План
Розподіл води на Землі
Екологічний підхід до комплексного використання водних ресурсів
Системний підхід до комплексного використання водних ресурсів
Загальні принципи і задачі комплексного використання і охорони водних ресурсів
Література
1. Розподіл води на землі
Із загальної площі поверхні Земної кулі, що складає 510 млн. км2, 70,8 % займають океани і моря і 29,2 % приходиться на долю суші. Запаси води у Світовому океані оцінюються приблизно в 1370 млн. км3, що складає 93,96 % загальних водних ресурсів світу. Середня засоленість океанських і морських вод складає 35 %, або 3,5 г солей на 1 л води.
Біля 3 % поверхні суші зайнято річками і озерами, в яких міститься прісна вода. Об’єм цієї води складає більше 230 тис. км3 і саме ці води викликають найбільшу зацікавленість для людства.
Близько 11 % площі материка покрито льодовиками, об’єм яких сягає 24 млн. км3. При перетворенні всього льоду у воду рівень Світового океану підвищився би на 64 м, що призвело б до затоплення приблизно 1 % суші.
Запаси підземних вод надто значні.
Деякі вчені рахують, що об’єм їх близький до об’єму води Світового океану. Підземні води бувають прісними і мінералізованими. В поверхневих шарах суші міститься близько 85 тис. км3 води.
Це так звана ґрунтова волога, режим якої обумовлений кліматом і рельєфом місцевості.
Надлишок води у грунті приводить до заболочення території, а нехватка – до загибелі рослин і різкого падіння урожайності. Тому приходиться здійснювати меліорацію земель (зрошення або осушення).
Розподіл води на Земній кулі за даними Львовича наведений в таблиці 1.1
Таблиця 1.1
| Частина гідросфери | Об’єм, тис. км3 | % до загальної кількості |
|
Світовий океан Підземні води Льодовики Озера Ґрунтова волога Пари атмосфери Річки |
1 370 323 60 000 24 000 280 85 14 1,2 |
93,96 4,12 1,65 0,019 0,006 0,001 0,0001 |
| Всього | 1 454 193 | 100 |
В першому наближенні можна рахувати, що запаси води, придатної для використання, оцінюються тільки біля 5...6 тис. км3, що відповідає 0,3...0,4 %.
В зв’язку із швидким ростом народонаселення, особливого значення набувають питання комплексного використання і охорони водних ресурсів. Вирішення цих питань необхідне перш за все тому, що вже зараз багато країн відчувають дефіцит чистої води.
Вод в різних частинах гідросфери знаходиться в стані безперервного руху, що відбувається із-за постійного кругообігу вологи.
Загальне рівняння водного балансу має такий вигляд
ВО + ВС = ОО + ОС ,
де ВО і ВС – випаровування з поверхонь океану і суші; ОО і ОС - опади на поверхні океану і суші.
Стік річок і підземних вод складає за рік близько 41 000 км3, або 8 % загального об’єму води, що здійснює кругообіг. По відношенню до кількості опадів, стік становить 36,4 %. Це відношення називається коефіцієнтом стоку.
Із загального світового об’єму стоку близько 750 км3 відноситься до так званих безстічних районів. Сюди входять пустелі і напівпустелі, а також річки і їх притоки, що впадають в моря.
Помітний дефіцит води відчувають багато європейських країн. Так в Нідерландах, Бельгії, Угорщині на одну людину в рік припадає 0,8...0,9 тис. м3 річкового стоку.
В Україні значний дефіцит води відчувається на Донбасі. В середньому в Україні річковий стік становить 1,1 тис. м3 на людину.
2. Екологічний підхід до комплексного використання водних ресурсів
Основна мета управління водними ресурсами – забезпечення народного господарства водою при обов’язковій умові збереження біосфери.
В сталих екологічних системах завжди спостерігається замкнений цикл використання основних ресурсів. Продукти життєдіяльності одного організму є стравою для іншого. В зв’язку з цим, не проходить катастрофічних забруднень навколишнього середовища і всі основні ресурси, як правило, використовуються комплексно.
В природних системах завдяки відбору створюється така сукупність споживачів і користувачів природними ресурсами, при яких не виникає ні виснаження, ні забруднення його.
Штучні системи, які користуються природними ресурсами, і в першу чергу водою, повинні формуватись так, щоб не створювати ні виснаження, ні забруднення води.
Якщо в штучній системі неможливо зробити так, щоб відходи від одного підприємства служили сировиною для іншого, необхідно ввести в таку систему елементи, які б збирали невикористані відходи і використовували їх в інших системах.
В нашій державі впроваджується інженерно-екологічний напрямок водогосподарської діяльності, який вирішує не тільки задачу водозабеспечення, але й охорону водних та земельних ресурсів.
Найбільш розповсюдженим прикладом реалізації інженерно-екологічного принципу в промисловому водопостачанні є створення водооборотних систем і систем повторного використання очищених стічних вод.
В останні роки з’явились підприємства, де водопостачання побудоване за принципом безвідходної технології.
3. Системний підхід до комплексного використання водних ресурсів
Комплексне використання водних ресурсів – синтетична наука, яка об’єднує фізико-хімічні, біологічні, інженерні та соціальні науки. При розгляді будь-якого водогосподарського проекту, крім вирішення чисто інженерних питань, виникає цілий ряд природоохоронних та соціологічних проблем.
Водогосподарська система складається із багатьох елементів, які виконують різноманітні функції і які зв’язані між собою. Зв’язки ці складні, тому такі системи називають складними.
Особливістю таких систем є не тільки велика кількість її елементів (104...107), але й тісний взаємозв’язок всіх елементів і частин між собою. Тому їх вивчення найбільш ефективно можна провести з позиції системного аналізу (сукупність методологічних засобів, що використовуються для підготовки і обгрунтування вирішення складних проблем політичного, військового, соціального, економічного, наукового і технічного характеру).
Для цього необхідно провести аналіз і описання принципів побудови і роботи системи в цілому, її внутрішньої побудови і взаємозв’язків складових елементів. Це означає, що необхідно врахувати взаємозв’язок окремих елементів водогосподарської системи, як структурних частин складної системи і виявити роль кожного з цих елементів в загальному процесі функціонування всієї системи. Приймаючи вирішення з окремого питання, необхідно знати всі прямі і побічні, близькі і віддалені в часі наслідки цього вирішення.
Для системи комплексного використання і охорони водних ресурсів основна проблема полягає в невідповідності наявних водних ресурсів перспективним замовленням на них. Сформулювати її можна так: розробити таку систему використання водних ресурсів, яка б задовольняла народне господарство в необхідній кількості води заданої якості, не допускаючи при цьому негативний вплив на навколишнє середовище.
Надалі, в залежності від масштабів системи комплексного використання і охорони водних ресурсів, визначають межі системи, входи і виходи з неї і складають структуру системи, що досліджується.
Прийняття рішення при створенні системи комплексного використання і охорони водних ресурсів починають з прогнозу розвитку народного господарства для держави в цілому, або окремого регіону, на який розповсюджується дія цієї системи. На основі такого прогнозу складається прогноз розвитку водного господарства, який перетворюється в план, коли процес прийняття вирішень закінчений. Прогнозом визначається склад учасників водогосподарського комплексу (ВГК) і об’єм виробництва, знаючи який, можна отримати об’єми водоспоживання кожного учасника.
Характер виробництва, його структура і технологія визначають вимоги учасників ВГК до якості і кількості води. Ці вимоги необхідно порівняти з наявними водними ресурсами.
Оскільки на другому етапі визначають межі системи, то визначається об’єм водних ресурсів у просторі і часі.
Потрібні об’єми і якість водних ресурсів порівнюють з існуючими за допомогою водогосподарських і гідрохімічних балансів. Отримані неув’язки балансів приводять до управляючих діянь, які можуть реалізовуватись різними методами. Так для кількісної гілки, ці діяння розділені на три групи: економія і раціональне використання водних ресурсів, перерозподіл поверхневого і підземного стоків у часі і перерозподіл стоку у просторі. Діяння якісної складової реалізують двома групами: самоочисткою і безвідходною технологією.
Після прийняття рішення відносно методів і способів управління приймають рішення про вибір технічних засобів, якими можна реалізувати різноманітні методи для виконання мети, що поставлена перед водогосподарським комплексом. Тут доцільно розглядати окремо споруди, які керують кількістю і якістю води, хоча, інколи, одна споруда може виконувати обидві функції.
Для прийняття рішення про вибір того чи іншого методу управління системою і набору технічних засобів (гідротехнічних споруд) необхідно оцінити ефективність кожного варіанта водогосподарської системи, порівнюючи втрати з отриманим ефектом при дотриманні обмежень капіталовкладень, трудових і матеріальних ресурсів.
Ефективність створення системи комплексного використання і охорони водних ресурсів може оцінюватись не тільки економічним ефектом, але й екологічним та соціальним. Причому роль двох останніх форм ефективності з часом буде все більше зростати.
Якщо вибраний варіант задовольняє заданим критеріям ефективності і не виходить за рамки обмежень, можна переходити до наступного етапу – створення управління системою, яке може розглядатись як у звичайному варіанті, так і у автоматизованому режимі. В цьому випадку АСУ водогосподарської системи складається з двох частин: автоматизованої системи управління технологічними процесами (АСУ – ТП) і автоматизованої системи процесу адміністративного управління.
Оскільки для такого складного об’єкту як водогосподарський неможливо створити систему, яка б працювала повністю в автоматизованому режимі, необхідне рішення в складних ситуаціях приймає людина. Це, як правило, державний орган чи група людей.
Якщо в результаті всебічної оцінки ефективності отримані незадовільні результати, то необхідно переглянути прийняте рішення. В першу чергу переглядають склад технічних засобів і споруд, а на стадії експлуатації змінюють порядок розподілу води. Якщо і в цьому випадку результати незадовільні, то необхідно переглянути методи управління і склад учасників ВГК регіону.
Якщо результати визначення знову незадовільні, то необхідно розглянути можливість корегування плану розвитку системи комплексного використання і охорони водних ресурсів в цілому і внести відповідні зміни у вимоги щодо кількості і якості наявних водних ресурсів. При цьому, в крайньому випадку, приходиться виключати із розгляду частково чи повністю окремих учасників водогосподарського комплексу.
4. Загальні принципи і задачі комплексного використання і охорони водних ресурсів
Прогрес науки і техніки та супутніх з ним ускладненнями водогосподарських проблем приводять до необхідності централізованого управління використання водних ресурсів. Вплив людини при цьому не повинен приводити до різкого порушення рівноваги природних факторів, а вирішення конкретних задач в будь-якій галузі (іригація, водопостачання, енергетика і інш.) не повинне приводити до негативного результату для інших учасників ВГК.
Основний принцип розвитку водного господарства полягає в комплексному використанні водних ресурсів, коли найбільш повно і ефективно задовільняються потреби у воді різні галузі народного господарства країни.
Склад галузей і параметри ВГК повинні економічно обґрунтовуватись.
Найважливішою проблемою, без вирішення якої неможливо забезпечити високий рівень розвитку водного господарства, є охорона водних ресурсів від забруднення і виснаження.
Головним принципом охорони водних ресурсів є зменшення об’єму промислових і комунальних стоків, а також їх ефективне очищення.
Основними задачами генеральної схеми комплексного використання і охорони водних ресурсів є такі:
Оцінка поверхневих та підземних водних ресурсів.
Виявлення основних вимог до води різними галузями водного господарства та розробка наукового обґрунтування норми водоспоживання.
Вивчення перспективи розвитку різних галузей і взаємозв’язку між ними та визначення таких, які забезпечують найбільш ефективне і економне використання води.
Розробка водогосподарських балансів.
Визначення капіталовкладень для виконання плану водогосподарського будівництва.
Розробка пропозицій, на основі водогосподарських балансів, оптимального розташування промислових об’єктів, транспортних вузлів і сільськогосподарських площ.
Визначення основних засобів з охорони водотоків і водойм від їх виснаження і забруднення.
Оцінка зміни природних умов в районах планування і здійснення значних водогосподарських проектів.
Література
1. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / Под.ред. О.Л.Юшманова/ -М.: Агропромиздат, 1985.
2. Зарубаев Н.В. Комплексное использование водных ресурсов. – Л.Стройиздат, 1976.
3. Грищенко Ю.М. Комплексне використання та охорона водних ресурсів. Рівне, 1997.
4. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов/ Под. ред. Непорожнего П.С./ -М.: Энергоиздат, 1982.