Гидрология суши: экологические аспекты водопользования

Санкт-Петербургский Государственный Университет

Факультет географии и геоэкологии

Кафедра гидрологии суши

Трушевский В.Л.

 

Черновик

Конспект лекций

 

к учебной дисциплине:

 

Гидрология суши: экологические аспекты водопользования

Санкт-Петербург

Предисловие

 

Настоящий курс предназначен для студентов, обучающихся по направлению 510900 – гидрометеорология, по специальностям 012700 – гидрология, 012600 – метеорология, 012800 – океанология в Санкт-Петербургском государственном университете.

Программа составлена на основе многолетнего чтения лекций автором по дисциплинам: " Гидрология суши", " Гидрометрия", " Комплексное использование водных ресурсов", " Гидротехника", " Юридические и инженерные аспекты разбавления сточных вод" и " Экономика водного хозяйства" в Санкт-Петербургском государственном университете для студентов гидрологов, экономистов-географов и слушателей факультета повышения квалификации при СПбГУ по специальности " Экологическая география".

В составлении учебного пособия принимали участие студенты кафедры гидрологии суши факультета географии и геоэкологии СПбГУ Григорьева А.А. и на основании собственных конспектов лекций

 

Основная задача курса — дать студентам гидрометеорологического цикла факультета географии и геоэкологии: гидрологам, океанологам и климатологам общее представление о водных ресурсах, структуре водохозяйственного комплекса и состоянии водных объектов суши; ознакомить их с основными гидролого-экологическими понятиями, связанными с охраной и рациональным использованием водных объектов.

Целью курса является формирование навыков самостоятельного использования слушателями гидрологической информации на всех стадиях научной и практической деятельности, включая этапы постановки задачи, отбора необходимых теоретических и технических средств, а также осмысление ими с теоретических позиций концепций современных природопользования.

В числе предполагаемых результатов изучения завершающего курса гидрологии суши — это умение эффективно подходить к проведению экспертизы водопользования студентами географо-экологами различных специальностей.

Слушатели курса должны овладеть базовыми представлениями о традиционных системах информационных баз, используемых в гидрологии и водном хозяйстве, т.е. знать государственный водный кадастр (ГВК), общегосударственную систему наблюдения и контроля (ОГСНК), схему комплексного использования водных ресурсов (КИВР). Кроме того, они должны освоить современные подходы к оценкам воздействия на окружающую среду (ОВОС), применительно к мониторингу водных объектов и экспертизе водопользования.

Построение курса основано на последовательном изложении логически связанных разделов учебного курса. Т.е. раскрывается понятие водной проблемы. Подробно рассматриваются современные представления о водных ресурсах, о системах контроля водопользования. Излагаются различные подходы к оценке состояния и использования водных ресурсов. Приводятся сведения о действующих экономических и правовых оценках водопользования. Намечаются пути оптимизации управлением природными ресурсами, включающие различные природные, экономические и правовые аспекты. Подразумевает постоянное акцентирование внимания студентов на комплексном подходе к природным и антропогенным факторам состояния гидросферы.

Данный курс может быть интересен также для слушателей различных специальностей, работающих в области использования природных ресурсов и их охраны.

Некоторые важные разделы лекционного курса вошли в учебное пособие " Экологические аспекты водопользования", ранее изданное в издательстве Санкт-Петербургского университета.

Оглавление

 

Предисловие. 2

Введение. 6

Глава 1. Водные ресурсы и водопользование. 8

1.1. Сущность водной проблемы и пути ее решения. 8

1.2. Круговорот воды в природе и понятие о водном стоке. 9

1.3. Понятие о водных ресурсах. 11

1.4. Понятие о природопользовании в целом и водопользовании в частности. 16

1.5. Понятие о водном хозяйстве и водохозяйственном комплексе. 23

1.6. Задачи, решаемые водным хозяйством, и средства для их реализации. 26

1.7. Компоновка ВХК и состав компонентов водохозяйственного комплекса. 28

Глава 2. Регулирование водного стока. 30

2.1. Виды регулирования. 30

2.2. Косвенное и прямое регулирование. 30

2.2.1. Прямое или непосредственное регулирование. 30

2.2.2. Косвенное регулирование. 30

2.3. Регулирование водохранилищами. 30

2.4. Значение водохранилищ по отраслям: 32

2.5. Истощение подземных и поверхностных вод. 32

Глава 3. Контроль и планирование водопользования. 35

3.1. Классификация ВХК.. 35

3.1.1. Автоматизированная система управления ВХК (АСУБ) 37

3.2. Водное хозяйство – ВХ.. 38

3.3. Основные направления использования водных ресурсов. 38

3.4. Структура водного хозяйства. 39

3.4.1. Единая водохозяйственная система страны - ЕВХС.. 39

3.4.2. Региональная водохозяйственная система (РВХС) 40

3.4.3. Бассейновые водохозяйственные системы (БВХС) 41

3.4.4. Водохозяйственные комплексы (ВХК) 41

3.5. Водохозяйственное районирование территории РФ и стран СНГ. 42

3.5.1. Принципы районирования. 42

3.5.2. Методология водохозяйственного районирования. 44

3.6. Схема Комплексного использования водных ресурсов - КИОВР. 46

3.7. Задачи комплексного использования и охраны водных ресурсов. 47

3.8. Основные задачи генеральной схемы КИОВР. 47

3.9. Участники водохозяйственного комплекса. 48

3.9.1. Особенности коммунально-бытового водоснабжения. 49

3.9.2. Промышленные предприятия как участники ВХК.. 53

3.10. Комплексное регулирование и водохозяйственный баланс. 63

3.10.1. Выполнение плана водохозяйственного комплекса (ВХК) 63

3.10.2. Примеры составления водохозяйственного баланса воды.. 68

Глава 4. Контроль качества вод. 71

4.1. Мониторинг антропогенных загрязнений биосферы.. 71

4.2. Критерии оценки состояния среды.. 73

4.3. Контроль качества окружающей природной среды.. 73

4.4. Государственный учет вод и их использования. 74

4.5. Организация системы наблюдения и контроля за качеством воды.. 75

4.6. Организация работ по наблюдению и контролю качества поверхностных вод. 76

Глава 5. Гидроэнергетика. 81

5.1. Суточный график нагрузки. 81

5.2. Гидроэнергетический потенциал рек. 84

5.3. Мощность и энергия речного потока. 85

5.4. Мощность ГЭС и ее энергоотдача (выработка). 86

5.5. Оборудование гидроэлектростанций. Состав оборудования. 87

5.6. Турбины и их установка на ГЭС. 88

5.6.1. Наиболее распространённые типы турбин. 89

5.6.2. Реактивные гидротурбины.. 91

5.7. Технические схемы выработки энергии. 93

5.7.1. Приплотинные здания ГЭС.. 93

5.7.2. Компоновка ГЭС при деривационной схеме использования энергии: 94

5.8. Принципиальные схемы гидроэлектростанций. 95

5.8.1. Безнапорная деривация. 96

5.8.2. Напорная деривация. 96

5.9. Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) 98

5.10. Работа ГАЭС: 99

5.11. Приливные электрические станции (ПЭС) 99

Глава 6. Водоподпорные сооружения. 101

6.1. Основные виды классификации плотин: 101

6.2. Взаимодействие река-плотина. 101

6.2.1. Основные проектные уровни в водохранилище. 101

6.2.2. Воздействие природных вод на плотину. 102

6.2.3. Воздействие ГТС на реку. 103

6.2.4. Фильтрация. 103

6.3. Типы плотин. 104

6.3.1. Бетонные и железобетонные плотины.. 104

6.3.2. Массивные гравитационные плотины.. 106

6.3.3. Устройство плотин. 107

6.3.4. Особенности при скальном основании. 108

6.3.5. Особенности на мягких основаниях. 109

6.4. Арочная плотина. 109

6.5. Плотины из грунтовых материалов. 109

6.5.1. Земляные насыпные плотины: 110

6.5.2. Земляные намывные плотины.. 111

6.6. Каменная наброска и сухая кладка плотины.. 112

6.7. Деревянные плотины и из прочих материалов. 113

6.8. Гидротехнические затворы.. 114

Глава 7. Юридические и экономические вопросы водопользования. 118

7.1. Основные документы, отражающие экологические права. 118

7.1.1. Лимитирование природопользования. 119

7.2. Основы водного законодательства. 119

7.2.1. Водный кодекс. 120

7.2.2. Государственный водный кадастр (ГВК) 120

7.2.2.1. Структура издания ГВК.. 121

7.3. Плата за пользование водными объектами. 123

7.3.1. Понятие платы за пользование водными объектами. 123

7.3.2. Расчет платы за использование водных ресурсов. 123

7.4. Плата за загрязнение окружающей природной среды.. 124

7.4.1. Понятие платы за загрязнение окружающей природной среды.. 124

7.4.2. Расчет платы за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты.. 124

7.4.3. Расчет платы за размещение отходов. 126

7.5. Расчет различных видов ущерба от загрязнения водных объектов. 127

7.5.1. Эффективность водоохранных мероприятий. 127

7.5.2. Оценка ущерба от загрязнения водных объектов. 128

7.6. Экологическое страхование. 130

7.7. Минимально допустимые изъятия воды из речной системы.. 131

7.8. Чрезвычайные экологические ситуации. 133

Использованная литература. 136

Приложения. 137

Приложение 1. Выписка из программы учебной дисциплины.. 137

Приложение 2. Экзаменационные вопросы (первые-общие и вторые-краткие) к лекционному курсу: 140

Приложение 3. Экзаменационные вопросы (третьи для гидрологов) к лекционному курсу: 140

Приложение 4. Чертежи и рисунки элементов гидроузлов к лекционному курсу: 142

 

Введение

Вода необходима во всех сферах жизни. Основная цель управления водными ресурсами заключается в том, чтобы обеспечить население достаточным количеством воды хорошего качества для различных социально-экономических нужд, сохраняя при этом гидрологические и биохимические функции экосистемы. В настоящее время растет осознание того, что развитие общества, как и освоение водных ресурсов, должно быть устойчивым. Имеется в виду, что природные ресурсы мира должны использоваться в разумных пределах и охраняться с целью удовлетворения потребностей настоящего и будущих поколений.

Водное хозяйство – отрасль науки и техники, охватывающая изучение, учет, использование и охрану водных ресурсов, а также борьбу с вредным их воздействием. Использование водных ресурсов в народном хозяйстве в современных условиях не может быть четко организованно без всестороннего государственного изучения и учета. Необходимо точно знать где, в каком объеме и какого качества требуются водные ресурсы, каков объем возвратных вод (то количество водных ресурсов, на которое можно рассчитывать в каждом рассматриваемом районе). Определить количество и качество водных ресурсов в различных речных бассейнах позволяют постоянные гидрологические и гидрохимические наблюдения. Предсказать объем и качество водных ресурсов можно, используя методы, разработанные в рамках таких наук как гидрология, гидравлика, КИОВР. Вода может приносить также вред, связанный с наводнениями, деформациями русел, берегов рек, озер, водохранилищ, каналов. Все это приводит к разрушениям, смыву плодородных почв, что наносит немалый вред народному хозяйству, что необходимо учитывать при разработке проектов и планировании использования водных ресурсов.

Вода является базовым элементом окружающей среды и экономики, а вместе с тем и основной составляющей экологии. Экосистемный принцип определяет стратегию управления водохозяйственной деятельностью, которая не противоречит всем остальным принципам. Он включает:

- межотраслевые процедуры выбора решений с учётом запросов потребителей воды и экологических требований;

- решение проблем водопотребления в рамках экологических системных пространств, которые близки к бассейновым пространствам. Поэтому главное звено управления – бассейновое водохозяйственное объединение;

- поиск компромиссных решений между поддержанием функционирования бассейновой экосистемы и экономическими выгодами от использования водных ресурсов;

- перестройка организационной структуры управления водохозяйственной деятельностью (существующая рассредоточенность функций управления использованием и охраной вод между различными министерствами и ведомствами привела к кризису водного хозяйства);

- интенсификация использования водных ресурсов на основе их инженерно-промышленного воспроизводства;

- рассмотрение водных ресурсов как единства их количественных и качественных характеристик;

- оценка влияния хозяйственной деятельности на природную среду на всех этапах производства;

- приоритет научных исследований и комплексного экологического прогнозирования при разработке любых водохозяйственных проектов и мероприятий.

Целостное управление запасами пресной воды как ограниченным и уязвимым ресурсом и интеграция водохозяйственных отраслевых проектов и программ в рамки социально-экономической политики на национальном уровне имеют первостепенное значение. Справедливое и ответственное использование водных ресурсов занимает центральное место в достижении целей в области развития, сформулированных в Декларации тысячелетия ООН.

Природный водный цикл имеет комплексный характер в пространственном и временном отношении, однако удовлетворение человеческих нужд требует постоянного водоснабжения. Для этого необходима реализация стратегий освоения и управления водными ресурсами, которые обычно предусматривают инженерные работы. Интенсивная эксплуатация водных систем вследствие роста численности населения и экономического развития ведет к тому, что инженерный анализ, необходимый для проектов освоения водных ресурсов, должен стать более объективным и обоснованным в научном плане, чем прежде.

Использование водных ресурсов идет по ряду четко определившихся направлений: гидроэнергетика, водный транспорт, водные мелиорации (воды для орошения – ирригация и отвод избыточных вод – осушение), водоснабжение и канализация, использование водных недр, добыча из воды руд, солей, разведение и лов рыбы, рекреация. Все вместе отрасли составляют водное хозяйство.

Водохозяйственные проекты обычно направлены на решение одной или нескольких из следующих задач:

- коммунальное водоснабжение;

- орошение;

- промышленное водоснабжение;

- рациональное использование подземных вод;

- производство электроэнергии;

- регулирование паводков;

- судоходство;

- рекреационное, эстетическое и традиционное использование вод;

- регулирование засоления и заиления;

- уменьшение загрязнения вод;

- охрана рыб и дикой природы;

- другие экологические задачи.

Водный сток

Виды стока:

• Климатический
• Гидрологический
• Бытовой
• Грунтовый

 

Рельеф

Основные гидрологические характеристики:

1. Расход воды, Q, м³/с

Характеризует водность реки в данный момент времени и представляет собой количество воды, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени.

2. Объем стока, W (км³)

Объем воды, прошедшей через данное поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени Δ τ.

3. Слой стока, h (мм)

Количество воды, стекающее с водосбора за какой-то интервал времени. Слой стока равен толщине слоя воды, равномерно распределенного по площади водосбора и выраженного в мм.

 

H= W (м³)*10^-3/ F (см)

 

4. Модуль стока, М, м³/км²*с

Это количество воды, стекающее с единицы водосбора в единицу времени.

 

М=10³Q/F

5. Коэффицент стока, η

Это отношение величины объема стока к количеству выпавших на площадь водосбора атмосферных осадков, обуславливающих возникновение этого стока.

 

η = x/y

 

Понятие о водных ресурсах

 

Основные особенности многих природных ресурсов:

 

· многоцелевое использование,

· «обогащение» природного тела,

· возможность «превращения» в ресурс природного тела и его транспортировка.

 

Вода - многоцелевой ресурс, но и НЕЗАМЕНИМЫЙ для многих биологических процессов производственных и социальных функций человека и общества.

Улучшение качества воды (ОЧИСТКА, ПОДОГРЕВ, ОПРЕСНЕНИЕ и др.) аналогичен процессам обогащения руд и создания полуфабрикатов (кокс)

Транспортировка - водопроводы сто лет назад единицы, сейчас десятки в несколько сот км, а не десятков км.

Перспективы транспорта можно охарактеризовать с вертикальным перемещением воды отсюда увеличиваются площади потенциально пригодных к орошению земель. А также перспективы строительства каналов и водохранилищ. от 30 до 100 млн га потенциально пригодных для орошения земель в Средней Азии.

Водные ресурсы необходимо оценивать одновременно в нескольких аспектах:

· наличие ресурсов,

· потребности и возможности их использования и восполнения,

· охрана водных источников как компонента окружающей среды с учетом использования, охраны и восполнения среды в целом.

Такое рассмотрение необходимо, так как растут возможности транспор­тировать воду как из далеких районов, так и из глубоких горизонтов, добывать из морских и минерализованных, а также из очищенных - те есть вода в принципе неисчерпаема.

Поэтому на перспективу водные ресурсы это:

· Речной сток, водохранилища, озера, верхние горизонты грунтовых вод.

· Воды внутренних морей, прибрежные и территориальные воды открытых морей, слабоминерализованные воды верхних и пресные воды глубоких горизонтов.

· Ледники.

· Воды болот и почвенная влага в районах избыточного увлажнения.

· Льды Арк­тики и Антарктиды.

· Воды Мирового океана.

· Атмосферная влага.

· Вода химически связанная в различных природных телах, сверхглубокие и ювенильные воды, воды Космоса.

Использование водных ресурсов связано все более с международными правами, обязательствами и торговлей пресной водой. Поэтому воды делят на:

· национальные,

· межгосударственные,

· всеобщие.

Использование последних все более связано с охраной окружающей среды в целом.

Понятие «водные ресурсы» используется чрезвычайно широко не только в научной, учебной, производственной, но и научно-популярной литературе, однако различные авторы вкладывают в него разный смысл. Даже специалисты в области гидрологии, экологии, природоведения трактуют этот термин по-разному. Так, например, в гидрологическом словаре А.И. Чеботарева утверждается:

«Водные ресурсы – запасы поверхностных и подземных вод какой-либо территории», и далее «имея в виду относительно небольшой объем используемой подземной и заключенной в озерах воды, под водными ресурсами крупных территорий и государств понимают лишь величину годового стока рек».

Другой известный гидролог О.А. Спенглер в своей книге «Слово о воде» писал: «Под водными ресурсами в широком смысле слова понимаются запасы пресных поверхностных (речных, озерных, болотных, ледниковых) и подземных вод какой-либо территории».

М.И. Львович в монографии «Мировые водные ресурсы и их будущее» так объясняет этот термин: «под водными ресурсами мы понимаем пригодные для использования воды, практически все воды Земли: речные, озерные, морские, подземные, почвенную влагу, лед горных и полярных ледников, водяные пары атмосферы, исключая «связанные», входящие в состав минералов и биомассы. К водным ресурсам относятся также водные объекты – моря, реки, озера, а также искусственно созданные каналы, водохранилища, поскольку они широко используются для судоходства, рыболовства, отдыха, туризма и других целей без изъятия из них воды».

Даже анализируя только эти три определения известных гидрологов, можно заметить, что они во многом отличаются друг от друга. Если О.А. Спенглер считает, что водные ресурсы – запасы подземных вод и, к тому же, в разных водных объектах, то А.И. Чеботарев при определении этого термина не говорит о том, что это только пресные воды, но зато «привязывает» это понятие к территории. В итоге он отождествляет водные ресурсы только с годовым стоком рек. Н.И. Львович рассматривает водные ресурсы уже не как просто запасы воды (как это делают два предыдущих автора), а как «пригодные для использования воды», связывая это понятие с хозяйственной деятельностью человека. С другой стороны, М.И. Львович отождествляет понятие «водные ресурсы» и «водные объекты». Можно привести и другие примеры различных трактовок понятия «водные ресурсы» в гидрологической и географической литературе.

Если обратиться к работам в области рационального использования природных ресурсов и экономики природопользования, можно удостовериться в том, что многочисленные монографии и учебники по этой тематике, часто содержащие целые разделы под названием «водные ресурсы» или «использование водных ресурсов», также не дают четкого определения понятия «водные ресурсы», хотя в них и приводится разнообразная информация об их неравномерном распределении, охране от загрязнения, рациональном использовании и т.д,. Поэтому представляется весьма важным рассмотрение вопроса о том, какой же все-таки смысл несет в себе понятие «водные ресурсы». Для этого прежде всего нужно выяснить, как трактуется более общее понятие – «природные ресурсы».

Как ни странно, в трактовках этого понятия разными авторами существуют отличия. Например, В.И. Каракеян в своей монографии (10) дает следующее определение: «природными ресурсами являются элементы и силы природы, которые могут быть использованы в производственной и непроизводственной сферах для удовлетворения потребностей людей».

В то же время, согласно учебнику, «под природными ресурсами понимают природные тела, явления и процессы, которые человек использует в производственной деятельности».

Как видим, эти определения имеют два принципиальных различия: в отношении времени использования (могут быть использованы или уже используются) и сфер использования природных элементов (только в производственной сфере или в непроизводственной тоже). Отвлечемся пока от этих различий и подчеркнем главный смысл понятия «природные ресурсы», который отмечается практически всеми ведущими специалистами в области географии, экологии и природопользования – термин «природные ресурсы» отражает непосредственную связь природы с деятельностью человека.

Так, Д.Л. Арманд и И.П. Герасимов под природными ресурсами понимают «элементы природы, используемые в хозяйстве, являющиеся средствами существования человеческого общества: почвенный покров, полезные дикие растения, животные, полезные ископаемые, вода (для водоснабжения, орошения, промышленности, энергетики, транспорта), благоприятные климатические условия (главным образом тепло и влага осадков), энергия ветра».

Вернемся теперь к тем двум различиям, о которых шла речь выше. Если считать, что к природным ресурсам относятся элементы природы, которые могут быть использованы (например, в ближайшем или отдаленном будущем), то в принципе все запасы того или иного элемента на нашей планете можно рассматривать в качестве ресурса. Рядом авторов в связи с этим введены понятия реальных и потенциальных природных ресурсов. Ко второй категории относятся, например, элементы природы, которые нужны для производства, но по каким-либо причинам (к примеру, вследствие недостаточной технической оснащенности) не могут быть вовлечены в него (3). По мере развития общества возрастают объемы потребления природных ресурсов и степень их общественной значимости. Большое значение при этом имеет уровень технологических возможностей их использования. Потенциальные ресурсы при этом постепенно переходят в категорию реальных. На наш взгляд, такой подход весьма логичен, так как позволяет рассматривать запасы какого-либо элемента природы, не вовлеченного еще в хозяйственную деятельность, в качестве будущего ресурса (например, запасы полезного ископаемого или запасы воды в ледниках, которые могут быть использованы только в перспективе).

Что касается второго разногласия, то более логичным представляется подход тех авторов, которые считают правомерным рассматривать использование природных ресурсов применительно к обеим сферам – производственной и непроизводственной. Действительно, многие элементы природы активно используются человеком для удовлетворения своих эстетических потребностей или в рекреационных целях (например, лес, водные объекты). Поэтому нет достаточных оснований относить, как это делает, например, А.А. Минц к природным ресурсам только «тела или силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы в для удовлетворения потребностей человеческого общества в форме непосредственного участия в материальной деятельности» (16).

Приведенные выше соображения в отношении термина «природные ресурсы» позволяют дать следующее определение понятию «водные ресурсы» – воды Земли, которые используются или могут быть использованы обществом для удовлетворения своих потребностей.

Согласно этому определению, практически все воды гидросферы – воды рек, озер, водохранилищ, морей, океанов, подземные воды, воды ледников, воды атмосферы и т.д. можно рассматривать в качестве водных ресурсов. Именно так термин «водные ресурсы» понимают М.И. Львович, М.Ф. Стрибный и ряд других ученых. В данном случае речь идет об общих водных ресурсах, которые могут быть подразделены на реальные и потенциальные. Реальные водные ресурсы – это те запасы воды, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности используются и могут быть использованы в интересах человека. К потенциальным водным ресурсам следует отнести те запасы воды, которые человек сможет использовать лишь в будущем. Четкой границы между реальными и потенциальными ресурсами водными ресурсами не существует, и по мере развития производительных сил и социальных потребностей человека потенциальные водные ресурсы переходят в категорию реальных.

Важной особенностью воды является многогранность ее использования. В отличие от других природных ресурсов (например, угля, нефти, леса), вода, за редкими исключениями, не используется непосредственно для создания продукции с преобразованием в другое вещество и изъятием из природного круговорота.

В ходе материального использования водные запасы либо вообще количественно не меняются (например, при их использовании в гидроэнергетике, рыбном хозяйстве, для судоходства, лесосплава и др, ), либо их часть изымается из источника (на нужды орошения, промышленности и коммунального хозяйства, наполнения водохранилищ и др.), составляя безвозвратные потери для данной территории или водного объекта, но не изменяя при этом общих запасов воды на Земле.

Кроме того, человек использует для удовлетворения своих социальных и духовных потребностей. Отдых у воды, купание, водный туризм – все это виды использования воды, где она также выступает в качестве водного ресурса.

В силу указанных причин невозможно надежно оценить масштабы использования воды применительно к сколько-нибудь крупной территории, не говоря уже и территориях государств или континентов. И с этой точки зрения все оценки водных ресурсов крупных регионов следует рассматривать как приближенные. Тем не менее, поскольку рассматриваемое понятие социально-экономическое, то составить представление о водных ресурсах территории или водного объекта можно лишь в результате их оценки. Этот аспект подчеркнут в Международном словаре Юнеско, где водные ресурсы определены как «запасы воды на площади или в данном объеме, выраженные в виде количества доступных для использования вод надлежащего качества».

Водные ресурсы являются не только основой водохозяйственных расчетов, но и объектом регулирования. Поэтому их учету и распределение отводится чрезвычайно важное значение. Общий запас воды в гидросфере (по оценкам на 2013 г.) составляет 1533000000 км³, причем на воды суши приходится только 6 %.

В этих огромных запасах подавляющая часть (98 %) сильно минерализована и непригодна для непосредственного использования населением и народным хозяйством. Не случайно в жизненных процессах гораздо большее значение имеет " динамический" запас, т.е. речные воды, поскольку они пресные и непрерывно возобновляются. Суммарный средний годовой сток всех рек оценивается округленно в 47000 км³. Речной сток неравномерно распределен по территории суши.

По удельному стоку с единицы поверхности суши на первом месте стоит Южная Америка (685000 м³/км²). Самый низкий удельный скок имеет Африка (153000 м³/км²). Удельный сток с территории РФ почти в 1, 5 раза ниже среднего удельного стока по миру.

Еще более пеструю картину представляет распределение удельного стока на душу населения в связи с чрезвычайным разнообразием как распределения ресурсов, так и, в особенности, плотности населения. Если на 1-гo жителя Европы приходится 4, 4 тыс.м³/год речной воды, то на 1-го жителя Южной Америки приходится в 12 раз больше.

Низкая водообеспеченность на душу населения наблюдается в Китае (2, 6 тыс.м³/год), наиболее высокая (103 тыс.м³/год) – в Канаде. Заметный дефицит в воде испытывают многие европейские государства. Так, в Бельгии и Венгрии на одного человека в год приходится не более 1 тыс. м³/год речного стока. Значительно больше среднего (18 тыс. м³/год) приходится на одного жителя в РФ.

Основным законом, регулирующим водные ресурсы и их потребление на территории Российской Федерации является Водный Кодекс (ВК). Согласно статье 1 ВК, водные ресурсы – поверхностные и подземные воды, которые находятся в водных объектах и используются или могут быть использованы.

В количественном отношении водные ресурсы России слагаются из статических (вековых) и возобновляемых запасов. Первые считаются неизменными и постоянными в течение длительного времени, возобновляемые ресурсы оцениваются объемом годового стока.

Оценка запасов водных ресурсов Российской Федерации на 2012 г., приведена в таблице 1 (Госдоклад о состоянии окружающей среды на территории РФ, 2012 г.).

Таблица 1.

Оценка запасов водных ресурсов Российской Федерации (данные Росводресурсов, 2012 г.)

Ресурсы	Средний многолетний объем (возобновление), км3/год	Статический запас, км3
Речной сток		-
Озера
Болота
Ледники
Подземные воды	869*
Почвенная влага		-
Всего		Более 97000

* – Данные по подземным водам представлены Роснедрами

Динамика водопотребления.

За последние несколько десятилетий в управлении водным хозяйством произошли очень серьезные изменения. Этому способствовали два весьма важных обстоятельства. Во-первых, растущее понимание того, что вода – основополагающий элемент окружающей природной среды. Присутствие воды и ее движение во всех биологических системах есть основа жизни. Вода, земля и биологические системы должны рассматриваться во взаимосвязи, и мониторинг различных компонентов экосистем должен быть гармоничным. Во-вторых, понимание того, что вода абсолютно необходима во всех видах экономической деятельности. Вода необходима для сельского хозяйства и производства пищевых продуктов, для производства многих видов промышленной продукции и энергии. Вода оказывает решающее влияние на здоровье человека. Большие излишки воды (наводнения) или ее недостаток (засухи) могут привести к гуманитарным и экологическим катастрофам.

На рисунке 2 (a) показаны тренды потребления воды в мире с 1900 по 2000 гг. В глобальном масштабе потребление воды возросло в 10 раз, и к 2000 г. в использовании находилась почти половина всех запасов воды. Сельское хозяйство и, особенно, ирригация остаются главными потребителями, несмотря на то что в процентном отношении доля используемой ими воды непрерывно уменьшается – с 90, 5 % в 1900 г. до 62, 6 % к 2000 г. За тот же период объем воды, потребляемой промышленностью, возрос с 6, 4 до 24, 7 %; в городах наблюдались такие же темпы роста потребления воды – с 2, 8 % в 1900 г. до 8, 5 % к 2000 г. (United Nations, 1997).

Рисунок 2. Тренды потребления воды в мире по (а) секторам и (b) регионам

Каково же потребление воды в каждом крупном регионе мира в течение двадцатого века в сравнении с имеющимися запасами воды? Ответ на этот вопрос в процентном отношении) дает рисунок 2 (b), составленный на основании расчета теоретических ресурсов, т. е. речного стока. Согласно этим расчетам, очевидно, что в Европе и Азии потребление водных ресурсов более высокое, чем в Северной Америке, Африке и особенно в Южной Америке и Австралии–Океании. Ясно также, что наиболее интенсивно растет потребление воды в Европе и Азии, исключая Южную Америку, где увеличение потребления воды возмещается огромными ее запасами.

Растущее понимание всеобъемлющей природы воды и ее большого значения для природной окружающей среды и деятельности человека выявило необходимость в системном подходе к рациональному потреблению водных ресурсов. Использование ресурсов на нужды человека может оказывать вредное влияние на окружающую среду, в то время как изменение в запасах природных ресурсов может ограничивать или, иначе, сдерживать деятельность человека. Такие изменения привели к системному подходу, известному как комплексное использование водных ресурсов.

Таким образом, на основании требований к различным областям хозяйства и данных о природных условиях водного объекта выбирается рациональная технология производства или потребления воды с точки зрения охраны вод, определяется ущерб в результате загрязнения водных объектов стоками, рассчитываются очистные сооружения и другие природоохранные и технологические мероприятия.

Виды регулирования.

Различные формы регулирования могут быть разделены на два вида:

1) Непосредственного, когда изменения в режиме наступают сразу после осуществления мероприятия;

- отъем воды из рек и водоемов

- создание водохранилищ

- переброска стока

- аккумулирование местного стока

2) Косвенного, когда изменения проявляются через значительное время.

- обработка и использование почвы

- орошение

- осушение

- лесоразведение.

 

Косвенное регулирование

 

Оно определяется изменением: климатических, гидрогеологичес­ких, гидрологических и почвен­ных условий.

Важны виды и состояние растительности. Регулирование не должно ухудшать гидрологического режима водных объектов.

 

Классификация ВХК

 

По масштабам распространения ВХК бывают:

· глобальные;

· государственные;

· зональные;

· бассейновые;

· части бассейнов.

К государственным ВХК можно отнести единые водохозяйственные системы отдельных стран (США, Великобритания, Франция и т.д.). Общим признаком государственного ВХК служит рассмотрение водохозяйственной проблемы в масштабе всей страны на основе долгосрочных прогнозов экономического развития государства с учетом общих политических и социальных аспектов.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: