Хозяйственное использование водных ресурсов. Водные ресурсы и их использование

Вода. Антропогенное воздействие на гидросферу.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды. Теме рационального водопользования и посвящена моя работа. В ней будут рассмотрены основные проблемы рационального использования водных ресурсов, проблемы загрязнения и методы очистки водных ресурсов.

1. Водные ресурсы и их использование.

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4262 км3, из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего объема речного стока.

В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды - айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.

Без воды не может жить человек. Вода - один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м3 воды.

Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3/с, или более 300 млн. м3 в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастет примерно в 9-10 раз. Авакян А.Б., Широков В.М.: Рациональное использование водных ресурсов: Учебник для геогр., биол. и строит. спец. вузов -- Екатеринбург, изд-во «Виктор», 1994. -- 320 с.

Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3 воды, 1 т риса - более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире - она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.

Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.

Использование воды для хозяйственных целей - одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.

По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км3. В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км3, в том числе на:

промышленное водоснабжение - 46 км3;

орошение - 13,1 км3;

сельскохозяйственное водоснабжение - 3,9 км3;

прочие нужды - 7,5 км3.

Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% - системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.

Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения.

В РФ централизованные системы водоснабжения функционируют в 1052 городах (99% общего числа городов) и 1785 поселках городского типа (81%). Однако во многих городах ощущается недостаток мощностей водопровода. В целом по России дефицит мощностей водопровода превышает 10 млн. м3/сут, или 10% установленной мощности.

Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды - 32%.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь и другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязненности - «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения РФ употребляют воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая».

За последние 10 лет объемы финансирования водохозяйственной деятельности в России сокращены в 11 раз. В результате этого ухудшились условия водообеспечения населения.

Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промыш-ленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и пестицидами.

Продолжается истощение водных ресурсов рек под влиянием хозяйственной деятельности. Практически исчерпаны возможности безвозвратного водоотбора в бассейнах рек Кубань, Дон, Терек, Урал, Исеть, Миасс и ряда других.

Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.

Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения. В РФ выявлено около 1200 очагов загрязнения подземных вод, из которых 86% расположены в европейской части. Ухудшение качества воды отмечено в 76 городах и поселках, на 175 водозаборах. Многие подземные источники, особенно обеспечивающие крупные города Центрального, Центрально-Ченоземного, Северо-Кавказского и других районов, сильно истощены, о чем свидетельствует снижение санитарного уровня воды, местами достигающее десятков метров.

Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

На территории России обнаружено около 500 участков, где подземные воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, меди, цинка, свинца, кадмия, ртути, уровни содержания которых в десятки раз превышают ПДК.

Из-за повышенного загрязнения водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов и низкий уровень оснащенности водопроводных станций, автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно ухудшается.

Государственный контроль и надзор в области питьевого водоснабжения проводится органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы во взаимодействии с органами государственного экологического контроля и государственными органами управления использования и охраны водного фонда. Учет количества потребляемой воды из централизованных систем питьевого водоснабжения осуществляется органами жилищно-коммунального хозяйства.

Программы развития питьевого водоснабжения входят неотъемлемой частью в планы социально-экономического развития территорий. Проектирование, строительство и реконструкция централизованных и нецентрализованных систем питьевого водоснабжения осуществляется с расчетными показателями генеральных планов развития территорий, строительными нормами и правилами, государственными стандартами, санитарными правилами и нормами. При этом в обязательном порядке учитываются требования обеспечения надежности указанных систем при воздействии на них дестабилизирующих факторов природного (оползни, подтопления, истощение водоносного горизонта и др.) и техногенного происхождения.

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

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

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

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

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

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

Использование водных ресурсов

В последние годы из-за экономической дестабилизации, приведшей к падению выпуска промышленной продукции, снижению продуктивности сельского хозяйства и сокращению орошаемых площадей, в России наметилось уменьшение объемов водопотребления (за 1991 -1995 гг. пресной воды — на 20,6%, морской — на 13,4%). Изменилась и структура использования пресной воды: водопотребление на производственные нужды сократилось на 4% (с 53% в 1991 г до 49% в 1995 г), на орошение и обводнение — на 3% (с 19 до 16%),в то же время доля хозяйственно-питьевого водоснабжения возросла на 4% (с 16 до 20%).

К 1997 г. объем использования пресной воды составил в России 75780,4 млн. м3/год, морской — 4975,9 млн. м3/год.

Коммунальное водоснабжение

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

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

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

Около 99% городов, 82% поселков городского типа, 19,5% населенных пунктов в сельской местности обеспечены централизованным водоснабжением. Благоустройство городского жилого фонда в среднем по стране характеризуется следующими показателями обеспеченность центральным водопроводом — 83,8%, канализацией — 81,4% центральным отоплением — 84,7%, ванными и душем — 76,7%, горячим водоснабжением — 70,8% (данные за 1996 год).

В поверхностные водные объекты предприятиями отрасли отводится около 13 км 3/год сточных вод, по разным причинам в структуре сбрасываемых вод преобладают недостаточно очищенные. В целом по стране через системы очистных сооружении предварительно пропускается около 70% всей подаваемой воды.

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

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

Промышленное водоснабжение

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

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

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

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

Предприятия промышленности являются основным источником загрязнения поверхностных вод, ежегодно сбрасывая большое количество отработанных сточных вод (в 1996 г. — 35,5 км’). Особенно разнообразны по своим свойствам и химическому составу сточные воды химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и угольной промышленности. Несмотря на достаточную мощность очистных сооружений, только 83-85% отводимых сточных вод соответствуют нормативным требованиям. В структуре отводимых вод, содержащих загрязняющие вещества выше нормативного уровня, сброс без очистки составляет в настоящее время 23% (в 1991 г- 28%), остальные воды сбрасываются недостаточно очищенными.

Сельскохозяйственное водоснабжение

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

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

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

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

Водный транспорт

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

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

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

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

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

Рыбное хозяйство

Рыбное хозяйство непосредственно связано с использованием водных ресурсов и предъявляет очень высокие требования к их режиму, количественному и качественному состоянию. Для успешного воспроизводства и нормального развития рыбы необходимы чистая вода с достаточным количеством растворенного кислорода и отсутствием вредных примесей, соответствующая температура и обеспеченность кормами. Нормативы качества воды для рыбохозяйственных объектов более строгие, чем для источников питьевого водоснабжения.

В России около 30% уловов во внутренних морях и водоемах приходится на долю пресноводных рыб (щуки, леща, судака, плотвы, окуня, сазана, сига, севрюги, белуги, семги, кеты, горбуши). В последние годы отмечается сокращение уловов, что обусловлено уменьшением продуктивности рыбохозяйственных объектов в результате интенсивного антропогенного воздействия.

Увеличение воспроизводства рыбы осуществляется за счет искусственного рыборазведения на рыбоводных заводах, в нерестово-выростных хозяйствах, рыбопитомниках. Весьма перспективным направлением является выращивание рыб в водоемах-охладителях тепловых электростанций.

Рекреации

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

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

Водные ресурсы (оглавление)
Состояние водных ресурсов в мире >>

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Дата публикования: 2014-10-19; Прочитано: 346 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.002 с)…

Абиотические, биотические и антропогенные экологические факторы

Охрана и рациональное использование недр

Под недрами понимают верхнюю часть земной коры, в пределах которой осуществляется добыча полезный ископаемых…

Актуальность охраны природы

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И ИХ ОХРАНА

Когда мы хотим подчеркнуть ценность чего-либо, мы обычно сравниваем это что-то с золотом.

Белым золотом называют хлопок, зеленым — лес, черным — нефть. С чем же сравнить ценность обычной, простой, не говоря уже о минеральной…

Анализ возможности использования короотходов ООО «Камабумпром» в сельском хозяйстве

1.4 Использование короотходов в сельском хозяйстве

Многолетние исследования показали, что после соответствующей подготовки кора может быть использована в качестве мульчи и почвенного кондиционера, а также как субстрат для растений…

Изменение гидросферы

2.1 Использование воды в сельском хозяйстве

Земледелие — самый крупный потребитель воды.

В Египте, где почти не бывает дождей, все земледелие основано на орошении…

Мониторинг загрязнения вод суши

3.1 Состояние, охрана и использование водных ресурсов в Нижнекамском районе и г. Нижнекамск

По данным аналитического контроля за последние пять лет, качественный состав вод рек, расположенных в Нижнекамском районе, остается более или менее стабильным.

Наиболее загрязненными являются рр. Тунгуча, Зай, на качество вод…

Обеспечение экологической безопасности в строительстве

5.3 Охрана и рациональное использование земель

Территория, предназначенная для размещения проектируемого объекта, расположена в центральной части г. Симферополя.

Площадь участка 0,1826 га, площадь застройки — 0,045 га. Рельеф участка спокойный, с плавным понижением на северо-восток…

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в России

2.2 Охрана и рациональное использование водных ресурсов

Вода является важным источником продовольствия для людей и других обитателей суши, источником получения ценного сырья и топлива. Океаны, моря, реки и другие водоемы представляют собой природные пути сообщения и имеют рекреационное значение…

Промышленная экология полимерных плёночных материалов и искусственной кожи

1.

Рациональное использование водных ресурсов. Различные системы водопользования на промышленных предприятиях. Основные принципы создания замкнутых водооборотных и бессточных систем

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А. П.

Водные ресурсы Земли

Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна…

Промышленные загрязнения окружающей среды

2. Охрана и рациональное использование водных ресурсов.

Водные ресурсы — это запасы поверхностных вод, уже использованные или подлежащие использованию в будущем, включают поверхностные и подземные воды.

Усиление антропогенного воздействия на реки, озера и водохранилища…

2. Охрана и рациональное использование земельных ресурсов

Почва — главное средство сельскохозяйственного производства и основа агроэкосистем.

Человечество получает из почвы около 95% всех продуктов питания…

Разработка экологического паспорта ТНВ «Чечель и К»

7. Охрана и рациональное использование водных ресурсов

Орловская область — край многочисленных рек и представляет собой географический центр питания важнейших речных систем Европейской части России, На ее территории формируется поверхностный сток рек бассейна Волги, Дона и Десны…

Рациональное использование природных ресурсов

б) рациональное использование водных ресурсов.

Водоотводящие системы и сооружения — это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и производственных зданий, обеспечивающих необходимый санитарно-гигиенические условия труда…

Экологическое обоснование (ОВОС) проектов добычи полезных ископаемых

3.2.2 Охрана и рациональное использование природных ресурсов

В этом разделе указываются следующие сведения: 1.

Охрана и рациональное использование земельных ресурсов…

Экологическое состояние водных объектов Челябинской области

4. Регулирование, использование и охрана водных ресурсов

Общий объем сброса сточных и транзитных вод по области в 2005 г. составил 799,80 млн м3, что на 68,47 млн м3 больше, чем в предыдущем году, в т.ч. по приемникам стоков: — в поверхностные водные объекты — 666,64 млн м3 сточной воды и 110…

Экосистемы

5 Охрана и рациональное использование недр

Одно из главных богатств Казахстана — это его полезные ископаемые.

По оценке ученых ведущих стран мира Казахстан занимает шестое место в мире по запасам природных ресурсов…

Основные особенности и виды использования водных ресурсов

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Одним из главных свойств воды как компонента географи-ческой среды является ее незаменимость. Из многочисленных видов минерально-сырьевых ресурсов большинство взаимоза-меняемо.

В топливно-энергетическом цикле каменный уголь заменяется нефтью, нефть — газом, многие виды цветных ме-таллов также в ряде случаев взаимозаменяемы, например ни-кель — хромом, медь — алюминием и т.

Водные ресурсы имеют исключительно важное хозяй-ственное значение. Водные ресурсы считаются неисчерпаемыми, но в своем размещении они испытывают прямое и косвенное воздействие других компонентов природного комплекса. Вследствие этого они отличаются большой изменчиво-стью, неравномерностью распределения.

Своеобразие водных ресурсов определяется главным образом непрерывной подвижностью участвующей в кру-говороте воды. В соответствии с местом в этом кругово-роте воды на Земле выступают в различных формах, имеющих неодинаковую ценность с точки зрения удовлетво-рения человеческих потребностей, т.

е. в качестве ре-сурсов.

В соответствии с уравнениями водного баланса (по методу М. И. Львовича) объем воды, приносимой на су-шу осадками, распадается на две части — полный речной сток и испарение. Речной сток в свою очередь включает поверхностный (паводочный) и подземный сток.

Именно эти компоненты водного баланса служат в качестве вод-ных ресурсов, поскольку реки и подземные воды явля-ются технически наиболее удобными и экономически самыми эффективными источниками удовлетворения бытовых и хозяйственных потребностей в воде.

Многие озера пригодны для снабжения водой, хотя требуют особого режима использования. Тоже относит-ся и к глубинным подземным водам, особенно к их веко-вым запасам, полностью или частично обособленным от современного круговорота воды.

Таким образом, на современном уровне техники главным, а в большинстве районов единственным источником водных ресурсов является сток поверхностный (прежде всего речной) и подземный. Поскольку формирование стока происходит под влиянием сложной системы геогра-фически дифференцированных природных факторов, складывается закономерная система территориальных различий в режиме стока (структуре водного баланса) и, следовательно, в распределении водных ресурсов.

Это создает необходимость экономического анализа и оценки водных ресурсов с тех позиций, которые лежат в основе развиваемой в данной работе концепции.

Для водных ресурсов характерна сильная изменчивость режима во времени, начиная от суточных и кончая вековыми колебаниями в водообильности каждого источ-ника. Вследствие особенностей и режиме питания в раз-ных районах наблюдаются большие различия в сезонном режиме стока, имеющие относительно устойчивый, закономерный характер. В то же время сложное взаи-модействие множества факторов придает колебаниям стока характер случайного процесса.

Поэтому расчеты, относящиеся к водным ресурсам, неизбежно принимают вероятностный, статистический характер. Важно отме-тить, что сам режим изменчивости стока географически дифференцирован.

Объем работ и, следовательно, затрат на регулирующие мероприятия тем больше, чем выше изменчивость стока.

Поэтому можно говорить о закономерных терри-ториальных различиях в удельных затратах на поддер-жание благоприятного для потребителей режима стока, которые носят в какой-то мере зональный характер. На них накладываются локальные различия в природных условиях сооружения конкретных водорегулирующих объектов (сейсмичность, закарстованность, рельеф долин, характер твердого стока и т.

п.). Эти факторы определя-ют различия в способах строительства (величине капи-тальных затрат) и эксплуатации (величине текущих затрат) водорегулирующих объектов и, следовательно, создают природно обусловленные различия в удельных затратах на единицу регулирующей мощности (например, на единицу полезного объема водохранилищ).

Водные ресурсы отличаются большой сложностью территориальных форм .

Основные источники используе-мых вод — реки — линейны. При этом гидроэнергетиче-ские ресурсы, хотя они теоретически распределяются по всей длине водотока, практически могут использоваться в определенных точках (створах). Последние в отличие от месторождений полезных ископаемых не заданы при-родой, а являются результатом выбора. Однако такой выбор, определяемый технико-экономическими критерия-ми, в большой мере опирается на учет природных фак-торов (продольный и поперечный профили долины на разных участках, инженерно-геологические условия стро-ительства и т.

п.). Подземные водные ресурсы характе-ризуются распределением по обширным площадям, хотя водозаборы имеют точечный характер (в этом отношении они сходны с нефтяными и газовыми ресурсами).

Из-за тесной связи стока с комплексом природных компонентов можно говорить об обеспеченности водными ресурсами целых более или менее обширных площадей (количественными характеристиками могут служить по-казатели модулей стока, относимые ко всей площади бассейнов рек или их частей).

Такой подход, однако, условен, так как использование водных ресурсов практи-чески требует их определенной концентрации в водотоках.

Многие особенности водных ресурсов вытекают из своеобразия способов их использования.

За редкими исключениями, вода не используется не-посредственно для создания каких-либо материалов с преобразованием в другое вещество и безвозвратным изъятием из природного круговорота, как это происходит с минерально-сырьевыми или лесными ресурсами.

Наобо-рот, в ходе использования водные ресурсы либо оста-ются в природных каналах стока (водный транспорт, гидроэнергетика, рыбное хозяйство, отдых), либо возвра-щаются в круговорот воды (орошение, все виды хозяй-ственного и бытового водоснабжения).

Поэтому прин-ципиально использование водных ресурсов не ведет к их истощению.

Однако на практике дело обстоит сложнее. Использо-вание воды для растворения и транспортировки полезных веществ или отходов, охлаждения тепловыделяющих агрегатов или в качестве теплоносителя ведет к качественным изменениям (загрязнение, нагрев) отходящих вод и (при их сбросе) самих источников водоснабжения.

При использовании воды для орошения она лишь ча-стично (и зачастую в измененном качественном состоя-нии) возвращается в местные каналы стока, а в основном в результате транспирации и испарения с почвы уходит в атмосферу, включаясь в наземную фазу круговорота в других, обычно весьма отдаленных районах.

С неисчерпаемостью водных ресурсов и особенностями их использования связано их специфическое место в системе экономических отношений.

До недавнего вре-мени сравнительное изобилие воды и возможность в большинстве случаев удовлетворения всех потребностей в ней исключали воду, как и воздух, из системы эконо-мических отношений. Исключение составляли аридные районы, где дефицит воды и необходимость больших материальных и трудовых затрат на организацию водо-снабжения издавна делали воду объектом сложных экономических и правовых отношений.

В связи со стремительным ростом водопотребления по мере возникновения дефицита водных ресурсов во все большем числе районов ситуация стала меняться.

Воз-никла необходимость в механизме регулирования ис-пользования ограниченных водных ресурсов и распреде-ления их между потребителями — экономическом или административном.

Вода -непременное условие существования и разви-тия большинства видов (отраслей) человеческой дея-тельности. Однако потребность разных отраслей в воде очень различна.

При стоимостном подходе из этого сле-дует, что одни отрасли (с низкими удельными потреб-ностями в воде, т. е. неводоемкие) относительно мало чувствительны к уровню затрат на водоснабжение, дру-гие же (водоемкие) должны испытывать заметное влияние различий в уровне этих затрат.

С другой стороны, можно говорить о неодинаковой эффективности использования воды в разных отраслях. Так, исходя из невозможности осуществления того или иного вида деятельности без получения определенного объема воды можно (хотя и с большой степенью условности) определить стоимостный эффект применения, скажем, 1 м3 воды в разных отраслях водопотребителях.

Подобные показатели в какой-то мере могут харак-теризовать и обратную величину — экономический ущерб от неполучения единицы воды в разных отраслях-водо-потребителях. Это позволяет создать экономически обоснован-ную систему приоритетов в использовании ограниченных водных ресурсов в наиболее маловодных и страдающих от напряженности водохозяйственного баланса района.

Характерна возможность многоцелевого использования водных ресурсов, осуществляемого многими отрас-лями, предъявляющими специфические требования к и количеству и качеству. Поскольку в большинстве слу-чаев одни и те же водные источники служат удовлетво-рению различных потребностей, в бассейнах рек складываются (стихийно или планомерно) определенные водо-хозяйственные сочетания (комплексы), включающие всех потребителей и пользователей данного бассейна.

Часть видов использования водных ресурсов связана с изъятием определенных объемов воды из источника и безвозвратными (в рамках данного бассейна) потерями или качественным изменением возвращаемого стока.

Наиболее крупный водопотребитель — орошаемое земледелие . Изымая значительные объемы воды из ис-точников поверхностных или подземных водных ресурсов, оно по существу превращает их в ресурсы сельскохозяйственные, искусственно пополняя недостающий для нор-мального развития культурных растений расход воды на транспирацию.

Следующий вид водопотребления — это водоснабже-ние , охватывающее широкую гамму разнообразных спо-собов использования водных ресурсов.

Общим свойством для них является высокий удельный вес безвозврат-ных потерь. Различия определяются спецификой требова-ний отраслей-водопотребителей.

Непосредственно с коммунальным и производственным водоснабжением связан сброс канализационных и про-мышленных стоков. Их объем пропорционален масштабам водопотребления.

В зависимости от роли воды в тех-нологическом процессе значительная часть приходится на загрязненные стоки. Это создает все обостряющуюся по мере роста масштабов производства проблему каче-ственного истощения водных ресурсов.

В этой проблеме можно различать два аспекта: собственно качественный (ухудшение воды в результате внесения в нее минераль-ных и органических примесей, затрудняющее или делаю-щее невозможным использование источника ниже пунк-та сброса) и количественный (потребность в определен-ном, обычно гораздо большем, чем объем стока, коли-честве свежей воды для разбавления загрязненных вод до стандартного уровня).

В экономическом аспекте это выражается либо в до-полнительных затратах, которые необходимы для обра-ботки воды и доведения ее до нужных кондиций другими потребителями, либо в убытках, следующих из невоз-можности использовать данный источник водных ресур-сов вследствие его загрязнения.

В качестве одного из видов водопотребления нередко рассматривается обводнение .

Однако по существу вхо-дящих в это понятие конкретных мер оно фактически представляет собой водоснабжение, как правило, без-водных или маловодных территорий. С последним обсто-ятельством связано выделение обводнения в особую во-дохозяйственную задачу, относимую обычно к опреде-ленной площади, хотя фактически подразумевается обес-печение водой конкретных пунктов — центров водопо-требления.

Отрасли-водопользователи сравнительно мало меняют водный баланс используемых источников.

Гидроэнергетика использует гидравлическую энергию поверхностного стока, т.

е. в конечном счете неисчерпае-мый поток солнечной энергии, приводящий в движение механизм круговорота воды. Поскольку величина этой энергии пропорциональна объему стока и высоте падения, территориальное распределение гидроэнергетиче-ских ресурсов отражает совместное влияние географиче-ских особенностей речного стока и рельефа.

Гидроэнергетика предъявляет свои специфические качественные требования к водным ресурсам. Помимо водности, определяющей суммарную величину энергети-ческого потенциала, большое значение имеет режим во-дотока — изменение расхода воды во времени.

Создание гидроэлектростанций не вносит существенных изменений в объем водных ресурсов используемого источника (если не считать роста потерь за счет испаре-ния с поверхности водохранилища), но вследствие созда-ния крупных регулирующих емкостей может сильно по-влиять на режим водотока.

Специфическая форма энергетического использования — освоение ресурсов подземных термальных вод , слу-жащих в какой-то мере в качестве топлива, но такого, которое должно потребляться немедленно, в месте его извлечения из недр.

Водный транспорт практически не влияет на другие виды использования водных ресурсов (не считая сравни-тельно слабого и легко устранимого загрязнения и воз-действия на берега поднимаемых судами волн).

Один из видов водного транспорта, лесосплав, сильнее влияет на качество водоемов. Значительные потери древесины при сплаве загрязняют воду и ухудшают состояние дна и берегов.

Рыбное хозяйство использует водные ресурсы как средство существования другого вида естественных ре-сурсов — биологических.

В этом оно сходно с орошае-мым земледелием, но в отличие от последнего не связано с изъятием вод из природных источников.

Требования к качественному состоянию и режиму стока в источниках довольно сильно дифференцированы в зависимости от преобладающих видов рыб с различны-ми экологическими требованиями. В общем, особенно для наиболее ценных видов рыб, эти требования довольно жесткие в отношении, режима стока и чистоты воды.

Наконец, следует отметить использование водных ресурсов для отдыха и лечения .

Эта функция ныне при-обретает растущее значение, хотя ни ее технические тре-бования, ни экономические основы пока не определены. Наиболее изученным и ясным представляется вопрос об использовании источников подземных минеральных вод с определенными лечебными и вкусовыми свойствами. В условиях речного бассейна различия между водопотребителями и водопользователями приобретают отно-сительный характер.

1. Водные ресурсы и их использование.

Так, нормальное функционирование объектов гидроэнергетики, водного транспорта, рыбного хозяйства на нижних участках водного тракта требует определенного объема пропуска транзитных расходов, который для вышележащих участков должен учитываться в балансе наравне с водопотреблением.

Как правило, в каждый водохозяйственный комплекс входят разные виды использования и потребления вод-ных ресурсов. Однако сам набор видов использования и их количественное соотношение варьируют в широких пределах.

Из этого вытекает многовариантность органи-зации водохозяйственных комплексов. Различия в струк-туре отдельных вариантов обусловливаются природными особенностями каждого бассейна и структурой хозяйст-ва соответствующего района.

⇐ Предыдущая12345

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.

Области применения 9
2.1 Вторичное использование сточных вод для технических (непитьевых) целей 9
2.2 Вторичное использование сточных вод для общих целей 11
2.3 Вторичная вода в сельском хозяйстве 12
2.4 Регенерация дождевой воды 14
Заключение 15
Литература 18

Введение
Вторичное использование стоков зданий после соответствующей обработки может успешно способствовать решению кризисных ситуаций, существующих в регионах с недостаточными запасами водных ресурсов.
Во многих регионах нашей страны имеются серьезные проблемы с водоснабжением в силу недостаточности водных ресурсов, и, как следствие, водосберегающие технологии приобретают здесь чрезвычайно большое значение.
Меры, которые могли бы способствовать экономии природных ресурсов и внести существенный вклад в решение проблемы или, по крайней мере, снять ее остроту, представляются следующими:
– стимулирование сокращения потребления;
– регенерация воды (если возможно);
– повторное использование стоков и дождевой воды (как правило, требует дополнительной обработки).
В частности, вторичная утилизация уже использованной воды сокращает уровень загрязнения природных массивов, принимающих сточные воды.

Сбор дождевой воды в ваннах или водосборных резервуарах с последующим плановым использованием позволяет предотвратить перегрузку канализационной сети в случае интенсивных осадков. Кроме того, если бытовые и канализационные стоки сливаются в один канализационный канал, это позволяет не так сильно разжижать нечистоты, поскольку в противном случае это нарушило бы биологическую фазу очистки.

В части вторичного использования такой воды для защиты здоровья населения установлены определенные требования в отношении санитарно-гигиенических и химических параметров.

В зависимости от требуемого качества конечного продукта очистка может быть более или менее сложной.
В связи с этим вторичное использование бытовых сточных вод актуально.
Цель: выявить особенности вторичного использования бытовых сточных вод.

Задачи:
1) определить методы очистки бытовых сточных вод;
2) охарактеризовать области применения бытовых сточных вод при вторичном использовании.

1. Методы очистки сточных вод. Нормативная база.
1. 1. Методы очистки
Методика очистки сточных вод в каждом конкретном случае в зависимости от требуемого конечного качества продукта может предусматривать следующие виды обработки:
– предварительная очистка: включает в себя пропускание через сито (удаление крупных твердых частиц), удаление песка (через посредство ванн седиментации), предварительную аэрацию, извлечение масляных частиц (воздушной продувкой на поверхность сгоняется большая часть масел и жиров), просеивание (удаление взвешенных частиц при помощи вращающихся сит);
– первичная очистка выполняется путем седиментации: в ванне седиментации посредством механической декантации сепарируется значительная часть осаждающихся твердых частиц.

Процесс может форсироваться путем применения химических добавок (флокулянтов): в ваннах флокуляционного осветления повышается выпадаемость твердых частиц, а также выпадаемость неосаждаемых взвешенных частиц;
– вторичная очистка с применением аэробных бактерий, обеспечивающих биологическое разрушение органической нагрузки, таким образом осуществляется биологическое окисление взвешенного биологически разрушаемого органического вещества, растворенного в сточных водах.

Методы очистки могут подразумевать процессы с взвешенной биомассой (активные грязи), когда грязь поддерживается в состоянии постоянного перемешивания с нечистотами, и процессы с адгезионной биомассой (предусматривающие перколяторную основу или вращательно-биодисковую подложку), в ходе которых обеззараживающие бактерии присоединяются к фиксированной основе;
– очистка третьего уровня применяется после первичной и вторичной в случае, когда в соответствии с требованиями качества, предъявляемым к очищенной воде, из нее должны удаляться питательные вещества (нитраты и фосфаты);
– нитрификация, денитритификация, дефосфоризация: очистные процессы, обеспечивающие соответственно превращение органического азота в нитраты, разложение нитратов с образованием газообразного азота, удаление из сточной воды растворимых солей фосфора;
– финишная дезинфекция применяется, когда требуется обеспечить полную санитарно-гигиеническую безопасность сточной воды.

Методика предусматривает использование реагентов на основе хлора либо озонирование, либо обработку ультрафиолетовым облучением. Помимо выше перечисленных способов существуют еще две технологии естественной очистки сточных вод, которые вполне могут применяться в качестве очистки второго или третьего уровня. Это фитоочистка и биологическое отстаивание (или лагунирование).

Обе технологии применяются главным образом в небольших водоочистных сооружениях или в районах, где имеется возможность использовать обширные территории. Суть фитоочистки заключается в том, что сточную воду постепенно заливают в ванны или каналы, где поверхность (глубина воды 40–60 см) находится непосредственно под открытым небом, а дно, находящееся все время под водой, служит основой корней особого вида растений.

Задача растений – способствовать созданию микросреды, пригодной для размножения микробной флоры, осуществляющей биологическую очистку. Пройдя очистную ванну, вода медленно, причем в объеме, равном залитому объему воды, направляется на дальнейшее использование.
Для биологического отстаивания требуются большие бассейны (лагуны), куда периодически заливается сточная фекальная вода. Происходит постепенное биологическое разложение загрязнения живущими в бассейне микробными колониями (за счет аэробного либо анаэробного метаболизма) либо водорослями.

Скачать реферат «Вторичное использование сточных вод» DOC

Всвоем развитии человечество прошло через многие этапы в использовании воды. Первоначально преобладало прямое использование воды - в качестве питья, для приготовления пищи, в бытовых хозяйственных целях. Постепенно возрастает значе ние рек и морей для развития водного транспорта. Возникнове ние многих центров цивилизации связано с наличием водных путей. Люди использовали водные пространства как пути сообщения, для ловли рыбы, добычи соли и других видов хозяйст венной деятельности. В период расцвета судоходства наиболее экономически развитыми и богатыми были морские державы. И сегодня использование водных путей сообщения значительно сказывается на развитии мировой экономики. Так, морской транспорт перевозит в год 3-4 млрд. т грузов, или 4-5 % общего объема грузоперевозок, выполняя при этом свыше 30 трлн. т/км, или 70 % общего мирового грузооборота.

Отличительной чертой XX ст. явился быстрый рост водопотр ебления по самым различным направлениям. На первое место по объему потребления воды вышлосельскохозяйственное про­изводство. Для того чтобы обеспечить продуктами питания все возрастающее население Земли, необходимы затраты огромного количества воды в земледелии. Ресурсы влаги и тепла и их соот ношение определяют естественную биологическую продуктив ность в различных природно-климатических зонах мира. Для производства 1 кг растительной массы разные растения расхо дуют на транспирацию от 150-200 до 800-1000 м 3 воды; при чем 1 га площади, занятой кукурузой, испаряет за вегетацион ный период 2-3 млн. л воды; для выращивания 1 т пшеницы, риса или хлопка необходимо 1500, 4000 и 10 000 т воды соответ ственно.

Площадь орошаемых земель на земном шаре достигает в настоящее время 220 млн. га. Они дают примерно половину сельскохозяйственной продукции мира, на таких землях размещается до 2/3 мировых посевов хлопчатника. В то же время на орошение 1 га посевов расходуется в течение года 12 -14 тыс. м 3 воды. Ежегодный расход воды достигает 2500 км 3 или более 6 % суммарного годового стока рек земного шара. По объему используемых вод орошаемое земледелие занимает первое место среди других водопотребителей.

Чрезвычайно велика потребность в воде для современного животноводства, содержания скота на фермах и животноводче ских комплексах. Для производства 1 кг молока затрачивается 4 т, а 1 кг мяса - 25 т воды. Удельное использование воды на сельскохозяйственные и иные цели в различных странах мира (по данным 80-90-х годов XX ст.) приведено в табл. 7.2.

Растет потребление воды в промышленном, производстве. Невозможно указать другое вещество, которое бы находило столь разнообразное и широкое применение, как вода. Она явля ется химическим реагентом, участвующим в производстве кис лорода, водорода, щелочей, азотной кислоты, спиртов и многих Других важнейших химических продуктов. Вода - необходимый компонент в производстве строительных материалов: це мента, гипса, извести и т.п. Основная масса воды в промышлен ности используется для производства энергии и охлаждения. Значительное количество воды в обрабатывающей промышлен ности употребляется на растворение, смешивание, очищение и другие технологические процессы. Для выплавки 1 т чугуна и перевода его в сталь и прокат расходуется 50-150 м 3 воды, 1 т меди - 500 м 3 , 1 т синтетичес кого каучука и химических волокон - от 2 до 5 тыс., м 3 воды.

Таблица 7.2

Использование воды на различные хозяйственные цели в отдельных странах мира (в % к общему водопотреблению)

* Включая использование воды в рыбном хозяйстве.

Подавляющее число производств приспособлено к использованию только пресных вод; новейшим отраслям промышленности (производству полупроводников, атомной техники и др.) не обходима вода особой чистоты. Современные промышленные предприятия, тепловые электростанции расходуют огромные ресурсы воды, сопоставимые с годовым стоком крупных рек.

По мере роста народонаселения и городов увеличивается рас ход водына коммунально-бытовые нужды. Физиологическаяпотребность человека в воде, которая вводится в организм с питьем и пищей, в зависимости от климатических условий состав ляет 9-10 л/сут. Значительно большее количество воды необхо димо для санитарных и хозяйственно-бытовых нужд. Лишь при достаточном уровне водопотребления, которое обеспечивается централизованными системами водоснабжения, оказывается возможным удаление отбросов и нечистот при помощи сплавной канализации. Уровень хозяйственно-питьевого водопотребления колеблется в значительных размерах: от 30-50 л/сут. в зданиях с водопользованием из водоразборных колонок (без канализа­ции) до 275-400 л/сут. на одного жителя в зданиях с водопро водом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения. Естественно, улучшение коммунально-бытовых условий жизни в городах и сельской местности влечет за со бой рост потребления воды.

Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, так как при рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе круговорота воды в природе. Еще в недалеком про шлом считалось, что воды на Земле так много, что, за исключе нием отдельных засушливых районов, людям не надо беспокоиться о том, что ее может не хватить. Однако потребление воды растет такими темпами, что человечество все чаще сталкивается с проблемой, как обеспечить будущие потребности в ней. В странах и регионах мира уже сегодня ощущается недостаток водных ресурсов, усиливающийся с каждым годом.

Рост промышленного и сельскохозяйственного производст ва, высокие темпы урбанизации способствовали расширению использования водных ресурсов Беларуси. Забор речных и под земных вод постоянно возрастал, достигнув своей максималь ной величины, равной 2,9 км 3 в 1990 г . В результате спада про изводства начиная с 1992 г . отмечается уменьшение водопотреб ления в различных отраслях экономики. В 1999 г . оно составило 1 7 км 3 . Основным потребителем воды оказалось жилищно-коммунальное хозяйство - 46,0 % общего потребления; производственное (промышленное) водоснабжение - 31,5 %; сельскохо зяйственное водоснабжение и орошение - 9,7 %; рыбное прудо вое хозяйство - 12,8 % (использование водных ресурсов отра жено в табл. 7.3). В региональном аспекте выделяется центральная часть Беларуси, где потребляется почти треть всего объема используемых вод, что в основном совпадает с экономическим потенциалом данного региона.

Таблица 7.3

Использование водных ресурсов в Республике Беларусь

Водное хозяйство формируется как отрасль народно го хозяйства, занимающаяся изучением, учетом, планировани ем и прогнозированием комплексного использования водных ресурсов, охраной поверхностных и подземных вод от загрязне ния и истощения, транспортировкой их к месту потребления. Основная задача водного хозяйства - обеспечение всех отраслей и видов хозяйственной деятельности водой в необходимом количестве и соответствующего качества.

По характеру использования водных ресурсов отрасли на родного хозяйства делят на водопотребителей и водопользова телей. При вод о - потреблении вода изымается из ее ис точников (рек, водоемов, водоносных пластов) и используется в промышленности, сельском хозяйстве, для коммунально-бытовых нужд; она входит в состав выпускаемой продукции, подвергается загрязнению и испарению. Водопотребление с точки зрения использования водных ресурсов подразделяют навозвратное (возвращаемое к источнику) и безвозвратное ( потери).

Водопользование связано обычно с процессами, когда используют не воду» как таковую, а ее энергию или водную среду. На такой основе развивается гидроэнергетика, водный транс порт, рыбное хозяйство, система отдыха и спорта и др.

Отрасли народного хозяйства предъявляют к водным ресур сам разные требования, поэтому водохозяйственное строитель ство наиболее целесообразно решать комплексно, учитывая особенности каждой отрасли и те изменения в режиме подземных и поверхностных вод, которые возникают при строительстве гид ротехнических сооружений и их эксплуатации и нарушают эко логические системы. Комплексное использование водных ре сурсов позволяет наиболее рационально удовлетворить потреб ..

В своем развитии человечество прошло через многие этапы в использовании воды. Первоначально преобладало прямое использование воды – в качестве питья, для приготовления пиши, в бытовых хозяйственных целях. Постепенно возрастало значение рек и морей для развития водного транспорта. Возникновение многих центров цивилизации связано с наличием водных путей. Люди использовали водные пространства как пути сообщения, для ловли рыбы, добычи соли и других видов хозяйственной деятельности. В период расцвета судоходства наиболее экономически развитыми и богатыми были морские державы. И в современных условиях использование водных путей сообщения значительно сказывается на развитии мировой экономики.

В деятельности человека вода находит самое широкое применение. Это материал, используемый в промышленности и входящий в состав различных видов продукции и технологических процессов, выступает в роли теплоносителя, служит для целей обогрева. Сила падения воды приводит в действие турбины гидроэлектростанций. Водный фактор является определяющим в развитии и размещении ряда промышленных производств. К водоемким отраслям, ориентирующимся на крупные источники водоснабжения, относятся многие производства химической и нефтехимической промышленности, где вода служит не только вспомогательным материалом, но и одним из важных видов сырья, а также электроэнергетика, черная и цветная металлургия, некоторые отрасли лесной, легкой и пищевой промышленности. Широко используется вода в строительстве и промышленности строительных материалов. Сельскохозяйственная деятельность человека связана с потреблением огромного количества воды, прежде всего, на орошаемое земледелие. Реки, каналы, озера – важные пути сообщения. Водные объекты – это места отдыха, восстановления здоровья людей, спорта, туризма.

На первом месте в мировом потреблении воды находится сельскохозяйственное производство. Для того чтобы обеспечить продуктами питания все возрастающее население Земли, необходимы затраты огромного количества воды в земледелии. Ресурсы влаги и тепла и их соотношение определяют естественную биологическую продуктивность в различных природно-клима­тических зонах мира. Для производства 1 кг растительной массы разные растения расходуют на транспирацию от 150 – 200 до 800 – 1000 м 3 воды; причем 1 га площади, занятой кукурузой, испаряет за вегетационный период 2 – 3 млн. л воды; для выращивания 1 т пшеницы, риса или хлопка необходимо 1500, 4000 и 10000 т воды соответственно. Использование воды на хозяйственные цели в отдельных регионах и странах мира представлено в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Использование воды на различные хозяйственные цели
в отдельных регионах и странах мира

(в % к общему водопотреблению)*

На любом континенте степень развития водного хозяйства и его воздействия на природные процессы формирования и трансформации стока сильно зависят от водообеспеченности территории и численности ее населения. Вследствие межгодовых колебаний речного стока и нерегулярности.переписи населения в различных странах получить сопоставимые оценки удельного обеспечения водными ресурсами населения на отдельных континентах чрезвычайно сложно. Тем не менее такое исследование, существенно дополнившее приведенные в данные по использованию водных ресурсов Земли, выполнено в Государственном гидрологическом институте . Результаты этой работы об уровне развития мирового водного хозяйства на 1980 г. рассматриваются здесь как информационная база для сравнения степени преобразования обществом гидрологического цикла отдельных континентов и их крупнейших регионов. При этом необходимо учитывать, что водохозяйственные балансы 26 таких территорий рассчитаны по данным, имеющим нередко значительные погрешности из-за несовершенства учета объемов воды, забираемой из водных объектов на разнообразные хозяйственные нужды и сбрасываемой в них после ее использования. Разность этих объемов водозабора и сброса сточных вод за расчетный период для конкретной территории называют безвозвратным водопотреблением, поскольку испарившаяся в процессе использования вода выносится в парообразном состоянии за пределы водохозяйственного объекта, а также вывозится в составе продукции предприятий.

Водообеспеченность жителей региона w рассчитана в по формуле

где Q- динамические водные ресурсы; U F - безвозвратные их потери в пределах региона с числом его жителей N.

Величина w скорее потенциальная водообеспеченность жителя, реализуемая лишь тогда, когда регулированием речного стока значение базисного стока будет увеличено до Q, т.е. сток в регионе будет полностью зарегулирован, для чего необходим соответствующий суммарный полезный объем водохранилищ.

Средняя водообеспеченность на Земле в 1980 г. составляла 9,7 тыс. м 3 /год , или 27 м 3 /(сут жит.). В Европе она минимальна (4,6 тыс. м 3 Дод), а если величину Q заменить значением базисного стока, то получим реальную водообеспеченность, ежедневно гарантированную устойчивым речным стоком и равную 1,6 м 3 /(сут - жит.).

В Европе, где особенно велика доля городского населения, обеспеченного водопроводом и канализацией, структура водохозяйственного баланса в 1980 г. включала, км 3 /год:

водозабор..............................................435 (40 % базисного стока)

безвозвратное водопотребление......... 127 (29% водозабора)

сброс сточных вод............................... 308 (28 % базисного стока)

На рис. 4.4 видно, что в Европе главный водопотребитель - промышленность, использующая 55 % забираемой из водных объектов воды, и главный их загрязнитель (более 70 % объема сточных вод). Безвозвратное водопотребление в промышленности составляет в среднем 9 %. Среди ее отраслей наиболее водоемка теплоэнергетика, которая потребляет около половины используемых в промышленном производстве водных ресурсов. Расход воды на мощных ТЭС и АЭС, работающих в прямоточном режиме охлаждения теплоносителей, достигает 80-100 м 3 /с и более. Теплоэнергетическая промышленность отличается повышенной долей безвозвратных потерь и сбросом подогретых вод, которые снижают летом содержание растворенного кислорода в водных объектах в районе их выпуска. Для экономии водных ресурсов и сокращения объема сточных вод в других отраслях промышленности внедряются оборотные системы водоснабжения. Так, с 1970 по 1980 г. в Швеции промышленный водозабор снижен на 230 %, в Великобритании - на 16% .

На орошение 25 млн га в сельском хозяйстве Европы затрачивалось более 130км 3 /год воды (30% отбираемой воды из рек и водоемов, см. рис. 4.4). Две трети этого объема расходуется на транспирацию и урожай растениеводства (доля безвозвратного водо- потребления 66 %). Суммарная площадь орошаемых массивов в Европе составляет около 10% сельскохозяйственных площадей. Орошение имеется во всех европейских странах, даже в районах достаточного и избыточного увлажнения, где сочетается с дренажным осушением мелиорируемых земель, например в Великобритании, Германии, Нидерландах, Польше. Для сокращения непроизводительных потерь воды самотечное орошение с коэффициентом полезного действия (КПД) 0,3 - 0,4 в Европе практически полностью заменено дождеванием с КПД = 0,7 - 0,8. В ряде стран дождевание начало постепенно вытесняться еще более экономичным и эффективным локальным орошением (капельным и мелкодисперсным) с КПД > 0,9, сокращающим удельное водопотребление в 4 -5 раз и обеспечивающим гарантированный в любую погоду и в 1,5 - 2 раза больший урожай .

В коммунальном хозяйстве доля безвозвратных потерь воды (13 %) несколько больше, чем в промышленности, так как кроме питьевого водоснабжения вода используется для пополнения городских водоемов, мойки автотранспорта и дорожной сети,

Рис. 4.4.

а - структура водозабора (435 км 3 /год); б - структура сточных вод (308 км 3 /год); в - водозабор (1) и сброс сточных вод (2) в европейских регионах

полива декоративных насаждений, при тушении пожаров. Поэтому объем сточных вод в коммунальном хозяйстве сопоставим в Европе с объемом сельскохозяйственных сточных вод (см. рис. 4.4).

В крупнейших городах Европы удельное общее водопотребление (коммунальное + промышленное), определяемое по забору воды насосными станциями муниципального водопровода, варьирует от 263 л/(сут жит.) в Лондоне до 500 в Париже и 600 л/(сут? жит.) в Москве, тогда как бытовое удельное водопотребление не превышает 145 л/(суг жит.). Из него более 80 % жители тратят на санитарно-гигиенические цели и лишь 2 % - для приготовления еды и питья.

В опубликованном банке данных по стоку воды, взвешенных наносов и суммарному ионному стоку рек в Мировой океан значения водоносности всех крупнейших рек Западной Европы ниже величин, приведенных выше по данным . Это указывает на сокращение стока на 1 - 2 км 3 /год, а в р. Рейне - на 11 км 3 /год. При этом среднегодовая минерализация воды в реке, исходя из приведенного в данном банке значения ионного стока, равна 725 мг/л (существенно больше природной), а в реках Сене, Луаре и Гаронне она достигает 1,2-1,8 г/л, что, очевидно, является следствием не только муниципального безвозвратного водопотребле- ния, но и сильного загрязнения речных вод.

В состав водопотребления на континенте включают и дополнительные потери воды на испарение с поверхности эксплуатируемых водохранилищ. Потери воды определяют приближенно по произведению разности средних за многолетний период годовых слоев испаряемости и испарения с территории, окружающей водохранилище, и его площади при НПУ. Несмотря на завышенные таким способом расчета значения этого вида безвозвратного водопотребления (11,4км 3 /год в Европе), его доля не превышает 3 % в объеме общего водозабора (см. рис. 4.4).

Распределение водопотребления в Европе неравномерно: оно минимально в Северной Европе и на северном склоне европейской территории бывшего Советского Союза (см. рис. 4.4), максимально в Центральной Европе. В этих трех регионах безвозвратное водопотребление относительно невелико - 12-16% его общей величины. На полуостровах Южной Европы и на южном склоне ЕТС (в пределах водосборов Черного, Азовского и Каспийского морей), где расположены наибольшие массивы орошаемых земель, безвозвратные потери воды достигают 38 %.

В водном хозяйстве Европы наиболее остры две гидроэкологические проблемы. Первая из них состоит в том, что в районе многих крупных городов Европы истощены водные ресурсы подземных водоносных горизонтов, содержавших наиболее чистую воду, не нуждающуюся в дорогостоящей очистке для питьевого водоснабжения. Под такими городами из-за чрезмерного водоотбора образовались депрессионные воронки, в которые начали просачиваться поверхностные загрязненные воды и даже соленые воды из прибрежной зоны морей (Д. Дукич, 1971). Возникла необходимость в замене подземного водоисточника поверхностными, в развитии сети питьевых водохранилищ для водоснабжения крупных городов. Так, в Великобритании построено уже более 300 малых и средних водохранилищ, большинство из которых питьевого назначения. Из водохранилищ по сети дальних водоводов осуществляется подача воды в городские агломерации. Разрабатываются проекты сооружения опресненных речным стоком морских водохранилищ в эстуариях, из которых крупнейшее - в эстуарии р. Северн (верховья Бристольского залива). Десятки водохранилищ Франции обеспечивают коммунальное и промышленное водоснабжение в Парижском районе, в Центральном Французском массиве, в бассейне р. Гаронны. В Испании построено 120 водохранилищ для обеспечения не только Мадрида, но и крупных прибрежных городов - Барселоны, Валенсии, Малаги .

Вторая гидроэкологическая проблема, тесно связанная с первой, - сильное загрязнение самых больших рек - Рейна, Дуная и рек, протекающих через крупнейшие города, таких как Темза и Сена. Так, загрязненные воды Дуная служат причиной эвтрофирования западной части Черного моря. Здесь площадь зоны эвтрофикации в 60- 80-е годы XX в. возросла в 5 -10 раз и достигла не менее 100 тыс. км 2 . В поверхностном 10-метровом слое этой зоны максимальные значения численности и биомассы фитопланктона увеличились в этот период в 10-20 раз. Впервые в Черном море отмечены случаи «красных приливов», вызванные «цветением» перидинеи, возросла численность коловраток, инфузорий, медуз, а на периферии зоны влияния Дуная увеличилась численность кормового зоопланктона и питающихся им рыб (скопления шпрота, сельди и других промысловых видов). В придонном слое воды (до глубины 40 м) у берегов Украины, Румынии и Болгарии с начала 70-х годов XX в. отмечены массовые заморы организмов бентоса и донных рыб, в отдельные годы охватывающие до 20 тыс. км 2 шельфа.

Благодаря ужесточению водоохранного законодательства и вследствие этого увеличению инвестиций в строительство и совершенствованию технологии использования и очистки промышленных и бытовых сточных вод, в последние десятилетия наметилась тенденция к уменьшению загрязнения указанных рек сточными водами из точечных их источников. Отмечены в этих реках признаки восстановления ихтиофауны. Наиболее трудно устранимы загрязняющие вещества рассредоточенных источников, которыми служат ливневые сточные воды, образующиеся в городах при выпадении ливневых осадков, таянии снега. Потому в настоящее время эти воды - главный источник загрязнения большинства европейских рек.

Для уменьшения влияния загрязненных речных вод на формирование качества воды в питаемых ими водохранилищах питьевого назначения в Германии уже построено 19 предводохранилищ, сооружается каскад таких водохранилищ в Венгрии на р. Зала, главном притоке оз. Балатон. Небольшие и мелководные предво- дохранилища, зарастающие макрофитами, предназначены для удержания их экосистемами антропогенных биогенных и органических веществ, что ведет к ослаблению «цветения» в охраняемых таким способом расположенных ниже водных объектах.

Оригинальный крупный водохозяйственный проект по увеличению водных ресурсов разработан в Греции. Предполагается в заливе Арголикос Критского моря отделить дамбой участок мелководья, где имеются мощные, с расходом до 10 м 3 /с, источники пресной воды, формирующейся в карстовом районе полуострова Пелопоннес. Соленая вода из этого прибрежного водохранилища объемом 0,3 км 3 будет вытеснена подземной пресной водой, которая и будет использована для орошения 30 тыс. га .

На основе анализа тенденций развития водного хозяйства в 5 регионах Европы, обобщенные показатели структуры водопо- требления в которых показаны на рис. 4.4, спрогнозировано изменение водопотребления в Европе к 2000 г. и дана оценка его ожидаемого воздействия на в н>тр и континентальный гидрологический цикл . По этому прогнозу составляющие водохозяйственного баланса должны увеличиться:

водозабор - до 673 км 3 /год (с 40 до 62 % базисного стока);

безвозвратное водопотребление - до 232 км 3 /год (с 29 до 34 % водозабора);

сброс сточных вод - с 308 до 441 км 3 /год (с 28 до 40 % базисного стока), что еще сильнее сократит их разбавление РВМ в речных системах в меженные периоды - с почти 4-кратного до менее чем 3-кратного.

При этом местные осадки континентального происхождения возрастут в среднем на 173 км 3 /год (т.е. на 2 %), на 78 % компенсируя безвозвратное водопотреблен ие. Эти дополнительные, преимущественно ливневые осадки вызовут увеличение летне-осеннего стока рек Европы на 55 км 3 /год (т.е. на 1,7 %), что лишь увеличит их паводковый сток, мутность речной воды и ее загрязненность смываемыми с хозяйственно освоенных водосборов загрязняющих воду веществами.

Еще заметнее станет позитивная в экологическом отношении роль регулирования водного режима и трансформации стока наносов рек, в самоочищении водных масс от загрязняющих веществ в самых многочисленных (66 %) среди водохранилищ Европы долинных водоемах ГЭС. Они образуют на многих реках - Волге и Каме, Днепре, Днестре, Сулаке, Западной Двине (Даугаве), Влтаве, Драве, Дрине, Быстрице, Ахелоос, Роне, Дордони, Тахо, Дуэро и Гвадиане - многоступенчатые каскады.

• MiUiman J. D., Rutkowski С., Meybeck М. River Discharge to the Sea - A GlobalRiver Index (GLORI). Den Burg, Texel. - Netherlands, 1995.