Управление водными ресурсами
Водные ресурсы — это поверхностные и подземные воды, которые могут использоваться населением и хозяйством. Управление ими включает оценку запасов, распределение воды между отраслями, строительство водохозяйственных объектов и охрану вод от истощения и загрязнения.
Водные ресурсы и водное хозяйство
Вода необходима для питьевого и коммунального снабжения, промышленности, сельского хозяйства, энергетики, транспорта и отдыха. В отличие от многих полезных ископаемых, вода постоянно участвует в круговороте, однако доступные запасы пресной воды ограничены. Не вся вода пригодна для использования: морская вода солёная, а загрязнённая пресная вода требует очистки.
Дефицит пресной воды возникает, когда потребности населения и хозяйства превышают доступные запасы или качество воды не соответствует требованиям. Дефицит может быть природным, например в пустынях, или антропогенным — из-за чрезмерного забора и загрязнения.
Водные ресурсы — воды, пригодные или потенциально пригодные для использования. Водопотребление — расход воды, при котором часть воды изымается из водоёма или изменяет свои свойства. Водоотведение — возврат использованной воды в водоёмы после использования, часто после очистки. Водное хозяйство — комплекс отраслей и мероприятий по изучению, использованию, регулированию и охране вод.
К важным характеристикам водных ресурсов относятся объём стока, сезонность, качество воды и территориальное распределение. Реки и озёра распределены неравномерно: многоводные районы часто находятся там, где плотность населения и потребность в воде ниже. Поэтому воду приходится перераспределять во времени с помощью водохранилищ и между территориями — с помощью каналов и водоводов.
Основные направления использования воды
| Направление | Для чего нужна вода | Особенности |
|---|---|---|
| Коммунально-бытовое | Питьё, приготовление пищи, санитарные нужды | Требуются высокие требования к качеству |
| Промышленное | Охлаждение, промывка, растворение, производство продукции | Большие объёмы, возможность оборотного водоснабжения |
| Сельское хозяйство | Орошение, поение животных, переработка сырья | Главный потребитель воды во многих засушливых районах |
| Энергетика | Работа гидроэлектростанций и охлаждение тепловых и атомных станций | Вода часто возвращается, но может измениться её температура |
| Транспорт и отдых | Судоходство, рыболовство, туризм | Зависит от глубины, режима и качества водоёмов |
В сельском хозяйстве особенно важно орошение — искусственная подача воды на поля. Оно повышает урожайность в засушливых районах, но при неправильном управлении может привести к засолению почв, заболачиванию и снижению уровня грунтовых вод. Для пастбищного животноводства вода нужна прежде всего для поения скота и поддержания естественной растительности; водопои должны размещаться так, чтобы не разрушать берега.
Промышленность может уменьшать изъятие воды за счёт оборотного водоснабжения. При нём вода после очистки используется повторно в том же производстве. Наиболее водоёмкими обычно являются химическая, целлюлозно-бумажная, металлургическая и топливная отрасли.
Гидроэнергетика использует энергию падающей или текущей воды, но строительство плотин изменяет речной сток, затапливает территории и препятствует миграции рыб. Поэтому при планировании ГЭС учитывают не только выработку электроэнергии, но и последствия для экосистем и населения.
Какая мера непосредственно снижает объём забора воды промышленным предприятием?
Распределение и регулирование водных ресурсов
Распределение воды происходит на нескольких уровнях: между бассейнами рек, регионами, отраслями и отдельными потребителями. Приоритет обычно отдают питьевому водоснабжению и санитарным потребностям населения, затем учитывают сельское хозяйство, промышленность, энергетику и другие виды использования. В реальной политике приоритеты зависят от природных условий и законодательства.
Водохранилища накапливают воду в период половодья и расходуют её в засушливый или маловодный период. Плотины также могут защищать от паводков, обеспечивать судоходство и выработку электроэнергии. Каналы перебрасывают воду в районы, где её не хватает, но дороги и насосные станции требуют затрат энергии.
Для сравнения обеспеченности используют объём возобновляемых водных ресурсов на одного жителя. Если общий годовой объём воды равен \(W\), а численность населения — \(N\), то обеспеченность рассчитывают так:
Если \(W\) задан в кубических километрах, его нужно перевести в кубические метры: \(1\ \text{км}^3=10^9\ \text{м}^3\). В заданиях важно следить за единицами и периодом: годовая обеспеченность не равна запасам воды в конкретный сезон.
При одинаковой величине водных ресурсов больше обеспеченность у территории с меньшей численностью населения. При одинаковом населении выше обеспеченность у территории с большим объёмом возобновляемых водных ресурсов.
Охрана вод и устойчивое управление
Охрана вод включает предотвращение загрязнения, сокращение чрезмерного водозабора и восстановление нарушенных водных экосистем. Главные источники загрязнения — промышленные и коммунальные стоки, смыв удобрений и ядохимикатов с полей, нефтепродукты, мусор и аварийные выбросы.
- строительство и модернизация очистных сооружений;
- замкнутые и оборотные циклы водоснабжения на предприятиях;
- экономное орошение: капельный полив, выравнивание полей, контроль потерь в каналах;
- создание водоохранных зон вдоль рек и озёр;
- учёт водозабора, контроль качества воды и соблюдение экологических нормативов;
- восстановление болот, пойм и прибрежной растительности.
Качество воды оценивают по содержанию загрязняющих веществ, температуре, кислотности, минерализации и количеству растворённого кислорода. Избыточное поступление соединений азота и фосфора вызывает эвтрофикацию — бурный рост водорослей, дефицит кислорода и гибель водных организмов.
Не путайте водоём и водоток: озеро и водохранилище — водоёмы, река и канал — водотоки. Не считайте всю воду на территории доступной пресной водой. При сравнении стран не смешивайте абсолютный объём ресурсов и показатель на одного жителя. Увеличение водозабора не всегда означает увеличение фактического потребления: часть воды возвращается после использования.
Разобранный пример: расчёт водообеспеченности
В регионе годовой объём возобновляемых водных ресурсов составляет \(18\ \text{км}^3\), численность населения — \(6\ \text{млн человек}\). Определите водообеспеченность населения в кубических метрах на человека в год.
Показать решение и ответ Ответ
Водобеспеченность региона равна 3000 м³ на человека в год. Важно было привести объём воды и численность населения к согласованным единицам.
Устойчивое управление требует бассейнового подхода: реку рассматривают вместе с её притоками, поймой, подземными водами и территориями, где формируется сток. Решения в верховьях могут влиять на население и хозяйство в нижнем течении. Поэтому крупные водные проекты согласуют между регионами и странами, если река пересекает государственные границы.
Связи воды с другими видами природопользования особенно заметны в сельском хозяйстве и лесном хозяйстве. Структура сельскохозяйственных угодий определяет потребность в орошении, а устойчивое лесопользование помогает сохранять водоохранную роль лесов. Загрязнение водоёмов угрожает биоразнообразию, а дефицит воды ограничивает развитие продовольственных культур мира.
Итоговая проверка
Главное
- Водные ресурсы распределены неравномерно, поэтому их запасы регулируют водохранилищами, каналами и системами управления.
- Основные потребители воды — коммунальное хозяйство, промышленность, сельское хозяйство и энергетика; структура потребления зависит от природных и социально-экономических условий.
- Водообеспеченность на душу населения рассчитывают как \(R=\frac{W}{N}\), обязательно учитывая единицы измерения.
- Охрана вод включает очистку стоков, оборотное водоснабжение, экономное орошение, водоохранные зоны и контроль водозабора.
- Управлять водой нужно по бассейновому принципу, учитывая интересы территорий выше и ниже по течению.