Водное хозяйство
Водное хозяйство объединяет отрасли, которые используют, распределяют и охраняют воду. В теме важно различать запасы воды и доступные водные ресурсы, понимать водный баланс территории и уметь объяснять причины неравномерного водообеспечения населения и хозяйства.
Вода как природный ресурс
Вода — необходимое условие жизни людей, сельского хозяйства, промышленности, энергетики и транспорта. Основная часть воды на Земле солёная и сосредоточена в морях и океанах. Пресная вода составляет небольшую долю гидросферы, причём значительная её часть заключена в ледниках и подземных водах. Поэтому общий объём воды на планете нельзя считать полностью доступным для использования.
Водные ресурсы — это поверхностные и подземные воды, которые могут использоваться человеком при современном уровне техники и с учётом требований охраны природы. К ним относятся реки, озёра, водохранилища, ледники, болота и подземные воды. Вода также является частью природных ресурсов мира, но в отличие от многих минеральных ресурсов постоянно возобновляется в круговороте.
Водопотребление — изъятие воды из природных источников для нужд населения и хозяйства. Водоотведение — возврат использованной воды в природную среду или на очистные сооружения. Водообеспеченность — наличие водных ресурсов по отношению к численности населения или потребностям хозяйства.
По назначению выделяют коммунально-бытовое, промышленное, сельскохозяйственное, энергетическое, транспортное и рекреационное водопользование. В быту вода нужна для питья, приготовления пищи, санитарных целей и уборки. В промышленности она применяется как сырьё, растворитель, теплоноситель, охладитель и средство промывки. В сельском хозяйстве особенно велик расход воды на орошение; особенности этого направления рассматриваются на странице орошаемое земледелие.
Водный баланс территории
Водный баланс показывает соотношение поступления воды на территорию и её расхода за определённый период. Поступление складывается прежде всего из атмосферных осадков, притока поверхностных и подземных вод. Расход включает испарение, сток за пределы территории, водозабор и изменение запасов воды.
Здесь \(P\) — осадки, \(R_{in}\) и \(R_{out}\) — поверхностный приток и сток, \(G_{in}\) и \(G_{out}\) — подземный приток и отток, \(E\) — испарение, \(W\) — безвозвратное водопотребление, а \(\Delta S\) — изменение запасов воды. Для упрощённых экзаменационных расчётов часто используют соотношение осадков, испарения и речного стока.
Если за период на территорию поступило воды больше, чем ушло, запасы воды увеличиваются. Если расход превышает поступление, формируется дефицит и запасы сокращаются. В многолетнем среднем водный баланс может быть близок к нулю, но по сезонам различаться очень сильно.
На водный баланс влияют климат, рельеф, растительность, свойства горных пород и хозяйственная деятельность. Влажный климат обычно обеспечивает большой речной сток, а сухой климат — высокое испарение и малое количество осадков. Леса задерживают часть осадков и регулируют сток, а плотины и водохранилища изменяют его сезонное распределение.
Какое изменение обычно уменьшает естественный речной сток в засушливом районе?
Водообеспеченность и территориальные различия
Вода распределена по Земле крайне неравномерно. Влажные районы получают много осадков и имеют густую речную сеть, но это не всегда означает высокую обеспеченность: население и промышленность могут быть очень многочисленными. В пустынях и степях воды мало, а потребность в ней для городов и орошаемого земледелия часто велика.
Показатель водообеспеченности \(q\) рассчитывают как отношение годового речного стока \(R\) к численности населения \(N\). Если требуется показатель на одного жителя, сток переводят в кубические метры, а население — в человек. Чем больше \(q\), тем выше потенциальная обеспеченность населения речной водой, однако качество воды и её доступность тоже необходимо учитывать.
Дефицит пресной воды — ситуация, при которой доступных запасов воды недостаточно для удовлетворения потребностей населения, сельского хозяйства и промышленности либо вода есть, но загрязнена и непригодна для использования.
Причины дефицита бывают природными и социально-экономическими. К природным относятся малое количество осадков, высокая испаряемость, сезонность стока и засухи. К хозяйственным — рост населения, развитие водоёмких производств, потери в сетях, неэффективное орошение, загрязнение вод и неравномерное размещение водозабора. Управление водными ресурсами направлено на согласование потребностей общества с возможностями природных систем.
| Фактор | Как влияет на водообеспеченность | Пример последствий |
|---|---|---|
| Осадки и речной сток | Определяют естественное поступление воды | Малый сток повышает риск дефицита |
| Численность населения | Увеличивает суммарный спрос | Даже водообильный регион может испытывать напряжение |
| Промышленность | Повышает водозабор и объём сточных вод | Нужны очистка и оборотное водоснабжение |
| Орошение | Увеличивает расход воды в сельском хозяйстве | Возможны истощение рек и засоление почв |
| Состояние сетей | Определяет потери при транспортировке | Утечки увеличивают необходимый водозабор |
Отрасли водного хозяйства и охрана воды
Водное хозяйство включает водоснабжение, водоотведение, регулирование стока, строительство водохранилищ, мелиорацию, гидроэнергетику и защиту от наводнений. Гидроэлектростанции используют энергию падающей или текущей воды, но плотины изменяют естественный режим рек и могут затоплять территории. Водный транспорт наиболее эффективен на крупных судоходных реках, каналах, озёрах и морях.
Для уменьшения расхода применяют оборотное водоснабжение, повторное использование очищенных стоков, ремонт трубопроводов, капельное орошение и более точное планирование полива. В городах важны раздельный учёт воды, современные очистные сооружения и защита источников питьевого водоснабжения. Загрязнение промышленными стоками, удобрениями и бытовыми отходами снижает качество воды даже там, где её объём достаточно велик.
1. Нельзя считать все мировые запасы воды пресными и доступными. 2. Большой речной сток не гарантирует высокой водообеспеченности: учитывайте численность населения и сезонность. 3. Не путайте водозабор с безвозвратным водопотреблением: часть забранной воды возвращается после использования. 4. При расчёте на одного жителя обязательно приводите единицы к согласованному виду. 5. Не называйте загрязнение только природной причиной дефицита: чаще оно усиливается хозяйственной деятельностью.
Разобранный пример расчёта
Годовой речной сток региона равен \(18\) млрд м³, численность населения — \(6\) млн человек. Определим водообеспеченность речным стоком на одного жителя.
Показать решение Пример
Водообеспеченность региона составляет 3000 м³ на человека в год. В выводе важно указать не только число, но и единицу измерения.
Как решать задания по теме
- Определите, что дано: осадки, сток, население, водозабор или расход.
- Проверьте единицы измерения: миллиарды м³ и миллионы человек часто сокращаются только после записи степеней десяти.
- Выберите показатель: водный баланс, удельная водообеспеченность или изменение запасов.
- Объясните географическую причину: климат, рельеф, размещение населения, орошение или промышленность.
- Сформулируйте вывод сравнением: где показатель больше, там потенциальная обеспеченность выше, если качество и доступность воды сопоставимы.
Быстрая проверка
Главное
- Водные ресурсы — доступная для использования часть поверхностных и подземных вод; большая часть воды на Земле солёная или труднодоступная.
- Водный баланс связывает поступление воды, испарение, сток, водозабор и изменение запасов.
- Водообеспеченность зависит от речного стока, численности населения, климата, хозяйственной специализации и качества воды.
- Главные причины дефицита — сухой климат, рост спроса, неэффективное орошение, потери в сетях и загрязнение.
- Охрана воды включает очистку стоков, оборотное водоснабжение, ремонт сетей и экономное использование в сельском хозяйстве и быту.