Treść artykułu

ZASOBY WODNE, wody w stanie ciekłym, stałym i gazowym oraz ich rozmieszczenie na Ziemi. Występują w naturalnych zbiornikach wodnych na powierzchni (oceanach, rzekach, jeziorach i bagnach); w podłożu (woda gruntowa); we wszystkich roślinach i zwierzętach; a także w zbiornikach sztucznych (zbiorniki, kanały itp.).

Obieg wody w przyrodzie.

Chociaż całkowite zasoby wody na świecie są stałe, jest ona stale redystrybuowana, w związku z czym jest zasobem odnawialnym. Obieg wody zachodzi pod wpływem promieniowania słonecznego, które stymuluje parowanie wody. W tym przypadku rozpuszczone w nim minerały wytrącają się. Para wodna unosi się do atmosfery, gdzie ulega kondensacji, a dzięki grawitacji woda wraca na ziemię w postaci opadów - deszczu lub śniegu. Większość opadów przypada na ocean, a tylko mniej niż 25% przypada na ląd. Około 2/3 tych opadów przedostaje się do atmosfery w wyniku parowania i transpiracji, a tylko 1/3 wpływa do rzek i wsiąka w ziemię.

Grawitacja sprzyja redystrybucji płynnej wilgoci z wyższych do niższych obszarów, zarówno na powierzchni ziemi, jak i pod nią. Woda, początkowo wprawiona w ruch energią słoneczną, przemieszcza się w morzach i oceanach w postaci prądów oceanicznych, a w powietrzu w chmurach.

Geograficzne rozmieszczenie opadów.

Wielkość naturalnego odnawiania zasobów wody w wyniku opadów różni się w zależności od położenia geograficznego i wielkości części świata. Na przykład w Ameryce Południowej opady roczne są prawie trzy razy większe niż w Australii i prawie dwa razy większe niż w Ameryce Północnej, Afryce, Azji i Europie (wymienione w kolejności malejących rocznych opadów). Część tej wilgoci powraca do atmosfery w wyniku parowania i transpiracji przez rośliny: w Australii wartość ta sięga 87%, a w Europie i Ameryce Północnej tylko 60%. Pozostała część opadów spływa po powierzchni ziemi i ostatecznie wraz ze spływem rzecznym dociera do oceanu.

W obrębie kontynentów opady również różnią się znacznie w zależności od miejsca. Przykładowo w Afryce, w Sierra Leone, Gwinei i Wybrzeżu Kości Słoniowej spada rocznie ponad 2000 mm opadów, w większości Afryki Środkowej – od 1000 do 2000 mm, ale w niektórych regionach północnych (pustynie Sahara i Sahel) ilość opadów wynosi zaledwie 500–1000 mm, a w południowej Botswanie (w tym na pustyni Kalahari) i Namibii – niecałe 500 mm.

We wschodnich Indiach, Birmie i części Azji Południowo-Wschodniej opady deszczu wynoszą ponad 2000 mm rocznie, w większości pozostałych Indii i Chin od 1000 do 2000 mm, a w północnych Chinach tylko 500–1000 mm. W północno-zachodnich Indiach (w tym pustynia Thar), Mongolii (w tym pustynia Gobi), Pakistanie, Afganistanie i dużej części Bliskiego Wschodu opady deszczu wynoszą mniej niż 500 mm rocznie.

W Ameryce Południowej roczne opady w Wenezueli, Gujanie i Brazylii przekraczają 2000 mm, większość wschodnich regionów tego kontynentu osiąga 1000–2000 mm, ale Peru i części Boliwii i Argentyny otrzymują zaledwie 500–1000 mm, a Chile mniej niż 500 mm. Na niektórych obszarach Ameryki Środkowej położonych na północy spada rocznie ponad 2000 mm opadów, w południowo-wschodnich rejonach USA od 1000 do 2000 mm, a na niektórych obszarach Meksyku, na północnym wschodzie i środkowym zachodzie USA, we wschodniej Kanadzie – 500–1000 mm mm, natomiast w środkowej Kanadzie i zachodnich Stanach Zjednoczonych jest to niecałe 500 mm.

Na dalekiej północy Australii roczne opady wynoszą 1000–2000 mm, na niektórych innych obszarach północnych wahają się od 500 do 1000 mm, ale na większości kontynentu, a zwłaszcza w regionach centralnych, opady wynoszą mniej niż 500 mm.

Na większości obszaru byłego ZSRR opady atmosferyczne nie przekraczają 500 mm rocznie.

Cykle czasowe dostępności wody.

W dowolnym miejscu na świecie przepływ rzek podlega wahaniom dziennym i sezonowym, a także zmienia się w odstępach kilkuletnich. Zmiany te często powtarzają się w określonej kolejności, tj. mają charakter cykliczny. Na przykład przepływ wody w rzekach, których brzegi porośnięte są gęstą roślinnością, jest zwykle wyższy w nocy. Dzieje się tak, ponieważ roślinność od świtu do zmierzchu wykorzystuje do transpiracji wody gruntowe, co powoduje stopniowe zmniejszenie przepływu rzek, ale w nocy, gdy transpiracja ustanie, jej objętość ponownie wzrasta.

Sezonowe cykle dostępności wody zależą od rozkładu opadów w ciągu roku. Na przykład w zachodnich Stanach Zjednoczonych śnieg topnieje wiosną. W Indiach opady deszczu są niewielkie zimą, ale w środku lata zaczynają się ulewne deszcze monsunowe. Chociaż średni roczny przepływ rzeki jest prawie stały przez wiele lat, raz na 11–13 lat jest on wyjątkowo wysoki lub bardzo niski. Może to wynikać z cyklicznego charakteru aktywności Słońca. Informacje o cykliczności opadów i przepływu rzek wykorzystywane są w prognozowaniu dostępności wody i częstotliwości występowania susz, a także w planowaniu działań na rzecz ochrony wód.

ŹRÓDŁA WODY

Głównym źródłem słodkiej wody są opady atmosferyczne, ale na potrzeby konsumentów można wykorzystać także dwa inne źródła: wody gruntowe i wody powierzchniowe.

Podziemne źródła.

Około 37,5 mln km 3, czyli 98% całej słodkiej wody w postaci ciekłej, stanowią wody podziemne, a ok. 50% z nich leży na głębokościach nie większych niż 800 m. Jednak o ilości dostępnych wód gruntowych decydują właściwości warstw wodonośnych i moc pomp wypompowujących wodę. Zasoby wód podziemnych na Saharze szacuje się na około 625 tys. km 3 . W nowoczesnych warunkach nie są one uzupełniane przez słodkie wody powierzchniowe, ale ulegają wyczerpaniu po wypompowaniu. Niektóre z najgłębszych wód gruntowych nigdy nie są włączane do ogólnego obiegu wody i tylko na obszarach aktywnego wulkanizmu woda taka wybucha w postaci pary. Jednak znaczna masa wód gruntowych nadal penetruje powierzchnię ziemi: pod wpływem grawitacji wody te, przemieszczając się po wodoodpornych, nachylonych warstwach skalnych, wypływają u podnóża zboczy w postaci źródeł i strumieni. Dodatkowo są one wypompowywane za pomocą pomp, a także wydobywane przez korzenie roślin, a następnie w procesie transpiracji przedostają się do atmosfery.

Zwierciadło wody reprezentuje górną granicę dostępnych wód gruntowych. Jeśli występują zbocza, zwierciadło wód gruntowych przecina się z powierzchnią ziemi i powstaje źródło. Jeżeli wody gruntowe znajdują się pod wysokim ciśnieniem hydrostatycznym, wówczas w miejscach ich dotarcia do powierzchni tworzą się źródła artezyjskie. Wraz z pojawieniem się potężnych pomp i rozwojem nowoczesnych technologii wiertniczych wydobycie wód gruntowych stało się łatwiejsze. Pompy służą do dostarczania wody do płytkich studni instalowanych na poziomach wodonośnych. Natomiast w studniach wierconych na większą głębokość, do poziomu ciśnienia wód artezyjskich, te ostatnie podnoszą się i nasycają leżące nad nimi wody gruntowe, a czasem wypływają na powierzchnię. Wody gruntowe poruszają się powoli, z prędkością kilku metrów dziennie, a nawet rocznie. Występują zwykle w porowatych horyzontach żwirowych lub piaszczystych lub w stosunkowo nieprzepuszczalnych formacjach łupkowych, a rzadko skupiają się w podziemnych zagłębieniach lub podziemnych strumieniach. Aby prawidłowo wybrać miejsce wiercenia odwiertu, zwykle wymagana jest informacja o budowie geologicznej terenu.

W niektórych częściach świata rosnące zużycie wód gruntowych ma poważne konsekwencje. Pompowanie dużej ilości wód gruntowych, nieporównywalnie przekraczającej ich naturalne uzupełnienie, prowadzi do braku wilgoci, a obniżenie poziomu tej wody wiąże się z większymi kosztami drogiej energii elektrycznej wykorzystywanej do jej wydobycia. W miejscach wyczerpania się poziomu wodonośnego powierzchnia ziemi zaczyna się osiadać i tam coraz trudniej jest w naturalny sposób przywrócić zasoby wodne.

Na obszarach przybrzeżnych nadmierny pobór wód gruntowych prowadzi do zastępowania słodkiej wody w warstwie wodonośnej wodą morską i słoną, degradując w ten sposób lokalne źródła słodkiej wody.

Stopniowe pogarszanie się jakości wód gruntowych na skutek gromadzenia się soli może mieć jeszcze bardziej niebezpieczne konsekwencje. Źródła soli mogą być zarówno naturalne (np. rozpuszczanie i usuwanie minerałów z gleby), jak i antropogeniczne (nawożenie lub nadmierne podlewanie wodą o dużej zawartości soli). Rzeki zasilane przez lodowce górskie zawierają zwykle mniej niż 1 g/l rozpuszczonych soli, natomiast mineralizacja wody w pozostałych rzekach sięga 9 g/l ze względu na to, że odwadniają one na duże odległości tereny utworzone ze skał zasolonych.

Masowe uwalnianie lub usuwanie toksycznych chemikaliów powoduje ich wyciek do warstw wodonośnych zapewniających wodę pitną lub do nawadniania. W niektórych przypadkach wystarczy zaledwie kilka lat lub dziesięcioleci, aby szkodliwe chemikalia przedostały się do wód gruntowych i zgromadziły się w nich w zauważalnych ilościach. Jednakże, gdy warstwa wodonośna zostanie skażona, naturalne oczyszczenie zajmie od 200 do 10 000 lat.

Źródła powierzchniowe.

Zaledwie 0,01% całkowitej objętości wody słodkiej w stanie ciekłym koncentruje się w rzekach i strumieniach, a 1,47% w jeziorach. Aby magazynować wodę i stale ją dostarczać konsumentom, a także zapobiegać niepożądanym powodziom i wytwarzać energię elektryczną, na wielu rzekach zbudowano tamy. Amazonka w Ameryce Południowej, Kongo (Zair) w Afryce, Ganges z Brahmaputrą w południowej Azji, Jangcy w Chinach, Jenisej w Rosji oraz Mississippi i Missouri w USA charakteryzują się najwyższymi średnimi przepływami wody, dlatego też największy potencjał energetyczny.

Naturalne jeziora słodkowodne o pojemności ok. km 3 wody wraz z rzekami i sztucznymi zbiornikami stanowi ważne źródło wody pitnej dla ludzi i zwierząt. Wykorzystywane są także do nawadniania gruntów rolnych, żeglugi, rekreacji, rybołówstwa i niestety do odprowadzania ścieków bytowych i przemysłowych. Czasami w wyniku stopniowego wypełniania się osadami lub zasolenia jeziora wysychają, ale w procesie ewolucji hydrosfery w niektórych miejscach powstają nowe jeziora.

Poziom wody nawet w „zdrowych” jeziorach może obniżać się w ciągu roku w wyniku spływu wody rzekami i strumieniami z nich wypływającymi, na skutek przedostawania się wody do gruntu i jej parowania. Przywrócenie ich poziomu następuje najczęściej na skutek opadów atmosferycznych oraz dopływu słodkiej wody z dopływających do nich rzek i strumieni, a także ze źródeł. Jednakże w wyniku parowania gromadzą się sole pochodzące ze spływów rzecznych. Dlatego po tysiącach lat niektóre jeziora mogą stać się bardzo słone i nieodpowiednie dla wielu żywych organizmów.

UŻYWANIE WODY

Konsumpcja wody.

Zużycie wody wszędzie szybko rośnie, ale nie tylko ze względu na wzrost liczby ludności, ale także na skutek urbanizacji, industrializacji, a zwłaszcza rozwoju produkcji rolnej, zwłaszcza rolnictwa nawadnianego. Do roku 2000 dzienne zużycie wody na świecie osiągnęło poziom 26 540 miliardów litrów, czyli 4280 litrów na osobę. 72% tej kwoty przeznacza się na nawadnianie, a 17,5% na potrzeby przemysłu. Około 69% wody do nawadniania zostało utracone na zawsze.

Jakość wody,

wykorzystywane do różnych celów, określa się w zależności od ilościowej i jakościowej zawartości rozpuszczonych soli (tj. ich mineralizacji) oraz substancji organicznych; zawiesiny stałe (muł, piasek); toksyczne chemikalia i mikroorganizmy chorobotwórcze (bakterie i wirusy); zapach i temperatura. Zazwyczaj woda słodka zawiera mniej niż 1 g/l rozpuszczonych soli, woda słonawa zawiera 1–10 g/l, a woda słona zawiera 10–100 g/l. Wodę o dużej zawartości soli nazywa się solanką lub solanką.

Oczywiście dla celów nawigacyjnych jakość wody (zasolenie wody morskiej sięga 35 g/l, czyli 35 ‰) nie jest istotna. Wiele gatunków ryb przystosowało się do życia w słonej wodzie, ale inne żyją tylko w słodkiej wodzie. Niektóre ryby wędrowne (takie jak łosoś) rozpoczynają i kończą swoje cykle życiowe w śródlądowych wodach słodkich, ale większość życia spędzają w oceanie. Niektóre ryby (np. pstrąg) potrzebują zimnej wody, inne (np. okoń) wolą ciepłą wodę.

Większość gałęzi przemysłu korzysta ze świeżej wody. Jeśli jednak takiej wody zabraknie, wówczas niektóre procesy technologiczne, np. chłodzenie, mogą przebiegać w oparciu o wykorzystanie wody niskiej jakości. Woda do użytku domowego musi być wysokiej jakości, ale nie całkowicie czysta, gdyż taka woda jest zbyt droga w produkcji, a brak rozpuszczonych soli powoduje, że jest pozbawiona smaku. W niektórych rejonach świata ludzie w dalszym ciągu zmuszeni są na co dzień korzystać z niskiej jakości błotnistej wody z otwartych zbiorników i źródeł. Jednakże w krajach uprzemysłowionych wszystkie miasta są obecnie zaopatrywane w wodociągową, filtrowaną i specjalnie uzdatnioną wodę, która spełnia przynajmniej minimalne standardy konsumenckie, zwłaszcza w zakresie zdatności do picia.

Ważną cechą jakości wody jest jej twardość lub miękkość. Wodę uważa się za twardą, jeśli zawartość węglanów wapnia i magnezu przekracza 12 mg/l. Sole te wiążą się z niektórymi składnikami detergentów, co utrudnia powstawanie piany, a na pranych przedmiotach pozostaje nierozpuszczalny osad, nadając im matowo-szary odcień. Węglan wapnia z twardej wody tworzy kamień (skorupę wapienną) w kotłach i kotłach, co zmniejsza ich żywotność i przewodność cieplną ścian. Wodę zmiękcza się poprzez dodanie soli sodowych, które zastępują wapń i magnez. W wodzie miękkiej (zawierającej poniżej 6 mg/l węglanów wapnia i magnezu) mydło dobrze się pieni i bardziej nadaje się do mycia i prania. Takiej wody nie należy używać do nawadniania, gdyż nadmiar sodu jest szkodliwy dla wielu roślin i może zaburzyć luźną, zbryloną strukturę gleby.

Chociaż podwyższone stężenia pierwiastków śladowych są szkodliwe, a nawet trujące, już niewielkie ich ilości mogą mieć korzystny wpływ na zdrowie człowieka. Przykładem jest fluoryzacja wody w celu zapobiegania próchnicy.

Ponowne wykorzystanie wody.

Zużyta woda nie zawsze jest całkowicie tracona; część lub nawet całość można zawrócić do obiegu i ponownie wykorzystać. Na przykład woda z wanny lub prysznica przepływa rurami kanalizacyjnymi do miejskich oczyszczalni ścieków, gdzie jest oczyszczana, a następnie ponownie wykorzystywana. Zazwyczaj ponad 70% spływu miejskiego powraca do rzek lub podziemnych warstw wodonośnych. Niestety w wielu dużych nadmorskich miastach ścieki komunalne i przemysłowe są po prostu wrzucane do oceanu i nie poddawane recyklingowi. Choć metoda ta eliminuje koszty ich czyszczenia i ponownego wprowadzenia do obiegu, wiąże się to z utratą potencjalnie użytecznej wody i zanieczyszczeniem obszarów morskich.

W rolnictwie nawadnianym rośliny uprawne zużywają ogromne ilości wody, wysysając ją wraz z korzeniami i nieodwracalnie tracąc aż 99% w procesie transpiracji. Jednak podczas nawadniania rolnicy zazwyczaj zużywają więcej wody, niż jest to potrzebne do ich upraw. Część spływa na obrzeża pola i wraca do sieci nawadniającej, a reszta przedostaje się do gleby, uzupełniając zapasy wód gruntowych, które można wypompować za pomocą pomp.

Wykorzystanie wody w rolnictwie.

Rolnictwo jest największym konsumentem wody. W Egipcie, gdzie prawie nie ma deszczu, całe rolnictwo opiera się na nawadnianiu, podczas gdy w Wielkiej Brytanii prawie wszystkie uprawy zaopatrywane są w wilgoć z opadów atmosferycznych. W Stanach Zjednoczonych nawadnianych jest 10% gruntów rolnych, głównie na zachodzie kraju. Znaczna część gruntów rolnych jest sztucznie nawadniana w następujących krajach azjatyckich: Chiny (68%), Japonia (57%), Irak (53%), Iran (45%), Arabia Saudyjska (43%), Pakistan (42%) ), Izrael (38%), Indie i Indonezja (po 27%), Tajlandia (25%), Syria (16%), Filipiny (12%) i Wietnam (10%). W Afryce, poza Egiptem, znaczny udział gruntów nawadnianych znajduje się w Sudanie (22%), Suazi (20%) i Somalii (17%), a w Ameryce – w Gujanie (62%), Chile (46%), Meksyku (22%) i na Kubie (18%). W Europie rolnictwo nawadniane rozwija się w Grecji (15%), Francji (12%), Hiszpanii i Włoszech (po 11%). W Australii ok. 9% gruntów rolnych i ok. 5% – w byłym ZSRR.

Zużycie wody przez różne rośliny uprawne.

Aby uzyskać wysokie plony, potrzeba dużo wody: np. do uprawy 1 kg wiśni potrzeba 3000 litrów wody, ryżu – 2400 litrów, kolby kukurydzy i pszenicy – ​​1000 litrów, fasoli szparagowej – 800 litrów, winogron – 590 litrów. litrów, szpinak – 510 l, ziemniaki – 200 l i cebula – 130 l. Przybliżona ilość wody zużywanej dziennie na samą uprawę (a nie na przetwarzanie czy przygotowanie) roślin spożywczych przez jedną osobę w krajach zachodnich wynosi ok. 760 l, na obiad (lunch) 5300 l, a na obiad - 10 600 l, czyli łącznie 16 600 l dziennie.

W rolnictwie wodę wykorzystuje się nie tylko do nawadniania upraw, ale także do uzupełniania zasobów wód gruntowych (aby zapobiec zbyt szybkiemu obniżeniu się poziomu wód gruntowych); do wymywania (lub ługowania) soli nagromadzonych w glebie do głębokości poniżej strefy korzeniowej roślin uprawnych; do opryskiwania przeciwko szkodnikom i chorobom; ochrona przed mrozem; stosowanie nawozów; obniżenie temperatury powietrza i gleby w lecie; do opieki nad zwierzętami gospodarskimi; odprowadzanie oczyszczonych ścieków wykorzystywanych do nawadniania (głównie zbóż); i przetwarzanie zebranych plonów.

Przemysł spożywczy.

Przetwarzanie różnych roślin spożywczych wymaga różnej ilości wody w zależności od produktu, technologii produkcji i dostępności wody o odpowiedniej jakości. W USA na wyprodukowanie 1 tony chleba zużywa się od 2000 do 4000 litrów wody, w Europie tylko 1000 litrów, a w niektórych innych krajach tylko 600 litrów. Konserwowanie owoców i warzyw wymaga w Kanadzie od 10 000 do 50 000 litrów wody na tonę, ale tylko od 4 000 do 1500 w Izraelu, gdzie wody jest bardzo mało. „Mistrzem” pod względem zużycia wody jest fasola lima, w USA zużywa się 70 000 litrów wody, aby zachować jej 1 tonę. Przetworzenie 1 tony buraków cukrowych wymaga 1800 litrów wody w Izraelu, 11 000 litrów we Francji i 15 000 litrów w Wielkiej Brytanii. Przetworzenie 1 tony mleka wymaga od 2000 do 5000 litrów wody, a do wyprodukowania 1000 litrów piwa w Wielkiej Brytanii – 6000 litrów, a w Kanadzie – 20 000 litrów.

Zużycie wody przemysłowej.

Przemysł celulozowo-papierniczy należy do branż najbardziej wodochłonnych ze względu na ogromną ilość przetwarzanych surowców. Produkcja każdej tony masy celulozowej i papieru wymaga średnio 150 000 litrów wody we Francji i 236 000 litrów w USA. W procesie produkcji papieru gazetowego na Tajwanie i w Kanadzie wykorzystuje się ok. Na 1 tonę produktu przypada 190 000 litrów wody, podczas gdy do produkcji tony wysokiej jakości papieru w Szwecji potrzeba 1 miliona litrów wody.

Przemysł paliwowy.

Do wyprodukowania 1000 litrów wysokiej jakości benzyny lotniczej potrzeba 25 000 litrów wody, a benzyny silnikowej potrzeba o dwie trzecie mniej.

Przemysł włókienniczy

wymaga dużych ilości wody do namaczania surowców, ich czyszczenia i prania, wybielania, barwienia i wykańczania tkanin oraz do innych procesów technologicznych. Do wyprodukowania każdej tony tkaniny bawełnianej potrzeba od 10 000 do 250 000 litrów wody, a w przypadku tkaniny wełnianej aż do 400 000 litrów. Do produkcji tkanin syntetycznych zużywa się znacznie więcej wody – aż 2 miliony litrów na 1 tonę produktu.

Przemysł metalurgiczny.

W Afryce Południowej przy wydobyciu 1 tony rudy złota zużywa się 1000 litrów wody, w USA przy wydobyciu 1 tony rudy żelaza 4000 litrów i 1 tony boksytu – 12 000 litrów. Produkcja żelaza i stali w USA wymaga około 86 000 litrów wody na każdą tonę produkcji, ale aż do 4 000 litrów tej ilości stanowią straty ciężaru własnego (głównie parowanie), w związku z czym około 82 000 litrów wody można ponownie wykorzystać. Zużycie wody w przemyśle żelaza i stali różni się znacznie w poszczególnych krajach. Na wyprodukowanie 1 tony surówki w Kanadzie zużywa się 130 000 litrów wody, na wytop 1 tony surówki w wielkim piecu w USA – 103 000 litrów, stali w piecach elektrycznych we Francji – 40 000 litrów, a w Niemczech – 8000 –12 000 litrów.

Przemysł elektroenergetyczny.

Do produkcji energii elektrycznej elektrownie wodne wykorzystują energię spadającej wody do napędzania turbin hydraulicznych. W USA w elektrowniach wodnych codziennie zużywa się 10 600 miliardów litrów wody.

Ścieki.

Woda jest niezbędna do odprowadzania ścieków bytowych, przemysłowych i rolniczych. Chociaż około połowa populacji, na przykład Stany Zjednoczone, jest obsługiwana przez systemy kanalizacyjne, ścieki z wielu domów nadal są po prostu wrzucane do szamba. Jednak rosnąca świadomość konsekwencji zanieczyszczenia wody przez tak przestarzałe systemy kanalizacyjne pobudziła instalację nowych systemów i budowę stacji uzdatniania wody, aby zapobiec przedostawaniu się substancji zanieczyszczających do wód gruntowych i przedostawaniu się nieoczyszczonych ścieków do rzek, jezior i mórz.

DEFICYT WODY

Gdy zużycie wody przewyższa jej podaż, różnicę zwykle rekompensują jej rezerwy w zbiornikach, ponieważ zwykle zarówno zapotrzebowanie, jak i podaż wody różnią się w zależności od pory roku. Ujemny bilans wodny występuje, gdy parowanie przewyższa opady, dlatego powszechny jest umiarkowany spadek zasobów wody. Do ostrego niedoboru dochodzi, gdy przepływ wody jest niewystarczający z powodu długotrwałej suszy lub gdy na skutek złego planowania zużycie wody stale rośnie w szybszym tempie, niż oczekiwano. Na przestrzeni dziejów ludzkość od czasu do czasu cierpiała z powodu niedoborów wody. Aby nawet podczas suszy nie odczuwać niedoborów wody, wiele miast i regionów próbuje ją magazynować w zbiornikach i kolektorach podziemnych, ale czasami potrzebne są dodatkowe środki oszczędzające wodę, a także znormalizowane jej zużycie.

PRZEZWYCIĘŻENIE NIEDOBORU WODY

Redystrybucja przepływu ma na celu zaopatrzenie w wodę obszarów, w których jej brakuje, a ochrona wody ma na celu ograniczenie niezastąpionych strat wody i zmniejszenie lokalnego zapotrzebowania na nią.

Redystrybucja spływu.

Chociaż tradycyjnie wiele dużych osad powstawało w pobliżu stałych źródeł wody, obecnie niektóre osady powstają również na obszarach zaopatrujących się w wodę z daleka. Nawet jeśli źródło dodatkowego zaopatrzenia w wodę znajduje się w tym samym stanie lub kraju co miejsce docelowe, pojawiają się problemy techniczne, środowiskowe lub ekonomiczne, ale jeśli importowana woda przekracza granice państw, potencjalne komplikacje rosną. Przykładowo rozpylanie jodku srebra na chmury powoduje wzrost opadów w jednym obszarze, ale może spowodować zmniejszenie opadów w innych obszarach.

Jeden z wielkoskalowych projektów transferu strumieni zaproponowany w Ameryce Północnej polega na przekierowaniu 20% nadmiaru wody z regionów północno-zachodnich do regionów suchych. Jednocześnie redystrybucji uległoby do 310 mln m 3 wody rocznie, przelotowy system zbiorników, kanałów i rzek ułatwiłby rozwój żeglugi w regionach położonych w głębi lądu, Wielkie Jeziora otrzymałyby dodatkowe 50 mln m 3 wody wody rocznie (co zrekompensowałoby spadek ich poziomu) oraz wygenerowałoby do 150 mln kW energii elektrycznej. Kolejny wielki plan przeniesienia przepływu wiąże się z budową Wielkiego Kanału Kanadyjskiego, którym woda byłaby kierowana z północno-wschodnich regionów Kanady do zachodnich, a stamtąd do Stanów Zjednoczonych i Meksyku.

Dużą uwagę cieszy projekt holowania gór lodowych z Antarktydy do suchych regionów, np. na Półwysep Arabski, który rocznie zapewni świeżą wodę od 4 do 6 miliardów ludzi lub nawodni ok. 80 milionów hektarów ziemi.

Jedną z alternatywnych metod zaopatrzenia w wodę jest odsalanie słonej wody, głównie oceanicznej, i jej transport do miejsc spożycia, co jest technicznie wykonalne poprzez zastosowanie elektrodializy, zamrażania i różnych systemów destylacji. Im większa instalacja odsalania, tym taniej jest uzyskać świeżą wodę. Jednak wraz ze wzrostem kosztów energii elektrycznej odsalanie staje się ekonomicznie nieopłacalne. Stosuje się go jedynie w przypadkach, gdy energia jest łatwo dostępna, a inne metody pozyskiwania świeżej wody są niepraktyczne. Komercyjne zakłady odsalania działają na wyspach Curacao i Aruba (na Karaibach), Kuwejcie, Bahrajnie, Izraelu, Gibraltarze, Guernsey i USA. W innych krajach zbudowano wiele mniejszych zakładów demonstracyjnych.

Ochrona zasobów wodnych.

Istnieją dwa powszechne sposoby oszczędzania zasobów wodnych: zachowanie istniejących dostaw wody użytkowej i zwiększanie jej rezerw poprzez budowę bardziej zaawansowanych kolektorów. Nagromadzenie wody w zbiornikach uniemożliwia jej przedostanie się do oceanu, skąd można ją ponownie wydobyć jedynie w procesie obiegu wody w przyrodzie lub poprzez odsalanie. Zbiorniki ułatwiają także wykorzystanie wody w odpowiednim czasie. Wodę można magazynować w podziemnych zagłębieniach. W takim przypadku nie dochodzi do utraty wilgoci w wyniku parowania, a cenna ziemia zostaje zaoszczędzona. Zachowanie istniejących zasobów wody ułatwiają kanały, które zapobiegają przedostawaniu się wody do gruntu i zapewniają jej sprawny transport; stosowanie bardziej wydajnych metod nawadniania z wykorzystaniem ścieków; zmniejszenie ilości wody spływającej z pól lub filtrującej poniżej strefy korzeniowej roślin uprawnych; ostrożne wykorzystanie wody na potrzeby bytowe.

Jednak każda z tych metod oszczędzania zasobów wodnych ma taki czy inny wpływ na środowisko. Na przykład tamy psują naturalne piękno nieuregulowanych rzek i zapobiegają gromadzeniu się żyznych złóż mułu na terenach zalewowych. Zapobieganie utracie wody na skutek filtracji w kanałach może zakłócić zaopatrzenie w wodę terenów podmokłych, a tym samym niekorzystnie wpłynąć na stan ich ekosystemów. Może również uniemożliwić uzupełnianie wód gruntowych, wpływając w ten sposób na dostawy wody do innych konsumentów. Aby zmniejszyć wielkość parowania i transpiracji przez rośliny uprawne, konieczne jest zmniejszenie powierzchni upraw. To drugie działanie jest uzasadnione na obszarach dotkniętych niedoborami wody, gdzie oszczędności osiąga się poprzez zmniejszenie kosztów nawadniania ze względu na wysoki koszt energii potrzebnej do zaopatrzenia w wodę.

DOSTAWA WODY

Źródła zaopatrzenia w wodę i same zbiorniki są ważne tylko wtedy, gdy woda jest dostarczana w wystarczającej ilości konsumentom - do budynków mieszkalnych i instytucji, do hydrantów przeciwpożarowych (urządzeń do gromadzenia wody na potrzeby przeciwpożarowe) oraz innych obiektów użyteczności publicznej, obiektów przemysłowych i rolniczych.

Nowoczesne systemy filtracji, oczyszczania i dystrybucji wody są nie tylko wygodne, ale także pomagają zapobiegać rozprzestrzenianiu się chorób przenoszonych przez wodę, takich jak dur brzuszny i czerwonka. Typowy wodociąg miejski polega na pobieraniu wody z rzeki, przepuszczaniu jej przez filtr zgrubny w celu usunięcia większości zanieczyszczeń, a następnie przez stację pomiarową, w której rejestrowana jest jej objętość i natężenie przepływu. Następnie woda wpływa do wieży ciśnień, gdzie przechodzi przez instalację napowietrzającą (w której utleniane są zanieczyszczenia), mikrofiltr usuwający muł i glinę oraz filtr piaskowy usuwający pozostałe zanieczyszczenia. Do wody w głównej rurze przed wejściem do mieszalnika dodawany jest chlor, który zabija mikroorganizmy. Ostatecznie oczyszczona woda jest pompowana do zbiornika magazynowego, zanim zostanie wysłana do sieci dystrybucyjnej do konsumentów.

Rury w wodociągach centralnych są zwykle żeliwne i mają dużą średnicę, która stopniowo maleje wraz z rozbudową sieci dystrybucyjnej. Z wodociągów ulicznych rurami o średnicy 10–25 cm woda dostarczana jest do poszczególnych domów rurami z ocynkowanej miedzi lub tworzywa sztucznego.

Nawadnianie w rolnictwie.

Ponieważ nawadnianie wymaga ogromnych ilości wody, systemy zaopatrzenia w wodę na terenach rolniczych muszą mieć dużą wydajność, szczególnie w suchych warunkach. Woda ze zbiornika kierowana jest do wyłożonego lub częściej bez wykładziny kanału głównego, a następnie poprzez odgałęzienia do kanałów dystrybucyjnych nawadniających różnego rzędu do gospodarstw rolnych. Woda przedostaje się na pola w postaci wycieków lub poprzez bruzdy irygacyjne. Ponieważ wiele zbiorników znajduje się nad terenami nawadnianymi, woda przepływa głównie grawitacyjnie. Rolnicy magazynujący własną wodę pompują ją ze studni bezpośrednio do rowów lub zbiorników retencyjnych.

Do praktykowanego ostatnio nawadniania zraszającego lub kroplowego stosuje się pompy małej mocy. Ponadto istnieją gigantyczne systemy nawadniające z centralnym obrotem, które pompują wodę ze studni znajdujących się na środku pola bezpośrednio do rury wyposażonej w zraszacze i obracającej się po okręgu. Nawadniane w ten sposób pola wyglądają z powietrza jak gigantyczne zielone koła, niektóre z nich osiągają średnicę 1,5 km. Takie instalacje są powszechne na Środkowym Zachodzie Stanów Zjednoczonych. Wykorzystuje się je także w libijskiej części Sahary, gdzie z głębokich nubijskich warstw wodonośnych pompuje się ponad 3785 litrów wody na minutę.



Uwzględniane zasoby wodne obejmują spływ powierzchniowy (rzeki, jeziora i inne zbiorniki wodne), spływ podziemny (wody gruntowe i gruntowe), wody lodowcowe i opady atmosferyczne, które są źródłami wody zaspokajającej potrzeby gospodarcze i bytowe. Woda jest wyjątkowym rodzajem zasobu. Łączy w sobie charakter zasobów zarówno wyczerpalnych (woda gruntowa), jak i niewyczerpalnych (spływ powierzchniowy). Woda w przyrodzie znajduje się w ciągłym ruchu, więc jej rozmieszczenie na terytorium, w porach roku i latach podlega znacznym wahaniom.

Rosja posiada znaczne zasoby słodkiej wody. Wody rzeczne są najpowszechniej wykorzystywane w gospodarce narodowej. Rzeki Rosji należą do basenów trzech oceanów, a także do wewnętrznego basenu Morza Kaspijskiego, który zajmuje większość europejskiej części Rosji. Większość rzek w Rosji należy do basenu Oceanu Arktycznego. Rzeki wpadające do mórz północnych są najdłuższe i najgłębsze. Najdłuższą rzeką jest Lena (4400 km), najgłębszą rzeką jest Jenisej. W południowej części Syberii rzeki są bystre i bystre. Na tych odcinkach zbudowano największe elektrownie wodne w kraju - Krasnojarsk i Sayano-Shushenskaya na Jeniseju, Nowosybirsk na Ob, Irkuck, Brack, Ust-Ilimsk na Angarze itp. Rzeki europejskiej części basenu Oceanu Arktycznego - Peczora, Mezen, Północna Dźwina, Onega - są znacznie krótsze niż rzeki syberyjskie. Wiele rzek należy do dorzecza Oceanu Spokojnego. Głównymi rzekami tego dorzecza są Amur i jego dopływy Zeya, Bureya i Ussuri.

Basen Oceanu Atlantyckiego zajmuje najmniejszy obszar całego kraju. Rzeki płyną na zachód do Morza Bałtyckiego (Neva) i na południe do Morza Azowskiego i Czarnego (Don, Kubań itp.). Newa zajmuje szczególne miejsce. Ta krótka rzeka (74 km) niesie ogromne ilości wody – czterokrotnie więcej niż Dniepr, który ma ponad 2000 km długości.

Większą część europejskiej Rosji zajmuje wewnętrzne dorzecze Morza Kaspijskiego. Do Morza Kaspijskiego wpadają rzeki Wołga, Ural, Terek i inne.W europejskiej Rosji najdłuższą rzeką jest Wołga (3530 km). Na Wołdze znajduje się wiele elektrowni wodnych: nazwa Wołżska. Lenin, Saratów, Wołżska nazwana imieniem. XXI Kongres KPZR itp.

Głównymi odbiorcami zasobów wodnych w naszym kraju są wodociągi, elektrownie wodne i sztuczne nawadnianie.

Zaopatrzenie w wodę to zespół różnych sposobów wykorzystania zasobów wody przez przemysł, zakłady użyteczności publicznej i ludność, przy dużym udziale nieodwracalnych strat i różnym stopniu zanieczyszczeń. To właśnie ten aspekt wykorzystania wody stwarza problem pogorszenia jakości i zmniejszenia zasobów wody, który staje się coraz bardziej pogłębiony w miarę wzrostu produkcji. Rozwiązanie tego problemu wymaga redystrybucji zasobów wodnych pomiędzy regionami, ostrożnego wykorzystania zasobów, budowy oczyszczalni, powszechnego stosowania zamkniętych cykli użytkowania wody itp.

Energia wodna wykorzystuje energię płynącej wody, której zapasy są następnie w całości zwracane do cieku wodnego. Rosja posiada największe na świecie rezerwy energii wodnej, które stanowią około 1/10 światowych rezerw. Zasoby wodne Rosji są rozmieszczone nierównomiernie. Większość z nich zlokalizowana jest na Syberii i Dalekim Wschodzie, a główne rezerwy hydroenergetyki skupiają się w dorzeczach rzek Jenisej, Lena, Ob, Angara, Irtysz i Amur. Lena zajmuje pierwsze miejsce wśród rosyjskich rzek pod względem zasobów energii wodnej. Rzeki Północnego Kaukazu są bogate w zasoby energii wodnej. Znaczna część technicznie możliwych zasobów energii wodnej w kraju zlokalizowana jest w Wołdze i środkowych regionach Rosji, gdzie zasoby energii wodnej dorzecza Wołgi są szczególnie duże.

Do sztucznego nawadniania wykorzystuje się przepływ rzek i zasoby lodowców. Głównymi obszarami irygacyjnymi są terytoria suche: Kaukaz Północny, region Zawołgi.

Pojęcie zasobów wodnych można interpretować w dwojakim znaczeniu – szerokim i wąskim.

W szerokim znaczeniu- to cała objętość wody w hydrosferze zawartej w rzekach, jeziorach, lodowcach, morzach i oceanach, a także w podziemnych horyzontach i w atmosferze. Definicje są do tego całkiem odpowiednie ogromny, niewyczerpany, i nie jest to zaskakujące. W końcu Ocean Światowy zajmuje 361 milionów km2 (około 71% całkowitej powierzchni planety), a lodowce, jeziora, zbiorniki wodne, bagna i rzeki stanowią kolejne 20 milionów km2 (15%). W rezultacie całkowitą objętość hydrosfery szacuje się na 1390 milionów km 3 . Nietrudno policzyć, że przy takiej całkowitej objętości na każdego mieszkańca Ziemi przypada obecnie około 210 milionów m 3 wody. Taka ilość wystarczyłaby na zaopatrzenie dużego miasta na cały rok!

Należy jednak wziąć pod uwagę możliwości wykorzystania tych ogromnych zasobów. Rzeczywiście, z całkowitej objętości wody zawartej w hydrosferze 96,4% przypada na udział Oceanu Światowego, a spośród zbiorników wodnych na lądzie największa ilość wody zawiera lodowce (1,86%) i wody gruntowe (1,68%), którego użycie jest możliwe, ale częściowo bardzo trudne.

Dlatego kiedy mówią o zasobach wodnych w wąskim znaczeniu tego słowa, mają na myśli nadające się do spożycia świeże wody, które stanowią zaledwie 2,5% całkowitej objętości wszystkich wód hydrosfery. Należy jednak dokonać znacznych korekt tego wskaźnika. Nie można ignorować faktu, że prawie wszystkie zasoby słodkiej wody są „chronione” albo w lodowcach Antarktydy, Grenlandii, regionach górskich, w lodach Arktyki, albo w wodach gruntowych i lodzie, których wykorzystanie jest wciąż bardzo ograniczone. Jeziora i zbiorniki wodne są wykorzystywane znacznie szerzej, jednak ich rozmieszczenie geograficzne nie jest bynajmniej wszechobecne. Wynika z tego, że głównym źródłem zaspokojenia zapotrzebowania ludzkości na słodką wodę były i pozostają wody rzeczne (kanałowe), których udział jest niezwykle mały, a łączna objętość wynosi zaledwie 2100 km 3 .

Taka ilość świeżej wody nie wystarczyłaby obecnie ludziom do życia. Jednakże ze względu na fakt, że czas trwania warunkowego cyklu wilgoci w rzekach wynosi 16 dni, w ciągu roku objętość wody w nich odnawia się średnio 23 razy, w związku z czym zasoby przepływu rzek można czysto arytmetycznie oszacować na 48 tys. km 3 /rok. Jednak w literaturze przeważa liczba 41 tys. km 3 /rok. Charakteryzuje „rację wody” planety, ale i tutaj konieczne są zastrzeżenia. Nie sposób nie wziąć pod uwagę, że ponad połowa wód kanału wpływa do morza, tak że zasoby tych wód faktycznie oddanych do użytku, według niektórych szacunków, nie przekraczają 15 tys. km 3.

Jeśli weźmiemy pod uwagę rozkład całkowitego przepływu rzek między dużymi regionami świata, okaże się, że zagraniczna Azja stanowi 11 tys. km 3, Ameryka Południowa - 10,5, Ameryka Północna - 7, kraje WNP - 5,3, Afryka - 4,2, Australia i Oceanii – 1,6 oraz Europy zagranicznej – 1,4 tys. km 3 . Oczywiste jest, że za tymi wskaźnikami stoją przede wszystkim największe systemy rzeczne pod względem przepływu: w Azji - Jangcy, Ganges i Brahmaputra, w Ameryce Południowej - Amazonka, Orinoko, Parana, w Ameryce Północnej - Mississippi, w WNP - Jenisej, Lena, w Afryce - Kongo, Zambezi. Dotyczy to w pełni nie tylko regionów, ale także poszczególnych krajów. (Tabela 23).

Tabela 23

TOP DZIESIĘĆ KRAJÓW WEDŁUG WIELKOŚCI ZASOBÓW SŁODKIEJ WODY

Liczby charakteryzujące zasoby wody nie mogą jeszcze dać pełnego obrazu dostępności wody, ponieważ zapewnienie całkowitego przepływu jest zwykle wyrażane za pomocą określonych wskaźników - albo na 1 km 2 terytorium, albo na mieszkańca. Taką dostępność wody na świecie i jej regionach przedstawiono na rysunku 19. Analiza tego rysunku sugeruje, że przy średniej globalnej wynoszącej 8000 m 3 /rok Australia i Oceania, Ameryka Południowa, WNP i Ameryka Północna mają wskaźniki powyżej tego poziomu, i poniżej - Afryka, obca Europa i obca Azja. Sytuację w zakresie zaopatrzenia w wodę w regionach można wytłumaczyć zarówno ogólną wielkością zasobów wodnych, jak i liczbą ludności. Nie mniej interesująca jest analiza różnic w dostępności wody w poszczególnych krajach. (Tabela 24). Spośród dziesięciu krajów o największej dostępności wody siedem znajduje się w strefie równikowej, podrównikowej i tropikalnej, a tylko Kanada, Norwegia i Nowa Zelandia znajdują się w strefie umiarkowanej i subarktycznej.

Ryż. 19. Dostępność zasobów rzecznych w dużych regionach świata, tys. m3/rok

Tabela 24

KRAJE O NAJWIĘKSZEJ I NAJMNIEJSZEJ DOSTĘPNOŚCI ZASOBÓW SŁODKIEJ WODY

Choć na podstawie powyższych wskaźników dostępności wody per capita dla całego świata, jego poszczególnych regionów i krajów, całkiem możliwe jest wyobrażenie sobie jej ogólnego obrazu, bardziej trafne byłoby nazwanie takiej dostępności potencjał. Wyobrazić prawdziwy dostępność wody, należy wziąć pod uwagę wielkość poboru wody i zużycie wody.

Światowe zużycie wody w XX wieku. wzrosło następująco (w km 3): 1900 – 580, 1940 – 820, 1950 – 1100, 1960 – 1900, 1970 – 2520, 1980 – 3200, 1990 – 3580, 2005 – 6000. Te ogólne wskaźniki zużycia wody są bardzo istotne : wskazują, że przez cały XX wiek. światowe zużycie wody wzrosło 6,8 razy. Już teraz prawie 1,2 miliarda ludzi nie ma dostępu do czystej wody pitnej. Według prognoz ONZ powszechny dostęp do takiej wody można osiągnąć: w Azji – do 2025 r., w Afryce – do 2050 r. Nie mniej istotna jest struktura, czyli charakter zużycia wody. Obecnie 70% słodkiej wody zużywa rolnictwo, 20% przemysł, a 10% trafia na potrzeby bytowe. Stosunek ten jest w miarę zrozumiały i naturalny, jednak z punktu widzenia oszczędzania zasobów wodnych jest raczej nieopłacalny, przede wszystkim dlatego, że w rolnictwie (szczególnie nawadnianym) występuje bardzo duże nieodwołalny konsumpcja wody Według dostępnych obliczeń w 2000 roku nieodwracalne zużycie wody w rolnictwie światowym wyniosło 2,5 tys. km 3, podczas gdy w przemyśle i zakładach użyteczności publicznej, gdzie szerzej wykorzystuje się wodę pochodzącą z odzysku, odpowiednio zaledwie 65 i 12 km 3. Z tego wszystkiego, co zostało powiedziane wynika, po pierwsze, że ludzkość zużywa już dziś dość znaczną część „racji wodnej” planety (około 1/10 całości i ponad 1/4 faktycznie dostępnej), a po drugie , że nieodwracalne straty wody stanowią ponad 1/2 jej całkowitego zużycia.

To nie przypadek, że najwyższe wskaźniki zużycia wody na mieszkańca charakteryzują się krajami o rolnictwie nawadnianym. Rekordzistą jest tutaj Turkmenistan (7000 m3 na osobę rocznie). Na kolejnych miejscach znajdują się Uzbekistan, Kirgistan, Kazachstan, Tadżykistan, Azerbejdżan, Irak, Pakistan itd. Wszystkie te kraje już teraz doświadczają znacznego niedoboru zasobów wodnych.

W Rosji całkowity przepływ rzek osiąga 4,2 tys. km 3 /rok, a zatem dostępność zasobów tego przepływu na mieszkańca wynosi 29 tys. m 3 /rok; Nie jest to rekord, ale dość wysoki wynik. Całkowity pobór wody słodkiej w drugiej połowie lat 90-tych. W związku z kryzysem gospodarczym wykazywała tendencję spadkową. W 2000 r. było to 80–85 km 3 .

Struktura zużycia wody w Rosji przedstawia się następująco: 56% przypada na produkcję, 21% na potrzeby bytowe i pitne, 17% na nawadnianie i zaopatrzenie w wodę dla rolnictwa, a 6% na pozostałe potrzeby. Łatwo obliczyć, że w całej Rosji całkowity pobór wody stanowi zaledwie 2% całkowitych zasobów przepływu rzek. Jest to jednak wartość średnia i w niektórych dorzeczach sięga 50–75% lub więcej. To samo dotyczy poszczególnych regionów gospodarczych kraju. Tak więc w regionach Centralnego, Środkowego Czarnoziemu i Wołgi dostępność wody na mieszkańca wynosi zaledwie 3000–4000 m 3 /rok, a na Dalekim Wschodzie - 300 tys. m 3.

Ogólną tendencją dla całego świata i jego poszczególnych regionów jest stopniowe zmniejszanie się dostępności wody, dlatego też poszukuje się różnych sposobów oszczędzania zasobów wodnych i nowych sposobów zaopatrzenia w wodę.

20. Duże zbiorniki wodne świata

Zbiornik zwany zbiornikiem w korycie rzeki lub w zagłębieniu powierzchni ziemi, sztucznie utworzonym poprzez budowę tam, nadproży lub kopanie dołów przeznaczonych do zalania. Konieczność tworzenia zbiorników wynika z dużej nierównomierności rozkładu przepływu rzek, zarówno w poszczególnych latach i porach roku, jak i na obszarze.

Zgodnie z genezą zbiorniki dzieli się na dolinowo-rzekowe, jeziorne, położone przy ujściach wód podziemnych, w ujściach rzek. Ale jednocześnie główna funkcja ich wszystkich pozostaje niezmieniona - akumulacja i późniejsza regulacja przepływu rzeki. Funkcja ta nie wyklucza różnorodności zbiorników ze względu na ich specyficzne przeznaczenie i może być jedno- lub wielozadaniowa. W rzeczywistości zbiorniki mogą być „magazynami” wody wykorzystywanej do nawadniania, zaopatrzenia w wodę, wytwarzania energii wodnej, nawigacji, rekreacji itp. Co więcej, są one wykorzystywane albo do tego lub innego celu osobno, albo do kompleksu tych celów.

Historia powstania zbiorników sięga czasów starożytnych. Pierwsze tamy i zbiorniki pojawiły się na długo przed początkiem nowej ery na terenach tzw. cywilizacji rzecznych: w dolinach Nilu, Tygrysu i Eufratu, Indusu, Jangcy i niektórych innych rzek. W średniowieczu budowano je w Azji, Afryce, Europie i Ameryce. W czasach nowożytnych, zwłaszcza po rozpoczęciu rewolucji przemysłowych, zaczęto tworzyć zbiorniki nie tylko do nawadniania, ale także do zaopatrzenia w wodę przemysłową (stawy fabryczne), a także do rozwoju transportu rzecznego (zasilanie małych rzek). W czasach nowożytnych wszystkie te funkcje zostały uzupełnione przez wytwarzanie energii elektrycznej.

Budowa zbiorników stała się szczególnie rozpowszechniona i powszechna po drugiej wojnie światowej. W ciągu ostatniego półwiecza ich liczba na całym świecie wzrosła 5-krotnie, a ich objętość wzrosła 12-krotnie. To właśnie w tym okresie powstały największe zbiorniki wodne na świecie. Jednocześnie jednak należy zaznaczyć, że szczyt ich powstawania w większości regionów świata przypadł na lata 60. XX wieku, po czym rozpoczął się stopniowy spadek aktywności budowlanej. Jednocześnie w kręgach naukowców i inżynierów rozpoczęły się dyskusje na temat możliwości budowy tych zbiorników wodnych. Były one spowodowane negatywnymi konsekwencjami budowy zbiorników wodnych - zalaniem i podlewaniem żyznych gruntów, przetwarzaniem brzegów, odwodnieniem terenów zalewowych w dolnym biegu, zmianami mikroklimatu i oczywiście koniecznością przesiedlenia wielu ludzi. Podobne dyskusje trwają do dziś. W tym przypadku mówimy przede wszystkim o dużych zbiornikach.

Obecnie łączna liczba zbiorników wodnych na całym świecie przekracza 60 tys., a powierzchnia ich powierzchni wodnej wynosi 400 tys. km 2, co równa się powierzchni 11 mórz Azowskich i znacznie przekracza łączną powierzchnię ​Niemcy czy Włochy. Długość niektórych z największych zbiorników sięga 500 km, szerokość - 60 km, głębokość - 300 m. Całkowita objętość światowych zbiorników wynosi 6600 km 4, a objętość użyteczna, czyli nadająca się do wykorzystania, wynosi 3000 km 3 . Wykorzystanie zbiorników pozwoliło już zwiększyć zrównoważony składnik przepływu rzek świata o około 1/4.

Ze względu na objętość wody i powierzchnię powierzchni wody zbiorniki dzieli się na duże, bardzo duże, duże, średnie, małe i małe. Jeśli weźmiemy pod uwagę całkowitą liczbę zbiorników, wówczas zdecydowanie dominują wśród nich trzy ostatnie kategorie, a jeśli weźmiemy pod uwagę objętość i powierzchnię wody, to pierwsze trzy. W większości źródeł zwyczajowo analizuje się tylko duże zbiorniki o objętości ponad 100 milionów m 3 (0,1 km 3). Na świecie jest ich ponad 3 tysiące, a ich łączna objętość wynosi około 6400 km 3 .

Interesujące jest prześledzenie geograficznego rozmieszczenia dużych zbiorników zarówno w strefach geograficznych, jak i w głównych regionach geograficznych świata.

Okazuje się, że ponad 40% zbiorników koncentruje się w strefie umiarkowanej półkuli północnej, gdzie położone są najbardziej rozwinięte gospodarczo kraje. Wiadomo, że masowa budowa zbiorników na cele energetyczne, wodociągowe i transportowe miała tu miejsce w czasach nowożytnych i niedawnych. Duża ilość zbiorników wodnych znajduje się także w strefie podzwrotnikowej, gdzie ich powstanie wiąże się przede wszystkim z koniecznością nawadniania gruntów. W strefie tropikalnej, podrównikowej i równikowej liczba zbiorników jest stosunkowo niewielka, ale ponieważ wśród nich dominują duże i największe, ich udział w całkowitej objętości wszystkich zbiorników wynosi ponad 1/3.

Tabela 25

ROZKŁAD DUŻYCH ZBIORNIKÓW WEDŁUG REGIONÓW GEOGRAFICZNYCH

Tabela 26

DYSTRYBUCJA DUŻYCH ZBIORNIKÓW PRZEZ WIODĄCE KRAJE

Po rozważeniu lokalizacji zbiorników według stref geograficznych i regionów przeanalizujemy ich rozmieszczenie w niektórych (wiodących) krajach. Pokazano to w tabeli 26.

Zwyczajowo podkreśla się Największa zbiorniki o łącznej objętości ponad 500 km 3 . Stanowią zaledwie 0,1% ogólnej liczby zbiorników na świecie, ale pod względem całkowitej objętości zajmują bezkonkurencyjne pierwsze miejsce. Pokazano je na rysunku 20. Jest ich w sumie 15. Występują we wszystkich regionach świata z wyjątkiem Australii.

W Rosji znajduje się 2255 zbiorników o łącznej objętości 840 km 3 i powierzchni wodnej 60 tys. km 2. Choć 86% z nich zalicza się do małych, decydującą rolę odgrywa 105 dużych zbiorników (Tabela 26). A pod względem liczby największych złóż żaden inny kraj nie może konkurować z Rosją. Co więcej, zbiorniki tutaj z reguły tworzą całe kaskady, na przykład na Wołdze, na Angarze.

Wstęp

Woda jest jedyną substancją występującą w przyrodzie w stanie ciekłym, stałym i gazowym. Znaczenie wody w stanie ciekłym różni się znacznie w zależności od lokalizacji i zastosowania. Woda słodka jest powszechniej stosowana niż woda słona. Ponad 97% całej wody koncentruje się w oceanach i morzach śródlądowych. Kolejne około 2% pochodzi ze słodkiej wody zawartej w pokrywach i lodowcach górskich, a tylko niecałe 1% pochodzi ze słodkiej wody w jeziorach i rzekach, wodach podziemnych i gruntowych.

Harmonijna współpraca człowieka z przyrodą, jego racjonalna działalność społeczna, regulująca i kontrolująca wymianę substancji między przyrodą a społeczeństwem, stała się jednym z najpilniejszych zadań epoki nowożytnej. Wzrost zamożności materialnej społeczeństwa, któremu towarzyszy presja antropogeniczna, doprowadził do poważnego zanieczyszczenia środowiska. Jest to szczególnie widoczne w obszarze wykorzystania zasobów naturalnych.

Ogólna charakterystyka światowych zasobów wodnych

Planeta Ziemia ma kolosalną objętość wody, około 1,5 miliarda metrów sześciennych. km. Jednak 98% tej objętości to słone wody Oceanu Światowego i tylko 28 milionów metrów sześciennych. km - wody słodkie. Ponieważ znane są już technologie odsalania słonych wód morskich, wody Oceanu Światowego i słone jeziora można uznać za potencjalne zasoby wodne, których wykorzystanie w przyszłości jest całkiem możliwe. Roczne odnawialne zasoby słodkiej wody nie są tak duże, według różnych szacunków wahają się od 41 do 45 tys. sześcian km (pełne zasoby przepływu rzeki). Gospodarka światowa wykorzystuje na swoje potrzeby około 4-4,5 tys. metrów sześciennych. km, co stanowi około 10% całkowitego zaopatrzenia w wodę, a zatem przy zachowaniu zasad racjonalnego korzystania z wody, zasoby te można uznać za niewyczerpane. Jeśli jednak zasady te zostaną naruszone, sytuacja może gwałtownie się pogorszyć, a nawet w skali planetarnej może wystąpić niedobór czystej, słodkiej wody. Tymczasem środowisko naturalne co roku „daje” ludzkości 10 razy więcej wody, niż potrzebuje do zaspokojenia najróżniejszych potrzeb.

Zasoby wodne mają wyjątkowe znaczenie gospodarcze. Uważane są za niewyczerpane, jednak w swoim rozmieszczeniu podlegają bezpośredniemu i pośredniemu wpływowi innych składników kompleksu przyrodniczego, w wyniku czego charakteryzują się dużą zmiennością i nierównomiernym rozmieszczeniem.

O wyjątkowości zasobów naturalnych decyduje przede wszystkim ciągła mobilność wody uczestniczącej w obiegu. Woda, zgodnie ze swoim miejscem w tym cyklu, występuje na Ziemi w różnych postaciach, które mają nierówną wartość z punktu widzenia zaspokojenia potrzeb człowieka, tj. jako zasoby.

Zasoby wodne charakteryzują się silnymi zmienność reżimu w czasie, począwszy od dziennych do cyklicznych wahań każdego źródła. Złożona interakcja wielu czynników nadaje fluktuacjom odpływu charakter procesu losowego. Dlatego też obliczenia dotyczące zasobów wodnych nieuchronnie nabierają probabilistycznego, statystycznego charakteru.

Zasoby wody są bardzo zróżnicowane złożoność form terytorialnych. Z nich wynika wiele cech zasobów wodnych unikalne sposoby ich wykorzystania. Z nielicznymi wyjątkami woda nie jest wykorzystywana bezpośrednio do tworzenia jakichkolwiek materiałów, które ulegają przekształceniu w inną substancję i nieodwracalnemu wycofaniu się z naturalnego obiegu, jak to ma miejsce w przypadku minerałów czy zasobów leśnych. Przeciwnie, podczas użytkowania zasoby wodne albo pozostają w naturalnych kanałach przepływu (transport wodny, hydroenergetyka, rybołówstwo itp.), albo wracają do obiegu wodnego (nawadnianie, wszelkiego rodzaju zaopatrzenie w wodę w celach gospodarczych i domowych). Dlatego w zasadzie korzystanie z zasobów wodnych nie prowadzi do ich wyczerpanie.

Jednak w praktyce sytuacja jest bardziej skomplikowana. Wykorzystanie wody do rozpuszczania i transportu użytecznych substancji lub odpadów, chłodzenia jednostek wytwarzających paliwo lub jako chłodziwa prowadzi do zmian jakościowych (zanieczyszczenie, ogrzewanie) ścieków i (w przypadku odprowadzania) samych źródeł zaopatrzenia w wodę. Woda wykorzystywana do nawadniania jest tylko częściowo (i często w zmienionym stanie jakościowym) zawracana do lokalnych kanałów odwadniających, głównie w wyniku parowania z gleby przedostaje się do atmosfery, włączając się w fazę przyziemną cykl w innych, zwykle bardzo odległych obszarach.

W związku z szybkim wzrostem zużycia wody i niedoborami wody na coraz większej liczbie obszarów, sytuacja zaczęła się zmieniać. Potrzebny jest mechanizm regulujący wykorzystanie ograniczonych zasobów wody i ich dystrybucję pomiędzy konsumentami – gospodarczymi czy administracyjnymi.

Charakterystyka możliwość wielokrotnego użytku zasobami wodnymi, prowadzone przez wiele gałęzi przemysłu, które mają specyficzne wymagania co do ich ilości i jakości. Ponieważ w większości przypadków te same źródła wody służą zaspokajaniu różnych potrzeb, w dorzeczach (samoistnie lub systematycznie) tworzą się pewne zespoły (kompleksy) gospodarki wodnej, obejmujące wszystkich konsumentów i użytkowników danego dorzecza.

Jeden z głównych konsumentów wody - nawadniane rolnictwo. Pobierając znaczne ilości wody ze źródeł wód powierzchniowych lub podziemnych, w zasadzie zamienia je w zasoby rolnicze, sztucznie uzupełniając zużycie wody do transpiracji, która jest niewystarczająca do normalnego rozwoju roślin uprawnych. Kolejnym rodzajem zużycia wody jest zaopatrzenie w wodę, obejmujące szeroki zakres różnych sposobów wykorzystania zasobów wodnych. Ich wspólną cechą jest wysoki odsetek strat nieodwracalnych. Różnice wynikają ze specyficznych wymagań branż zużywających wodę.

Zrzut ścieków i ścieków przemysłowych jest bezpośrednio związany z zaopatrzeniem w wodę komunalną i przemysłową. Ich objętość jest proporcjonalna do skali zużycia wody. W zależności od roli wody w procesie technologicznym, znaczna jej część pochodzi ze ścieków zanieczyszczonych. Stwarza to problem jakościowego wyczerpywania się zasobów wody, który pogłębia się wraz ze wzrostem skali produkcji. W problemie tym można wyróżnić dwa aspekty: faktyczny jakościowy i ilościowy. W aspekcie ekonomicznym wyraża się to albo dodatkowymi kosztami niezbędnymi do przetworzenia wody i doprowadzenia jej do wymaganego stanu przez innych odbiorców, albo stratami wynikającymi z niemożności korzystania z tego źródła zasobów wodnych na skutek jej zanieczyszczenia.

Jednakże w istocie konkretne środki zawarte w tej koncepcji w rzeczywistości dotyczą zaopatrzenia w wodę obszarów pozbawionych wody lub o niskim poziomie wody. Ta ostatnia okoliczność wiąże się z przydzieleniem dostaw wody do specjalnego zadania gospodarki wodnej, przypisywanego zwykle określonemu obszarowi, chociaż w rzeczywistości oznacza dostarczanie wody do określonych punktów – ośrodków poboru wody.

Energia wodna nakłada własne, specyficzne wymagania jakościowe na zasoby wodne. Oprócz zawartości wody, która określa całkowitą wartość potencjału energetycznego, ogromne znaczenie ma reżim przepływu wody, czyli zmiana przepływu wody w czasie.

Specyficzna forma wykorzystania energii - zagospodarowanie podziemnych zasobów wód termalnych, pełniący w pewnym stopniu funkcję paliwa, lecz takiego, który należy spożyć natychmiast, w miejscu jego wydobycia z jelit.

Transport wodny praktycznie nie ma wpływu na inne sposoby wykorzystania zasobów wodnych (z wyjątkiem stosunkowo słabych i łatwo usuwalnych zanieczyszczeń oraz wpływu fal wznoszonych przez statki na brzegi).

Rybołówstwo wykorzystuje zasoby wody jako środek utrzymania innego rodzaju zasobu naturalnego - biologicznego. Pod tym względem przypomina rolnictwo nawadniane, jednak w odróżnieniu od niego nie wiąże się z poborem wody ze źródeł naturalnych.

Często rozważa się jeden z rodzajów zużycia wody podlewanie.

Należy zauważyć, że zasoby wody są wykorzystywane do celów odpoczynek i leczenie. Funkcja ta nabiera coraz większego znaczenia, chociaż nie określono jeszcze jej wymagań technicznych ani podstaw ekonomicznych. Z reguły każdy kompleks gospodarki wodnej obejmuje różne rodzaje wykorzystania i zużycia zasobów wodnych. Jednakże zestaw rodzajów zastosowań i ich stosunek ilościowy są bardzo zróżnicowane. Z tego wynika świetna opcja organizacja zespołów gospodarki wodnej. Różnice w strukturze poszczególnych opcji zależą od cech naturalnych każdego basenu i struktury gospodarczej odpowiedniego regionu.

Zasoby wodne to słodka woda nadająca się do spożycia, znajdująca się w rzekach, jeziorach, lodowcach i podziemnych poziomach. Pary atmosferyczne, słone wody oceaniczne i morskie nie są jeszcze wykorzystywane w gospodarce, dlatego stanowią potencjalne zasoby wodne.

Znaczenie wody w gospodarce światowej jest trudne do przecenienia. Znajduje zastosowanie niemal we wszystkich sektorach gospodarki: w energetyce, do nawadniania gruntów rolnych, w wodociągach przemysłowych i komunalnych. Często źródła wody służą nie tylko celom poboru wody, ale są także obiektami użytku gospodarczego jako szlaki komunikacyjne, tereny rekreacyjne, zbiorniki wodne dla rozwoju rybołówstwa.”

Objętość wody zawartej w rzekach, jeziorach, lodowcach, morzach i oceanach, w poziomach podziemnych i atmosferze sięga prawie 1,5 miliarda km 3. Taki jest potencjał wodny naszej planety. Jednak 98% całkowitej objętości wody to woda słona i tylko 28,3 mln km 3. „dla wody słodkiej (o mineralizacji poniżej 1 g/l). Generalnie ilość wody słodkiej jest wielkością bardzo znaczącą, szczególnie w porównaniu ze współczesnym światowym zużyciem, które w latach 90-tych sięgało 4-4,5 tys. metrów sześciennych rocznie Wydawać by się mogło, że ludzkość nie musi się martwić o słodką wodę, gdyż jest jej 10 000 razy więcej niż potrzeba, jednak większość słodkiej wody (prawie 80%) składa się z wody z lodowców, pokryw śnieżnych, podziemnego lodu wiecznej zmarzliny i głębokich warstwach skorupy ziemskiej. Obecnie nie są one wykorzystywane i są uważane za potencjalne zasoby wody. Ich przyszły rozwój zależy nie tylko od udoskonalenia technik wydobywania wody i jej ekonomicznej wykonalności, ale także od rozwiązania często negatywnych, nieprzewidywalnych problemów środowiskowych które niespodziewanie powstają podczas korzystania z niekonwencjonalnych źródeł wody.

Jednorazowa objętość wód rzecznych na lądzie jest niewielka – szacuje się ją na zaledwie 2000 km3, ale dzięki cyklowi rzeki rocznie odprowadzają do Oceanu Światowego około 40-41 tys. km3. Według obliczeń M.I. Lvovicha (1986) całkowity przepływ rzeki wynosi 38 830 km3. Ponadto z lądu do oceanu przepływa 3000 km3. słodką wodę w postaci lodu i roztopioną wodę z lodowców Grenlandii i Antarktydy oraz 2400 km3. - w formie przepływu podziemnego (omijając rzeki). Tym samym rocznie do oceanu z lądu trafia około 44,5 tys. metrów sześciennych wody.

Zatem wielkość zasobów słodkiej wody na świecie jest ogólnie niewielka i rozkłada się bardzo nierównomiernie na kontynentach. Ponadto spływ powierzchniowy podlega ostrym wahaniom sezonowym, co ogranicza możliwość jego rozwoju gospodarczego.

Rysunek 1 przedstawia dostępność zasobów przepływu rzek na mieszkańca (tysiące metrów sześciennych/rok) według kontynentu i części świata.

Rysunek 1. Dostępność zasobów przepływu rzek w przeliczeniu na mieszkańca.

Dostępne zasoby wodne rzek dzielą się na dwie kategorie – przepływ powierzchniowy i podziemny. Najbardziej wartościowy ekonomicznie jest podziemny składnik spływu, ponieważ jest on mniej podatny na sezonowe lub dzienne wahania objętości. Ponadto ryzyko zanieczyszczenia wód gruntowych jest mniejsze. Stanowią one przeważającą część „zrównoważonego” przepływu, którego rozwój nie wymaga budowy specjalnych urządzeń sterujących. Składnik powierzchniowy odpływu obejmuje wody powodziowe i powodziowe, które zwykle płyną szybko wzdłuż koryt rzek.

Na obszarach o sezonowym nawilżaniu atmosfery stosunek przepływów wody w korytach rzek w suchych i wilgotnych okresach roku może sięgać 1:100, a nawet 1:1000. Na takich terenach przy zagospodarowaniu spływu powierzchniowego konieczna jest budowa zbiorników umożliwiających sezonową lub wręcz długoterminową regulację.

Im większy udział zrównoważonego składnika przepływu, tym wyższa wartość ekonomiczna lub jakość potencjału zasobów wodnych regionu. Jego wartość jest ilościowo zdeterminowana wielkością przepływu podziemnego i przepływem kanałowym niżowym. Szacuje się całkowite dostępne zasoby wody na świecie; 41 tysięcy km sześciennych rocznie, z czego tylko 14 tys. km sześciennych. stanowią ich stałą część (M. I. Lvovich, 1986).

Ryż. 2. Średni przepływ wody w największych rzekach (m3/s)

Bilans wodny i jego kategorie. We współczesnych gospodarkach głównymi odbiorcami wody są przemysł, rolnictwo i obiekty użyteczności publicznej. Pobierają na swoje potrzeby określone ilości wody ze zbiorników naturalnych i sztucznych, stanowiących ujęcie wody. Zatem według nowych obliczeń M.I. Lwowicza całkowite pobranie wody w 2000 r. wyniesie 4780 km sześciennych.

Podczas użytkowania następuje utrata pewnej ilości pobranej wody poprzez parowanie, przesiąkanie, wiązanie technologiczne itp., a skala tego zużycia jest różna u różnych odbiorców. W przypadku małych obszarów straty te uważa się za nieodwołalny. Ich objętość jest największa (do 80-90%) w przypadku zastosowań rolniczych. W niektórych gałęziach przemysłu opracowano i nadal intensywnie udoskonala się systemy zamkniętego lub wielokrotnego wykorzystania wody, za pomocą których znacznie zmniejsza się zarówno ogólną wielkość poboru wody, jak i wielkość nieodwracalnych strat.

Usługi komunalne i rolnictwo, przemysł; i elektrownie wodne mają różne wymagania dotyczące jakości wody. Woda wykorzystywana do celów pitnych oraz w niektórych gałęziach przemysłu (spożywczego, chemicznego itp.) powinna posiadać najwyższe walory sanitarne i smakowe. Produkcja metalurgiczna czy np. górnicza może zadowolić się wodą niskiej jakości i wykorzystywać systemy zaopatrzenia w wodę obiegową.

Wielokrotne użycie tej samej objętości wody zmniejsza pobór wody, ale wymusza wprowadzenie do bilansu wodnego jeszcze jednej kategorii - konsumpcja wody - całkowita ilość wody zużytej przez dany sektor gospodarki w określonym przedziale czasu.

W sektorze użyteczności publicznej zużycie wody i pobór wody są równe, ponieważ recykling zaopatrzenia w wodę w tej branży praktycznie nie jest prowadzony na obecnym poziomie. W przemyśle pobór wody jest znacznie niższy niż zużycie wody ze względu na jej wykorzystanie zamknięte obiegi zaopatrzenia w wodę, gdy woda jest pobierana ze źródeł wyłącznie w celu zrekompensowania nieodwracalnych strat.

W rolnictwie zużycie wody może również ilościowo przekraczać pobór wody ze źródeł, ponieważ do nawadniania często wykorzystuje się ścieki organiczne z miejskich systemów komunalnych lub częściowo oczyszczone ścieki z niektórych przedsiębiorstw przemysłowych.

Struktura poboru wody i zużycia wody, czyli rozkład ilości pobranej wody pomiędzy odbiorcami, może znacznie różnić się w zależności od regionu, odzwierciedlając ogólny poziom rozwoju gospodarczego gospodarki, jej specjalizację oraz w dużej mierze specyfika warunków naturalnych. Każdemu ekonomicznemu wykorzystaniu wody przez różnych konsumentów towarzyszy pojawienie się ścieki lub ścieki. Są przeciążone ogromną ilością obcych substancji pochodzenia przemysłowego, rolniczego czy komunalnego, zmieniających właściwości fizykochemiczne masy wodnej. Nawet jeśli stosuje się najbardziej zaawansowane metody oczyszczania ścieków znane współczesnej nauce (mechaniczne, chemiczne, biologiczne), do rozcieńczenia 1 m 3 takich ścieków należy zużyć co najmniej 8-10 m 3 czystej wody naturalnej. W przypadku odprowadzania nieoczyszczonych ścieków zużycie wody wzrasta kilkukrotnie. Obecnie na świecie wśród ścieków bytowych odprowadzanych do zbiorników naturalnych przeważają kategorie wód słabo oczyszczonych lub w ogóle nieoczyszczonych.

W rezultacie zjawiska kryzysowe dotykają nie tylko obszarów, które początkowo były wyczerpane w zasobach wodnych, ale także tych, na których występują sprzyjające warunki naturalne do powstawania znacznych ilości wody. Niekontrolowane technogeniczne przekształcenia jakości geosystemów wodnych stwarzają zagrożenie „głodem wodnym” dla gospodarek tych krajów.

Światowe zużycie wody. Według szacunków (Lvovich, 1986) na początku lat 80. na świecie zużywano na różne potrzeby gospodarcze około 4,5 tys. kilometrów sześciennych, a w 1987 r. – 3,3 tys. kilometrów sześciennych. woda. Objętość ta stanowi prawie 8% całkowitego całkowitego przepływu z powierzchni lądu do oceanu. Można stwierdzić, że ogólnie rzecz biorąc, gospodarka światowa jest w pełni zaopatrzona w słodką wodę w ilości niezbędnej do zaspokojenia jej potrzeb. Należy jednak zwrócić uwagę na bardzo gwałtowny, niemal niekontrolowany wzrost niedożywienia w drugiej połowie XX wieku. W ciągu ostatnich 80 lat zużycie wody w rolnictwie wzrosło 6-krotnie, w miastach 7-krotnie, w przemyśle 20-krotnie, a w celach ogólnych 10-krotnie.

W ujęciu poszczególnych składników bilans wodny świata w okresie nowożytnym przedstawia się następująco.

Miejskie zaopatrzenie w wodę. Na początku lat 80. na potrzeby ludności wydano około 200 km3, a jednocześnie 100 km3. zaginął na zawsze. W 1990 roku wydobyto na te cele ponad 300 kilometrów sześciennych. Normy zużycia wody na osobę średnio 120-150 litrów dziennie. W rzeczywistości bardzo się zmieniają. W miastach krajów uprzemysłowionych zużycie wody jest szczególnie wysokie. Na przykład w krajach europejskich wzrasta do 300-400 l/dzień. W miastach krajów rozwijających się, położonych w regionach subsuchych lub suchych, normy obniża się do 100-150 l/dzień. Mieszkaniec wsi zużywa znacznie mniej wody. Na wilgotnych obszarach krajów rozwiniętych zużywa do 100-150 litrów wody dziennie, a na suchych obszarach tropikalnych - nie więcej niż 20-30 litrów.

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) obecnie ponad 1,5 miliarda ludzi na świecie nie ma czystej, bezpiecznej wody, a do 2000 roku ich liczba może osiągnąć 2 miliardy osób.

Zaopatrzenie w wodę przemysłową. Unikalne właściwości wody jako ciała naturalnego pozwalają na jej bardzo szerokie zastosowanie w różnorodnych gałęziach przemysłu. Wykorzystywany jest do celów energetycznych, jako rozpuszczalnik, chłodziwo i składnik wielu procesów technologicznych. Wodochłonność różnych gałęzi przemysłu różni się w zależności od rodzaju produktu, zastosowanych środków technicznych i schematów technologicznych. Do produkcji 1 tony gotowych wyrobów zużywa się obecnie następujące ilości wody słodkiej: papier 900-1000 m3, stal - 15-20 m3, kwas azotowy - 80-180 m3, celuloza - 400-500 m3, włókno syntetyczne 500 m3 , tkanina bawełniana 300-1100 m 3 itp. Ogromne ilości wody zużywają elektrownie do chłodzenia bloków energetycznych. Zatem do pracy elektrowni cieplnej o mocy 1 mln kW potrzeba 1,2-1,6 km 3 wody rocznie, a do pracy elektrowni jądrowej o tej samej mocy - do 3 km 3 ( Rozanov, 1984. Tylko na potrzeby energetyczne ze źródeł wody pobiera się 320 km 3 wody, a marnuje się 20 km 3 .

W energetyce cieplnej szeroko wykorzystuje się systemy zaopatrzenia w wodę obiegową, wykorzystując część ścieków i oczyszczonej wody z innej produkcji przemysłowej, ponieważ do chłodzenia można wykorzystać wodę stosunkowo niskiej jakości. Zużycie wody na cele energetyczne powoduje odpływ termiczny wynoszący 300 km 3, co wymaga do rozcieńczenia 900 km 3 wolnej wody słodkiej.

Jeszcze większy jest udział pozostałych gałęzi przemysłu w całkowitym zużyciu wody na potrzeby przemysłu – 440 km 3 ; W wyniku recyklingu systemów wodociągowych zużywają one 700 km 3, tracąc jednocześnie ponad 10% tej objętości. To właśnie w instalacjach przemysłowych powstają ścieki wzbogacone w szczególnie toksyczne związki, trudne do usunięcia ze ścieków. Całkowita objętość ścieków wynosi 290 km 3 . Ponieważ nowoczesna technologia uzdatniania wody jest wciąż daleka od doskonałości i wiele przedsiębiorstw w różnych krajach odprowadza ścieki do zbiorników wodnych niedostatecznie lub słabo oczyszczonych, w rezultacie do rozcieńczenia tej objętości zanieczyszczonej wody potrzeba 5800 km 3 wolnej wody, tj. 20-krotnie więcej.

Zaopatrzenie w wodę rolnictwa. Największym konsumentem wody jest rolnictwo. Według przybliżonych obliczeń w 1990 r. ten sektor gospodarki światowej pochłonął ponad 3000 km 3, tj. 3,5 razy więcej niż przemysł. Prawie całą tę objętość wykorzystano do podlewania gruntów nawodnionych, a jedynie 55 km 3 na zaopatrzenie w wodę zwierząt gospodarskich.

Na początku lat 80. na świecie nawadniano 230 milionów hektarów ziemi. Przy średnim nawodnieniu wynoszącym 12-14 tys. m 3 /ha wydano od 2500 do 2800 km 3 czystej, wolnej wody i znaczną część (około 600 km 3) oczyszczonych i rozcieńczonych ścieków z sektora bytowego i części produkcji przemysłowej na nawadnianiu. Według bardzo przybliżonych szacunków z powierzchni nawodnionych gruntów wyparowało około 1900 km 3 i zostało przeniesione przez roślinność, 500 km 3 odpłynęło do podziemnych poziomów. Tym samym, w przeciwieństwie do zużycia wody przemysłowej, wykorzystanie wody do nawadniania gwałtownie zwiększa nieodwracalne straty spowodowane bezproduktywnym parowaniem z powierzchni nawadnianych gruntów i powoduje spływ w postaci wody do nawadniania lub wody powrotnej, którą trudno jest wychwycić, oczyścić i ponownie wykorzystać . Jednocześnie ich objętość jest ogromna, są nasycone biosilnymi (azotem, fosforem) i innymi łatwo rozpuszczalnymi związkami, dzięki czemu wzrasta mineralizacja wody. Pojawienie się znacznych ilości zmineralizowanych wód gruntowych w obszarach subsuchych lub jałowych z terenami nawadnianymi stwarza niebezpieczeństwo wtórnego zasolenia i degradacji gleby.

Szczególnym problemem są odpływy z gospodarstw hodowlanych. Choć ich łączny wolumen w światowym zużyciu wody na potrzeby rolnictwa jest niewielki (zaledwie 10 km 3 ), są one niezwykle przeciążone związkami organicznymi, trudne do odtworzenia i powodują szczególnie szybkie zanieczyszczenie zbiorników wodnych.

Według obliczeń M.I. Lwowicz (1994), współczesny pobór wody z różnych źródeł (rzeki, jeziora, zbiorniki, poziomy podziemne) na potrzeby przemysłowe i bytowe, kompleksy nawadniające i inwentarskie to ponad 4000 km 3, a objętość odpadów wynosi około 2000 km 3. Jeśli założymy, że wszystkie ścieki są oczyszczane zgodnie ze standardami, to w tym przypadku do ich rozcieńczenia potrzeba co najmniej 8300 km 3 czystej wody (20% całkowitego przepływu i 60% stałego przepływu). Jednak w wyniku niedoskonałości współczesnego wykorzystania i uzdatniania wody zanieczyszcza się znacznie więcej wody. Jeśli więc ilościowe wyczerpywanie się zasobów wody z tradycyjnych źródeł w skali globalnej nie zagraża ludzkości w najbliższej przyszłości, to już dziś widoczne jest pogorszenie jakościowe.

Ostre napięcie w bilansie wodnym i sytuacje kryzysowe w zużyciu wody wzrastają niepomiernie w krajach o ograniczonym potencjale zasobów wodnych, gdzie w rzeczywistości nie ma wolnych rezerw wody do rozcieńczania ścieków i wody uzdatnionej. Zjawiska takie są typowe w wielu uprzemysłowionych krajach świata, gdzie niedostateczna konsumpcja praktycznie pochłania wszystkie zasoby wody. Taka jest sytuacja w innych krajach Europy i na wielu obszarach Stanów Zjednoczonych. Problem zaopatrzenia w wodę jest jeszcze bardziej dotkliwy w krajach rozwijających się, gdzie często brakuje wysokiej jakości wody pitnej, a istniejące cieki wodne i zbiorniki powierzchniowe służą jako kolektory odprowadzające całkowicie nieoczyszczone ścieki przemysłowe.

Zużycie wody i jej struktura są odmienne na poszczególnych kontynentach. Cechy współczesnej gospodarki wodnej zależą zarówno od czynników naturalnych (przede wszystkim dostępności przepływu rzek, cech klimatycznych, struktury powierzchni), jak i od struktur społeczno-gospodarczych. Największe ilości wody zużywają gospodarki krajów azjatyckich. Prawie 90% tej kwoty w Azji wydawane jest na potrzeby rolnictwa. Podobna sytuacja jest typowa dla Ameryki Południowej i Afryki, choć w sumie udział tych kontynentów w światowym zużyciu wody jest niewielki. W Ameryce Północnej i Europie zużycie wody w przemyśle i rolnictwie jest w przybliżeniu równe.

Prognozy przyszłego zużycia wody. Istnieje kilka opcji globalnych prognoz wykorzystania wód naturalnych przez gospodarkę światową. Jedną z opcji światowego bilansu wodnego pod koniec tego stulecia opracował M.I. Lwowicz (1986). Według jego obliczeń ludność świata, która w 2000 roku wzrosła do 6,2 miliarda ludzi (z czego 3,2 miliarda ludzi będzie mieszkać w miastach i korzystać ze scentralizowanych systemów zaopatrzenia w wodę), będzie zużywać na potrzeby domowe około 480 km 3 wody, 320 km Pojawią się 3 ścieki. Jeśli ścieki zostaną całkowicie oczyszczone, do ich późniejszego rozcieńczenia potrzeba tylko około 1000 km 3 wody. Jeżeli nowoczesne praktyki w zakresie zużycia wody będą kontynuowane (odprowadzanie nieoczyszczonych lub nieoczyszczonych ścieków do jednolitych części wód), zanieczyszczonych zostanie 6 000 km 3 wody.

Produkcja energii na świecie, według prognozy MIREK-HP, do końca stulecia wyniesie 300-330 tys. J. Na potrzeby energetyczne będzie pobieranych około 200 km 3 wody i jednocześnie 140 km 3 powstanie drenaż cieplny. Do ich rozcieńczenia potrzebne będzie około 400 km3 wolnej wody. Pozostałe gałęzie przemysłu, biorąc pod uwagę wzrost wielkości swojej produkcji, do 2000 r. będą potrzebowały 1800 km 3 wody. Udoskonalenie zamkniętych systemów recyklingu wody, rozwój technologii niskowodnych lub „suchych”, ograniczenie praktyki odwadniania przedsiębiorstw przemysłowych oraz doskonalenie technologii uzdatniania pozwolą, zgodnie z założeniami tej prognozy, ograniczyć pobór wody na cele przemysłowe do 500 km 3 . Wielkość przepływu nieodwracalnego wyniesie 120 km 3 , a ilość ścieków 380 km 3 . Na ich rozcieńczenie zostanie przeznaczonych 5700 km 3. woda.

W rolnictwie łączna powierzchnia nawadnianych gruntów prawdopodobnie wzrośnie do 320-350 milionów hektarów, a intensywność nawadniania zostanie zmniejszona do 9,5 tys. m 3 /ha ze względu na oszczędzające wodę metody nawadniania (zraszanie, kroplowanie itp.) . W rezultacie na potrzeby nawadniania zostanie pobranych aż 3000 km3 wody, z czego 2600 km3 zostanie przeznaczone na parowanie i infiltrację. Zużycie wody w hodowli zwierząt wzrośnie do 110 km. Choć ilość ścieków nieznacznie wzrośnie, w wyniku bardziej zaawansowanego oczyszczania i unieszkodliwiania, będą one zanieczyszczać znacznie mniej czystej wody - około 180 km 3 .

Obliczenia wskazują, że sytuacja w najbliższej przyszłości pozostanie napięta. Gospodarka światowa jako całość pochłonie pod koniec tego stulecia około 5,7 tys. km 3 wody (16%) całkowitego przepływu), a ścieki w objętości 1300 km 3 zanieczyszczą 8,5 tys. km 3, co stanowi równowartość do 21% całkowitego i 61%) przepływu zrównoważonego.

Środowisko wodne obejmuje wody powierzchniowe i podziemne. Wody powierzchniowe skupiają się głównie w oceanie, zawierającym 1 miliard 375 milionów km3 – około 98% całej wody na Ziemi. Powierzchnia oceanu (obszar wodny) wynosi 361 milionów km2. Jest około 2,4 razy większy od powierzchni lądowej terytorium i zajmuje 149 milionów km2. Woda w oceanie jest słona, a większość z niej (ponad 1 miliard km3) utrzymuje stałe zasolenie na poziomie około 3,5% i temperaturę około 3,7°C. Zauważalne różnice w zasoleniu i temperaturze obserwuje się niemal wyłącznie w powierzchniowej warstwie wód, a także w przybrzeżnych, a zwłaszcza w morzach śródziemnomorskich. Zawartość rozpuszczonego tlenu w wodzie znacznie spada na głębokości 50-60 metrów.

Wody gruntowe mogą być zasolone, słonawe (mniejsze zasolenie) i świeże; istniejące wody geotermalne mają podwyższoną temperaturę (ponad 30°C). Do działalności produkcyjnej człowieka i na potrzeby jego gospodarstw domowych potrzebna jest świeża woda, której ilość stanowi zaledwie 2,7% całkowitej objętości wody na Ziemi, a bardzo niewielka jej część (tylko 0,36%) jest dostępna w miejscach, gdzie są łatwo dostępne do ekstrakcji. Większość słodkiej wody zawarta jest w śniegu i słodkowodnych górach lodowych występujących głównie na obszarze koła podbiegunowego. Roczny światowy przepływ rzeczny słodkiej wody wynosi 37,3 tys. km3. Dodatkowo można wykorzystać część wód gruntowych równą 13 tys. km3. Niestety większość przepływu rzek w Rosji, wynosząca około 5000 km3, występuje na nieurodzajnych i słabo zaludnionych terenach północnych. W przypadku braku wody słodkiej wykorzystuje się słoną wodę powierzchniową lub podziemną, odsalając ją lub hiperfiltrując: przepuszczając ją pod dużą różnicą ciśnień przez membrany polimerowe z mikroskopijnymi otworami, które zatrzymują cząsteczki soli. Obydwa te procesy są bardzo energochłonne, dlatego ciekawą propozycją jest wykorzystanie jako źródła świeżej wody słodkowodnych gór lodowych (lub ich części), które w tym celu holowane są za pomocą wody na brzegi nieposiadające słodkiej wody, gdzie są zorganizowane tak, aby się topić. Według wstępnych obliczeń twórców tej propozycji pozyskiwanie świeżej wody będzie w przybliżeniu o połowę mniej energochłonne niż odsalanie i hiperfiltracja. Ważną cechą charakterystyczną środowiska wodnego jest to, że głównie przez nie przenoszone są choroby zakaźne (około 80% wszystkich chorób). Jednak niektóre z nich, na przykład krztusiec, ospa wietrzna, gruźlica, przenoszone są drogą powietrzną. Aby przeciwdziałać rozprzestrzenianiu się chorób przez wodę, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ogłosiła tę dekadę Dekadą Wody Pitnej.