Водные ресурсы и их использование

Содержание

Введение

Водные ресурсы - пригодные для использования в народном хозяйстве воды рек, озер, каналов, водохранилищ, морей и океанов, подземные воды, почвенная влага, вода (льды) ледников и снежного покрова; общий объем (единовременный запас) водных ресурсов приблизительно 1390 млн. км³, из них около 1340 млн. км³ - воды Мирового океана. Менее 3% относится к пресным водам (35,8 млн. км³), а доступны для использования всего 0,3%. Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, т. к. при рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе влагооборота. Однако потребление воды растет такими темпами, что во многих странах ощущается недостаток водных ресурсов, усиливающийся с каждым годом. Большую опасность вызывает загрязнение природных вод, вызванное сбросом в них сточных вод.

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, это и определяет актуальность темы работы.

Целью работы является изучение водного хозяйства и охраны окружающей среды.

Для достижения указанной цели ставятся следующие задачи:

1. Рассмотреть особенности водных ресурсов и их использование;

2.  Выявить классификацию водопользований  и источники загрязнений;

3.  Изучить способы сохранения  водных ресурсов.

1. Водные ресурсы и их использование

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли.

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.

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.[4, c.112]

По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 2012 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.[2, c.78]

Питьевое водоснабжение. Основными принципами питьевого водо–снабжения являются

• государственные гарантии первоочередного обеспечения питьевой водой граждан в целях удовлетворения их жизненных потребностей и охраны здоровья;
• государственный контроль и регулирование вопросов питьевого водоснабжения, подотчетность организаций, ответственных за питьевое водоснабжение, органам исполнительной власти и местного самоуправления, а также органам государственного надзора и контроля, органам по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям в пределах их компетенции;
• обеспечение безопасности, надежности и управляемости систем питьевого водоснабжения с учетом их технологических особенностей и выбора источника водоснабжения на основе единых стандартов и нормативов, действующих на территории РФ, приоритетное использование для питьевого водоснабжения подземных источников;
• учет и платность питьевого водоснабжения;
• государственная поддержка производства и поставок оборудования, материалов для питьевого водоснабжения, а также химических веществ для очистки и обеззараживания воды;
• отнесение систем питьевого водоснабжения к важным объектам жизнеобеспечения.

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.[5, c.112]

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 промышленности, 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.

Основным потребителем воды является население (81%), в промышленности используется 11%, остальная часть – в коммунально-бытовом секторе. [1, c.114]

В государственном предприятии «Мосводоканал» разработана и реализуется при поддержке правительства Москвы комплексная программа рационального использования воды. Существует техническая возможность выйти на норму расхода в 180-200 л в сутки на одного человека. В 2006 г. в результате налаживания городского хозяйства водопотребление на одного москвича снизилось на 10%. В бюджет Москвы планируется заложить финансирование мероприятий, связанных с экономией воды.

Для ликвидации утечек питьевой воды «Мосводоканал» разработал устройство с керамическими прокладками. Эксперименты по замене старой сантехники показали, что удельное водопотребление снижается с396 до 216 л в домах постройки 2000 г. и с 628 до 382 л – 2012 г. Модернизация и накладка всего оборудования с использованием разработок «Мосводоканала» позволила вдвое снизить потребление электроэнергии и почти на 20% уменьшить расход горячей воды.[7, c.99]

2. Классификация  водопользований и источники  загрязнений

Для водопользований устанавливаются следующие признаки классификации: цели водопользования; объекты водопользования; технические условия водопользования; условия предоставления водных объектов в пользование; характер использования воды; способ использования водных объектов; воздействие водопользований на водные объекты.

По целям водопользования разделяются на хозяйственно-питьевые, коммунальные нужды населения, на лечебные, курортные и оздоровительные цели, нужды сельского хозяйства, орошение и обводнение, промышленные нужды, нужды теплоэнергетики, территориальное перераспределение стока поверхностных вод и пополнение запасов подземных вод, нужды гидроэнергетики, нужды водного транспорта и лесосплава, нужды рыбного хозяйства, сброс сточных вод, прочие нужды, многоцелевое водопользование.

По объектам водопользования воды подразделяются на поверхностные, подземные, внутренние территориальные, морские.

По техническим условиям водопользования – на общее и специальное.

По условиям предоставления водных объектов в водопользование – на совместное и обособленное.

По характеру использования воду рассматривают как вещество с определенными свойствами, как массу и энергетический потенциал и как среду обитания.

По способу использования водных объектов – с изъятием воды (с возвратом и без возврата), без изъятия воды.

По воздействию водопользования на водные объекты – на количественные и качественные.

Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется  посредством регулирования деятельности как стационарных, так и других источников загрязнения.

На территории России практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК).

Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.

Загрязнение вод суши. Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Выделяют также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.

Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Степень опасности сноса пестицидов в период обработки сельскохозяйственных угодий зависит от способа применения и формы препарата. При наземной обработке опасность загрязнения водоемов меньше. При авиаобработке препарат может сноситься потоками воздуха на сотни метров и осаждаться на необработанной территории и поверхности водоемов.

Водохранилища и гидротехнические сооружения. В гидрографической сети России все большую роль играют искусственные водоемы – водохранилища (водоемы замедленного водообмена), предназначенные для выравнивания и регулирования стока, а также обеспечивать работу электростанций, систем орошения и др. Чтобы сбалансировать обеспечение водными ресурсами, в России была осуществлена широкая программа водохозяйственного и гидроэнергетического строительства. В то же время зарегулирование рек плотинами и образование водохранилищ имеет и отрицательные стороны.[6, c.114]

Министерство природных ресурсов РФ совместно с органами исполнительной власти субъектов федерации и организациями, деятельность которых влияет на экологическое состояние водохранилищ, обеспечивает в установленном порядке разработку и осуществление по согласованию с территориальными органами Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ, Государственного комитета по охране окружающей среды, Федеральной службы лесного хозяйства, органами государственного санитарно-эпидемологического надзора и другими заинтересованными организациями противоэрозионные, лесохозяйственные и другие мероприятия по предупреждению водной эрозии почв, загрязнения, засорения, заиливания и истощения водохранилищ, поддержанию благоприятного водного режима и качества воды, улучшению условий водопользования населения, среды обитания животных и растений.

Поддержание в надлежащем техническом и санитарном состоянии водохранилищ, предоставленных в особое пользование, осуществляется организациями, в пользовании которых они находятся.

К гидротехническим сооружениям относятся плотины, здания гидроэлектростанций, водосборные, водоспускные и водовыпускные сооружения, тоннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники, сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушения берегов водохранилищ, берегов и дна рек,  сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций, устройства от размыва на каналах, а также другие сооружения для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.

На территории России эксплуатируется 3 тыс. водохранилищ и несколько сот накопителей промышленных стоков и отходов, относящихся к разным формам собственности, принадлежащих различным министерствам и ведомствам. До 12% их эксплуатируется без реконструкции более 50 лет

Износ и старение основных фондов водного хозяйства, ликвидация ряда органов управления, возникновение различных форм собственности, отсутствие должного надзора за безопасной эксплуатацией делают все более реальным прорыв плотин водохранилищ и накопителей стоков, что может привести к катастрофическим последствиям, угрожает естественной основе жизни человека.

Исходя из статистики аварий на плотинах (1% их общего числа), можно предположить, что в ближайшие годы из-за износа основных фондов на гидротехнических сооружениях может произойти до 10-15 аварий с катастрофическими последствиями. По данным Роскомвода, около 12% напорных гидротехнических сооружений водохранилищ и около 20% накопителей жидких промышленных отходов находятся в аварийном или пред-аварийном состоянии. В первую очередь это относится к Краснодарскому гидроузлу, Шершневскому, Аргазинскому, Долгобродскому, и Кыштымскому гидроузлам в Челябинской области, Правдинскому в Калининградской области, Кузьминскому гидроузлу на Оке в Московской области и ряду других подобных сооружений.

Выше проектных отметок заполнены многие хвостохранилища и шламохранилища, что может привести к тяжелым последствиям. Стоит задача нейтрализовать токсичные вещества в поступающих в эти хранилища отходах производства, обеспечить систематический контроль за чистотой вод, сбрасываемых из хвостохранилищ в открытые водоемы.

В последние два-три года в связи с  финансовыми проблемами практически прекращены ремонтные и регламентные работы на ряде водохранилищ, числящихся на балансе металлургических заводов. А между тем они находятся в предаварийном и аварийном состоянии и требуют полного восстановления, проведения капитальных ремонтов.

Федеральный Закон «Закон о безопасности гидротехнических сооружений» регулирует отношения, возникающие при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию, восстановлении, консервации и ликвидации гидротехнических сооружений; устанавливает обязанности органов государственной власти, собственников гидротехнических сооружений и эксплуатирующих сооружений. [3, c.100]

Вода незаменима, она источник всей жизни на Земле. Природные ископаемые, животные и растительные белки – все это можно заменить искусственными заменителями, но воду заменить нельзя. Согласно оценкам специалистов, общие запасы воды на планете составляют приблизительно 1 386 млн. куб. км. 97,5% этих запасов составляет вода соленая и минерализованная. На мировой океан приходится 96,5% водной массы. Объем же пресных вод куда меньше, он составляет 2,5% общих запасов воды на Земле (3,5 млн. куб. км).

Из этих 3,5 млн. куб. км 85% сосредоточено в ледниках и снежном покрове, из них основные запасы находятся в Антарктиде. Как полагают эксперты ООН, запасы пресной воды небезграничны, и они уже подходят к концу. Ученые тем временем бьют тревогу: через 30 лет, считают они, мировые запасы пресной воды будут и вовсе исчерпаны. Это объясняется тем, что за прошлое столетие население земного шара выросло втрое, а потребление пресной воды – в 17 раз.

Статистика в этом плане говорит сама за себя:

• среднестатистический немец использует в день 127 литров воды
• россиянин – 278
• американец – 300

 А сколько при этом пресной воды подвергается загрязнению и вовсе не сосчитать. Уже сейчас около 1 млрд. человек не имеют прямого доступа к обычной питьевой воде. Через 20 лет эта цифра может увеличиться втрое. Вероятнее всего первыми останутся без воды Африка, Ближний Восток, Южная Азия и Северный Китай.

К примеру, в столице Турции Анкаре уже сейчас в целях экономии воду запасают впрок. Власти города сокращают подачу воды в учреждения и в жилые здания. Для школьников введена специальная учебная программа, обучающая экономить воду. В дополнение к этим мерам власти Турции собираются построить водохранилища (затраты составят около 250 000 000 долларов), которые смогут обеспечить водой Стамбул и Анкару на ближайшие 15 лет. 

Израильское правительство решило пойти иным путем – экономией. В итоге власти предложили не поливать газоны и на 10% сократить водоснабжение всех предприятий. Аналитики все же предупреждают - одной из главных причин военных конфликтов XXI века будет борьба за пресную воду.[5, c.109]

Количественная оценка ресурсов пресной воды

По запасам пресной воды СНГ занимает 1-е место в мире. Россия располагает богатейшими возобновляемыми ресурсами рек, которые составляют около 15% мирового стока пресной воды. На территории стран СНГ расположено приблизительно 2 800 крупных рек. Всего - около 3 млн. рек, длиной более 1 000 км.

Но запасы пресной воды распределяются неравномерно, поэтому наименее обеспечены водой южные районы Западной Сибири, Казахстан, Туркменистан, другие районы Средней Азии, Заволжье, Прикаспийская низменность и юг Украины. Для регулировки стока рек в России создано 1 400 водохранилищ объемом более 1 млн. куб. м каждое.

В настоящее время очень остро стоит вторая проблема: загрязнение окружающей среды, в том числе и пресной воды. Уже сейчас из-за диоксинового загрязнения водоемов каждый год в РФ погибает 20 000 человек. 

К сожалению, проблема очистки промышленных сбросов несовершенна, мало того, она требует радикального пересмотра, по крайней мере, в нашей стране. Поскольку весь мир, в отличие от нас уже давно понял: пресная вода не бесконечна, а без нее на Земле не будет жизни.

В страновом зачете по запасам питьевой воды лидирует Бразилия: площадь бассейна протекающей по ее территории реки Амазонки составляет 7 180 000 квадратных километров, это самый обширный бассейн в мире. В России основной резервуар питьевой воды – озеро Байкал, содержащее 23 тысячи кубических километров воды. Это 20 процентов мировых и 80 процентов российских ресурсов пресной воды.

Мировые запасы воды

Хотя в мире запасов пресной воды достаточно, к качественной питьевой воде не имеют доступа более миллиарда людей, или 18 процентов населения Земли. Четверо из каждых десяти жителей планеты ощущают на себе ее нехватку, причем это касается всех континентов. Наиболее остро проблема стоит в различных районах Северной Африки, Западной и Южной Азии. Двадцать пять процентов населения Африки испытывают серьезную хроническую нехватку воды, еще 17 процентов – не имеют доступа к возобновляемым источникам воды.   

В докладе ООН о развитии всемирных водных ресурсов самыми нуждающимися странами с точки зрения обеспеченности водой названы:  

Основные причины дефицита – неравномерное распределение водных ресурсов и плохое управление ими. Проблему усугубляет рост численности населения, урбанизация и все более широкое использование воды в промышленности и в быту. Сейчас на нужды орошения тратится на 60 процентов больше воды, чем в 1960 году. Всего на эти цели используется примерно 70 процентов всех имеющихся пресных ресурсов. Однако до 60 процентов воды теряется (испаряется или возвращается в реки и подземные источники) по причине неэффективности оросительных систем. Особенно остро проблема водных потерь в земледелии стоит в развивающихся странах.   

В XX веке потребление воды увеличилось в шесть раз, превысив темпы роста населения планеты более чем в два раза. Если в промышленно развитых странах суточное потребление воды на одного человека варьируется в пределах от 380 литров (США) до 129-130 литров (Германия), то в развивающихся странах на человека в день приходится всего 20-30 литров. Причем такое количество считается вполне достаточным для удовлетворения основных потребностей!   

Один из самых низких показателей суточного потребления воды – у обитателей трущоб: в среднем на одного бедняка могут приходиться всего 5-10 литров воды в день, тогда как жители того же города со средним и высоким уровнем дохода потребляют от 50 до 150 литров воды в день, и даже больше.   

В 2011 году в Москве среднесуточное потребление питьевой воды на одного жителя составило 280 литров в сутки (в конце девяностых годов – 450 литров). Для сравнения: один житель Копенгагена потребляет около 185 литров воды в сутки; житель Лондона – 170, житель Парижа – 167 литров. [6, c.174]