являются промышленность, сельское хозяйство и коммунально-бытовые службы. Они изымают из естественных и искусственных водоемов для своих нужд определенные объемы воды, которые составляют водозабор.

В процессе использования некоторое количество изъятой воды теряется на испарение, просачивание, технологическое связывание и т.д., причем у различных потребителей масштабы такого расхода неодинаковы. Для небольших по площади территорий эти потери рассматриваются как безвозвратные. Наиболее значителен их объем (до 80-90%) при сельскохозяйственном использовании. В некоторых отраслях промышленности разработаны и продолжают интенсивно совершенствоваться схемы замкнутого или многократного водопользования, при помощи которых существенно снижаются как объемы водозабора в целом, так и величины безвозвратных потерь.

Коммунальное и сельское хозяйство, промышленность и гидроэнергетика предъявляет различные требования к качеству воды. Наиболее высокими санитарными и вкусовыми качествами должны обладать воды, используемые в питьевых целях и в некоторых отраслях промышленности (пищевой, химической и др.). Металлургическое или, например, горнорудное производство может обходиться водами низкого качества, использовать оборотные системы водоснабжения.

Неоднократное использование одного и того же объема воды сокращает водозабор, но заставляет ввести в водохозяйственный баланс еще одну категорию - водопотребление - общий объем воды, используемый данной отраслью хозяйства за определенный отрезок времени.

В сфере коммунального хозяйства водопотребление и водозабор равны между собой, потому что оборотное водоснабжение в данной отрасли на современном уровне практически не осуществляется. В промышленности водозабор оказывается намного ниже водопотребления за счет потребления замкнутых циклов водоснабжения, когда из источников вода забирается лишь для компенсации безвозвратных потерь.

В сельском хозяйстве водопотребление тоже может количественно превышать водозабор из источников, поскольку для орошения часто используются органические стоки городских коммунальных систем или частично очищенные отработанные воды некоторых промышленных предприятий.

Рис. 2. Водопотребление в Европе (1930-2000 гг.)

Территория Европы обладает достаточно высокой естественной водообеспеченностью. В то же время водохозяйственный баланс региона чрезвычайно напряженный, и во многих странах наблюдается острая нехватка чистых вод. Это объясняется высокими объемами водозабора на водоснабжение населенных пунктов, промышленных объектов, орошаемых угодий, а также прогрессирующим загрязнением поверхностных водоемов и подземных горизонтов.

Современное хозяйство европейских стран забирает из водоемов для нужд промышленности, сельского хозяйства, водоснабжения городов и сельских поселений около 360 км3 чистых вод в год. Экономическое развитие и увеличение народонаселения в текущем столетии сопровождались резким ростом водопотребления: с начала века объем изымаемых вод увеличился в 19 раз (Романова, 1993) (рис. 5).

Основные объемы водозабора - 193 км 3, или 54% - расходует промышленность, 110 км3, или 33% - сельское хозяйство и 48 км3, или 13% - отводится на водоснабжение городов и сел. Всего на нужды хозяйства расходуется примерно 15% имеющихся водозапасов, но по отдельным странам ситуация иная. Так, до 25% своих водных ресурсов расходуют Франция, Великобритания, до 30% - Италия, Германия, Польша, до 40% - Испания, более 70% - Бельгия (табл. 6).

Таблица 6 Водохозяйственный баланс Европы (начало 1990-х годов, км3)

В таких условиях достаточно ощутимо проявляется дефицит водозапасов, особенно в странах с сезонным стоком (Италия, Испания); чтобы снизить его остроту применяются разнообразные водосберегающие технологии и многократные водопользования. В результате объем водозабора на нужды энергетических и промышленных объектов составляет менее 50% общего промышленного водопользования.

Довольно сложно оценивается объем реального водопотребления промышленным сектором европейского хозяйства, поскольку во многих странах и районах применяется многократное использование воды (например, в энергетике). В общем водозаборе промышленное водоснабжение превалирует над остальными потребителями вод, но эта ситуация меняется в разных странах.

Значительны объемы сельскохозяйственного водопотребления. Для орошения поливных земель и на водопой домашнего скота забирается около 110 км3. Массив орошаемых земель постоянно увеличивается и составляет около 18 млн. га. При этом большая часть воды теряется безвозвратно на транспирацию растениями и на инфильтрацию. Ориентировочные расчеты определяют объем безвозвратных потерь за счет непродуктивного испарения и инфильтрации в 35 км3 в год. Особенно крупные потери вод наблюдаются в средиземноморских странах, с засушливым летним сезоном, располагающих огромными массивами орошаемых земель: в Италии, Испании, Греции, в странах бывшей Югославии, а также в Румынии и Болгарии и др. (рис. 3).

Коммунально-бытовой сектор европейской экономики расходует меньше воды - около 50 км3. Нормы бытового водопотребления в Европе колеблются между 150 и 300 л/сут. на человека, причем наибольший рост отмечается в странах Центральной и Южной Европы, в то время как в западноевропейских странах водозабор для нужд населения более устойчив. Питьевая вода должна быть наиболее чистой и соответствовать санитарно-гигиеническим стандартам качества, но именно таких вод становится все меньше из-за прогрессирующего загрязнения водных источников.

Рис. 3. Динамика водопотребления в Европе

1 - водопотребление общее, 2 - промышленное, 3 - сельскохозяйственное, 4 - хозяйственно-бытовое, 5 - расходы воды на испарение с поверхности водохранилищ.

Общий объем воды, забираемой ежегодно из различных водных источников в европейских странах, достигает в настоящее время 360 км3, что составляет примерно 30% устойчивого стока с поверхности Европы (рис. 7). Если учитывать сезонные колебания в объемах стока, то нетрудно составить представления о возникающих дефицитах водозапасов во многих европейских районах. К тому же в процессе водопользования 125 км3 теряется безвозвратно.

Водозабор не только количественно меняет объемы стока, но и трансформирует его режим. Неблагоприятные естественные свойства стока - неравномерность по времени, значительные расходы на испарение или инфильтрацию - преодолеваются гидротехническими методами.

Для улавливания быстро проходящих по речным руслам паводковых или полых вод создаются водохранилища сезонного или многолетнего регулирования стока, в которых накапливаются значительные объемы вод. Таким образом ощутимо увеличиваются водозапасы местности.

В Европе можно выделить несколько групп стран с различной напряженностью водохозяйственного баланса.

Страны с очень резко выраженной напряженностью водохозяйственного баланса и незначительными водозапасами. В этой группе стран удельная душевая водообеспеченность колеблется от 800 до 2000 м3/чел. в год, водозабор составляет от 50 до 100% полного местного стока. В основном это страны Центральной Европы (Чехия, Словакия, Румыния, Болгария, Польша, Венгрия), а также Германия, Бельгия, Нидерланды, Дания.

Водные ресурсы речного стока в странах Центральной Европы невелики - всего около 170 км3, а его устойчивая категория - лишь 77 км3. Общие потребности в воде, которые испытывает хозяйство этих стран, превышает 120 км3. В таких условиях резко возрастает роль транзитного стока Дуная, переносящего до 80 км3 воды. Во многих странах, и прежде всего в Венгрии, обнаружены значительные запасы близко залегающих от поверхности грунтовых вод. Только на Среднедунайской равнине ежегодно восполняемый объем грунтовых пресных вод составляет более 10 км3.

По приближенным оценкам, общие ресурсы доступных вод в странах Центральной Европы достигают 420 км3. Водопотребление в этом регионе характеризуется быстрым ростом. Если в 1990 г. здесь использовалось 70 км3 воды, то в 1985 году - 121 км3, а к 2000 году, по прогнозам, водопотребление возрастет до 175 км3. Свыше половины собираемых вод направляется на промышленные объекты (67 км3), 38 км3 расходуются в сельском хозяйстве, а остальные 16 км3 вод идут на бытовое водоснабжение населения. Подобная структура сохранится, как предполагают, и в будущем, и лишь на нужды орошения будут отводиться несколько большие объемы воды.

Если анализировать хозяйственное использование вод в отдельных странах, то картина вырисовывается довольно пестрая. В Германии, Чехии, Словакии, Венгрии, Польше количественно преобладает промышленное водоотведение (60-80% всего водозабора). Эта отрасль водопотребления будет увеличиваться и в дальнейшем. Страны с засушливым летом (Румыния, Болгария) преобладающую часть потребляемых вод направляют в сельское хозяйство. Так, в Болгарии из 14 км3 расходуемых вод 8 км3 идет на полив угодий: примерно такое же соотношение наблюдается и в Румынии.

Напряженность водохозяйственного баланса в странах Восточной Европы, особенно возрастающая летом, несколько снижается за счет аккумуляции поверхностного стока в водохранилищах сезонного и многолетнего назначения. К середине 80-х годов в этих странах функционировало 400 водохранилищ, вмещающих около 23 км3 вод.

Речные воды на территории стран первой группы крайне загрязнены промышленными и бытовыми стоками; таковы реки Рейн, Висла, Одра, Шельда, Дунай и др. Сброс стоков промышленных предприятий, энергетических установок, населенных пунктов, плотность которых рекордна для всей Европы, сопровождается резким ухудшением качества вод. Например, только в Рейн ежегодно сбрасывается до 20 млн. тонн токсичных соединений. Несмотря на совершенствование технологии очистки отработанных вод и существующие юридические запреты их сброса в неочищенном виде, до сих пор значительная часть стоков промышленного и бытового происхождения поступает в речную сеть, минуя очистные сооружения. Так, в Германии ежегодно образуется около 15 км3 стоков, из которых биологическую очистку проходят всего 30%, а 50% очищается неудовлетворительно. Более 2/3 протяженности рек признаны непригодными для купания, а их воды - даже для использования в технических целях. Особенно в тяжелом состоянии находятся реки, протекающие через промышленную зону Северный Рейн - Вестфалия. В последние годы уровень загрязнения вод (рек, озер, прибрежных зон морей) несколько снизился благодаря применению более глубоких очистных технологий.

В наиболее тяжелом положении оказываются Нидерланды, куда приносит свои крайне загрязненные воды Рейн. Местные реки - Шельда, Маас и др. - не уступают Рейну по концентрации в водах загрязняющих веществ, хотя именно на их водозапасы вынуждено рассчитывать национальное водопотребление. В Нидерландах осуществлен один из наиболее грандиозных гидротехнических проектов в Европе под названием «Дельта». Сток Рейна в районе дельты перехватывается системой водохранилищ и очищается. Одновременно блокируется поступление в русло реки соленых морских вод во время высоких приливов в Северном море.

Страны с резко выраженной напряженностью водохозяйственного баланса и умеренными водозапасами. К этой группе относятся Великобритания и Франция, расположенные в области достаточного увлажнения. Водообеспеченность территории этих стран достаточно высока: в расчете на одного человека запасы воды колеблются от 2,1 до 3,5 тыс. км3 воды в год. Однако большая плотность населения и высокая концентрация промышленности требует огромных расходов воды. На нужды хозяйства забирается до 25% объема полного местного стока, из которого 79% в Великобритании и 71% во Франции отводится на нужды промышленности.

Ко второй группе относятся также Испания и Италия. По нормам водообеспеченности (3-4 тыс. м3 в год на человека) и по степени напряженности водохозяйственного баланса (забирается от 1/4 до 1/3 общего стока) эти страны сходны с центрально-европейскими, но структура водозабора у них иная. В странах Южной Европы основным становится сельскохозяйственное водопотребление. Так, в Испании на орошение расходуется 62% общего водопотребления, в Италии - 59% (табл. 9).

В странах второй группы реки тоже загрязнены недостаточно очищенными стоками, особенно Сена, По, Луара, Рона и др. В Великобритании в речную сеть поступает свыше 5 км3 стоков, из которых только половина проходит полную очистку. На разбавление стоков расходуется 50-60% речного стока страны. Примерно такое же количество стоков образуется во Франции, причем только в черте Парижской агломерации - около 1,5 км3 загрязненных вод. Чтобы полностью нейтрализовать промышленные и бытовые сточные воды, требуется израсходовать почти весь меженный сток страны. Река Сена, протекающая через Париж, а также Рона относятся к числу самых грязных рек Европы. офисная мебель для персонала

Страны со значительной водообеспеченностью и слабой напряженностью водохозяйственного баланса. В странах данной группы (Австрия, Швейцария, Португалия) резервы пресных вод немалые, водопотребление поглощает всего от 9 до 4% общего водно-ресурсного потенциала. Страны неоднородны по структуре расходования воды и по степени напряженности водного хозяйства. В Австрии и Швейцарии - альпийских странах, получающих много осадков и имеющих реки с ледниковым питанием, - практически недостатка в водах не ощущается круглый год. Иначе обстоит дело в Португалии, где летом возникает весьма ощутимый дефицит увлажнения. В Австрии и Швейцарии основная масса водозабора направляется в промышленность, в Португалии - в сельское хозяйство.

Страны с избыточными водозапасами. К этой группе принадлежат Ирландия. Так как они расположены в области с избыточным увлажнением, для них характерен самый большой сток; нормы душевой водообеспеченности в скандинавских странах превышают 20000 м3/чел в год. Потребность в воде составляет 2-3% (в Ирландии - 0,5%) от общего объема водных ресурсов. Эти страны рассматриваются как возможные экспортеры чистых вод в Центральную Европу. Однако и в данной группе стран следует отметить прогрессирующее качественное ухудшение водозапасов, отчасти обусловленное сбросом недостаточно очищенных сточных вод (Южная Швеция и Финляндия), отчасти выпадением «кислотных дождей» из загрязненных промышленными выбросами воздушных потоков, приносимых в Скандинавию из Великобритании и стран Центральной Европы.

Гидроэнергетическое использование водных ресурсов

На территории Европы сосредоточено 6,4% мировых гидроэнергетических ресурсов.

Возможности использования поверхностного стока в энергетических целях зависят от абсолютных объемов стекающих вод и от скорости водных потоков, которая в свою очередь является функцией расчлененности рельефа местности. Поскольку факторы стокообразования распределены по поверхности Европы неравномерно, то и гидроэнергетические возможности неравнозначны. В целом, общий гидроэнергетический потенциал (ГЭП) Европы, учитывающий возможности технического освоения вод, составляет 460 млрд. кВтґч/г, из которых к настоящему времени освоено лишь 31%. Наиболее крупная концентрация гидроэнергоресурсов наблюдается в горных системах, сложенных кристаллическими породами и получающих обильные осадки. В Европе выделяются четыре района с повышенной обеспеченностью гидроэнергоресурсами: горный запад Скандинавии (ГЭП превышает 200 млрд. кВтґч/год). Альпы (130 млрд. кВтґч/год), горы Балканского полуострова (56 млрд. кВтґч/год) и Пиренейского полуострова (30 млрд. кВтґч/год). В районах с горным рельефом и высокими показателями стока концентрируются до 80% общего экономического ГЭП Европы.

Многие европейские страны слабо обеспечены ресурсами ископаемого топлива, поэтому освоение энергетических возможностей рек началось уже давно.

Так, в Швейцарии гидроэнергоресурсы освоены на 91%, во Франции - на 92%, в Италии - на 86%, в Германии - на 77% и т. д. В целом в Европе в начале 80-х годов уже использовалось около 55% экономически рентабельных гидроэнергоресурсов. На многих европейских реках действуют и строятся каскады ГЭС (на Дунае, Тисе, Ваге, Дуэро, Дюранс и другие многочисленные ГЭС сооружаются в Скандинавии, Альпах, Карпатах).

Немаловажное значение имеет не только выявление абсолютного количества гидроресурсов, но и их качественных особенностей, которые определяются колебанием водоносности реки в течение года, т. е. типом водного режима. Круглогодично полноводные реки позволяют вырабатывать электроэнергию без заметных пиков или спадов в уровнях ее производства в различные сезоны. Таковы приатлантические реки Центральной Европы: Сена, Луара, Гаронна, Маас и др. На Польской низменности, на Дунайских равнинах, в Фенноскандии на реках наблюдается ледостав и зимняя межень. Для выравнивания спадов водоносности в холодный период, когда потребности в энергии возрастают, а также для сбора полых вод весной сроят водохранилища сезонного, а иногда многолетнего регулирования стока. Это существенно повышает стоимость вырабатываемой электроэнергии и снижает, таким образом, качество гидроэнергоресурсов. Особенно низким качеством обладают энергетические ресурсы рек в Финляндии и севера Швеции, которым присущ очень длительный период ледостава (до 5-7 месяцев). Коттеджный поселок каширка дачные и коттеджные.

Совершенно иные причины обусловливают снижение качества энергоресурсов средиземноморских рек. Зимние паводки на реках Южной Европы благоприятны для повышенного производства электроэнергии в холодный сезон, когда потребность в ней возрастает. Однако эти паводки кратковременны и обладают довольно резким и бурным характером. К тому же в периоды осенних ливней в реках переносятся огромные массы взвешенного материала, затрудняющего хозяйственное использование вод. В то же время летом часто наблюдается полное пересыхание русла. В таких условиях освоение речных вод в энергетических целях становится практически невозможным без создания водохранилищ с повышенной емкостью для многолетнего регулирования стока.

Высокая степень концентрации гидроэнергоресурсов характеризует запад Скандинавского полуострова, где выпадает много осадков и коэффициент стока значителен. По производству электроэнергии на душу населения (16000 кВтґч/год) Норвегия занимает первое место в мире.

Вторым по значению районом концентрации энергоресурсов на территории Европы являются Альпы. Высокие показатели энергомодуля в пределах альпийских горных сооружений контролируются теми же природными факторами, что и в районах Скандинавских гор.

Таблица 7 Современное освоение гидроэнергоресурсов стран Европы

Гидроэнергоресурсы играют основную энергобалансовую роль во французском секторе Альп. В различные по водности годы экономический ГЭП страны в целом определяется от 54 до 63 млрд. кВтґч, и его преобладающая часть приурочена к французским Альпам, к бассейну Роны.

Высокий уровень использования гидроэнергетических ресурсов отличает и итальянский сектор Альп. Дефицит ресурсов минерального сырья повышает энергетическую ценность рек и объясняет тот факт, что исторически развитие национальной энергетики базировалось преимущественно на производстве гидроэлектроэнергии. В настоящее время почти весь экономический ГЭП Италии практически освоен.

Пиренеи, так же как и Альпы, концентрируют в своих пределах значительное количество гидроэнергоресурсов. В немалой степени этому способствуют обильные осадки, особенно в западном секторе горной системы, развитие кристаллических пород и резко расчлененный рельеф.

Помимо Скандинавии, Альп и Пиренеев высокой концентрацией гидроэнергетических ресурсов отличаются горные районы Балканского полуострова - запад Динарского нагорья, Рила, Пирин, Родопы и др. (табл. 10).

Транспортное использование рек

Европа располагает густой воднотранспортной сетью (судоходными участками рек и каналами) общей протяженностью свыше 47000 км. Наиболее значительна она на влажном равнинном западе, где существуют благоприятные условия для возведения судоходных каналов между речными системами и реками с выровненным режимом стока, не замерзающими круглый год. Сеть водных путей достигла во Франции почти 9000 км, в Германии - более 6000 км, в Польше - 4000 км, в Финляндии - 6600 км.

Таблица 8 Транспортные характеристики крупнейших рек Европы

Самая крупная река Европы - Дунай; он пересекает территорию восьми государств и ежегодно перевозит 50 млн. тонн грузов. Его водосборный бассейн отличается сложностью в климатическом и морфологическом отношении, поэтому условия судоходства на реке часто меняются. Наиболее трудно проходимым был отрезок Дуная в районе прорыва Карпат. В начале 70-х годов здесь был построен комплексный гидроузел Джердап (плотина, две ГЭС и судоходные шлюзы), улучшивший транспортные возможности реки.

Дунай связан системой действующих и строящихся судоходных каналов с крупнейшими реками - Лабой (Эльбой) и Одрой; это каналы Братислава - Оломоуц - Есеник на реке Орде и Оломоуц - Пардубице на реке Лабе. Канал Дунай - Майн соединяет воднотранспортную сеть восточной части Европе с крупнейшей рекой на западе - Рейном, а через канал Рейн - Сона - Рона и с приатлантической Европой.

Река Рейн, пересекающая территорию пяти государств, является основной транспортной артерией Европы. Он и его притоки проходят через крупные индустриальные центры Германии (конурбация Северный Рейн-Вестфалия, Франкфурт-на-Майне и др.), Франции, Швейцарии, поэтому грузоперевозки по Рейну превышают 100 млн тонн в год.

Существует трансевропейская система судоходных каналов, связывающая между собой реки Среднеевропейской равнины - Буг, Вислу, Одру, Эльбу, Везер и др.

Сооружением каналов Дунай-Майн-Рейн и Рейн-Сона-Рона практически завершилось создание единой воднотранспортной сети, объединяющей крупнейшие речные бассейны Европы.

4. ТРАНСФОРМАЦИЯ ВОДНЫХ СИСТЕМ ПОД ВЛИЯНИЕМ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Основными видами воздействий хозяйственной деятельности на поверхностные и подземные водные источники являются:

1. Водозабор различными потребителями и отраслями хозяйства для водопользования.

2. Сброс отработанных и загрязненных вод в поверхностные водоемы и подземные горизонты.

3. Использование водоемов в гидроэнергетическом или рекреационном хозяйстве, в транспортных целях.

4. Инфильтрация в водоносные подземные горизонты загрязняющих соединений, возникших в различных хозяйственных структурах - на орошаемых угодьях, в жилых кварталах и на промышленных объектах, со свалок и с очистных комплексов, перерабатывающих жидкие стоки и т. д.

5. Закисление водных масс замкнутых водоемов в результате выпадения кислотных осадков.

Стоки

Главная трудность, стоящая перед водным хозяйством многих европейских стран, - образование в системах водоснабжения огромных объемов стоков, требующих тщательной и дорогостоящей очистки и последующего разбавления. Ежегодно в Европе формируется около 235 км3 стоков, в разной степени загрязненных. В условиях их полной очистки и последующего разбавления необходимо затратить не меньше 1500 км3 чистых вод, что составляет 65% полного речного стока Европы или весь объем его устойчивой категории. Если принимать во внимание неравномерность распределения водных ресурсов и образующихся стоков по территории европейских стран, то становится очевидной чрезвычайная острота этой проблемы во многих районах Европы.

Существуют локальные (точечные) и рассеянные источники загрязнения поверхностных и подземных водоемов, а судьба попавших в воды загрязняющих соединений зависит от режима и объема водной массы водоема. К точечным источникам загрязнения водоемов относятся: сброс неочищенных или слабо очищенных стоков с очистных объектов, сброс неочищенных городских стоков (в том числе промышленных), аварийные пуски в водоемы. К рассеянным источникам относятся: сельскохозяйственные угодья, лесохозяйственные угодья, гидростроительные объекты, оседание атмосферных загрязнений, водный транспорт.

Проблема нейтрализации и очистки жидких бытовых и промышленных стоков занимает в Европе особое место. Трудность ее разрешения заключается в том, что многие водоприемники (реки, озера, грунтовые воды) принадлежат сразу нескольким государствам. И даже если в одной стране налажена достаточно удовлетворительная система очистки стоков, а в соседней стране стоки очищаются слабо, то водоем оказывается загрязненным. В то же время крупные реки и озера Европы обычно являются объектами интернационального владения

Согласно статистическим данным, в 1990 году 60% населения Европы обслуживалось сооружениями для очистки жидких стоков, образующихся в населенных пунктах. По отдельным государствам этот показатель значительно меняется. Кроме того, национальные системы слежения за сбросом стоков весьма различны и поэтому даже официальные сведения часто трудно сводимы (Statistical Coмpendiuм, 1995).

Рис. 4. Очистка стоков в европейских странах.

Страны: 1 - Австрия, 2 - Великобритания, 3 - Дания, 4 - Испания, 5 - Италия, 6 - Люксембург, 7 -Нидерланды, 8 - Норвегия, 9 - Португалия, 10 -Финляндия, 11 -Франция, 12 -ФРГ, 13 -Швейцария, 14 - Швеция.

Среди европейских стран до сих пор практически полностью не очищаются стоки в Албании, где они просто сбрасываются в реки и в море без всякой обработки. Более 50% стоков в необработанном виде поступает в водоемы в Исландии, Ирландии, Португалии. Греции и Бельгии В то же время Нидерланды. Швейцария, скандинавские страны очищают свыше 90% стоков, а в Дании они очищаются практически полностью (рис. 4).

Из известных технологий очистки жидких отработанных вод (механической, химической и биологической) полная система очистки применяется далеко не везде и в целом явно недостаточна. Например, в Германии только 30% стоков подвергается третичной очистке и т. д. Этот процесс сдерживается высокой стоимостью удаления огромной массы шламов, образующихся на очистных установках.

Особое место среди речных систем Центральной Европы занимает Рейн - главная водная артерия региона. В 1973 году стоки, сбрасываемые в реку всеми государствами Рейнского бассейна, очищались всего на 30 %, а в настоящее время - более чем на 90 %. Международная конвенция по комплексной защите Рейна, подписанная всеми странами Рейнского бассейна в 1985 году, предложила систему мер по полному запрету сброса в эту реку неочищенных стоков. Но это касается жидких муниципальных и промышленных стоков, а инфильтрационные и дренажные стоки с обрабатываемых интенсивно мелиорируемых пахотных и луговых угодий бассейна практически не поддаются контролю.

С целью улучшения режима устья реки Рейна разработан проект «Дельта». По нему пять из шести рукавов дельты Рейна перегорожены «прозрачными» плотинами, через которые осуществляется спуск речных вод, но блокируется вход в русло морских вод. В рукавах Рейна устроены водохранилища пресных вод, в которых грязная рейнская вода очищается и используется для водоснабжения.

Низовья других крупнейших рек Средней Европы - Эльбы, Вислы, Сены и др., несмотря на предпринимаемые усилия по их очистке, оказались чрезвычайно загрязненными. Обследованиями установлено, что содержание органических соединений в водах этих рек превышает 5,0 мг/л, фосфатов - более 500 мг/л (на отдельных участках рек - даже до 1000 мг/л), азотных соединений от 2,5 до 7,5 мг/л. Концентрации этих веществ в незагрязненных водах соответственно составляют: органических соединений около 1,0 мг/л, фосфатов - всего 50 мг/л, азотных - 1 мг/л. Таким образом, концентрации в речных водах этих веществ превышены в 5-10 раз за счет недостаточно очищенных вод.

В зонах концентрации городских и индустриальных центров - Рейнско - Вестфальской области Германии, в Северо - Чешском буроугольном бассейне, Парижском и некоторых других районах - в 1970-1980 гг. складывалась критическая ситуация в водопользовании. Это вынудило правительства многих европейских стран принять срочные меры по оздоровлению имеющихся водных источников. Крупные капиталовложения были затрачены на создание очистных установок, ужесточились запреты на сброс загрязненных вод в поверхностную водную сеть. разработаны новые технологии очистки стоков и снижения норм водопотребления. Существенно ужесточился контроль за точечными источниками сброса загрязненных вод. В результате ситуация с качеством воды в реках и озерах многих европейских стран заметно улучшилась. В этой связи наметилась четкая тенденция сокращения в общем качественном ухудшении водозапасов доли коммунальных и промышленных стоков и усиления значения рассеянных источников загрязнения.

Эвтрофикация

Среди рассеянных источников, загрязняющих воды рек и замкнутых водоемов (озер, водохранилищ, отдельных участков рек), большую роль играют сельскохозяйственные, иногда лесохозяйственные угодья. Среди загрязнителей, вымываемых в процессе инфильтрации из почв в водоемы, особое место занимают азот и фосфор; повышение их концентрации в водах и вызывает процесс эвтрофикации.

Азот и фосфор поступают в воды с поверхностным или инфильтрационным стоком за счет смыва с орошаемых и удобряемых сельскохозяйственных угодий, мелиорируемых лесных массивов, при аварийных пусках очистных установок, за счет неконтролируемых сбросов коммунальных или промышленных стоков. Хорошо прослеживается корреляция между плотностью населения и концентрацией в водоемах фосфора, так как главным источником поступления этого соединения служат муниципальные стоки, особенно если они плохо очищаются. Например, в Падании или на датских островах от 43 до 64% содержания фосфора в водах связано с городскими стоками, от 22 до 41% - со сливом из сельскохозяйственных угодий и всего лишь от 5 до 10% - с природными источниками.

Повышение содержания азота в водах, отмечаемое практически во всех европейских странах, связано прежде всего с сельскохозяйственной деятельностью. Высокие дозы внесения азотных удобрений на поля - главная причина изменения концентрации азота в водных массах. Если в бассейне реки мелиорируемые угодья занимают до 10% площади, то концентрация азота в речных водах составляет менее 10 мг N/л; если мелиорируются угодья на площади от 10 до 50% бассейна, то концентрация возрастает до 2,5 мг N/л. Такие зависимости очень хорошо прослеживаются при сравнении ландшафтов, слабо и интенсивно освоенных сельским хозяйством (например, в центральных и южных районах Швеции) (Europe's Environment, 1995).

Рис. 5. Вымывание N и P в водоемы с сельскохозяйственных угодий.

Страны: 1 - ФРГ, 2 - Нидерланды, 3 - Италия, 4 - Дания, 5 - Финляндия, 6 - Польша.

В серьезную общеевропейскую проблему превратилось попадание в водную среду пестицидов. Они широко применяются при химических мелиорациях почв и в целях ухода за растениями. Европейские нормативы допускают в качестве предельной концентрацию в водах общего содержания пестицидов не более 0,5 mг/л, а по отдельным пестицидам - не более 0,1 mг/л. Однако действие химических средств защиты растений на биоту в целом и на организм человека изучено слабо, хотя сегодня в практику внедряется множество новых соединений. Например, до 1990 года в Европейских странах широко применялся такой сильный гербицид, как антрацин. Он вносился на поля для уничтожения корневой системы сорняков. Но в агроландшафтах Паданской равнины, где антрацин применялся очень часто, было выявлено значительное превышение ПДК этого яда в грунтовых водах. В 1990 году в Италии, Германии и ряде других стран появился запрет на применение антрацина и некоторых других столь же сильных химических средств.

Окисление водной массы водоемов

Серьезное качественное изменение водных масс, обусловленное выпадением кислотных осадков из загрязненных воздушных потоков, отмечается в ряде европейских стран.

Одно из сильнейших антопогенных воздействий на водоемы юго-восточной части Скандинавского полуострова и южной Швеции оказывается выпадающими кислотными дождями.

С начала 1970-х годов обнаружилось повышение кислотности в озерных и речных водах региона, сопровождавшееся массовой гибелью рыб. Это явление привлекло внимание научных кругов и широкой общественности в целом к проблеме кислотных осадков, выпадающих из воздушных потоков, насыщенных соединениями SO2, NO2 и взвешенными частицами. В аэрозольном состоянии эти соединения способны переноситься на многие сотни и даже тысячи километров от пункта выброса и затем в виде сильных кислот (серной или азотной) выпадать с осадками на пути перемещения.

Если в естественном состоянии рН озерных вод равен 5,0 или 6,0, то после выпадения кислотных дождей рН снижается от 4,3 до 3,0. В таких условиях происходит вымывание в водную среду подвижных форм алюминия - очень сильного токсиканта для обитателей замкнутых водоемов. Повышение концентрации алюминия не только снижает репродуктивную способность многих видов рыб и остальных гидробионтов, но и приводит к их массовой гибели. Воды озер при этом оказываются почти стерильными, их прозрачность повышается, но исчезает все живое, за исключением сфагнового мха, который устилает днища водоема.

Этот процесс особенно интенсивен там, где и в естественных условиях биологический фон характеризуется повышенной кислотностью. Это главным образом территории с хвойнолесной растительностью (таежные) или с торфяниками и болотами. Образующиеся при разложении органических остатков агрессивные фульвокислоты усиливают выщелачивание. Ситуация обостряется на цокольных равнинах, где в коренных породах или в поверхностных отложениях отсутствуют карбонаты или другие легкорастворимые соединения, служащие естественным буфером для выпадающих на поверхность кислот. Такие территории крайне уязвимы для дополнительного привноса кислот с осадками.

В настоящее время сильнейшее закисление озер наблюдается на обширных пространствах южных районов Норвегии, Швеции, Финляндии и в Дании, а также в водах Германии, Австрии, Чехии, Шотландии.

С конца 1970-х годов проводятся систематические наблюдения за уровнями кислотности поверхностных водоемов и перемещающихся загрязненных воздушных масс в масштабе всей Европы. Было установлено, что только в период с 1940 года по 1977 год рН водных масс снизился с 6.7 до 4,7; в результате из 5000 озер южной Норвегии полностью лишились рыбных популяций 1750 озер, а еще 900 - сильно пострадали от закисления. В южной и центральной Швеции гибель рыбных популяций произошла в 2500 озерах. В общей сложности это вредное воздействие коснулось в разной степени 18000 озер Норвегии и Швеции.

Исследованиями установлено, что главными виновниками столь тяжелых последствий водоемов Скандинавии являются выбросы промышленных предприятий не Норвегии и Швеции, а Великобритании и земли Северный Рейн - Вестфалия в Германии. Трансграничный перенос газообразных загрязнителей стимулировал международные усилия для борьбы с этим общеевропейским бедствием. В ходе выполнения международной программы LRTAP по контролю за загрязнением воздуха, действующей в рамках ЕЭК ООН с 1979 года (с 1989 года в ней принимают участие 20 европейских государств, а с 1994 года - 25 государств), была разработана концепция «критических нагрузок» на окружающую среду. Понятие «критическая нагрузка» определялась как « . количественный уровень оседания одного или нескольких загрязнителей, ниже которого, по современным представлениям, не обнаруживаются явные признаки вредного воздействия на особо чувствительные компоненты окружающей среды» (Heltelingh и др., 1991). По результатам исследования была составлена на территорию всей Европы карта «Уязвимости экосистем к кислотным осадкам» в масштабе 1:10000000. Наиболее уязвимы, согласно этой карте, оказываются таежные зоны Скандинавии и Финляндии, Шотландии, Галисии, высокогорий Альп и некоторых других горных систем Европы, сложенных кристаллическими породами.

Меры по снижению выбросов в атмосферу вредных соединений дали определенные положительные результаты: наблюдается некоторое снижение эмиссий S02, пыли, но объемы выбросов азотных соединений не снизились. Последние обследования начала 1990 годов свидетельствуют о продолжающемся процессе антропогенного подкисления водоемов. Из 13600 озер, обследованных на территории Норвегии, в 1991 году 2600 озер оказались стерильными, а в 3000 озер популяции рыб сильно уменьшились в численности. Общее сокращение рыбных популяций оценивается величинами от 92 до 305 тыс. особей, а в весовом выражении - от 345 до 1150 тыс. т. Столь массовая гибель живых организмов пагубно сказывается и на качестве речных и озерных вод.

5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ОБЪЕМОВ ВОДЫ

XX век - период индустриального развития европейской экономики - характеризуется наиболее крупномасштабным техногенным вторжением в природные системы региона. Научное понимание многих острых проблем помогло в ряде случаев разработать исправительные технологии и даже справиться с многими негативными последствиями. Один из примеров - введение во многих европейских странах жесткого превентивного законодательства в отношении жидких стоков, выбрасываемых в водные источники. Это положило конец бесконтрольному загрязнению рек Европы. И хотя реки в европейских городах нельзя считать чистыми, но их качественное состояние за последние 10-15 лет существенно улучшилось.

Довольно успешно преодолеваются неблагоприятные естественные свойства поверхностного стока - неравномерность по времени, значительные расходы на испарение или инфильтрацию.

Одним из важнейших мероприятий по увеличению объемов воды, поступающих в водозаборную сеть, является освоение быстро проходящих по руслам рек паводковых и полых вод. Это особенно важно для районов с резко выраженной дефицитностью водозапасов. Для этих целей создаются искусственные водохранилища сезонного или многолетнего регулирования стока. К началу 1990-х годов в европейских странах выстроено 2530 водохранилищ, объемом свыше 1 млн. м3 каждое, а с учетом более мелких по объему их общее количество достигло 4000. Они аккумулируют 212 км3 воды и регулируют свыше 10% поверхностного стока (World Resources, 1993).

Водохранилища играют особенно большую роль в странах Южной Европы, где летом остро ощущается нехватка вод для водоснабжения населения и сельского хозяйства. Так, в Испании создано рекордное для Европы количество водохранилищ (около 750), вмещающих 44 км3; 9,7 км3 воды накоплено в 440 водохранилищах Италии, 11,7 км3 - в 123 водохранилищах бывшей Югославии и т. д. Крупные по масштабу гидротехнические работы проведены в Чехии и Словакии, Румынии, Франции, Великобритании, Венгрии и других странах Центральной Европы, где их основное назначение - накопление чистых вод коммунального и промышленного водоснабжения и регулирование стока местных рек, на которых наблюдаются весенние разливы вод.

Даже в странах Северной Европы, располагающих крупными водозапасами, строятся водохранилища для обслуживания гидроаккумулирующих электростанций, построенных на замерзающих зимой реках. Например, только в Норвегии действуют 245 водохранилищ общим объемом 16,7 км3 воды, в Швеции - 141 водохранилище объемом 21 км3. В настоящее время на каждого жителя Европы уже складировано 400 м3 пресных вод. Однако, несмотря на все усилия, и национальные, и общеевропейские, в регионе существуют острейшие проблемы. Как уже отмечалось, это все возрастающий объем неочищенных сточных вод и, связанное с ним загрязнение поверхностных и подземных водозапасов, их количественное сокращение вследствие неумеренного водозабора, гибель органической жизни в озерах в результате выпадения кислотных дождей, сбросов в речную сеть особо токсичных веществ некоторых промышленных объектов и т.д.