Поверхностные водные ресурсы
ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ И ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ
Водные ресурсы – это пригодные для использования человеком воды. Водные ресурсы сосредоточенны в поверхностных и подземных водных объектах, атмосфере и почве (табл.2.1). Активно используемые водные ресурсы образуют водный фонд.
Табл.2.1
Характеристика мировых запасов вод
| Водные объекты | Запасы, % | Запасы пресной воды, % | Время возобновления | Использование для водопотребления |
| Океан | 96,53 | - | 3000 лет | не используются |
| Подземные воды | 1,7 | 30,06 | 5000 лет | питьевые цели |
| Ледники | 1,76 | 69.55 | 8000 лет | не используются |
| Озера | 0,013 | 0,26 | 7 лет | широкое использование |
| Почвенная влага | 0,001 | 0,05 | 1 год | потребление растениями |
| Атмосферная влага | 0,001 | 0,04 | 10 сут | не используются |
| Болота | 0,001 | 0,03 | 5 лет | не используются |
| Реки | 0,0002 | 0,006 | 12 сут | широкое использование |
Водный фонд - совокупность водных объектов в пределах территории Российской Федерации, включенных или подлежащих включению в государственный водный кадастр.Наиболее широко используются реки, подземные водоносные горизонты и озера, в которых сосредоточено 55% ресурса. Озера и подземные воды, кроме ресурса характеризуются статическими (вековыми) запасами, которые составляют около 54068км3 (табл.2.2).
Табл.2.2
Суммарные водные ресурсы России
(по данным Центра регистра и кадастра)
| Ресурсы | Среднемноголетний объем возобновляемого стока | Статические запасы | ||
| км3/год | % | км3 | % | |
| Речной сток* | - | - | ||
| Озера | ||||
| Болота | ||||
| Ледники | ||||
 Подземные воды | 787.5 | |||
| Почвенная влага | - | - | ||
| Всего | 10199.5 |
*В том числе 227 км3/год речного стока, поступающего с территории других государств.
Рис.2.1 Соотношение водных ресурсов сосредоточенных в объектах водного фонда.
Запасы пресной воды, сосредоточенные в Российской федерации, оцениваются объемом 50 км3. Водообеспеченность населения в этом случае составляет около 1000 л/сут*чел, при средней потребности в воде около 200 л/сут*чел. Однако, неравномерность распределения водных ресурсов и расселения людей оказывают решающее значение в водообеспечении населения и отраслей экономики. В наиболее освоенных районах европейской части страны, где сосредоточено до 80% населения и производственного потенциала, сосредоточено менее 10% водных ресурсов.
Сведения о водных объектах представлены в Государственном водном реестре. Государственный водный реестр – это постоянно пополняемый и обновляемый систематизированный свод данных о водных объектах и их использовании. Он создается в целях информационного обеспечения комплексного и целевого использования водных объектов, их охраны, планирования и разработки мероприятий по предотвращению негативного воздействия вод и ликвидации его последствий.
Государственный водный реестр содержит сведения:
· о водных объектах и их бассейнах, особенностях их водного режима, их физико-географических, морфометрических и других особенностях;
· о водохозяйственных системах и использовании водных объектов для водопотребления и водоотведения;
· о водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, других зонах с особыми условиями их использования;
· о предоставлении водных объектов в пользование и о договорах водопользования.
Поверхностные водные ресурсы
Болота занимают 140,8 млн. га, что составляет около 8% территории страны. Основные массивы сосредоточены в Северо-Западном регионе, на севере Центрального региона, юге Уральского и в Сибирском регионах. В болотах сосредоточено около 3000 км3 статических запасов природных вод. Среднемноголетние эксплуатационные ресурсы болот составляют порядка 300 км3/год. Болота содержат большое количество воды, но низкого качества, что не позволяет ее использовать даже для технических целей. Требуемая водоподготовка, в настоящее время, слишком дорогая, поэтому воды болот в Российской федерации не используются для целей водопотребления.
Болота играют важную роль в формировании гидрологического и гидрохимического режима рек. Замедленный водообмен болот позволяет аккумулировать сток с водосборной площади во время снеготаяния и выпадения дождей и перераспределять его в течение года, делая режим стока более равномерным. Поэтому болота приводят к снижению расходов половодья и паводков и увеличению объемов стока в меженные периоды.
Рис.2.2 Площадь болот, в процентах от площади субъектов федерации
(http://www.peatlands.ru/?file=home.php&page=home&lang=ru).
Болота являются своеобразным биологическим фильтром, который снижает загрязненность поверхностного стока и тем самым регулирует гидрохимический режим стока.
Ледникиявляются существенными аккумуляторами пресной воды. На территории России основная масса ледников сосредоточена на арктических островах и в горных районах. Ледники выполняют функцию перераспределения стока и атмосферных осадков и регулирования стока горных рек. Для использования интерес представляют ледники горных районов, определяющие водность горных рек.
Рис.2.3 Распределение ледников на территории России, км2.
Рассматривается возможность использования воды айсбергов. Транспортировка айсберга объемом 10 млрд. м3 в Калифорнию (США) и создание специального водохранилища, где будет накапливаться талая вода из айсберга, потребует не больше 1 млн. долларов, стоимость же полученной воды составит не меньше 100 млн. долларов. Использование пресной воды ледника намного выгодней опреснения солёной воды или транспортировки пресной воды из отдаленных районов.
Озера. На территории России расположено 2,7 млн. озёр с общим запасом пресной воды 26,5 тыс. км3. Самое глубокое пресноводное озеро мира - Байкал. Его глубина достигает более 1,5 км. В нём сосредоточено 23тыс. км3 воды, или 20% мировых и 87% национальных запасов пресных вод. По территории России озёра распределены неравномерно. Северо–Западный регион считается краем озер.
В природе озера выполняют следующие основные функции:
Ø аккумулирующая - вещества, стекающие с территории водосбора и транспортируемые реками, накапливаются в озерах;
Ø регулирующая - озера принимают на себя часть стоков поступающих с территории водосбора, снижая высоту половодий и паводков, создавая более равномерный внутригодовой режим стока рек.
Табл.2.3
Характеристика крупных озер России
| Озеро | Площадь, км2 | Средняя глубина, м | Запас воды, км3 | Ресурс, км3 /год |
| Каспийское | 266.4 | |||
| Байкал | 60.1 | |||
| Ладожское | 5.1 | 74.8 | ||
| Онежское | 19.9 | |||
| Зайсан | 9.6 | 19.4 | ||
| Ханка | 18.5 | |||
| Таймыр | 2.8 | 0.3 |
В настоящее время озёра служат источником питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения. Озера используются для целей туризма, отдыха, спорта. Озера всегда использовались для рыбохозяйственных целей.
Подземные водные ресурсыобладаютболее высокой степенью защищенности от техногенного загрязнения, поэтому их экологическое состояние, по сравнению с поверхностными водами, намного лучше, что определяет максимальное их использование для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Естественные ресурсы подземных вод составляют примерно 790 км3/год. Потенциальные эксплуатационные ресурсы составляют около 316 км3/год. Более трети потенциальных ресурсов сосредоточены в европейской части страны. Небольшие запасы пресных подземных вод сосредоточены в Северо-западном регионе, на юге Приволжского, в Южном и отдельных областях Центрального регионов. В целом по стране степень освоения запасов подземных вод не превышает 19%.
В ряде стран (например, Венгрия, Исландия) для теплоснабжения и получения электроэнергии широко используются термальные подземные воды. Россия обладает весьма значительными потенциальными ресурсами таких вод в Дальневосточном и Сибирском регионах, но их разведанные запасы и использование невелики.
К началу 2000 года в России было разведано 60 месторождений термальных вод, в том числе 5 месторождений имеют эксплуатационный ресурс 315 тыс. м3/сутки. Добыча воды производилась из 28 месторождений с годовым объемом 34 млн. м3. Общая мощность российских геотермальных станций и установок составляет немногим более 500 МВт.
Рис. 2.4 Структура использования термальных подземных вод, %.
(http://www.5ballov.ru/referats/preview/41779/1)
Подземные воды играют громадную роль в природе, участвуя практически во всех физико-географических процессах, происходящих в литосфере. Благодаря их перемещению происходит перенос растворенных веществ, растения получают питательные соли и влагу. Подземные воды активно влияют на формирование рельефа: оползни, эрозия; вызывают при определенных условиях заболачивание. Они участвуют в питании рек и озер, являясь при этом самой устойчивой частью стока.
Реки.В России насчитывается свыше 3 млн. рек общей длиной более 9.5 млн. км. Общий объем речного стока страны составляет 4043 км3/год.
Речной сток формируется за счет поверхностного и подземного питания. Поверхностный сток образуется на территории водосборной площади в результате выпадения дождей и таяния снега. Время добегания поверхностного стока до рек с наиболее удаленных точек водосборной площади зависит от рельефа местности, густоты речной сети и водно-физических свойств почво-грунтов, и составляет примерно 1…15 суток. Проходя по поверхности водосбора сток приобретает специфичный гидрологический режим и формирует свой гидрохимический состав за счет вымыва веществ из почвы. Так удельный вымыв фосфора с территории водосбора, занятой смешанными лесами, составляет порядка 0.056 кг/га, луга дают реке около 0.1кг/га, а для низинных болот эта величина составляет 0.4 кг/га. Объем вымыва фосфора с сельскохозяйственных площадей изменяется в пределах 1 – 5кг/га, т.е. в 3-100раз больше чем с естественных угодий.
Табл. 2.4
Основные характеристики крупных рек России.
| Река | Площадь водосбора, тыс.км2 | Длина, км | Средне-многолетний расход, м3/с | Объем стока, км3 | ||
| норма | макс. | мин. | ||||
| Обь | 12,8 | |||||
| Енисей | 19,9 | |||||
| Лена | 16,8 | |||||
| Амур | 10,9 | |||||
| Волга | 8,04 | |||||
| Днепр | 1,71 | 20,5 | ||||
| Дон | 0,89 | 28,1 | 11,7 | |||
| Нева | 2,48 | 78,5 | 36,3 | |||
| Урал | 0,32 | 10,1 | 2,9 | |||
| Западная Двина | 87,9 | 0,64 | 20,3 | 31,7 | 11,6 |
Рис.2.5 Протяженность естественных водотоков в % от их суммарной длины.
(Классификация рек по протяженности:
ручьи – протяженность до 10км,
малые реки 10…100км,
средние реки 100…300км,
крупные – более 300 км).
Таким образом, качественный и количественный сток рек определяется условиями, которые складываются на водосборной площади, что позволяет считать его индикатором состояния и мерой использования территории водосбора.
Подземный сток делится на две составляющие: грунтовый (сток первого безнапорного водоносного горизонта) и межпластовый сток. Грунтовый сток более инертен по сравнению с поверхностным и позволяет учитывать в основном сезонные изменения. При этом грунтовый сток, также как и поверхностный сток, может служить индикатором состояния водосборной площади и условий хозяйственной деятельности человека. Наиболее постоянным в количественном и качественном плане является сток собственно подземных вод, т.е. вод второго и нижележащих водоносных горизонтов. Он обеспечивает реке определенную фоновую составляющую, гарантируя минимальный объем воды в реке и его качество. Важными для речной экосистемы являются сезонные изменения стока, так как в сезонном плане существенно изменяются функции реки.
Летний меженный период характеризуется относительно малыми расходами, глубинами и скоростями течения воды. Это создает благоприятный температурный режим, вода насыщается кислородом, что способствует росту и развитию водной биоты. Биомасса растительных организмов увеличивается за счет поглощения биогенных веществ, что ведет к снижению их концентрации в воде, т.е. происходит самоочищение воды.
В осенний период заканчивается активная вегетация, что сопровождается снижением прироста биомассы водных организмов. Снижается температура воды, что сопровождается: увеличением прозрачности воды, за счет снижения биомассы планктона и осаждения взвешенных веществ на дно; увеличением содержание кислорода в воде, за счет повышения предела растворимости; снижением интенсивности протекания физико-химических процессов. Все это подготавливает условия перезимовки биоты.
Зимний период покоя, перед очередным этапом активной жизнедеятельности, который наступает весной.
Весна характеризуется большими расходами, глубинами и скоростями течения воды. Так, на весенний период приходится до 60-80 объема годового стока. Бурные потоки воды обладают большой транспортирующей способность, что позволяет рекам очиститься от наносов и отложений (самоочищение реки), которые выносятся на заливные луга, откладываются в старицы или перераспределяются по руслу реки. При этом за счет стоков с водосборной площади, особенно с заливных пойм вода насыщается биогенными веществами.
Большинство крупных рек протекают по равнинам. Равнинные реки имеют широкие долины и небольшие уклоны, что определяет спокойный режим стока с небольшими скоростями. Например, наименьший средний уклон имеет река Обь, который составляет 0.00004, а наибольший уклон равнинных рек имеет Енисей, который на участках доходит до 0.00037.
Водохранилища.Водохранилища позволяют обеспечить гарантированное водоснабжение за счет перераспределения водных ресурсов. В настоящее время в России функционируют 2290 водохранилищ объемом свыше 1 млн. м3 и 30 тыс. малых водохранилищ и прудов. Общая емкость водохранилищ составляет 800км3. К крупным и особо крупным объектам относятся 325 водохранилищ (емкостью более 10 млн. м3). Наибольшее количество водохранилищ находится в Приволжском регионе - 600, Центрально-Черноземном - 434, Уральском - 383. Самые крупные водохранилища находятся в азиатской части России. Так, средний объем одного водохранилища Сибирского региона достигает 26,4 км3, Дальневосточного - 7,4 км3, а например Приволжского региона - 1,4 км3.
Наряду с позитивной ролью водохранилищ следует отметить их негативное влияние на окружающую среду, которое заключается, например, в следующем:
- затопление и подтопление земельных угодий;
- разрушение берегов;
- активизация оползневых явлений, в зону которых попадают многие населенные пункты, включая такие крупные, как Волгоград, Саратов, Ульяновск;
- ухудшение технического состояния гидроузлов, большинство из которых нуждается в текущем ремонте, а сотни находятся в предаварийном состоянии.