Состояние, оценка и использование водных ресурсов России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Курганский государственный университет (КГУ)

Кафедра «Географии и природопользования»

Курсовая работа

по предмету: Физическая география России

на тему: Состояние, оценка и использование водных ресурсов России

Выполнил:

Полосин А.В

Курган 2014г.



Содержание

Введение

1. Состояние водных ресурсов

1.1 Ресурсы речного стока

1.2 Водохранилища

1.3 Запасы воды в озерах

1.4 Болота

1.5 Запасы воды в ледниках

1.6 Ресурсы подземных вод

1.7 Внутренние моря и территориальные морские воды

1.8 Ресурсы атмосферной влаги

2. Оценка водных ресурсов

3. Использование водных ресурсов

3.1 Оборотные и замкнутые водохозяйственные системы

3.2 Коммунальное водоснабжение

3.3 Промышленное водоснабжение

3.4 Сельскохозяйственное водоснабжение

3.5 Водный транспорт

3.6 Рыбное хозяйство

3.7 Рекреации

4. Мировой водный кризис

Заключение

Список литературы



Введение

Каждая капля воды имеет шанс когда-нибудь попасть в океан.

Силован Рамишвили

Вода - драгоценный дар природы. Наша страна обладает пятой частью мировых запасов пресной воды. И это делает Россию одной из самых богатых в этом отношении государств мира. Вода это основа жизни. К сожалению, во многих странах воды не просто не хватает. Есть и такие регионы, где дети десятками тысяч умирают от голода и болезней, связанных с острейшим дефицитом воды. А уже в ближайшем будущем почти 3 миллиарда человек будут испытывать ее нехватку. Казалось бы, при огромном водном запасе России не угрожает проблема дефицита воды. Но чтобы сохранить этот важнейший ресурс, мы должны бережно к нему относиться, так как любые природные ресурсы можно исчерпать. Мы должны не только любоваться красотами воды, гордиться, что в нашей стране много замечательных рек и озер, что именно в нашей стране находится величайшее в мире пресноводное озеро Байкал, а еще и беречь воду, сохранять ее первозданную чистоту. Чистая вода дарит нам жизнь, здоровье и радость.

Водные ресурсы - воды 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.

Объект исследования: водные ресурсы России.

Предмет исследования: состояние водных ресурсов России и их эффективное, практичное и разумное использование.

Целью данной работы является изучение состояния водных ресурсов России, их оценка и рациональное использование.

Задачи, которые были решены в данной работе для достижения поставленной цели:

• Было исследовано и проанализировано состояние водных ресурсов России с детальной декомпозицией этого комплекса по типам и классам.

• Дана оценка водных ресурсов России в целом.

• После выполненного диахронального и ретроспективного анализа водных ресурсов России приведён полученный глобальный прогноз, полноценная экономически приемлемая методика и практические рекомендации к их эффективному и рациональному использованию.

• Для преодоления мирового водного кризиса разработаны механизмы и перспективные методы регулирования водопотребления оказывающее влияние на экономику страны в целом с помощью синергетического подхода.

Актуальность. Было проведено комплексное исследование и анализ поставленной проблемы, в результате которого обзорно была зафиксирована и отражена имеющаяся ситуация в России с водными ресурсами и приведены рациональные пути преодоления существующих “острых” проблем. На основе выявленной временной и пространственной изменчивости аспектов, связанных с использованием водных ресурсов, приведены согласованные и непротиворечивые критерии рационального водообеспечения, зависящие от существенного антропогенного воздействия. После анализа статистических данных приведены прогнозы на ближайшее будущее, графически показана динамика водопотребления и условия стабильности. Была предложена полноценная экономически приемлемая методика рационального использования водных ресурсов с применением оборотных и замкнутых водохозяйственных систем. Показан синергетический подход к разработке механизмов регулирования водопотребления оказывающее влияние на экономику страны в целом.

Методы, использованные в данной работе.

• Статистические и стохастические методы анализа и оценки информации по качественным и количественным эмпирическим признакам в результате проведённых исследований.

• Адекватные методы моделирования объекта исследования и его механизмов, позволяющие получать частные прогнозы по значимым параметрам.

• Индуктивный логический метод (от частного к общему) на основе наблюдений, измерений и комплексного сравнения.

• Методы синтеза и группировки разнородной информации в результате прогностического, диагностического и глобального анализа исследуемой ситуации.



1. Состояние водных ресурсов

По объемам возобновляемых запасов пресных вод Россия находится на втором месте после Бразилии (с её крупнейшей рекой Амазонкой), а по суммарным (совместно со статическими) запасам вод является крупнейшей водной страной мира.

Естественные водные ресурсы поверхностных вод России в среднем за многолетие составляют около 4300 км³ речного стока (в том числе около 230 км³ поступает из сопредельных государств). По территории страны протекает 2,5 млн. рек, из которых 214 имеют длину более 500 км. Пять крупнейших рек (Обь, Енисей, Лена, Амур и Волга) имеют водосборные площади свыше 1,0 млн. км². Около 26,5 тыс. км³ пресных вод содержится в 2,7 млн. озер. Потенциальные эксплуатационные ресурсы подземных вод оцениваются примерно в 318 км³, из которых утвержденные составляют менее 10%. На территории страны разведано 4,5 тысячи месторождений подземных вод, из которых в эксплуатации находится 2 тысячи месторождений.

Изменчивость стока отдельных рек существенна и определяется географическим положением бассейнов и размерами водосборной площади. В то же время колебание суммарной водности российских рек в многолетнем разрезе не превышает 5-10%, что объясняется асинхронностью водотоков европейской и азиатской частей ее территории.

Водные ресурсы распределены по территории страны крайне неравномерно, свыше 71% объема речного стока приходится на районы Сибири и Дальнего Востока. На районы европейской части России, где сосредоточено до 80% населения и производственного потенциала, приходится лишь 8% речного стока.

Удельная водообеспеченность на одного жителя Российской Федерации составляет около 28 тыс. м³, что почти в 5 раз выше среднемировых показателей. Однако в расчете на единицу площади обеспеченность территории России ресурсами местного стока более чем в 1,2 раза уступает среднемировым показателям, изменяясь от 325 тыс. м³/км² в Северо-Западном федеральном округе до 90 тыс. м³/км² в Южном. Удельная водообеспеченность изменяется от 209 тыс. м³ в Дальневосточном федеральном округе до 2,4 тыс. м³ - в Южном федеральном округе, наименее обеспеченном водными ресурсами. То есть водообеспеченность юга и юго-запада страны, где проживает большая часть населения и расположены орошаемые земли, в несколько раз меньше водообеспеченности северных и восточных территорий.

На возможность использования речного стока, кроме объемов, существенное влияние оказывает естественная изменчивость, характеризуемая коэффициентом вариации и режимом его распределения внутри года. Коэффициент вариации (Cv) зависит от географического положения бассейна и режима питания (особенно малых рек). В бассейнах таких крупных рек, как Волга, Дон, Днепр, Печора, Северная Двина, сток в многоводные годы превышает норму в 1,5-2 раза, а в маловодные -- снижается до 0,5-0,7 нормы. Крупным рекам Сибири свойственна более умеренная изменчивость. Наибольшие ее значения характерны для засушливых районов Прикаспийской низменности и приграничных к Казахстану районах, где сток в многоводные годы в 2-4 раза превышает среднюю водность, а в маловодные -- приближается к нулю.

1.1 Ресурсы речного стока

Из поверхностных вод в социально-экономическом развитии страны приоритет принадлежит речному стоку. Объем местных водных ресурсов речного стока на территории России составляет 4043 км³/год, что составляет 237 тыс. м³/год на 1 км² территории и 27-28 тыс. м³/год на одного жителя. Сток из сопредельных территорий равен 227 км³/год. Характерно, что на территории Российской Федерации формируется около 10% мирового речного стока.

Реки являются основой водного фонда России. По ее территории протекает свыше 120 тыс. рек длиной более 10 км и общей протяженностью свыше 2,3 млн. км; количество малых рек гораздо больше. Благоприятные для судоходства участки рек имеют протяженность около 400 тыс. км. К бассейнам морей Северного Ледовитого океана относятся такие крупные реки, как Северная Двина, Печора, Обь, Енисей, Лена, Колыма. Горы и равнины Дальнего Востока дренируются реками, стекающими в моря Тихого океана (Амур, Анадырь и др.). В моря Атлантического океана стекают реки Дон, Кубань, Нева. Впадающие в Каспийское море Волга и Урал принадлежат бассейну внутреннего стока.

Около 90% годового речного стока приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов и лишь менее 8% - на бассейны Каспийского и Азовского морей. При этом в Каспийско-Азовском регионе проживает более 80% населения России, а также сосредоточена основная часть хозяйственной инфраструктуры. вода использование ресурс кризис

На территории Сибирского округа находится самая крупная речная система страны - р. Енисей с р. Ангарой (длина реки - 3844 км; площадь бассейна реки - 2580 км²), а также занимающая третье место р. Обь с р. Иртышем (соответственно 3676 км и 2470 км²).

Наибольшими ресурсами речного стока обладает Красноярский край. Он более чем в 3 раза превосходит по этому показателю Иркутскую область и почти в 7 раз - Томскую. В целом же на Сибирский округ приходится 43% ресурса речного стока всей России.

По территории страны речная сеть распределена неравномерно: наибольшая её густота характерна для северных и горных районов, наименьшая - для южных. Половодье формируется за счет таянья снегов, а паводочный режим обусловлен дождевыми осадками. Колебания уровня воды в реках связаны с изменением их водности, которая неодинакова по территории. Ледовые явления характерны для всех рек. В зависимости от географического положения бассейна и водности многие реки перемерзают зимой и пересыхают летом.

Особенностью речного стока является его временная и пространственная изменчивость. Многолетние колебания стока имеют циклический характер.

Практически все реки подвержены антропогенному воздействию, возможности экстенсивного водозабора для хозяйственных нужд по многим из них в целом исчерпаны, а тысячи малых рек прекратили по вине человека свое существование. Вода многих российских рек загрязнена и непригодна для питьевых целей.

1.2 Водохранилища

Для обеспечения гарантированной водоотдачи, превышающей сток маловодного года, требуется межгодовое перераспределение водных ресурсов с помощью водохранилищ. В настоящее время в стране функционируют несколько десятков тысяч такого рода объектов. Общая вместимость этих водоемов составляет примерно 800 км³. К крупным и особо крупным объектам относятся 325 водохранилищ. Наибольшее количество водохранилищ находится в Поволжском районе - 600, Центрально-Черноземном - 434, Уральском - 383. Самые крупные водохранилища находятся в Восточной Сибири. Средний объем одного водохранилища здесь достигает 26,4 км³.

Водохранилища играют большую роль в регулировании паводковых процессов, в предотвращении наводнений и т. п. Для России это чрезвычайно важно потому, что паводкоопасные территории охватывают в ней более 400 тыс. км², в т. ч. в Сибирском округе (в Якутии, Забайкалье, Бурятии и др.)

Наряду с позитивной ролью водохранилищ следует отметить и создаваемые ими проблемы:

· Разрушение берегов

· Оползневые явления, в зону которых попадают многие населенные пункты, включая такие крупные, как Волгоград, Саратов, Ульяновск и др.

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

1.3 Запасы воды в озерах

Воду озер относят к статическим запасам ввиду замедленного водообмена, хотя незначительная доля запасов возобновляется ежегодно.

Основная часть ресурсов пресных вод на территории России сосредоточена в крупных озерах: Байкал (23 000 км³, или 20% мировых и более 90% национальных запасов пресных вод), Ладожском (908 км³), Онежском (285 км³). Всего в 12 наиболее крупных озерах содержится свыше 24,3 тыс. км³ пресных вод. Суммарные запасы воды в озерах России достигают 26,5 - 26,7 тыс. км³.

Всего в России насчитывается порядка 2 млн. пресных и соленых озер; среди них самое глубокое в мире пресноводное озеро Байкал, а также Каспийское море.

По территории России озера распределены очень неравномерно: большая их часть расположена на Северо-западе (Кольский полуостров, Карелия), на Урале, в Западной Сибири, на Ленско-Вилюйской возвышенности, в Забайкалье и бассейне реки Амур.

Основные гидрологические характеристики наиболее крупных озер России

Озеро	Площадь зеркала, км2	Глубина, м	Запасы воды, км3	Поверхностный приток, км3/год
		Средняя	Наибольшая
Каспийское море	395 000	190	980	76 040	266,4
Байкал	31 500	730	1741	23 000	60,1
Ладожское	17 700	51	230	908	74,8
Онежское	9720	29	127	285	19,9
Таймыр	4560	2,8	26	13	0,3
Ханка	4190	4	10,6	18,5	2
Чудско-Псковское	3550	7,1	15	35,2	12,2
Топоозеро и Пяоозеро	1645	14,8	56	25	1,7

Многие озера являются своеобразными регуляторами речного стока, снижают высоту половодий и паводков, обеспечивают защиту территорий от затопления и подтопления, создают условия для равномерного внутригодового распределения речного стока.

1.4 Болота

Болота занимают порядка 1,4 млн. км² и аккумулируют огромные массы воды. Основные болотные массивы сосредоточены на северо-западе и севере Европейской территории России, а также на севере Западной Сибири. Площади болот колеблются от нескольких гектаров до десятков квадратных километров. По разным оценкам, в болотах сосредоточено около 3000 км³ статических запасов природных вод. В питании болот участвуют сток с водосборной площади и атмосферные осадки, выпавшие непосредственно на заболоченную территорию. Среднемноголетние эксплуатационные ресурсы болот, по имеющимся оценкам, составляют порядка 300 км³/год. Болота играют важную роль в формировании гидрологического режима рек. Являясь стабильным источником питания рек, они регулируют половодья и паводки, и в пределах своих массивов способствуют естественному самоочищению речных вод от многих атмосферных и антропогенных загрязнителей.

1.5 Запасы вод в ледниках

Ледники, наледи и снежники являются существенными аккумуляторами пресной воды. На территории России основная масса ледников сосредоточена на арктических островах и в горных районах (Новая Земля - 24 300 км³, Северная Земля - 17 470 км³, Земля Франца-Иосифа - 13 700 км³, Большой Кавказ - 1230 км³).

Наибольшие площади горного оледенения характерны для Кавказа (свыше 1400 ледников), Камчатки, Алтая, севера и северо-востока Сибири. На островах Арктики распространены ледниковые щиты и покровы.

В арктических ледниках, крупнейшим из которых является Новоземельский, в виде льда законсервировано около 35 тыс. км³ статических запасов пресной воды. В горных ледниках Урала, Сибири, Алтая и Камчатки общий объем статических запасов составляет около 5 тыс. км³. Ежегодно возобновляемые ресурсы воды, аккумулированные в ледниках, оцениваются ледниковым стоком, доля которого в общем объеме стока рек России относительно невелика.

1.6 Ресурсы подземных вод

Подземные воды наряду с поверхностными являются основой водного фонда России и служат, главным образом, для питьевых целей. Естественные ресурсы подземных вод составляют примерно 790 км³/год. Потенциальные эксплуатационные ресурсы оцениваются к настоящему времени в объеме свыше 316 км³/год.

Более трети потенциальных ресурсов сосредоточены в европейской части страны.

Наиболее разведаны прогнозные ресурсы в Калининградской области - 87,9%, наименее - от 2,5 до 4,8% - на севере и северо-западе России, а также в Сибирском и Дальневосточном регионах. В целом по стране степень освоения запасов подземных вод не превышает 19%.

К концу 90-х годов разведанные эксплуатационные запасы пресных подземных вод составляли более 30 км³/год, минеральных - примерно 0,2 км³/год, термальных - 0,07 км³/год.

Минеральные подземные воды самых различных типов извлекаются на территории России более чем из 600 месторождений.

Россия располагает огромными возможностями в отношении расширения запасов и использования минеральных подземных вод, в т. ч. на территории Сибирского региона, где известны практически все их типы. Это и сероводородные воды Иркутской области, и кремнистые термальные воды Бурятии и Читинской области, и разнообразные хлоридно-гидрокарбонатные воды Новосибирской области и др.

Термальные подземные воды широко используются в целом ряде стран для теплоснабжения и получения электроэнергии. Россия обладает весьма значительными потенциальными ресурсами таких вод (в т. ч. в Сибирском регионе), но их разведанные запасы и использование очень невелики.

К 1999 году в нашей стране было разведано 60 месторождений термальных вод, в т. ч. 5 месторождений с балансовым запасом 315 тыс. м³/сутки. В разработке находятся 28 месторождений с годовым объемом добычи 34 млн. м³.

Фактическое использование термальных вод существует в отдельных районах Кавказа, а также Сибирского и Курило-Камчатского регионов.

Промышленные подземные воды используются в качестве источника получения йода и брома. Разведанные запасы йода в таких водах к 1999 году составляли 3903 т/год, брома - 14 300 т/год. Числятся они на трех месторождениях: Краснокаменском (Пермская обл.), Славяно-Троицком (Краснодарский край) и Черкашинско-Тобольском (Тюменская обл.).

Эксплуатационные запасы пресных подземных вод в целом удовлетворяют первоочередные потребности, включая питьевое водоснабжение населения, но весьма серьезной проблемой продолжает оставаться загрязнение подземных вод.



1.7 Внутренние моря и территориальные морские воды

Территориальные морские воды принадлежат к бассейнам окраинных морей Северного Ледовитого, Тихого и Атлантического океанов. К бассейну Северного Ледовитого океана относятся: Белое, Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское моря. Они расположены на материковой отмели и отличаются сравнительно небольшими глубинами, редко превышающими 200 м. На водный, ледовый и гидрохимический режимы этих морей воздействует материковый сток крупных рек северной части европейской территории, и особенно Сибири. По морям Северного Ледовитого океана проходит трасса Северного морского пути, имеющая исключительно важное значение. Берингово, Охотское и Японское моря принадлежат к бассейну Тихого океана. Ограниченные грядами Алеутских, Командорских, Курильских островов, о. Сахалин и Японскими островами, эти моря имеют относительно свободный водообмен с Тихим океаном. Балтийское, Черное и Азовское моря являются в значительной части замкнутыми системами и имеют ограниченный водообмен с Атлантикой. К полностью замкнутым внутренним водоемам относится Каспийское море.

1.8 Ресурсы атмосферной влаги

Атмосфера содержит воду в виде водяного пара, тумана, облаков, капель дождя и кристаллов снега. Она является основным источником формирования и пополнения водных ресурсов и в конечном итоге, благодаря процессу круговорота воды, определяет водность рек, озер, болот, оказывает огромное влияние на формирование качества поверхностного и подземного стоков и на всю окружающую подземную среду. По среднемноголетним данным, на территории страны выпадает до 9 тыс. км³ осадков в год.



2. Оценка водных ресурсов

В сравнении с другими видами природных ресурсов обладают рядом существенных отличий. Вода ничем не заменима, не знает административных границ, находится в постоянном движении в атмосфере, литосфере, биосфере. Ее количество и качество непрерывно меняется от сезона к сезону и от года к году.

Водные ресурсы имеют исключительно важное хозяйственное значение. Они считаются неисчерпаемыми, но в своем размещении они испытывают прямое и косвенное воздействие других компонентов природного комплекса, вследствие этого они отличаются большой изменчивостью неравномерностью распределения. Своеобразие природных ресурсов определяется главным образом непрерывной подвижностью участвующей в круговороте воды. В соответствии с местом в этом круговороте воды на Земле выступают в различных формах, имеющих неодинаковую ценность с точки зрения удовлетворения человеческих потребностей, т.е. в качестве ресурсов. Для водных ресурсов характерна сильная изменчивость режима во времени, начиная от суточных кончая вековыми колебаниями водообильности каждого источника. Сложное взаимодействие множества факторов придает колебаниям стока характер случайного процесса. Поэтому расчеты, относящиеся к водным ресурсам, неизбежно принимают вероятностный, статистический характер. Водные ресурсы отличаются большой сложностью территориальных форм. Многие особенности водных ресурсов вытекают из своеобразия способов их использования. За редкими исключениями, вода не используется непосредственно для создания каких-либо материалов с преобразованием в другое вещество и безвозвратным изъятием из природного круговорота, как это происходит с минерально сырьевыми или лесными ресурсами. Наоборот, в ходе использования водные ресурсы либо остаются в природных каналах стока (водный транспорт, гидроэнергетика, рыбное хозяйство и т.д.), либо возвращаются в круговорот воды (орошение, все виды хозяйственного и бытового водоснабжения). Поэтому принципиально использование водных ресурсов не ведет к их истощению. Однако на практике дело обстоит сложнее. Использование воды для растворения и транспортировки полезных веществ или отходов, охлаждение тепловыделяющих агрегатов или в качестве теплоносителя ведет к качественным изменениям (загрязнение, нагрев) отходящих вод и (при их сбросе) самих источников водоснабжения. При использовании воды для орошения она лишь частично (и зачастую в измененном качественном состоянии) возвращается в местные каналы стока, в основном в результате испарения с почвы уходит в атмосферу, включаясь в наземную фазу круговорота в других, обычно весьма отдаленных, районах. С неисчерпаемостью водных ресурсов и особенностями их использования связано их специфическое место в системе экономических отношений. До недавнего времени сравнительное изобилие воды, и возможность в большинстве случаев удовлетворения всех потребностей в ней исключали воду, как и воздух, из системы экономических отношений. Исключение составляли аридные районы, где дефицит воды и необходимость больших материальных и трудовых затрат на организацию водоснабжения издавна делали воду объектом сложных экономических и правовых отношений.

На сегодняшний день ситуация с мировыми водными ресурсами может быть названа крайне тяжелой. Многие регионы планеты испытывают недостаток воды. При этом в отношении воды питьевого назначения ситуация просто критическая. Для того чтобы наглядно увидеть, в какой ситуации находится население планеты в плане обеспеченности водными запасами, приведем следующую статистику. В целом из 10 жителей планеты: 5 имеют доступ к водопроводу в своем доме; 4 не имеют приемлемого с санитарной точки зрения туалета; 3 получают воду из безопасных источников (регулярно инспектируемый колодец, артезианская скважина и пр.); 2 не имеют доступа к удобным и безопасным источникам.

Одной из основополагающих причин недостатка воды является ее повсеместный перерасход. Достаточно привести несколько красноречивых примеров: в среднем на планете 70% всей доступной пресной воды используется на нужды сельского хозяйства, причем более половины этой воды теряется вследствие неразвитости применяемых технологий; в ХХ веке использование воды возросло в 6 раз по сравнению с предыдущими столетиями; вода на планете используется крайне неравномерно (в США на каждого жителя расходуется в среднем 380 литров воды в день, в Германии - 129 литров в день, а во многих развивающихся странах - не более 20-30 литров в день); во многих крупных регионах, таких как США, Индия и Китай, вода из подземных источников расходуется быстрей, чем пополняется, прямым следствием из чего является угроза острого дефицита воды в недалеком будущем. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что запасы водных ресурсов наравне с качеством воды являются одними из наиболее важных проблем современности, и от их решения зависит в конечном итоге будущее человечества.



3. Использование водных ресурсов

3.1 Оборотные и замкнутые водохозяйственные системы

Интенсивное развитие промышленности и сельскохозяйственного производства, повышение уровня благоустройства городов и населенных пунктов, значительный прирост населения обусловили в последние десятилетия дефицит и резкое ухудшение качества водных ресурсов практически во всех регионах России.

Одним от основных путей удовлетворения потребностей общества в воде является инженерное воспроизводство водных ресурсов, т.е. их восстановление и приумножение не только в количественном, но и в качественном отношении.

Перспективы рационального воспроизводства технологического расхода воды связаны с созданием на предприятиях систем повторно-последовательного, оборотного и замкнутого водоснабжения. В их основу положено удивительное свойство воды, позволяющее ей не изменять своей физической сущности после участия в производственных процессах.

Промышленность России характеризуется высоким уровнем развития систем оборотного водоснабжения, за счет которых экономия свежей воды, расходуемой на производственные нужды, составляет в среднем 78%. Лучшие показатели использования оборотных систем имеют предприятия газовой (97%), нефтеперерабатывающей (95%) отраслей, черной металлургии (94%), химической и нефтехимической (91%) промышленности, машиностроения (85%).

Максимальные расходы воды в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения характерны для Уральского, Центрального, Поволжского и Западно-Сибирского экономических районов. В целом по России соотношение объемов использования свежей и оборотной воды составляет соответственно 35,5 и 64,5%.

Широкое внедрение совершенных водооборотных систем (вплоть до замкнутых) способно не только решить проблему водообеспечения потребителей, но и сохранить природные водоисточники в экологически чистом состоянии.

3.2 Коммунальное водоснабжение

Коммунальное хозяйство России обеспечивает потребность в воде городского населения, коммунальных, транспортных и прочих непромышленных предприятий, а также расходы воды на благоустройство населенных пунктов, полив улиц и тушение пожаров.

Отличительная особенность коммунального хозяйства - постоянство водопотребления и жесткие требования, предъявляемые к качеству воды.

Основной объем (84-86%) потребляемой воды используется для хозяйственно-питьевых нужд населения, в среднем по России удельное водопотребление на одного городского жителя составляет 367-369 л/сут.

Около 99% городов, 82% поселков городского типа, 19,5% населенных пунктов в сельской местности обеспечены централизованным водоснабжением.

В поверхностные водные объекты предприятиями отрасли отводится около 13 км³/год сточных вод, по разным причинам в структуре сбрасываемых вод преобладают недостаточно очищенные. В целом по стране через системы очистных сооружении предварительно пропускается около 70% всей подаваемой воды.

Из-за неблагополучного состояния источников питьевого водоснабжения и несовершенства системы водоподготовки не теряет своей остроты проблема качества воды. Стандартные сооружения очистки, включающие двухступенчатую схему осветления, обесцвечивания и обеззараживания не справляются с возрастающими нагрузками новых загрязнителей (тяжелых металлов; пестицидов, галогенсодержащих соединений, фенолов, формальдегидов). Хлорирование воды, содержащей органические вещества, накапливающиеся в водных источниках, приводит к ее вторичному загрязнению и образованию канцерогенных хлорорганических соединений.

Около 70% промышленных предприятий сбрасывают в коммунальную канализацию сточные воды, в которых, в частности, содержатся соли тяжелых металлов и ядовитые вещества. Осадок, образующийся при очистке таких сточных вод, не может быть использован в сельском хозяйстве, что создает проблемы с его утилизацией.

3.3 Промышленное водоснабжение

Промышленное водоснабжение, обеспечивающее функционирование технологических процессов, является ведущим направлением водопользования. Системы промышленного водоснабжения включают в себя гидротехнические сооружения по забору технической воды и доставке се предприятиям, а также системы водоподготовки.

Промышленный потенциал каждого экономического района Российской Федерации представлен практически всеми основными отраслями. Есть и такие районы, где преимущественно сконцентрированы совершенно определенные отрасли промышленности. Например, 46% объема производства легкой промышленности сосредоточено в Центральном экономическом районе, на долю Уральского экономического района приходится около 70% продукции черной и цветной металлургии, на долю Западно-Сибирского - 46% топливной промышленности.

Объемы водопотребления зависят от структуры промышленных предприятий, уровня технологии, выполняемых мероприятий по экономии воды. Наиболее водоемкими отраслями являются теплоэнергетика, черная и цветная металлургия, машиностроение, нефтехимическая и деревообрабатывающая промышленность. На долю самой водоемкой отрасли - электроэнергетики - приходится около 68% суммарного потребления свежей и 51% - оборотной воды.

Так как большинство промышленных объектов сосредоточено в крупных городах, в России преимущественное развитие получили объединенные промышленно-коммунальные системы водоснабжения, что, в свою очередь, приводит к неоправданно высоким расходам на промышленные нужды воды питьевого качества (до 30-40% суточной подачи городских водопроводов).

Предприятия промышленности являются основным источником загрязнения поверхностных вод, ежегодно сбрасывая большое количество отработанных сточных вод. Особенно разнообразны по своим свойствам и химическому составу сточные воды химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и угольной промышленности. Несмотря на достаточную мощность очистных сооружений, только 83-85% отводимых сточных вод соответствуют нормативным требованиям. В структуре отводимых вод, содержащих загрязняющие вещества выше нормативного уровня, сброс без очистки составляет в настоящее время 23%, остальные воды сбрасываются недостаточно очищенными.

3.4 Сельскохозяйственное водоснабжение

В сельской местности водоснабжение осуществляется главным образом по локальным системам и путем индивидуального обеспечения водопользователей. Системы локального водоснабжения в очень сильной степени зависят от качества воды в источниках и, в случае необходимости, оборудуются специальными сооружениями. В районах с высокой плотностью сельского населения применяются групповые системы.

Для нужд отрасли из природных водных источников забирается около 28% суммарного объема изъятия воды.

Среди сельскохозяйственных отраслей основным потребителем свежей воды н крупным загрязнителем поверхностных водоемов, сбрасывающим через коллекторно-дренажную сеть неочищенные сточные воды, является орошаемое земледелие. Серьезную опасность для поверхностных водоемов представляет вынос с сельскохозяйственных полей удобрений и ядохимикатов.

Другим крупным водопотребителем и мощным источником загрязнения поверхностных и подземных вод являются животноводческие комплексы по выращиванию крупного рогатого скота, свиней, птицы. Очистка животноводческих сточных вод связана с большими трудностями, поскольку перед сбросом в водные объекты их необходимо длительное время выдерживать в прудах-накопителях.

3.5 Водный транспорт

Водный транспорт является едва ли не самым древним водопользователем. По внутренним водным путям России (рекам, озерам, водохранилищам, каналам), имеющим общую протяженность свыше 400 тыс. км, перевозится до 50 млн. т грузов.

При использовании рек и других водных объектов для судоходства необходимо поддерживать на них гарантированные глубины, режим стока и прочие условия, обеспечивающие бесперебойную работу водного транспорта в навигационный период.

В ряде случаев интересы водного транспорта вступают в противоречия с интересами других водопользователей и водопотребителей, таких как водоснабжение, орошение, гидроэнергетика. Например, гидростроительство, с одной стороны, позволяет увеличить глубину и ширину водного пути, ликвидировать пороги, а с другой - вносит серьезные осложнения в работу водного транспорта за счет сокращения продолжительности навигационного периода, резких суточных и недельных колебаний расходов и уровней воды в нижних бьефах гидростанций.

Водный транспорт, не предъявляя высоких требований к качеству воды, является одним из значительных источников загрязнения водных объектов нефтепродуктами и взвешенными веществами.

Весьма неблагоприятное воздействие на экологическое состояние водоемов оказывает лесосплав, изменяя естественное состояние русел, засоряя водные объекты затопленной древесиной, разрушая нерестовые участки.

3.6 Рыбное хозяйство

Рыбное хозяйство непосредственно связано с использованием водных ресурсов и предъявляет очень высокие требования к их режиму, количественному и качественному состоянию.

Для успешного воспроизводства и нормального развития рыбы необходимы чистая вода с достаточным количеством растворенного кислорода и отсутствием вредных примесей, соответствующая температура и обеспеченность кормами.

Нормативы качества воды для рыбохозяйственных объектов более строгие, чем для источников питьевого водоснабжения.

В России около 30% уловов во внутренних морях и водоемах приходится на долю пресноводных рыб (щуки, леща, судака, плотвы, окуня, сазана, сига, севрюги, белуги, семги, кеты, горбуши).

В последние годы отмечается сокращение уловов, что обусловлено уменьшением продуктивности рыбохозяйственных объектов в результате интенсивного антропогенного воздействия.

Увеличение воспроизводства рыбы осуществляется за счет искусственного рыборазведения на рыбоводных заводах, в нерестово-выростных хозяйствах, рыбопитомниках.

Весьма перспективным направлением является выращивание рыб в водоемах-охладителях тепловых электростанций.

3.7 Рекреации

Водные объекты - излюбленное место для отдыха, спорта, оздоровления людей. Практически все рекреационные учреждения и сооружения размещены либо на берегах водоемов, либо вблизи них. В последние годы масштабы рекреационной деятельности на водных объектах постоянно растут, чему способствует увеличение численности городского населения и совершенствование транспортных коммуникаций.

В Российской Федерации на берегах водоемов расположено около 60% всех санаториев, свыше 80% учреждений отдыха. 60% туристических баз и 90% рекреационных объектов для самого массового в стране пригородного отдыха



4. Мировой водный кризис

Проблема глобального дефицита пресной воды широко обсуждается не столько в научных, сколько в политических и дипломатических кругах, ООН уделяет ей большое внимание. Но чем яснее становится, насколько важна и сложна эта проблема, тем больше поднимается вокруг нее ненужного шума, тем больше звучит некомпетентных суждений, тем чаще политики ставят вместо реальных задач мнимые, а журналисты разжигают вокруг них страсти и поднимают бурю «в стакане воды». Разрешение проблемы дефицита ресурсов пресной воды требует разнообразных научных разработок во многих областях.

Уже сегодня в условиях постоянной нехватки воды живет не менее 1,1 млрд. человек, более 2 млрд. людей регулярно испытывают «водный стресс» (по данным ООН). Неутешительны прогнозы: к 2025 г. по крайней мере половина растущего населения Земли будет страдать от дефицита пресной воды. Анализ показывает, что к концу 2020-х гг. в мировое хозяйство будут вовлечены почти все экономически доступные ресурсы пресной воды (в экологически и гидрологически допустимых количествах), исключения можно будет найти только в Бразилии, России и Канаде.

На рис. 1 представлена динамика, во-первых, потребления пресной воды в мире, во-вторых, ее экономически доступные ресурсы. До 2007 г. это фактические данные, после - прогнозные, причем для потребления даны три варианта прогноза (как принято, оптимистический, то есть определяемый максимально благоприятными факторами для экономии воды, - нижняя ветвь; пессимистический, когда условия и реализуемая политика не способствуют такой экономии, и промежуточный).



Рис. 1.

Потребление воды в мире (после 2007 г. - три варианта прогноза) и объем экономически доступных водных ресурсов (условно, как средняя по различным сценариям тенденция)

Потребление воды достигло гигантских объемов: в настоящее время из разнообразных водных источников за год отбирается почти 5000 куб. км (5*10¹² т) пресной воды.

Для сравнения: человечество ежегодно перемещает порядка 350 млрд. тонн грунта и пород (включая вскрышные и вмещающие породы в горной промышленности, грунт, щебень и пр. в дорожном строительстве и т.п.), то есть по массе более чем на порядок меньше, чем воды.

На рис. 2 показан рост бытового потребления воды за две тысячи лет - ни по одной из потребляемых человеком



Рис. 2. Рост потребности в бытовой воде за последние 2000 лет «глобальных» субстанций (кроме воды - биомасса, минеральные вещества, энергия) нет такого взрывного роста.

Однако дело не ограничивается забором воды из природных источников, и в процессе хозяйственной деятельности человечество использует воды значительно больше.

Во-первых, в разнообразных технологических процессах и системах производства давно используется рециклирование воды (повторное и оборотное водоснабжение). Так, например, в США в промышленном секторе еще в середине 1990-х гг. каждый кубометр воды использовался в среднем 17,1 раза, в России почти половина систем водоснабжения в промышленном секторе построена на основе повторного и оборотного водоснабжения. В целом в мире рециклирование воды лежит в пределах 10% от ежегодно отбираемой из природных источников водной массы.

Во-вторых, человечество использует воду в искусственно созданных водных объектах - водохранилищах и прудах, где она накапливается и в последующем используется для разнообразных целей: это получение энергии, орошение земель, речной транспорт, рыболовство и рыбоводство, рекреация и т.д. Суммарный объем водохранилищ мира с полным объемом от 0,1 куб. км составлял на начало XXI века более 6300 куб. км, а их число в мире превышало 3000. Поэтому реальное потребление воды человечеством в середине 1990-х гг. оценивалось величиной 9000 куб. км в год, что по массе в 30 раз превышает потребление всех остальных материалов вместе с перемещаемой при их добыче породой.

В-третьих, человечество использует водные объекты как транзитные и очистные системы для отходов, а также для захоронения отходов. Именно этот способ водопользования требует наибольшей массы воды, хотя в расчетах водопотребления он практически не учитывается, видимо, в определенной мере из-за возникающих здесь методологических и информационных трудностей. Между тем известно, что глобальный сброс сточных вод составляет величину порядка 2000 куб. км в год, а для приведения качества воды в природном объекте, используемом как приемник стока, к фоновому сточные воды даже после очистки требуют разбавления в 10-50 раз, а без очистки - до 100-1000 раз. Не удивительно, что практически все реки мира в той или иной степени загрязнены, как и некоторые озера, замкнутые моря и прибрежные воды, а также верхний горизонт подземных вод. Очевидно, именно этот способ использования воды, который называют внутрирусловым, является самым водоемким. Кроме того, заметим, что захороненные и складированные на полигонах твердые отходы также служат постоянными источниками загрязнения водных объектов, поскольку вода является универсальным растворителем. Наконец, практически вся эмиссия загрязняющих веществ в атмосферу в конце концов осаждается на поверхность планеты в виде сухих и мокрых выпадений, и наиболее значительная часть этих веществ прямо или через перенос стоком оказывается в водных объектах.

Как видно на рис. 1, объем доступных ресурсов пресной воды сокращается. Для этого имеется множество причин: чрезмерный забор воды из источников, приводящий к их оскудению, сведение лесов на водосборах, следствием которого является не только иссякание малых рек, но и неблагоприятные изменения гидрорежима (высокие кратковременные паводки в сочетании с продолжительными меженями), открытые горные выработки, которые в случае значительных глубин влекут формирование огромных депрессионных воронок, ошибки в дорожном и гидротехническом строительстве и т.д., не говоря уже о загрязнении водных объектов.

В действительности, пересечения восходящей кривой потребления воды с падающей кривой ее доступного объема быть не может; реально обе эти кривые будут приближаться к некой асимптоте (прямой или, скорее всего, кривой линии), наподобие того, что изображено на рис. 3. Однако виртуальное пересечение, демонстрируемое сопоставлением прогнозов двух разнонаправленных процессов, - пример предупреждающего знания, указывающего на неизбежность глубоких структурных изменений в анализируемой системе.

Рис. 3. Долгосрочная динамика потребления воды и объема экономически доступных водных ресурсов

Дефицит воды станет основным из природно-ресурсных ограничителей развития экономики для большинства стран мира, существенным фактором нестабильности международной обстановки. Дело не только в конфликте интересов, который в тех или иных формах (подчас и как вооруженный конфликт) будет проявляться по поводу почти каждой трансграничной или пограничной реки и международного озера, но и в том, что дефицит воды вызовет массовую эмиграцию из необеспеченных водными ресурсами стран, а это - развивающиеся страны. Развитые государства будут вынуждены решать сложнейший вопрос: что, где и как делать, чтобы не оказаться «затопленными» потоком беженцев от водного дефицита (а их количество уже к 2030 г. может превысить 500 млн. человек).

Глобальный дефицит пресной воды еще более обострится под воздействием глобальных изменений климата. Климатологические прогнозы показывают, что для многих речных бассейнов (прежде всего, в регионах умеренного и холодного климата) следует ожидать неблагоприятных изменений гидрорежима: при некотором увеличении количества осадков и, соответственно, речного стока возрастет их неравномерность в течение года, так что короткие периоды очень интенсивных осадков будут сменяться продолжительными «сухими» периодами, наводнения в паводок будут сменяться засухами в межень. Регулирование стока при таких обстоятельствах усложняется, резко возрастают затраты на обеспечивающие такое регулирование гидротехнические сооружения. Потепление климата приведет к существенному сокращению (а затем и полному исчезновению) горных ледников, это негативно скажется на объеме стока и гидрорежиме рек, для которых ледники являются существенным источником питания. Кроме того, потепление повлечет усиление испарения с водохранилищ, то есть уменьшение мощности действующих гидроузлов.

Ресурсы пресной воды распределены по поверхности суши и в недрах весьма неравномерно - как в расчете на единицу площади территории, так и на душу населения. В таблице 1 приведены известные данные по водообеспеченности континентов (отметим, что погрешность расчета гидрологических показателей составляет порядка 5%, так что их значения, приводимые в различных источниках, не совпадают, хотя и достаточно близки).

Это обстоятельство подталкивает к мысли заняться перераспределением воды, прежде всего посредством межбассейновой переброски речного стока из регионов, где она используется в малой степени, туда, где ее остро не хватает. Однако подобные проекты лишь в редких и относительно маломасштабных случаях оказываются экономически приемлемыми. Как правило, их реализация сопряжена с огромными и не окупаемыми капитальными затратами, а эксплуатация требует колоссального расхода энергии, поскольку приходится преодолевать водораздел между бассейнами. При пересечении границ бассейна затраты на транспортировку воды всегда претерпевают резкий скачок. Например, по самым скромным оценкам строительство только главного канала в соответствии с проектом переброски части стока реки Обь в Центральную Азию (разработан в 1982 г.) будет стоить не менее 300 млрд. долларов (в ценах 2007 г.), а для работы насосных станций потребуется 10,2 млрд. киловатт-часов электроэнергии в год. Существует много способов потратить и эти деньги, и эту энергию с гораздо большей пользой, как для России, так и для ее возможных партнеров.

Таблица 1. Водообеспеченность континентов

Континент	Площадь, млн. км2	Водные ресурсы, км3/ год*	Водообеспеченность территории, тыс. м3/ год?км2	Водообеспеченность населения, тыс. м3/ год?чел.
Европа	10.46	3200	306	4,4
Азия	43.5	14400	331	4,1
Африка	30.1	4600	153	6,3
Америка	24.3	20000	833	27
Австралия	7.63	400	52	33
Вся суша**	135	42600	316	22

• Среднемноголетний речной сток.

• Исключая Антарктиду.

Стереотипы мышления подталкивают и к предположениям, что водой при обострении дефицита на мировом рынке будут торговать так, как сегодня торгуют нефтью. Однако это совершенно нереально из-за несопоставимости физических объемов потребления нефти и воды. Так, добыча нефти в России (а это один из ведущих экспортеров нефти) вряд ли может заметно превысить величину 500 млн. тонн в год, воды же из природных источников наша экономика для внутренних нужд забирает порядка 70 куб. км, то есть 70 млрд. тонн - по весу примерно в 140 раз больше.

Современная промышленность требует огромного количества воды. Приведем данные, характеризующие водоемкость некоторых отраслей в соответствии с передовым по современным представлениям уровнем (средние реальные показатели выше): затраты пресной воды на производство 1 т бумаги составляют 900-1000 м³, стали - 15-20 м³, азотной кислоты - 80-180 м³, стали - 50-150 м³, целлюлозы - 400-500 м³, синтетического волокна - 500 м³, хлопчатобумажной ткани - 300-1100 м³, резины - 2500 м³, синтетического волокна - от 1000 до 1500 м³, синтетических тканей - 2000-4000 м³. Огромные объемы воды потребляет энергетика: энергоблок ТЭС мощностью 1 млн. кВт требует не менее 1 км³ воды в год, а энергоблок той же мощности на АЭС - более 1,63 км³ (таковы основные блоки на наших АЭС - РБМК-1000 и ВВР-1000). Только на нужды электроэнергетики в мире забирается из водных источников 320 км³ воды в год, при этом безвозвратные потери составляют порядка 100 км³. Но крупнейшим потребителем воды в современном мире является сельское хозяйство (достаточно сказать, что выращивание 1 т зерна, продаваемого на мировом рынке, требует в среднем 1000 м³ воды - это 1000 т).

Питьевой водой торговали, торгуют и будут торговать, причем в растущих масштабах (включая, возможно, и «экзотические» способы типа транспортировки айсбергов), но мировой рынок воды для удовлетворения нужд промышленности и сельского хозяйства - нереален. Такая торговля в некоторых случаях возможна между граничащими странами, но она не может выйти за весьма скромные географические пределы и достичь значительных (в масштабе общего водопользования) объемов. Это отнюдь не аналог нефтяного рынка ни по мобильности, ни, тем более, по доле объема рынка в общем потреблении. Даже если энергия подешевеет на порядки, эффективнее будет опреснять морскую воду (или высокоминерализованную подземную) для снабжения промышленности и аграрного комплекса, чем строить каналы и подавать воду по ним за тысячи километров.

Естественно, мировая экономика и мировой рынок среагируют на появление столь сильного сдерживающего развитие нового фактора - глобального дефицита пресной воды, но не столь прямым образом, как представляется тем, кто при анализе любой проблемы обращается в первую очередь к экстенсивным подходам. На мировом рынке будут ускоренно развиваться сектора интенсификации водопользования: во-первых, водосберегающих и водо-эффективных технологий, позволяющих с помощью того же количества воды производить больше продукции, во-вторых, водоохранных технологий, предназначенных для обеспечения высокого качества воды в природных объектах, прежде всего тех, что используются как приемники сточных вод. Охрана вод имеет исключительно важное значение, поскольку дефицит воды обусловлен не только ростом ее потребления, но и истощением источников, катастрофическим ухудшением качества воды в силу антропогенных причин. Вмешательство человека в природный гидрологический цикл стало столь значительным, что о воспроизводимости воды как ресурса теперь можно говорить не безусловно и не всегда.

Однако еще более существенные перемены, чем расширение торговли «водными» технологиями, следует связывать с развитием рынка водоемкой продукции - той, которую современная экономика не умеет производить без значительных затрат воды в производственных процессах. Наиболее водоемкие сектора современной экономики - химическая и нефтехимическая промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность, черная металлургия и ряд подотраслей цветной металлургии, сельское хозяйство. Все это - продукция универсального применения, и производить ее надо там, где достаточно воды, а потребителю возить (или передавать по проводам) именно продукцию, а не воду для целей соответствующих производств. Зерно, ввозимое в страны Северной Африки и Передней Азии, потребовало в странах-экспортерах затрат воды, равных годовому стоку реки Нил. Так что два Нила текут в этом регионе - реальный и виртуальный.

...