Источники пресной воды. Источники питьевой воды

Вопрос: Рассмотри рисунки. Прочитай подписи. Расскажи какие источники воды есть на Земле.

Ответ: К источникам пресной воды относят наземные воды, подземные воды, ледники и снега.

Основным источником пресной воды на земле являются реки и озера. Это уникальные по своей сути «дары» природы. Человечество уже много веков пользуется пресной водой для удовлетворения своих нужд. Самым крупным озером в мире является озеро Байкал, расположенное на территории Российской Федерации.

Водные бассейны, которые располагаются под землей на глубине от десятков до сотен метров – это своеобразные сосуды, где вода окружена твердой породой и находится под высочайшим давлением. Вода, скапливающаяся на небольшой глубине, является отличной основой для колодцев, водопроводных колонок.

Ледники в высоких горах, на остове Гренландия, в Антарктиде являются огромнейшим источником пресной воды на всей земле. Приблизительно это от 20 до 30 миллионов кубокилометров пресной и что самое главное чистой питьевой воды.

Немало пресной воды выпадает и в виде самых различных осадков (снега, дождя, росы).

Задание: Подготовьте рассказ - описание любого водоема (как называется, пресный или соленый, его обитатели).

Ответ: Озеро Байкал – величайшее пресное озеро на нашей планете. Оно неразрывно связанно с Россией и является одним из ее символов. Расположенное рядом с центром Азии, озеро Байкал известно во всем мире. Байкал – древнейшее озеро Земли. Ему около 25 миллионов лет. Озеро лежит в глубокой впадине, окруженной со всех сторон горными хребтами. Байкал является глубочайшим озером Земли. Его максимальная глубина составляет 1620 метров. Это позволяет Байкалу при сравнительно небольшой площади поверхности (31500 км2.) заключать 20% общемировых запасов пресной воды.

Говоря об исключительной чистоте Байкала, следует упомянуть одного из его обитателей, благодаря которому воду из озера можно безбоязненно пить без какого бы то ни было дополнительного очищения. Это крохотный рачок эпишура, являющийся одним из эндемиков озера (то есть он не встречается нигде, кроме Байкала). Именно этот рачок, многократно пропуская через себя воды озера очищает ее. Эпишура не единственный байкальский эндемик. Две трети представителей флоры и фауны озера живут только в Байкале. Наиболее известны байкальская нерпа, байкальский омуль, байкальский тюлень, некоторые виду бычков, а также живородящая рыба голомянка. Всего в озере обитает 2,6 ты. Жизнь многих характерных для Байкала животных неразрывно связана не только с самим озером, но и с его побережьем. Чайки, крохали, гоголи, турпаны, огари, орланы-белохвосты, скопы и многие другие виды птиц гнездятся на берегах озера и на его островах. Замечательна и такая неотъемлемая часть жизни великого озера, как массовый выход на берега бурых медведей, целиком обусловленный особенностями природы Байкала. В горной тайге Прибайкалья водится кабарга - самый маленький олень на Земном шаре. Растительность Байкала – это тайга и таежные травы и цветы.

Среди деревьев здесь преобладают кедровый стланик, знаменитая сибирская лиственница и, конечно же, всем известная сибирская кедровая сосна. Тут же можно встретить редчайшее растение рододендрон даурский. Рододендрон очень красивое растение, которое покрыто розовыми цветами, диаметр которых нередко достигает 7 см.

Флора озера Байкал представлена огромным количеством лекарственных растений. Здесь их насчитывается более 1000 видов. К самым знаменитым из них можно отнести: родиола розовая, толокнянка, солодка, бадан, боровая матка, анис, брусника, ромашка, щитовник, орляк, полынь и т.д.

Не стоит и забывать о флоре и самого озера. Она здесь представлена разнообразными водорослями и различными одноклеточными организмами. Всего их насчитывается не менее 250 видов.

Растения озера Байкал находятся под тщательной защитой и охраной, т.к. очень большое количество растений находится на грани исчезновения и занесены в Красную книгу.

Домашнее задание

Вопрос: Подготовь рассказ о том, почему нужно охранять водоемы и реки, беречь воду.

Ответ: Водоемов с пресной водой, пригодной для питья, на Земле совсем мало. К тому же, экологическая ситуация ухудшается с каждым годом, поэтому качество пресной воды портится, а ее количество неуклонно уменьшается.

Люди с давних времен селились по берегам рек и озер, которые являются источниками пресной воды.

Поэтому источники, от которых питаются населенные пункты, должны особенно оберегаться. Если произойдет загрязнение такого водоема, то без воды могут остаться тысячи или даже миллионы людей.

Каждый загрязненный водоем, даже расположенный вдалеке от города или поселка, все равно представляет опасность. Вода из него испаряется, образует облака и выпадает в виде осадков на окрестные территории. Так называемые кислотные дожди, когда на землю падает вода, смешанная с химическими отходами различных производств, уже не являются редкостью. Они представляют собой опасность для всего живого, а также для других водоемов.

Вода которой пользуется человек должна не просто оберегаться, а экономно расходоваться. Нельзя допускать, чтобы вода лилась «просто так».

Есть восточная пословица: капля за каплей – образуется озеро, а если не будет капать – то образуется пустыня. Беречь воду и водоемы – это то же самое, что и охранять и оберегать жизнь на планете, заботиться о красоте и процветании мира, в котором живут не только люди, но и многие другие живые существа.

Вода – единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения.

Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще около 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% – на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.

Кончилось время, когда пресную воду рассматривали как бесплатный дар природы; рост дефицита, увеличивающиеся затраты на содержание и развитие водного хозяйства, на охрану водоемов делают воду не только даром природы, но и во многом продуктом человеческого труда, сырым материалом в дальнейших процессах производства и готовым продуктом в социальной сфере.

В августе 2002 года в Йоханнесбурге состоялся всемирный саммит, посвященный устойчивому развитию. На саммите прозвучала и стала достоянием СМИ статистика, вызывающая тревогу:

· 1,1 млрд. человек уже не имеет безопасную питьевую воду;

· 1,7 млрд. проживает в местах, испытывающих дефицит пресной воды;

· 1,3 млрд. человек живет в условиях крайней бедности.

Если учесть, что глобальное потребление пресной воды с 1990 по 1995 год возросло в 6 раз, при двукратном росте населения, то проблема с пресной водой со временем будет все более усугубляться.

Прогноз же на 2025 год – просто пугает: из каждых трех человек, двое будут испытывать недостаток пресной воды, поэтому изучение условий ее воспроизводства – актуальнейшая задача.

Колоссальные ресурсы чистой и пресной воды (около 2 тыс. км3) заключены в айсбергах, 93% которых дает материковое оледенение Антарктиды.

Это значит, что основная часть общемировых запасов пресной воды как бы законсервирована в ледниковых покровах земного шара. При этом в первую очередь имеются в виду ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии, морские льды Арктики. Только за один летний сезон, когда наступает естественное таяние этого природного льда, можно было бы получить более 7000 км 3 пресной воды, а это количество превышает все мировое водопотребление.

С точки зрения перспектив использования ледников в качестве резерва пресной воды особый интерес представляют ледники Антарктиды. Это относится как к ее материковому ледниковому покрову, который во многих местах выдвигается в окружающие материк моря, образуя так называемые выдвижные ледники, так и к огромным шельфовым ледникам, являющимся продолжением этого покрова. Всего шельфовых ледников в Антарктиде 13, причем основная их часть приходится на выходящее к Атлантике побережье Западной Антарктиды и Землю Королевы Мод, тогда как в Восточной Антарктиде, выходящей к пространствам Индийского и отчасти Тихого океанов, их меньше. Ширина пояса шельфовых ледников в зимнее время достигает 550-2550 км.

Мощность ледяного покрова Антарктиды в среднем около 2000 м, в Восточной Антарктиде она достигает максимума - 4500 м. За счет этой толщи льда средняя высота материка 2040 м, что почти в три раза превышает среднюю высоту всех остальных континентов (рис. 1).

Рис. 1. Разрез через Антарктиду от моря Амундсена до моря Дэйвиса

Шельфовые ледники Антарктиды представляют собой плиты шириной в среднем 120 км, толщиной у материка 200-1300 м, а у морского края 50-400 м. Средняя высота их составляет 400 м, а высота над уровнем океана – 60 м. В целом такие шельфовые ледники занимают почти 1,5 млн км 2 и содержат 600 тыс. км 3 пресной воды. Это означает, что на них приходится всего 6 % общего объема ледниковой пресной воды на Земле. Но в абсолютных показателях их объем в 120 раз превышает мировое водопотребление.

С покровными и шельфовыми ледниками Антарктиды непосредственно связано образование айсбергов (от нем. eisberg – ледяная гора), которые откалываются от края ледника, отправляясь, так сказать, в свободное плавание по Южному океану. По имеющимся расчетам, в общей сложности от выдвижных и шельфовых ледников Антарктиды ежегодно откалывается от 1400 до 2400 км 3 пресной воды в виде айсбергов. Антарктические айсберги распространяются по Южному океану в пределах 44–57° ю. ш., но иногда достигают и 35° ю. ш., а это широта Буэнос-Айреса.

Запасы пресной воды в ледниках Гренландии значительно менее велики. Тем не менее и от ее ледяного панциря ежегодно откалываются и затем выносятся в Северную Атлантику примерно 15 тыс. айсбергов. Самые крупные из них содержат десятки миллионов кубометров пресной воды, достигая в длину 500 м, а в высоту 70– 100 м. Основной сезон распространения этих айсбергов длится с марта по июль. Обычно они не спускаются ниже 45° с. ш., но в этот сезон появляются и значительно южнее, создавая опасность для судов (вспомним гибель «Титаника» в 1912 г.) и для буровых нефтяных платформ.

В результате постоянного «сбрасывания» айсбергов в Мировом океане одновременно дрейфуют примерно 12 тыс. таких ледяных глыб и гор. В среднем антарктические айсберги живут 10–13 лет, но гигантские, длиной в десятки километров, могут плавать многие десятилетия. Идея транспортировки айсбергов с целью дальнейшего их использования для получения пресной воды появилась еще в начале XX в. В 50-х гг. американский океанолог и инженер Дж. Айзекс предложил проект транспортирования антарктических айсбергов к берегам Южной Калифорнии. Он же подсчитал, что для обеспечения этого засушливого района пресной водой в течение года потребуется айсберг объемом в 11 км 3 . В 70-х гг. XX в. французский полярный исследователь Поль-Эмиль Виктор разработал проект транспортирования айсберга из Антарктиды к берегам Саудовской Аравии, причем эта страна учредила даже международную компанию, предназначенную для его осуществления. В США аналогичные проекты разрабатывала мощная организация «Рэнд корпорейшн». Интерес к этой проблеме стали проявлять и в некоторых странах Европы, и в Австралии. Технические же параметры транспортирования айсбергов были разработаны уже довольно детально.

После обнаружения при помощи искусственного спутника подходящего айсберга и его доразведки при помощи вертолета на айсберге сначала должны быть установлены специальные плиты для крепления буксирных тросов. По возможности айсбергу должна быть придана более обтекаемая форма, а его носовой части – форма корабельного форштевня. Чтобы уменьшить таяние льда, под дно айсберга должна быть подведена пластиковая пленка, а по бокам натянуто полотно с грузилами внизу. Транспортировать айсберг следует с учетом морских течений, строения океанского дна, конфигурации береговой линии.

Рис. 2. Возможные маршруты транспортирования айсбергов (по Р. А. Крыжановскому)

Само транспортирование айсберга длиной 1 км, шириной 600 м и высотой 300 м должно быть осуществлено при помощи пяти-шести океанских буксиров мощностью по 10–15 тыс. л. с. В этом случае скорость транспортирования составит примерно одну милю (1852 м) в час. После доставки к месту назначения айсберг должен быть разрезан на куски – блоки толщиной примерно по 40 м, которые будут постепенно таять и позволят снабжать пресной водой по плавающему водопроводу тот или иной пункт на побережье. Таяние айсберга будет продолжаться примерно один год.

Для географа особенно интересен вопрос о выборе путей транспортирования айсбергов (рис. 2). Естественно, что по экономическим соображениям наиболее предпочтительна доставка антарктических айсбергов к относительно близко расположенным районам Южного полушария – в Южную Америку, Южную Африку, Западную и Южную Австралию. К тому же лето в этих районах наступает в декабре, когда айсберги как раз распространяются дальше всего на север. Академик В. М. Котляков считает, что главным местом «отлова» столовых айсбергов для Южной Америки может стать район шельфового ледника Росса, для Южной Африки – шельфового ледника Ронне-Фильхнера, а для Австралии – шельфового ледника Эймери. При этом путь до берегов Южной Америки составит примерно 7000 км, а до Австралии – 9000 (рис. 23). Все проектировщики полагают, что при таком транспортировании айсбергов необходимо будет использовать холодные океанические течения: Перуанское и Фолклендское у берегов Южной Америки, Бенгельское у берегов Африки и Западно-Австралийское у берегов Австралии. Значительно сложнее и дороже обойдется транспортирование антарктических айсбергов в районы Северного полушария, например к берегам Южной Калифорнии или Аравийского полуострова. Что же касается гренландских айсбергов, то их целесообразнее всего было бы транспортировать к берегам Западной Европы и к восточному побережью США.

Рис. 3. Оптимальные маршруты транспортирования айсбергов в Антарктике (по В.М. Котлякову). Цифрами обозначены: 1 – маршруты транспортирования айсбергов; 2 – объемы айсбергов, ежегодно откалывающихся от каждых 200 км длины берега (длина стрелки в 1 мм соответствует 100 км 3 льда); 3 – места обнаружения айсбергов

Нельзя забывать и о том, что айсберги как источники пресной воды представляют собой международное достояние. Это означает, что при их использовании должно быть разработано специальное международное право. Учитывать нужно и возможные экологические последствия транспортирования айсбергов, а также их пребывания в месте назначения. По существующим оценкам, айсберг средних размеров в районе своей стоянки может снизить температуру воздуха на 3–4 °C и оказать негативное воздействие на сухопутные и морские экосистемы, тем более что из-за огромной осадки ледяной горы ее зачастую нельзя будет подвести к берегу ближе чем на 20–40 км.

Существуют и другие проекты использования пресной воды ледяного покрова планеты. Предлагают, например, использовать энергию АЭС для обеспечения таяния ледника на месте его нахождения с последующей поставкой пресной воды по трубопроводам. Уже в 1990-х гг. российские специалисты разработали проекты «Чистый лед» и «Айсберг», которые составили единый проект «Чистая вода», включенный в международную программу «Человек и океан. Глобальная инициатива». Оба проекта фигурировали на Всемирной выставке «ЭКСПО-98» в Лиссабоне в качестве самых необычных научно-технических экспонатов.

Из общего количества воды на Земле столь нужная для человечества пресная вода составляет немногим более 2% от общего объема гидросферы или 37526,3 тыс. км3 (табл. 1).

Таблица 1

Мировые запасы пресной воды

Нужно учесть, что основная часть пресных вод (около 70 %) заморожена в полярных льдах, вечной мерзлоте, на горных вершинах. Воды в реках и озерах составляют лишь 3 %, или 0,016% от общего объема гидросферы. Таким образом, воды, пригодные для использования человеком, составляют ничтожную часть общих запасов воды на Земле. Проблема усложняется еще и тем, что распределение пресной воды по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных стоков.

На Земле становится все больше мест, где пресной воды катастрофически не хватает. Для получения дополнительного количества воды, бурят глубокие скважины, строятся водоводы, акведуки и новые водохранилища .

Пресную воду мы получаем либо из подземных водоносных горизонтов, либо из поверхностных водоемов, т. е. из природных озер и рек или из водохранилищ, созданных руками человека. При этом на долю поверхностных вод пришлось около 80 %, а подземных вод около 20 %. Такой прирост потребления воды определяется главным образом возросшими потребностями промышленности и расходами на ирригацию

Существуют и другие способы получения воды, пригодной для питья. В некоторых промышленно развитых районах обессоливание, или опреснение, морской воды каким-либо способом, например с помощью перегонки, может сделать даже океаническую воду пригодной для питья. Там, где воды очень мало, люди собирают в цистерны дождевую воду, чтобы использовать ее для своих нужд. Однако увеличение запасов воды таким дорогостоящим способом незначительно. В общем люди всецело полагаются на пресные подземные и поверхностные воды как источники питьевой воды .

Плотина, перекрывающая реку, останавливает течение воды, образуя водохранилище. Она пропускает через водосбросы лишь такое количество воды, которое обеспечивает ее течение ниже, и удерживает воду выше по течению для того, чтобы постепенно выпускать ее потом, когда напор потока снизится . Водохранилище увеличивает количество воды, доступной для человека и окружающей природы. Без водохранилища не возможно устойчивое использование речных ресурсов, а из водохранилища любой город может постоянно без перебоев забирать необходимое количество воды.

Таким образом, наземные водохранилища - выравнивает поступление пресной воды во времени; собирая большие ее массы в благоприятные сезоны, он делает воду доступной в периоды, когда наблюдается ее дефицит. В противоположность этому водоносные горизонты, являющиеся естественными подземными резервуарами, в которых вода содержится до того момента, когда она перейдет в поверхностные воды озер и рек. Водоносные горизонты могут быть огромными, простираться на сотни километров; объемы воды в таких горизонтах огромны.

По своему качеству вода из наземных водохранилищ отличается от подземных вод. В поверхностных водах всегда содержатся различные взвеси, часть которых оседает на дно, другая же остается в воде. Кроме того, в поверхностных водах, как правило, присутствуют органические соединения, попадающие туда с городскими и сельскохозяйственными стоками. Поэтому, если поверхностные воды используются для питьевых целей, они должны проходить цикл полной очистки. Очистка поверхностных вод необходима для удаления неприятного вкуса, цвета и запаха, а также для того, чтобы сделать воду прозрачной и освободить ее от опасных химических соединений и болезнетворных организмов.

Вода, извлекаемая из водоносных горизонтов, намного чище, особенно если этот горизонт долго не эксплуатировался или не был сильно истощен. В подземных водах, кроме того, содержится большое количество растворенных минеральных солей. В грунтовых водах нет водорослей, поскольку они лишены солнечного света. Вода достигает водоносного горизонта, просачиваясь через мощные слои почвы, содержание в ней бактерий и вирусов много ниже, чем в надземных водах. Однако для подземных вод характерен запах сероводорода, возникающий в результате разложения бактериями органического вещества, которое происходит в отсутствие кислорода .

Грунтовая вода может оказаться загрязненной химическими веществами, нефтепродуктами и микроорганизмами, находящимися в значительных количествах на поверхности земли. Поскольку смена воды в водоносных горизонтах происходит крайне медленно, занимая нередко нескольких столетий, в ней могут накапливаться различные микроорганизмы и концентрироваться химические элементы. Поэтому грунтовые воды могут быть крайне ненадежным источником питьевого водоснабжения - попадание в них различных загрязнителей может сделать их непригодными для целых поколений.Водохранилища бывают двух типов: одноцелевые и многоцелевые. Одноцелевые водохранилища выполняют лишь одну функцию, такую, например, как хранение государственного запаса воды. И функция эта сравнительно проста - выпускать только такое количество воды, которое необходимо. Государственный запас воды включает воду для питья и бытовых нужд, для промышленных целей, а также для полива. Многоцелевые водохранилища могут служить различным целям: это и хранение государственного запаса воды, ирригация и судоходство; они могут использоваться также для организации отдыха, для производства электроэнергии, для защиты от наводнений и для обеспечения природоохранных мероприятий .

Ирригационная вода предназначена для обеспечения урожаев, ее использование часто сезонное, с большими расходами в жаркое время года. Пригодность рек для судоходства может поддерживаться постоянным сбросом воды в течение года. Для производства электроэнергии требуются и постоянные сбросы воды, и высокий ее уровень. Для защиты от наводнений необходимо, чтобы водохранилище сохранялось, насколько это возможно, но не было полностью заполненным. Природоохранные мероприятия предполагают сброс воды во время ее низкого уровня, для того чтобы защитить водные и околоводные виды растений и животных. Такие сбросы воды разбавляют сточные воды, делая их менее токсичными для биоты. Они позволяют также вытеснить соленую воду из эстуариев, поддерживая подходящую среду обитания чисто эстуарных видов .

Процессы в водохранилищах, используемых для этих разнообразных целей, гораздо более сложны, чем процессы в одноцелевых водохранилищах, поскольку некоторые из этих целей противоречат друг другу. Водохранилища могут оказывать существенное воздействие на окружающую среду.

Грунтовые воды выполняют более ограниченный набор функций, чем поверхностные. Во многих городах грунтовые воды являются единственным источником водоснабжения. В сельских районах, где стоимость строительства и расширения водораспределительной системы очень высока, люди для удовлетворения своих потребностей в воде пользуются колодцами. Грунтовые воды применяются также для орошения; это обычная практика в сельскохозяйственных районах, где мало поверхностных вод или где строительство оросительных каналов чересчур дорого .

Грунтовые воды выполняют еще одну довольно незаметную и до конца еще неоцененную функцию. Они подпитывают и часто не дают пересыхать летом ручьям и небольшим рекам, которые могут быть использованы в качестве источника воды.

Фактически в мировых ресурсах пресной воды ресурсы подземных вод намного превосходят ресурсы поверхностных (табл.1). Однако представление о неограниченных их запасах обманчиво, потому что грунтовые воды накапливаются очень медленно в течение сотен и даже тысяч лет. Скорость извлечения грунтовых вод не соответствует скорости притока новых объемов воды; заполнение водоносного горизонта происходит в результате такой же медленной постоянной фильтрации, которая имела место в прошлом. Кроме того, грунтовые воды на глубине более 0,8 км часто содержат слишком много солей, чтобы использовать их в качестве воды для питья и орошения.

Использование грунтовых вод дает потребителям целый ряд преимуществ. Во-первых, поскольку грунтовая вода порой располагается вблизи пункта ее использования, можно экономить на прокладке труб, а нередко и на стоимости откачки. Во-вторых, можно обеспечить устойчивый выход воды в течение долгого времени как в сухие, так и во влажные сезоны. Это преимущество, однако, может оказаться иллюзорным, если водоносный горизонт истощен последовательными чрезмерными откачками. В-третьих, в слаборазвитых районах грунтовые воды обычно не подвержены бактериальному, вирусному или химическому загрязнению.

Существуют и исключения из этих общих характеристик качества. Грунтовая вода может оказаться загрязненной химическими веществами и микроорганизмами. Если в грунтовые воды попадут болезнетворные микроорганизмы, они могут оставаться там, в течение жизни многих поколений, поскольку смена воды в водоносных горизонтах происходит крайне медленно, занимая нередко несколько сотен лет. Другим негативным фактором, является то, что, по мере того как скважины углубляются, количество «вкусной» воды начинает уменьшаться. Вода, выкачиваемая с больших глубин, - это древняя вода, которая растворяла в себе минеральные соли из почвы, возможно, в течение тысячелетий. Мы называем такие насыщенные минеральными солями воды минерализованными. Если содержание солей высокое, то вода не будет способствовать увеличению урожаев и может даже погубить почву и растения.

Сколько же воды можно изымать из водоносного горизонта, чтобы не причинить ущерба ее запасам? Как и в случае с водохранилищами, это количество зависит от поступления воды в водоносный горизонт. Ежегодный забор воды не должен превышать ежегодное восполнение горизонта - если только потребители воды не хотят, чтобы объем воды в водоносном горизонте начал сокращаться. В некоторых районах скорость забора воды превышает скорость ее восполнения, и уровень воды в водоносных горизонтах понижается . Известно, что в пустынных областях дожди лишь изредка пополняют водоносный горизонт. В течение многих лет в результате испарения в атмосферу улетучивается большая часть воды с поверхности. Только в особо влажные годы воды оказывается достаточно для того, чтобы часть ее пополняла водоносный горизонт. Поскольку водоносные горизонты восстанавливаются очень медленно, казалось бы, разумно избегать любого длительного использования грунтовых вод, когда вода забирается со скоростью, превосходящей скорость ее естественного восполнения. Следует активно избегать орошаемого земледелия, на которое тратятся грунтовые воды намного быстрее, чем происходит их возобновление.

Несмотря на то, что новых источников воды становится все меньше, часто и сейчас можно удовлетворить растущие потребности в ней. Один из очевидных способов этого - побудить людей экономить воду. Добиться этого, в частности, можно, повысив плату за воду, поскольку тогда люди будут искать способы ее экономии. Экономить можно везде: в быту, в промышленности и в сельском хозяйстве.

Имеется и другой способ удовлетворить растущие потребности в воде без создания новых источников - это соединение и совместное использование уже существующих систем. Необходимо комплексное использование грунтовых и поверхностных вод. Поскольку запасы поверхностных вод не столь постоянны, как запасы грунтовых, т. е. доступное количество первых может меняться в разное время, грунтовые воды могут использоваться для того, чтобы “заполнять” периоды нехватки воды. Грунтовые воды компенсируют недостаток поверхностных вод, стабилизируя их запас на более высоком уровне без экстенсивного использования самих грунтовых вод.

Во многих районах часто можно создавать запасы воды, не нанося при этом значительного ущерба природе; для этого необходимо планировать управление водными ресурсами, которые координируют действия уже существующих водохранилищ. Современная инженерная наука нашла методы для того, чтобы путем объединения управлять независимыми речными системами таким образом, что выход воды из таких систем превосходил тот, который получается при их независимом использовании. Это означает, что резервуары, образующие систему, способны устойчиво давать больше воды, если спуск воды из них синхронизирован и объединен, чем, если бы каждый из них управлялся индивидуально. Создать объединенные системы главных водных источников района с целью предотвратить возможные нарушения в водоснабжении. Если бы коммуникации были объединены, то районы, имеющие избыток воды, могли бы отдавать ее часть тем районам, которым воды не хватило. Соединение водохранилищ в единую систему и единое управление ими - это нововведения которые могут сохранить для будущих поколений достаточные запасы воды, не требуя новых источников и новых плотин.

Было принято немало проектов увеличения водоснабжения, которые предусматривают строительство новых плотин для создания запасов воды и предупреждения наводнений, новых каналов, гидроэнергетических установок, очистку водоемов и переброску воды из одного района в другой. Один из таких шагов - постройка небольших плотин на речках, являющихся собственностью фермеров; образующиеся в результате этого пруды можно использовать как источник воды для орошения. В районах с пористой почвой на частных землях с помощью плотин могут быть построены системы прудов. Вода, фильтруясь через такую почву, будет пополнять запас грунтовых вод под территорией фермы. Канавы, прорытые поперек направления текущих поверхностных и грунтовых вод, также можно использовать для пополнения запасов грунтовых вод.

Новой технологией, опробованной пока лишь экспериментально, является нагнетание сжатого воздуха в скважины для того, чтобы “вытолкнуть” воду из ненасыщенной зоны вниз, под уровень грунтовых вод. Эта вода, удерживаемая капиллярными силами в верхней ненасыщенной зоне, обычно очень медленно просачивается вниз к водоносному горизонту.

Законодательной основой по водному фонду Республики Казахстан является водный кодекс РК, рассмотрим некоторые положения.

Статья 6. Водные ресурсы

Водные ресурсы Республики Казахстан представляют собой запасы поверхностных и подземных вод, сосредоточенных в водных объектах, которые используются или могут быть использованы.Статья 13. Подземные водные объекты

К подземным водным объектам относятся:

1. водоносные зоны, горизонты и комплексы горных пород;

2. бассейн подземных вод;

3. месторождения и участки подземных вод;

4. естественный выход подземных вод на суше или под водой;

5. обводненные участки недр.

Статья 34. Основные принципы государственного управления в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения. Государственное управление в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения основывается на принципах:

1. государственного регулирования и контроля в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения;

2. устойчивого водопользования - сочетания бережного, рационального и комплексного использования и охраны вод;

3. создания оптимальных условий водопользования, сохранения экологической устойчивости окружающей среды и санитарно-эпидемиологической безопасности населения;

4. бассейнового управления;

5. разделения функций государственного контроля и управления в области использования и охраны водного фонда и функций хозяйственного использования водных ресурсов.

Статья 35. Основные задачи государственного управления в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения Основными задачами государственного управления в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения являются:

1. анализ и оценка водообеспечения отраслей экономики, состояния водоснабжения и водоотведения населенных пунктов, выявление недостатков и определение мер по их устранению;

2. определение располагаемых объемов водных ресурсов, их качества и наличия прав пользования ими;

3. разработка основных направлений совершенствования технологий в области водоснабжения, водоотведения и охраны вод;

4. прогноз и организация мероприятий по увеличению объемов располагаемых водных ресурсов и рациональному перераспределению их для

покрытия дефицита воды;

5. установление структуры водопользования с распределением водных ресурсов по приоритетности удовлетворения потребности в воде в зависимости от водности года;

6. лимитирование водопользования и сброса возвратных вод на основе научно обоснованных нормативов;

7. планирование и соблюдение экологических требований;

8. контроль за количественным и качественным состояниями водных объектов и режимом использования вод;

9. эффективное управление водными объектами и водохозяйственными сооружениями, находящимися в государственной собственности;

10. развитие рынка водохозяйственных услуг;

11. совместное с сопредельными государствами управление в области использования и охраны трансграничных вод;

12. разработка и реализация отраслевых (секторальных) и региональных программ по гидромелиорации земель;

13. обеспечение безопасности водохозяйственных систем и сооружений;

14. контроль за состоянием водохозяйственных систем и сооружений, а также за их соответствием требованиям законодательства Республики Казахстан.

Статья 53. Производственный контроль в области использования и охраны водного фонда.

1. Производственный контроль в области использования и охраны водного фонда осуществляется на основании правил первичного учета вод, утверждаемых уполномоченным органом, по согласованию с уполномоченным государственным органом в области охраны окружающей среды, уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения, уполномоченным государственным органом в области промышленной безопасности.

2. Производственный контроль в области использования и охраны водного фонда обеспечивается физическими и юридическими лицами, осуществляющими право специального водопользования.

3. Производственный контроль в области использования и охраны водного фонда осуществляется на основании приборов учета вод, аттестованных в порядке, установленном Законом Республики Казахстан "О техническом регулировании.

Статья 54. Государственная экспертиза в области использования и охраны водного фонда

1. В области использования и охраны водного фонда осуществляются следующие виды государственной экспертизы:

1.1 государственная экспертиза деятельности, влияющей на состояние водного объекта;

1.2 государственная экспертиза предпроектной и проектной документации на строительство и реконструкцию, эксплуатацию, консервацию и ликвидацию хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов;

1.3 государственная экспертиза запасов подземных вод и геологической информации о подземных водных объектах;

1.4 государственная экспертиза соответствия водохозяйственных и промышленных гидротехнических сооружений требованиям чрезвычайных ситуаций;

1.5 государственные санитарно-эпидемиологическая и экологическая экспертизы.

2. Государственная экспертиза деятельности, влияющей на состояние водного объекта, осуществляется для оценки воздействия данной деятельности на окружающую среду и принимаемых управленческих и хозяйственных решений. Государственная экспертиза деятельности, влияющей на состояние водного объекта, является обязательной.

3. Государственная экспертиза предпроектной и проектной документации на строительство и реконструкцию, эксплуатацию, консервацию и ликвидацию хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов, осуществляется с целью проверки ее соответствия исходным данным, техническим условиям и требованиям нормативных документов, утвержденных уполномоченным государственным органом по делам архитектуры, градостроительства и строительства и уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения.

4. Государственная экспертиза запасов подземных вод и геологической информации о подземных водных объектах осуществляется уполномоченным органом по изучению и использованию недр.

5. Государственная экспертиза соответствия водохозяйственных и промышленных гидротехнических сооружений требованиям чрезвычайных ситуаций осуществляется уполномоченным органом в области чрезвычайных ситуаций и уполномоченным органом в области промышленной безопасности.

6. Государственные санитарно-эпидемиологическая и экологическая экспертизы осуществляются соответственно уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения и уполномоченным государственным органом в области охраны кружающей среды.

7. Порядок проведения государственной экспертизы определяется законодательством Республики Казахстан.

Статья 55. Экологические требования при использовании водных бъектов и водохозяйственных сооружений

1. Размещение предприятий и других объектов (зданий, сооружений, их комплексов, коммуникаций), влияющих на состояние водных объектов, производится с соблюдением экологических требований, условий и правил, охраны недр, санитарно-эпидемиологической, промышленной безопасности, воспроизводства и рационального использования водных ресурсов, а также с учетом экологических последствий деятельности указанных объектов.

2. Строительство, реконструкция (расширение, модернизация, техническое перевооружение, перепрофилирование), эксплуатация, консервация, ликвидация (постутилизация) объектов, влияющих на состояние водных объектов, осуществляются при наличии положительного заключения уполномоченного государственного органа в области охраны окружающей среды, уполномоченного органа по изучению и использованию недр, уполномоченного органа в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения и уполномоченного органа в области промышленной безопасности.

3. При выполнении строительных работ принимаются меры по рекультивации земель, воспроизводству и рациональному использованию водных ресурсов, благоустройству территорий и оздоровлению окружающей среды.

Статья 56. Требования по сокращению сброса загрязняющих веществ в водные объекты:

1. Использование и охрана водных ресурсов основываются на нормировании загрязняющих веществ в точках сброса, на совокупном нормировании водохозяйственной деятельности всех организаций в пределах соответствующего бассейна, водотока или участка.

2. Требования к степени очистки и качеству сбрасываемых вод определяются по направлениям возможного целевого использования водного объекта и обосновываются расчетами, и должны учитывать реальное состояние водного объекта, техническую и экономическую возможности и сроки достижения планируемых показателей.

3. Уполномоченный орган совместно с уполномоченным органом по изучению и использованию недр и уполномоченным государственным органом в области охраны окружающей среды для бассейна каждого водного объекта обязаны разрабатывать целевые показатели состояния и критерии качества воды.

4. Сроки поэтапного перехода на целевые показатели состояния водных объектов внутри бассейна определяются бассейновыми управлениями и территориальными органами уполномоченного органа по изучению и использованию недр и уполномоченного государственного органа в области охраны окружающей среды на основе методики, утвержденной уполномоченным органом совместно с уполномоченным государственным органом в области охраны окружающей среды и уполномоченным органом по изучению и использованию недр.

Статья 64. Виды водопользования, возникновение права водопользования

1. Водопользование подразделяется на общее, специальное, обособленное, совместное, первичное, вторичное, постоянное и временное.

2. Право общего водопользования для гражданина возникает с момента его рождения и не может быть отчуждено ни при каких обстоятельствах.

3. Право специального водопользования возникает с момента получения разрешения, выданных в порядке, установленном законодательством Республики Казахстан.

Глава 16. Питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение.

Статья 90. Использование водных объектов и водохозяйственных сооружений для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения

1. Для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения предоставляются защищенные от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты и водохозяйственные сооружения, качество воды в которых соответствует установленным государственным стандартам и гигиеническим нормативам.

2. Для обеспечения населения водой, пригодной для питьевого водоснабжения, на случай возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера осуществляется резервирование источников питьевого водоснабжения на базе защищенных от загрязнения и засорения подземных водных объектов. На резервированных источниках водоснабжения устанавливается специальный режим охраны и контроля за их состоянием в соответствии с водным и иным законодательством Республики Казахстан.

3. Безопасность поверхностных и подземных вод для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения определяется уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения.

4. Отнесение водного объекта к источникам питьевого водоснабжения осуществляется с учетом его надежности и возможности организации зон санитарной охраны в порядке, установленном Правительством Республики Казахстан.

5. На территории, где отсутствуют поверхностные водные объекты, но имеются достаточные запасы подземных вод питьевого качества, местные исполнительные органы области (города республиканского значения, столицы) по согласованию с уполномоченным органом, уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения, уполномоченным органом по изучению и использованию недр могут при соответствующем обосновании разрешать использование этих вод для целей, не связанных с питьевым и хозяйственно-бытовым водоснабжением.

6. Водоснабжение в районах города, городах районного значения, поселках, аулах (селах) аульного (сельского) округа организуют акимы данных территорий.

Статья 91. Централизованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение населения

1. Централизованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение населения осуществляется юридическими лицами, имеющими соответствующую сеть водопроводов.

2. Юридические лица, осуществляющие централизованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение, обязаны организовать учет забираемой воды, вести регулярное наблюдение за состоянием воды в источниках и системах водоснабжения, немедленно сообщать местным представительным и исполнительным органам области (города республиканского значения, столицы), уполномоченному органу, уполномоченному органу в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения, уполномоченному государственному органу в области охраны окружающей среды, уполномоченному органу по изучениюи использованию недр об отклонении качества воды в источниках и системах водоснабжения от установленных государственных стандартов и гигиенических нормативов.

Статья 92. Нецентрализованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение населения

1. При нецентрализованном питьевом и хозяйственно-бытовом водоснабжении населения физические и юридические лица вправе забирать воду непосредственно из поверхностных и подземных водных объектов при наличии положительного заключения уполномоченного органа в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения в целом на эти водные объекты с обязательной регистрацией его в местных исполнительных органах области (города республиканского значения, столицы) в порядке, установленном уполномоченным органом в области использования и охраны водного фонда. Нецентрализованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение населения не требует получения разрешения на специальное водопользование при заборе воды из водных объектов в объеме до пятидесяти кубических метров в сутки.

2. Забор воды из поверхностных и подземных водных объектов при нецентрализованном питьевом и хозяйственно-бытовом водоснабжении населения производится в соответствии с правилами, утвержденными местными представительными органами области (города республиканского значения, столицы), по представлению местных исполнительных органов области (города республиканского значения, столицы), по согласованию с уполномоченным органом и уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения.

Статья 93. Использование водных объектов оздоровительного назначения

1. Водные объекты, ресурсы которых обладают природными лечебными свойствами, а также благоприятные для лечебно профилактических целей, относятся к категории оздоровительных и используются для целей оздоровления в соответствии с законодательством Республики Казахстан.

2. Перечень водных объектов оздоровительного назначения по представлению уполномоченного органа в области здравоохранения, уполномоченного органа, уполномоченного государственного органа в области охраны окружающей среды, уполномоченного органа по изучению и использованию недр утверждается:

2.1 республиканского значения - Правительством Республики Казахстан;

2.2 местного значения - местными исполнительными органами областей (города республиканского значения, столицы).

2.3. Предоставление в пользование водных объектов оздоровительного назначения осуществляется в соответствии с настоящим Кодексом и законодательством Республики Казахстан.

Статья 95. Использование водных объектов и водохозяйственных сооружений для нужд сельского хозяйства

1. Использование водных объектов для нужд сельского хозяйства осуществляется в порядке общего и специального водопользования.

2. Первичные водопользователи на основе планов водопользования вторичных водопользователей составляют ежегодные заявки на получение объемов воды. Уполномоченный орган с учетом прогнозируемой водности года и на основании заявок первичных водопользователей устанавливает для них лимиты водопользования. Объемы поставок воды для вторичных водопользователей определяются договорами, заключенными между первичными и вторичными водопользователями, с учетом установленных лимитов.

3. Физические и юридические лица, имеющие водохозяйственные сооружения для накопления талых, ливневых и паводковых вод с целью использования их для нужд сельского хозяйства, обязаны иметь разрешение уполномоченного органа.

4. Использование поверхностных и подземных водных объектов для обводнения пастбищ осуществляется в порядке специального водопользования.

5. Использование водных объектов для водопоя скота допускается вне зоны санитарной охраны и при наличии водопойных площадок и других устройств, предотвращающих загрязнение и засорение водных объектов в порядке общего водопользования.

6. Физическим лицам, ведущим личное подсобное хозяйство, занимающимся садоводством и огородничеством, выделяется вода для полива в порядке специального водопользования в соответствии с установленными лимитами. При отсутствии достаточных водных ресурсов вода для полива может быть выделена за счет перераспределения лимитов других водопользователей.

7. Орошение, осушение, промывка засоленных почв и другие мелиоративные работы должны осуществляться в комплексе с природоохранными мероприятиями. Мониторинг и оценка мелиоративного состояния орошаемых земель проводятся специализированными государственными учреждениями за счет бюджетных средств.

Из 1018 т воды на Земле на пресную воду приходятся всего лишь 3%, из которых 80% недоступны для использования, поскольку представляют собой лед, образующий полярные шапки. Пресная вода оказывается доступной человеку в результате участия в гидрологическом цикле, или круговороте воды в природе, который схематически изображен на рис. 12.3. Ежегодно в круговорот воды, в результате ее испарения и выпадения осадков в виде дождя или снега, вовлекается приблизительно 500000 км3 воды. По теоретическим подсчетам максимальное количество пресной воды, доступное для использования, составляет приблизительно 40 000 км3 в год. Речь идет о той воде, которая стекает с поверхности земли в моря и океаны (так называемый сток).

Круговорот воды в природе известен с ветхозаветных библейских времен:

«Бегут все реки в море, - а море не переполнится,

К месту, куда реки бегут, -

Туда они продолжают бежать».

Книга Экклесиаст, 1:7.

Рис. 12.3. Круговорот воды в природе.

Использование пресной воды принято подразделять на многократное использование и безвозвратное расходование. В соответствии с этим пресную воду также иногда подразделяют на используемую многократно и расходуемую безвозвратно.

Многократное использование воды может быть проиллюстрировано на таких примерах, как навигация, рыбоводство и получение гидроэлектроэнергии.

Безвозвратно расходуемая пресная вода становится уже недоступной для повторного использования. К ней относится пресная вода, которая после употребления оказалась потерянной в результате испарения (в том числе листьями растений); вода, вошедшая в состав продуктов, а также вода стока, достигшая моря (океана) и смешавшаяся с соленой водой. Безвозвратный расход пресной воды во всем мире составляет от 2500 до 3000 км3 в год, причем из этого количества приблизительно 10% расходуется в бытовых целях, 8% в промышленности, а подавляющее большинство -82% идет на ирригацию в сельском хозяйстве.

Расход воды

Расход воды в бытовых целях. В бытовых целях вода расходуется для питья, приготовления пищи, стирки, мытья, смыва нечистот в канализацию и поливки садов и улиц.

В Европе средний расход воды в бытовых целях на душу населения составляет приблизительно 230 л в день. Это приблизительно столько же, как и во времена Римской империи. На бытовые цели расходуется приблизительно 10% всей воды, потребляемой человечеством.

Расход воды в промышленных целях. Свыше 85% воды, используемой в промышленных целях, расходуется в процессах охлаждения. Остальная часть расходуется в процессах мойки, промывки газов, для гидротранспорта и в качестве растворителя. Приблизительно полмиллиона литров воды расходуется на выпуск каждого легкового автомобиля; это количество включает как безвозвратно расходуемую воду, так и воду повторного использования.

В промышленных целях расходуется приблизительно 8% всей используемой в мире воды.

Расход воды и сельском хозяйстве. На сельское хозяйство приходится 82% расхода воды во веем мире. Эта вода используется для ирригации. Для выращивания одной тонны хлопка необходимо 11 000 миллионов литров воды. Для выращивания спелой тыквы требуется 150 л воды.

Расход воды для получения гидроэнергии. Свыше 50% всего притока воды в Великобритании расходуется на электростанциях. Воду используют на гидроэлектростанциях, а также на тепловых электростанциях - для создания пара, вращающего турбины, и в целях охлаждения. Хотя электростанции расходуют огромное количество воды, она используется практически без потерь, в замкнутом цикле.

Согласно имеющимся оценкам, к двадцать первому столетию уровень потребления воды во всем мире должен превысить ее естественное поступление. Чтобы решить эту проблему, разрабатываются различные способы получения пресной воды, которые описаны ниже.

Увеличение притока пресной воды. Большая часть воды, стекающей с поверхности земли в океаны, пропадает бесполезно для нужд человека. Строительство резервуаров и бурение скважин для извлечения грунтовых вод повышает количество воды, используемой человеком до того, как она попадает в океаны.

В жаркую погоду большие количества воды теряются из озер и резервуаров в результате испарения. Этому можно воспрепятствовать, покрывая поверхность воды тонкой пленкой спирта гексадеканола-1.

Использование морской воды и солоноватых вод. Пресную воду можно получать из морской воды обессоливанием в результате вакуумной перегонки в выпарных аппаратах.

Перегонка воды в них осуществляется при пониженном давлении. Однако этот метод требует больших затрат энергии и экономичен только в таких странах, как, например, Кувейт, где энергия доступна по сравнительно невысоким ценам, а дождевой воды крайне мало.

Пресную воду можно получать также с помощью электродиализа (см. разд. 10.3) из солоноватой воды. Такая вода находится в устьях рек; она имеет промежуточную соленость между пресной речной и соленой морской водой.

В настоящее время во всем мире действует свыше 2000 заводов по опреснению воды. Для обессоливания воды используются не только методы вакуумной перегонки и электродиализа, но также методы вымораживания, ионного обмена и обратного осмоса.

Помимо рек источниками пресной воды являются подземные воды, озера, ледники.

Подземные воды менее всего используются человеком, в основном это , применяющиеся для питья и для лечения. Чаще подземные воды используются опосредованно, так как питают некоторые реки и озера.

Ледники — замерзшая в лед пресная вода. Это важнейший запас пресной воды на Земле, однако методы освоения ледниковой воды только разрабатываются. Ледники образуются в том случае, если в холодное время года вода замерзает, а за теплое не успевает растаять. Это может происходить вблизи северного или южного полюсов ( , северные острова) или высоко в горах. Ледники медленно движутся — в среднем около 200 м в год, но при потеплении или, например, скорость их движения может резко увеличиваться.

Ледники Гренландии и Антарктиды — покровные ледники, так как они покрывают всю территорию, независимо от рельефа. Те же ледники, которые образуются на вершинах гор, называют горными.

Памятники гидросферы

Существуют также настоящие памятники , восхищающие и красотой пейзажей, и огромными запасами пресной воды. К ним относятся такие озёра, как Байкал, Боденское, Женевское.

В озеро впадает более пятисот различных водотоков, ежегодно привнося в него около 60 кубических километров воды. Возраст же этого чудо — озера более 25 миллионов лет.

Женевское озеро — второе по величине (вслед за Балатоном) пресноводное озеро в центральной , расположенное в и . Оно — самое большое в Альпах. Его площадь — около 600 квадратных километров, объем — порядка 100 кубических километров. Заслуженно считается одним из самых красивых и чистых в Европе.

Памятниками гидросферы считают также водопады .

Водопад образуется при свободном падении потока воды с крутого обрыва. Многие водопады состоят из серии мелких водопадов, или каскадов, когда вода падает с одного уступа на другой.

Водопады, как правило, образуются в результате разрушения мягких пород почвы, что приводит к подмыву пласта прочных пород и его периодическому обрушению. Так, например, образовался знаменитый Ниагарский водопад, расположенный на границе между и .

В горных районах высокие водопады часто возникают в местах впадения горных притоков в главный речной поток.

Роль водопадов в жизни человека

Водопады, каскады и пороги представляют собой серьезные препятствия для судоходства. Для того чтобы обойти их, строят каналы со шлюзами, которые позволяют судам постепенно подниматься или опускаться с одного уровня на другой. Например, судоходный канал Уэлленд в пров. Онтарио (Канада), проложен в обход Ниагарского водопада. По этому каналу океанские лайнеры попадают в Великие озера. А на этапе раннего освоения и заселения территории Северной Америки водопады существенно препятствовали продвижению первопроходцев, их приходилось обходить, а грузы — переносить волоком.

Водопады являются исключительным источником электроэнергии, объем производства

которой зависит от высоты падения и объема воды, направленной на вращение турбин. В прошлом промышленные объекты во многих странах строились вблизи водопадов. Таким образом, возникли, например, такие крупные города, как Ричмонд, Балтимор и Филадельфия.