Реферат: Проблемы водных ресурсов мира

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

РЕСПУБЛИКАНСКОЕГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ САРСЕНА АМАНЖОЛОВА

ФАКУЛЬТЕТЭКОЛОГИИ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

Кафедраэкологии и безопасности жизнедеятельности

Курсовая работа

ТЕМА: Проблемы водных ресурсов мира

ДИСЦИПЛИНА: Охрана атмосферного воздуха и водоёмов

Выполнил студент:

ЭК-06-А Довгань Г.Ю.

Проверил: Майоров В.Н.

Содержание

 

Введение

1. Общая характеристика водных ресурсов мира

2.        Проблемавысыхания Аральского моря

Заключение

Список использованной литературы

 

Введение

 

Вода –единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом игазообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется взависимости от местонахождения и возможностей применения. Пресная вода ширеиспользуется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах ивнутренних морях. Еще около 2% приходится на долю пресных вод, заключенных впокровных и горных ледниках, и лишь менее 1% – на долю пресных вод озер и рек,подземных и грунтовых.

Гармоничное сотрудничествочеловека с природой, его разумная общественная деятельность, которая регулируети контролирует обмен веществ между природой и обществом, стало в современнуюэпоху одной из актуальнейших задач. Увеличение материальных благ общества,которое сопровождается антропогенным прессингом, привело к серьезномузагрязнению окружающей среды. Особенно это заметно в области использованияприродных ресурсов.

 

1. Общая характеристикаводных ресурсов мира

 

Планета Земля обладаетколоссальным объемом воды около 1,5 млрд. куб. км. Однако 98% этого объемасоставляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. куб. км — пресныеводы. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, водыМирового океана и соленых озер можно рассматривать, как потенциальные водныересурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Ежегодновозобновляемые запасы пресных вод не столь велики, по разным оценкам ониколеблются от 41 до 45тыс. куб. км (ресурсы полного речного стока). Мировоехозяйство расходует для своих нужд около 4-4,5 тыс. куб. км, что равно примерно10% общего водозапаса, и, следовательно, при условии соблюдения принциповрационального водопользования эти ресурсы можно рассматривать какнеисчерпаемые. Однако при нарушении этих принципов ситуация может резкообостриться, и даже в планетарном масштабе может ощущаться дефицит чистыхпресных вод. А пока природная среда ежегодно «дарит» человечеству в10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразныхпотребностей.

Водные ресурсы имеютисключительно важное хозяйственное значение. Они считаются неисчерпаемыми, но всвоем размещении они испытывают прямое и косвенное воздействие другихкомпонентов природного комплекса, вследствие этого они отличаются большойизменчивостью неравномерностью распределения.

Своеобразие природных ресурсов определяется главным образомнепрерывной подвижностью участвующей в круговороте воды. В соответствии сместом в этом круговороте воды на Земле выступают в различных формах, имеющихнеодинаковую ценность с точки зрения удовлетворения человеческих потребностей,т.е. в качестве ресурсов.

Для водных ресурсов характерна сильная изменчивость режимаво времени, начиная от суточных и заканчивая вековыми колебаниями каждогоисточника. Сложное взаимодействие множества факторов придает колебаниям стокахарактер случайного процесса. Поэтому расчеты, относящиеся к водным ресурсам,неизбежно принимают вероятностный, статистический характер.

Водные ресурсы отличаются большой сложностьютерриториальных форм. Многие особенности водных ресурсов вытекают из своеобразияспособов их использования. За редкими исключениями, вода не используетсянепосредственно для создания каких-либо материалов с преобразованием в другоевещество и безвозвратным изъятием из природного круговорота, как это происходитс минерально-сырьевыми или лесными ресурсами. Наоборот, в ходе использованияводные 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). Поэтомупринципиально использование водных ресурсов не ведет к их истощению.

Однако на практике дело обстоит сложнее. Использование водыдля растворения и транспортировки полезных веществ или отходов, охлаждениетепловыделяющих агрегатов или в качестве теплоносителя ведет к качественнымизменениям (загрязнение, нагрев) отходящих вод и (при их сбросе) самихисточников водоснабжения. При использовании воды для орошения она лишь частично(и зачастую в измененном качественном состоянии) возвращается в местные каналыстока, в основном в результате испарения с почвы уходит в атмосферу, включаясьв наземную фазу круговорота в других, обычно весьма отдаленных, районах.

В связи со стремительным ростом водопотребления по меревозникновения дефицита водных ресурсов во все большем числе районов ситуациястала меняться. Возникла необходимость в механизме регулирования использованияограниченных водных ресурсов и распределения их между потребителями — экономическом или административном.

Характерна возможностьмногоцелевого использования водных ресурсов, осуществляемого многимиотраслями, предъявляющими специфические требования к их количеству и качеству.Поскольку в большинстве случаев одни и те же водные источники служатудовлетворению различных потребностей, в бассейнах рек складываются (стихийноили планомерно) определенные водохозяйственные сочетания (комплексы),включающие всех потребителей и пользователей данного бассейна.

Один из главных водопотребителей — орошаемое земледелие. Изымаязначительные объемы воды из источников поверхностных или подземных водныхресурсов, оно по существу превращает их в ресурсы сельскохозяйственные,искусственно пополняя недостающий для нормального развития культурных растенийрасход воды на транспирацию. Следующий вид водопотребления — это водоснабжение,охватывающий широкую гамму разнообразных способов использования водныхресурсов. Общим свойством для них является высокий удельный вес безвозвратныхпотерь. Различия определяются спецификой требования отраслей водопотребителей.

Непосредственно с коммунальным и производственнымводоснабжением связан сброс канализационных и промышленных стоков. Их объемпропорционален масштабам водопотребления. В зависимости от роли воды в технологическомпроцессе значительная часть приходится на загрязненные стоки. Это создает всеобостряющуюся по мерероста масштабов производства проблему качественного истощения водных ресурсов.В этой проблеме можно различать два аспекта: собственно качественный иколичественный. В экономическом аспекте это выражается либо в дополнительныхзатратах, которые необходимы для обработки воды и доведения ее до нужнойкондиции другими потребителями, либо в убытках, следующих из невозможностииспользовать данный источник водных ресурсов вследствие его загрязнения.

Однако по существу входящих в это понятие конкретных мер онофактически представляет собой водоснабжение безводных или маловодныхтерриторий. С последним обстоятельством связано выделение обводнения в особуюводохозяйственную задачу, относимую обычно к определенной площади, хотяфактически подразумевается обеспечение водой конкретных пунктов — центровводопотребления.

Гидроэнергетика предъявляет свои специфические качественные требования к воднымресурсам. Помимо водности, определяющей суммарную величину энергетическогопотенциала, большое значение имеет режим водотока — изменение расхода воды вовремени.

Специфическая форма энергетического использования — освоениересурсов подземных термальных вод, служащих в какой-то мере в качестветоплива, но такого, которое должно потребляться немедленно, в месте егоизвлечения из недр.

Водный транспорт практически не влияет на другие виды использования водныхресурсов (не считая сравнительно слабого и легко устранимого загрязнения ивоздействия на берега поднимаемых судами волн).

Рыбное хозяйство использует водные ресурсы как средство существования другоговида естественных ресурсов — биологических. В этом оно сходно с орошаемымземледелием, но в отличие от него не связано с изъятием воды из природныхисточников.

В качестве одного из видов водопотребления нередкорассматривается обводнение.

Следует отметить использование водных ресурсов для отдыхаи лечения. Эта функция приобретает растущее значение, хотя ни еетехнические требования, ни экономические основы пока не определены. Какправило, в каждый водохозяйственный комплекс входят разные виды использования ипотребления водных ресурсов. Однако сам набор видов использования и ихколичественное соотношение варьируют в широких пределах. Из этого вытекает большойвариант организации водохозяйственных комплексов. Различия в структуреотдельных вариантов обуславливаются природными особенностями каждого бассейна иструктуры хозяйства соответствующего района.

Водные ресурсы — это пригодные для употребления пресныеводы, заключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Парыатмосферы, океанические и морские соленые воды в хозяйстве пока не используютсяи поэтому составляют потенциальные водные ресурсы.

Значение воды в мировом хозяйстве переоценить трудно. Онаиспользуется практически во всех отраслях экономики: в энергетике, для орошениясельскохозяйственных угодий, для промышленного и коммунальном, бытовомводоснабжения. Часто водные источники служат не только для целей водозабора, нои являются объектами хозяйственного использования в качестве транспортныхмагистралей, рекреационных зон, водоемов для развития рыбного хозяйства".

Объем вод, заключенных в реках, озерах, ледниках, морях иокеанах, в подземных горизонтах и в атмосфере достигает почти 1,5 млрд. км3.Это и есть водный потенциал нашей планеты. Однако 98% общего объема водприходится на соленые воды и лишь 28,3 млн. км3. " на пресныеводы (с минерализацией менее 1г/л). В целом объем пресных вод – весьмазначительная величина, особенно если ее сравнивать с современным общемировымпотреблением, достигшим в 90-х годах 4-4,5 тыс. км куб. в год. Казалось бы,человечеству не нужно беспокоиться о пресных водах, поскольку их в 10000 разбольше, чем требуется. Но основной объем пресных вод (почти 80%) составляютводы ледников, снежных покровов, подземных льдов многолетнемерзлых пород,глубинных слоев земной коры. В настоящее время они не используются ирассматриваются в качестве потенциальных водных ресурсов. Их будущее освоениезависит не только от совершенствования техники добычи воды и ее экономическойцелесообразности, но и от решения часто негативных непредсказуемыхэкологических проблем, неожиданно возникающих при использовании нетрадиционныхисточников вод.

Единовременный объем речных вод сушиневелик — он оценивается всего в 2000 км куб., но благодаря круговоротуежегодно реки сбрасывают в Мировой океан около 40-41 тыс. км куб. По расчетамМ. И. Львовича (1986), полный речной сток составляет 38 830 км куб. Кроме того,с суши в океан поступает 3000 км куб. пресных вод в виде льдов и талых вод следников Гренландии и Антарктиды и 2400 км куб. — в виде подземного стока(минуя реки). Таким образом, ежегодно в океан с суши поступает около 44,5 тыс.км куб.вод.

Итак, объем пресных водозапасов мира невелик в целом ирассредоточен по территории материков очень неравномерно. К тому жеповерхностный сток подвержен резким сезонным колебаниям, снижающим возможностиего хозяйственного освоения.

На рисунке 1 отражена обеспеченность ресурсами речного стокав расчете на душу населения (тыс. куб. м/год) по материкам и частям света.

/>

Рис 1. Обеспеченность ресурсами речногостока в расчете на душу населения.

Доступные водные ресурсы рек слагаются из двух категорий — поверхностного и подземного стока. Наиболее ценной в хозяйственном отношенииявляется подземная составляющая стока, так как она в меньшей степени подверженасезонным или суточным колебаниям объема. Кроме того, подземные воды режезагрязняются. Именно они формируют преобладающую часть «устойчивого»стока, при освоении которого не требуется сооружения специальных регулирующихустройств. Поверхностная составляющая стока включает паводковые и полые воды,обычно быстро проходящие по руслам рек.

В районах с сезонным характером атмосферного увлажненияотношение расходов воды в руслах рек в сухой и влажный периоды года могутдостигать 1:100 и даже 1:1000. В таких районах при освоении поверхностногостока необходимо сооружать водохранилища сезонного или даже многолетнегорегулирования.

Хозяйственная ценность или качество водно-ресурсногопотенциала региона тем выше, чем значительнее доля устойчивой составляющейстока. Ее величина количественно определяется объемом подземного стока имеженным русловым стоком. Общий объем доступных водных ресурсов мираоценивается; в 41 тыс. км куб. в год, из них лишь 14 тыс. км куб. составляют ихустойчивую часть (М. И. Львович, 1986).

/>

Рис. 2. Средний расход воды крупнейших рек (м3/с)

 

Водохозяйственныйбаланс и его категории. В современном хозяйстве главнымипотребителями вод являются промышленность, сельское хозяйство икоммунально-бытовые службы. Они изымают из естественных и искусственныхводоемов для своих нужд определенные объемы воды, которые составляют водозабор.Так, по новым расчетам М.И.Львовича общий водозабор в 2000 году составит4780 куб.км.

В процессе использования некоторое количество изъятой водытеряется на испарение, просачивание, технологическое связывание и т.д., причему различных потребителей масштабы такого расхода неодинаковы. Для небольших поплощади территорий эти потери рассматриваются как безвозвратные. Наиболеезначителен их объем (до 80-90%) при сельскохозяйственном использовании. Внекоторых отраслях промышленности разработаны и продолжают интенсивносовершенствоваться схемы замкнутого или многократного водопользования, припомощи которых существенно снижаются как объемы водозабора в целом, так ивеличины безвозвратных потерь.

Коммунальное и сельское хозяйство, промышленность; игидроэнергетика предъявляют различные требования к качеству воды. Наиболеевысокими санитарными и вкусовыми качествами должны обладать воды, используемыев питьевых целях и в некоторых отраслях промышленности (пищевой, химической идр.). Металлургическое или, например, горнорудное производство может обходитьсяводами низкого качества, использовать оборотные системы водоснабжения.

Неоднократное использование одного и того же объема водысокращает водозабор, но заставляет ввести в водохозяйственный баланс еще однукатегорию — водопотребление — общий объем воды, используемый даннойотраслью хозяйства за определенный отрезок времени.

В сфере коммунального хозяйства водопотребление и водозаборравны между собой, потому что оборотное водоснабжение в данной отрасли насовременном уровне практически не осуществляется. В промышленности водозабороказывается намного ниже водопотребления за счет применения замкнутых цикловводоснабжения, когда из источников вода забирается лишь для компенсациибезвозвратных потерь.

В сельском хозяйстве водопотребление тоже может количественнопревышать водозабор из источников, поскольку для орошения часто используютсяорганические стоки городских коммунальных систем или частично очищенныеотработанные воды некоторых промышленных предприятий.

Структура водозабора иводопотребления, т. е. распределение изъятых объемов воды между потребителями,может существенно меняться от района к району, отражая и общий уровеньэкономического развития хозяйства, и его специализацию, и, в немалой степени,специфику природных условий. Любое хозяйственное использование вод различнымипотребителями сопровождается появлением отработанных вод или стоков. Ониперегружены огромным количеством инородных веществ промышленного,сельскохозяйственного или коммунального происхождения, изменяющих физические ихимические свойства водной массы. Даже если применяются наиболее совершенные изизвестных современной науке методы очистки отработанных вод (механические,химические, биологические), для разбавления 1 м3 таких стоковнеобходимо потратить не менее 8-10 м3 чистых природных вод. Если жесбрасываются неочищенные стоки, то расход воды возрастает в несколько раз. Внастоящее время в мире среди хозяйственных стоков, сбрасываемых в естественныеводоемы, превалируют категории слабо очищенных или вообще неочищенных вод.

В результате кризисные явления поражают не только районы,изначально обедненные водными запасами, но и такие, где существуютблагоприятные природные предпосылки для образования значительных объемов воды.Неконтролируемое техногенное преобразование качества водных геосистем ставятэкономику подобных стран перед угрозой «водного голода».

Мировоеводопотребление. По подсчетам (Львович, 1986), в начале80-х годов в мире для хозяйственных различных нужд использовалось около 4,5тыс. км куб., а в 1987 г.- 3,3 тыс. км куб. воды. Этот объем составляет почти8% общего полного стока с поверхности суши в океан. Можно заключить, что вцелом мировое хозяйство вполне обеспечено пресными водами в количестве,необходимом для удовлетворения своих потребностей. Следует, однако, обратитьвнимание на очень резкий, почти безудержный рост недопотребления во второйполовине XX в. За последние 80 лет сельскохозяйственное использование водыувеличилось в 6 раз, коммунальное — в 7 раз, промышленное — в 20 раз, а общее — в 10 раз.

По отдельным составляющим водохозяйственный баланс мира всовременный период складывается следующим образом.

Коммунально-бытовое водоснабжение. В начале 80-х годов на нуждынаселения расходовалось около 200 км куб., и при этом 100 км куб. терялосьбезвозвратно. В 1990 г, для этих целей изымалось уже более 300 км куб. Нормыводопотребления на 1 человека составляют в среднем 120-150 л в сутки. Вдействительности они сильно колеблются. В городах промышленно развитых странводопотребление особенно велико. Например, в странах Европы оно поднимается до300-400 л/сутки. В городах развивающихся стран, расположённых в субаридных илиаридных районах, нормы снижаются до 100-150 л/сутки. Много меньше расходует воды сельский житель.В гумидных областях в развитых странах он потребляет в сутки до 100-150 л воды,а в сухих тропических районах — не более 20-30 л.

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) внастоящее время в мире более 1,5 млрд. человек не обеспечены чистой, безопаснойдля здоровья водой, а к 2000 г. их число может достигнуть 2 млрд. человек.

Промышленное водоснабжение. Уникальные свойства воды как природного телапозволяют очень широко использовать ее в разнообразных отраслях промышленности.Она употребляется в энергетических целях, в качестве растворителя, охладителя,составного компонента многих технологических процессов. Водоемкость различныхпроизводств меняется в зависимости от вида продукции, применяемых техническихсредств и технологических схем. На производство 1 т готовой продукции внастоящее время расходуется следующее количество пресных вод: бумаги 900-1000 м3, стали — 15-20 м3, азотной кислоты — 80-180 м3,целлюлозы — 400-500 м3, синтетического волокна 500 м3,хлопчатобумажной ткани 300-1100 м3 и т.д. Огромные объемы водыпотребляют энергетические установки для охлаждения энергоблоков. Так, дляработы ТЭС мощностью в 1 млн. кВт необходимо 1,2-1,6 км3 воды в год,а для работы АЭС той же мощности – до 3 км3 (Розанов, 1984), Толькона нужды энергетики забирается из водных источников 320 км3 воды,при этом 20 км3 теряется.

Теплоэнергетика широко применяет оборотные системыводоснабжения, привлекая часть отработанных и очищенных вод других промышленныхпроизводств, так как для охлаждения можно употреблять воды относительно низкогокачества. Водопотребление в энергетических целях дает 300 км3термических стоков, требующих для разбавления 900 км3 свободныхпресных вод.

Доля остальных производств в общем водопотреблении на нуждыпромышленности еще больше — 440 км3; за счет систем оборотноговодоснабжения расходуют 700 км3, одновременно теряя более 10% этогообъема. Именно в промышленных установках возникают стоки, обогащенные особотоксичными соединениями, трудно поддающимися удалению из отработанных вод.Общий объем стоков — 290 км3. Поскольку современная технологияводоочистки еще далека от совершенства и многие предприятия в различных странахсбрасывают свои стоки в водоемы недостаточно или слабо очищенными, то врезультате на разбавление этого объема загрязненных вод требуется 5800 км3свободных вод, т. е. в 20 раз больше.

Водоснабжение сельского хозяйства. Самый крупный водопотребитель-сельское хозяйство. По приблизительным расчетам в 1990 г. эта отрасль-мировойэкономики израсходовала более 3000 км3, т.е. в 3,5 раза больше, чемпромышленность. Почти весь этот объем использовался на полив орошаемых угодий ивсего 55 км3 — на водоснабжение животноводства.

К началу 80-х годов в мире орошалось 230 млн. га земель. Присредней норме орошения 12-14 тыс. м3/га на полив тратилось от 2500до 2800 км3 чистых свободных вод и значительная часть (около 600 км3)очищенных и разбавленных стоков бытового сектора и некоторых промышленныхпроизводств. По весьма ориентировочным подсчетам примерно 1900 км3испарялось с поверхности поливных земель и транспортировалось растительностью,500 км3 дренировалось в подземные горизонты. Таким образом, вотличие от промышленного водопотребления использование вод для орошения резкоувеличивает безвозвратные потери на непродуктивное испарение с поверхностиполивных земель и создает стоки в виде ирригационных или возвратных вод,которые трудно уловить, очистить и вновь использовать. В то же время их объемогромен, они насыщены биосильными (азотом, фосфором) и другимилегкорастворимыми соединениями, за счет которых увеличивается минерализациявод. Появление в субаридных или аридных ландшафтах с поливными угодьямизначительных объемов минерализованных грунтовых вод создает опасностьвторичного засоления почв и их деградации.

Особую проблему представляют стоки животноводческих ферм.Хотя их общий объем в мировом водопотреблении на нужды сельского хозяйстваневелик (всего 10 км3), они чрезвычайно перегружены органическимисоединениями, трудно восстанавливаются и вызывают особенно быстрое загрязнениеводоемов.

По расчетам М.И. Львовича (1994г), современный водозабор изразличных источников (рек, озер, водохранилищ, подземных горизонтов) дляпромышленных и бытовых нужд, орошения и животноводческих комплексов составляетболее 4000 км3, а объем стоков примерно 2000 км3. Еслидопустить, что все стоки нормативно очищаются, то и в этом случае потребуетсяне менее 8300 км3 чистых вод для их разбавления (20% полного стока и60% -устойчивого). Но в результате несовершенства современного водопользованияи очистки загрязняется воды намного больше. Таким образом, если количественноеистощение водозапасов традиционных источников в глобальном масштабе в ближайшембудущем человечеству не грозит, то качественное ухудшение — налицо уже в нашидни.

Резкая напряженность водохозяйственного баланса и кризисныеситуации в водопользовании неизмеримо возрастают в странах с ограниченнымводоресурсным потенциалом, где реально отсутствуют свободные водозапасы дляразбавления отработанных и очищенных вод. Подобные явления типичны для многихпромышленно развитых стран мира, где недопотребление практически поглощает всеводные ресурсы. Такова ситуация в странах зарубежной Европы, во многих районахСША. Еще более остро встает проблема водоснабжения в развивающихся странах, вкоторых часто обнаруживается нехватка качественных питьевых вод, а имеющиесяводотоки и поверхностные водоемы служат коллекторами для сбросов совершеннонеочищенных промышленных стоков.

По-разному складывается водопотребление и его структура наотдельных материках. Особенности современного водного хозяйства зависят и отприродных факторов (прежде всего обеспеченности речным стоком, климатическихособенностей, устройства поверхности), и от социально-экономических структур.Наибольшие объемы воды поглощает хозяйство азиатских стран. Почти на 90% этотобъем в Азии расходуется на нужды сельского хозяйства. Сходная ситуацияхарактерна и для Южной Америки и Африки, хотя в целом участие этих материков вмировом водопотреблении незначительно. В Северной Америке и в Европепромышленное и сельскохозяйственное расходование воды примерно равны междусобой.

Прогнозы будущего водопотребления. Существует несколько вариантовглобальных прогнозов использования природных вод мировым хозяйством. Один извариантов водохозяйственного баланса мира на конец текущего столетия разработанМ.И. Львовичем (1986). По его расчетам, возросшее к 2000 г. до 6,2 млрд.человек население мира (из них 3,2 млрд. человек будут проживать в городах, ипользоваться централизованными системами водоснабжения) израсходует около 480км3 вод на коммунально-бытовые нужды, появится 320 км3стоков. Если стоки будут полностью очищаться, то на их последующее разбавлениепотребуется лишь около 1000 км3 воды. При сохранении практикисовременного водопотребления (сброс недоочищенных или вовсе не прошедшихочистку стоков в водоемы) загрязненными окажутся 6000 км3 вод.

Производство энергии в мире, попрогнозу МИРЕК-ХП, достигнет к концу столетия 300-330 тыс. Дж. Ориентировочнона нужды энергетики будет изъято около 200 км3 вод и одновременнообразовано 140 км3 термальных стоков. На их разбавление потребуетсяпримерно 400 км3 свободных вод. Остальные отрасли промышленности с учетом ростаобъема их продукции к 2000 г. будут нуждаться в 1800 км3 вод.Совершенствование систем замкнутого оборотного водоснабжения, развитиемаловодных или «сухих» технологий, сокращение практики водоотведениястоков с промышленных предприятий, совершенствование технологии очисткипозволят, как предполагается по данному прогнозу, ограничить водозабор дляпромышленных целей до 500 км3. Безвозвратный расход составит 120 км3,а отработанные стоки — 380 км3. На их разбавление будет затрачено5700 км3. воды.

В сельском хозяйстве общая площадь поливных земель возрастетпредположительно до 320-350 млн. га, а норма полива сократится до 9,5 тыс. м3/газа счет водосберегающих методов полива (дождевания, капельного и пр.). Врезультате на нужды ирригации будет изыматься до 3000 км воды, из которых 2600км3 составят расходы на испарение и инфильтрацию. Расход воды вживотноводстве увеличится до 110 км. Хотя объем стоков возрастет слабо, но засчет более совершенной очистки и утилизации они будут загрязнять намного меньшечистых вод — около 180 км3.

Расчеты свидетельствуют о том, что напряженность ситуациисохранится в ближайшем будущем. Мировое хозяйство в целом в конце текущегостолетия будет поглощать примерно 5,7 тыс. км3 воды (16%) полногостока), а сточные воды в объеме 1300 км3 будут загрязнять 8,5 тыс.км3, что равно 21% полного и 61%) устойчивого стока.

 

2. Проблема высыханияАральского моря

Аральское море — второйпо величине после Каспия бессточный водоем на Земле. Арал не связан с океаном ипоэтому является не морем, а озером. Морем его называют благодаря огромнымразмерам и режиму, сходному с морским.

Совсем недавно Аральскоеморе славилось рыбными запасами. Дельты рек Амударьи и Сырдарьи былисвоеобразными зелеными оазисами среди пустыни. Природные богатства дельтсоставляли густые заросли тростника, тугайные леса, озера, богатые рыбой,водоплавающей птицей и ондатрой, сенокосные угодья, пастбища и орошаемые земли.

В первой половине XX векарежим Аральского моря был довольно устойчив. Водоем получал регулярное питаниеводой впадающих в него Амударьи и Сырдарьи. Уровень моря был почти стабилен. Мыне случайно говорим о природных богатствах Аральского моря в прошедшем времени.За последние десятилетия в природе Арала и условиях жизни населения на егоберегах произошли катастрофические изменения. С 1961 года уровень Арала началбыстро падать и водоем стал усыхать. При жизни практически одного поколенияпроизошла крупнейшая на Земле экологическая катастрофа.

Режим Арала до середины80-х годов находился под пристальным наблюдением специалистов и был довольнохорошо изучен. В последнее время данных об изменениях природных условий Араластало поступать значительно меньше.

Что произошло с Араломв последние десятилетия

Начиная с 1961 годауровень Аральского моря стал понижаться, причем падение уровня шло сускорением. За 1961-1970 годы уровень моря понизился на 2,0 м, средняяинтенсивность этого понижения была 20 см/год. В 1971-1980 и 1981-1990 годахуровень упал соответственно на 5,7 и 7,2 м, средняя интенсивность его паденияувеличилась до 57 и 72 см в год. В отдельные годы уровень снижался более чем на1 м.

С 1961 по 1990 годуровень Аральского моря снизился на 14,8 м. Одновременно значительносократились объем воды в Арале (с 1093 до 330 км3, то есть на 763 км3, илиболее чем в три раза) и площадь водоема (с 68 500 до 36 500 км2, то есть на 32000 км2, или почти вдвое). Средняя глубина уменьшилась с 16,0 до 9,0 м. К 1995году уровень водоема упал еще приблизительно на 2 м. Таким образом, за 35 летуровень Арала снизился почти на 17 м.

По мере снижения уровняАральское море быстро изменяло свои привычные очертания. Береговая линия выдвинуласьв водоем и выровнялась, некоторые острова причленились к берегу, многие заливывысохли.

В 1988-1989 годахАральское море разделилось на две части: меньшую северную — Малое море (илиМалый Арал), куда поступал небольшой сток Сырдарьи, и большую южную — Большоеморе (или Большой Арал), питающееся водой Амударьи.

Как видно на космическихснимках за 1989 и 1996 годы, в последнее время площадь Малого моря измениласьнезначительно. Это говорит о том, что его уровень стабилизировался. ПлощадьБольшого моря продолжала уменьшаться. Пролив Берга, соединявший ранее Малое иБольшое моря, превратился в небольшой, но достаточно длинный проток, покоторому излишки воды из Малого сбрасывались в Большое море.

Непосредственнаяфизическая причина снижения уровня Аральского моря — это нарушение водногобаланса водоема: превышение расхода воды над приходом.

Запишем уравнение водногобаланса Арала для некоторого интервала времени Dt в виде

Y + X — Z = Y — Zв.и =DV,

где Y, X и z — соответственно средние годовые значения стока рек (Амударьи и Сырдарьи),атмосферных осадков на поверхность моря, испарения с его поверхности; Zв.и — так называемое видимое испарение (разница между испарением и осадками, котораяв условиях засушливого климата Приаралья всегда положительна); DV — изменениеобъема вод в море за тот же интервал времени. Размерность составляющихуравнения — км3 в год.

Из уравнения (1) следует,что если сток вместе с осадками меньше испарения (Y +X < Z ) или (что то жесамое) сток меньше видимого испарения (Y < < Zв.и), то объем воды вводоеме должен уменьшаться (DV < 0). При соотношении Y + X > Z (или Y> Zв.и) объем воды должен увеличиваться (DV > 0).

Поскольку объем воды V,площадь поверхности водоема F и высота стояния уровня H жестко связаны друг сдругом, то по рассчитанному изменению объема воды DV можно легко определитьсоответствующие изменения площади водоема и его уровня.

До 1961 года водныйбаланс Аральского моря был близок к установившемуся, то есть в среднем приход ирасход воды были одинаковыми. После 1961 года потери воды на испарение споверхности моря стали превышать приход воды — сумму речного стока и осадков.Это привело к уменьшению объема воды в водоеме и падению его уровня. Превышениерасхода воды над приходом нарастало, что вызывало ускоренное сокращение объемаморя и понижение его уровня, особенно в 70-80-е годы.

Начиная с 1989 годаАральское море разделилось на Малое и Большое. Между этими водоемамиустановился односторонний переток вод через пролив Берга из Малого в БольшойАрал. Поэтому для последнего десятилетия уравнение водного баланса (1) длявсего Аральского моря должно быть заменено на два уравнения:

для Малого моря

YСД + XМ — ZМ — Yпер =DVМ ;

для Большого моря

YАД + XБ — ZБ + Yпер =DVБ ,

где YСД и YАД — годовойсток Сырдарьи и Амударьи, X и Z — осадки и испарение, Yпер — переток из Малогоморя в Большое, DV — изменение объема водоема. Индексы М и Б относятсясоответственно к Малому и Большому Аралу. В уравнениях (2) и (3) ZМ-XМ и ZБ-XБмогут быть аналогично (1) заменены на соответствующие величины видимогоиспарения и Единицы измерения в уравнении — км3 в год.

Почему сократилсяестественный сток в Арал

Естественные водныересурсы бассейнов Амударьи и Сырдарьи в зоне формирования стока, то есть ввысокогорных районах Памира и Тянь-Шаня, оцениваются примерно в 75 и 37 км3/годсоответственно (всего около 112 км3/год). К устьям рек объемы стока вследствиепотерь на испарение и инфильтрацию уменьшались в естественных условияхприблизительно наполовину, и в Аральское море в среднем поступало 50-60км3/год. За 1911-1960 годы суммарный сток Амударьи и Сырдарьи в Арал составлялв среднем 56 км3/год. На долю Амударьи приходилось в среднем 46, а Сырдарьи — 10 км3/год. Этот объем речного стока был достаточным, чтобы поддерживатьуровень Арала в первой половине ХХ века в относительно стабильном положении наотметках около 53 м абс.

С начала 60-х годовтекущего столетия положение радикально изменилось: поступление речного стока кАральскому морю стало быстро сокращаться. Большинство исследователей полагают[1-3, 7], что уменьшение притока вод к Аралу объясняется на 20% естественныммаловодьем, а на 80% антропогенным фактором — безвозвратным изъятием стока наорошение. В последнее время появилась еще одна гипотеза сокращения речногостока в Арал: увеличение инфильтрационных потерь в руслах Амударьи и Сырдарьи,вызванных землетрясениями, особенно сильными в 1981-1988 годах.

Основным потребителемводных ресурсов Амударьи и Сырдарьи явилось орошаемое земледелие. Площадьорошаемых земель возросла во второй половине ХХ века почти в два раза исоставила около 6 млн га. Но на рост безвозвратных потерь стока рек повлияло нетолько расширение площадей орошения, но и увеличение интенсивности самогоорошения. Большую роль в этом сыграло сооружение крупных оросительных каналов,например Каракумского, Большого Ферганского. Забор воды резко возрос в 60-70-егоды. Важную роль сыграли дополнительные потери воды на испарение с поверхностимногочисленных водохранилищ, построенных в бассейнах Амударьи и Сырдарьи. Насокращении стока Амударьи и Сырдарьи сказались также нерациональное инеэкономное использование воды, нарушение норм полива.

Величины безвозвратногоизъятия стока в бассейне Аральского моря неуклонно возрастали. К 1980 годуестественные водные ресурсы Амударьи и Сырдарьи в устьях были использованысоответственно на 65 и 82%. Начиная с 1990 года по прогнозам эти цифры должныбыли возрасти соответственно до 87 и 90%.

Водный сток рек вАральское море на протяжении последних 25-30 лет неуклонно снижался. Исключениесоставил лишь очень многоводный 1969 год. В 70-80-е годы сокращению стока вАрал способствовало естественное маловодье этих лет. Сток в море нескольковозрос в относительно многоводные 90-е годы.

Начиная с 1982 года сбросводы Амударьи в Аральское море по основному руслу был прекращен: у кишлакаКызылджар была построена глухая насыпная плотина. Весь поступающий в дельтуостаточный речной сток стал направляться на орошение территорий левобережья иобводнение осохших водоемов дельты. Незначительная часть воды по небольшимпротокам и через систему озер поступала в море. Приток к морю в 1982, 1983,1985 и 1986 годах полностью отсутствовал. В последующие относительномноговодные годы (например, в 1987-1988, 1990-1994) часть амударьинского стокавсе же попадала в Арал.

С 1974 года вследствиепрактически полного хозяйственного использования вод Сырдарьи и перекрытияосновного русла реки в пределах дельты несколькими глухими насыпными плотинамисток воды в море почти прекратился. Незначительное количество воды, сбрасываемоев дельту Казалинским гидроузлом, использовалось на обводнение водоемов дельты.В 1982-1987 годах сток Сырдарьи в Арал полностью отсутствовал. В море водапопадала в небольших объемах лишь в относительно многоводные годы, например в1988-1994.

Экологические последствияусыхания Арала

Изменение берегов и днаводоема. Большая часть осохшего бывшего дна Аральского моря превратилась всолончаки, которые постепенно осваиваются растительностью, характерной длясолончаковых пустынь. Вблизи прежних берегов моря возникли эоловые формырельефа. Дельты Амударьи и Сырдарьи практически полностью высохли, утративуникальные природные особенности.

Изменение свойств самоговодоема. В последние десятилетия в водной толще Арала произошли следующиеизменения.

1. Существенно возросласоленость воды. Если до 1961 года средняя соленость вод Арала S составлялаоколо 10 г/кг (10д), то к 1990 году она возросла до 30д (см. рис. 2), а к 1995году, по-видимому, до 33-35д. Водоем изменил свой гидрохимический класс,превратившись за короткое время из солоноватого (S < 24,7д) в соленый (S> 24,7д).

2. Изменился солевойсостав вод. По мере увеличения солености воды и частичного осаждения карбонатовкальция уменьшилось относительное содержание кальция, магния, сульфатов изаметно возросло относительное содержание ионов хлора, натрия и калия.

3. Изменился термическийрежим водоема. В связи с увеличением солености снизилась температура замерзания(вплоть до — 1,5_- 2,0? С) и соответственно температура воды зимой. Одновременнос уменьшением глубин и объема воды возросла температура воды весной (на1-1,5? С) и летом (на 0,5? С).

4. Ледовый режим сталболее суровым. Водоем теперь замерзает быстрее и на несколько дней раньше,таяние льда начинается позже и проходит за более длительный период.

5. Нарушилась экосистемаводоема. Необратимые изменения экосистемы Арала проявились в сокращениичисленности микроорганизмов, изменении их видового состава, уменьшении в 5-6раз биомассы фито- и зоопланктона, резком ухудшении кормовой базы, условийнереста, обитания и воспроизводства рыбного стада, резком сокращении рыбныхзапасов.

Изменение природной средыПриаралья. К основным последствиям усыхания Арала относят:

1) ухудшение режимавлажности воздуха и уменьшение влагосодержания в нижнем слое атмосферы;

2) возрастаниеповторяемости ранних заморозков;

3) увеличениеповторяемости пыльных бурь, усиление выноса песка и солей с высохшей частиморя;

4) прогрессирующееопустынивание Приаралья.

Возможные измененияАрала в будущем

Изменение режима обеихчастей Арала — Малого и Большого морей — в будущем будет зависеть от величиныпоступающего в них речного стока, а также от возможных местных гидротехническихмероприятий по регулированию их режима.

По различным прогнозам,уровень Малого моря может изменяться в пределах 35-40 м абс. при колебанияхстока Сырдарьи в диапазоне 0,5-2 км3/год. Возможна (как естественная, так иискусственная) полная изоляция Малого моря от Большого. При недостатке речногостока этот водоем ждут прогрессирующее усыхание и осолонение.

Уровень равновесия (когдаприход воды сравняется с расходом) в Большом море при стоке Амударьи 19,5км3/год будет равен 33,2 м абс., при меньшем стоке уровень равновесия еще ниже.Поскольку сток Амударьи в море вряд ли удастся поддерживать в достаточныхобъемах, уровень Большого моря будет продолжать снижаться. При уровне около 30м абс. Большое море разделится на две части: меньшую по площади и болееглубокую западную и большую, но мелководную восточную. При малом стоке Амударьиуровень в западной части может понизиться до отметки 20 м абс. и ниже. Снижениеуровня и уменьшение объема Большого моря и его частей будут сопровождатьсябыстрым осолонением воды, сначала до 40-50д, а потом и до больших значений. Прималом речном стоке восточная часть Большого моря высохнет, а западнаяпревратится в небольшой высокосоленый водоем.

За 40 лет в результатерасточительного использования водных ресурсов в бассейнах рек уникальный,ценнейший в экологическом и экономическом отношении Арал обмелел и практическиутратил свое рыбохозяйственное, транспортное и рекреационное значение.Усыхающий водоем оказывает отрицательное влияние на природные,социально-экономические, санитарно-эпидемиологические условия окружающихтерриторий. Возникли серьезные проблемы с трудоустройством и переселением значительнойчасти населения прибрежных районов. Негативные процессы в самом Арале иПриаралье продолжают развиваться и усиливаться. Прогнозы в этом отношениивесьма неблагоприятны.

Восстановить Аральскоеморе в прежнем виде невозможно. В настоящее время возможна лишь стабилизациярежима Арала при уровнях, близких к современным. Для этого надо либосущественно сократить потери воды в бассейнах рек, что потребуеткрупномасштабной реконструкции оросительных и дренажных систем, либоосуществить местные гидротехнические меры по регулированию режима самоговодоема. Среди наиболее реальных мер рассматриваются следующие: сохранениеМалого моря с подачей сырдарьинской воды в объеме 3-5 км3/год и регулируемымсбросом вод в Большое море; сохранение водоема в западной части Большого моряна отметках 31-32 м абс. с подачей амударьинской воды в объеме 8-10 км3/год;обвалование и восстановление водоемов в некоторых бывших заливах на юге моря ив дельте Амударьи.

 

Заключение

Имеются ли учеловечества возможности для преодоления водного кризиса? Чтобы ответить наэтот вопрос, необходимо рассмотреть две взаимосвязанные проблемы: 1)количественное исчерпание запасов доступных пресных вод в отдельных регионахземного шара; 2) катастрофическое загрязнение вод в процессе их хозяйственногоиспользования и качественное истощение водозапасов.

Как уже отмечалось выше, в глобальном масштабе водныхресурсов пока вполне достаточно для удовлетворения всех потребностей мировогохозяйства в этом природном сырье. Однако в отдельных регионах дефицит пресныхвод ощущается очень остро и заставляет разрабатывать специальные техническиеспособы увеличения их запасов. К ним относятся: откачка подземных вод,опреснение соленых морских вод, межбассейновые переброски стока, регулированиеповерхностного стока и другие. Например, перехват водохранилищами паводковых италых вод резко увеличивает объем местных водозапасов; и для многих стран мира,особенно в Африке, Азии, Европе, Латинской Америке, он превратился в основноемероприятие по снижению дефицита пресных вод, В мире насчитывается более 16тыс. водохранилищ с полезным суммарным объемом 6000 км3. Ихэксплуатация увеличила устойчивую составляющую полного мирового стока более чемна 25%.

Более существенные результаты следуетожидать на пути жесточайшей экономии расходования воды, т. е. примененияпринципиально иных рациональных — систем водопользования. Под рациональнойсистемой понимается такая организация водного хозяйства при которой: 1) всенаселение мира обеспечивается питьевой и хозяйственно-бытовой водой внеобходимом количестве и должного качества; 2) все образующиеся стоки проходяточистку до стандартов питьевой воды: 3) на промышленных предприятиях внедряютсямаловодные и «сухие» технологии, бессточные системы отработанных водс полной очисткой, и регенерацией стоков, замкнутые системы водопользования; 4)полностью прекращается сброс отработанных вод в водные источники.

Методы полной регенерации стоков еще очень дороги иприменяются пока на стадии экспериментальных разработок, но в перспективе онибудут внедряться и в промышленных масштабах.

 

Использованнаялитература

 

1. Бортник В.Н., Кукса В.И., Цыцарин А.Г. Современноесостояние и возможное будущее Аральского моря // Изв. АН СССР. Сер. геогр.1991.

2. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Л.:Гидрометеоиздат, 1990.

3. Гидрометеорологические проблемы Приаралья / Под ред. Г.Н.Чичасова. Л.: Гидрометеоиздат, 1990.

4. Комар И.В. /Рациональное использование природных ресурсов / Москва 1986 год.

5. Космические методы геоэкологии / Под ред. В.И. Кравцовой.М., 1998.

Кривошей М.И. Арал и Каспий: (Причины катастрофы). СПб.,1997.

6. Кукса В.И. Южные моря (Аральское, Каспийское, Азовское иЧерное) в условиях антропогенного стресса. СПб.: Гидрометеоиздат, 1994.

7. Шиварева С.П., Смердов Б.А. О моделировании уровнейАральского моря и его частей на перспективу // Гидрометеорология и экология.1996.

8. Шикломанов И.А. Влияние хозяйственной деятельности наречной сток. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

9. Экономическая исоциальная география мира / Атлас / 10 класс / Москва 1998 год.