Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 35

Приближенный прогноз преобразований

мирового водного баланса суши на перспективу

Элементы баланса

Водный баланс *,

км

Характер преобразований Элементы баланса

современ-

ный

ожидаемый

в перспективе

Характер преобразований

Осадки . . . .

110 300 110 300

Полный речной

сток

38 800**

37 500 ***

Перевод 700 км

паводочных

вод в ресурсы почвенной вла-

ги на пахотных землях, уве-

личение испарения в лесах

и с поверхности водохрани-

лищ на 600 км

Устойчивый сток

14 000

22 500

Увеличение устойчивого стока

подземный

на 8500 км

путем:

подземный

на 8500 км

путем:

сток в реки и

возобновимые

запасы под-

000 17000

магазинирования 5000 км

земных вод .

000 17000

подземных вод

сток, зарегули-

рованный озе-

рами и водо-

хранилищами

2 000

5 500

регулирования 3500 км

паво-

хранилищами

дочных вод водохранилища-

ми

Поверхностный

сток (паводоч-

Использование 6300 км

по-

ный) ....

26 800

20 500

Использование 6300 км

по-

ный) ....

верхностного стока, в том

числе 1300 км

на задержа-

ние влаги в почве и на рост

испарения, и 5000 км

для

магазинирования подземных

Валовое увлажне-

вод

Валовое увлажне-

Умножение 6300 км

за счет

ние территории .

83 500

89 800

Умножение 6300 км

за счет

ние территории .

дополнительного увлажнения

неорошаемых земель и увели-

чения испарения — 1300 км

а также за счет магазини-

рования подземных вод —

5000 км

Испарение . . .

71 500

72 800

Увеличение на 1300 км

за счет

повышения урожайности и

роста испарения с водохра-

нилищ

* Округленные величины.

** Исключая сток воды (льда) с полярных ледников.

*** Исключая сток воды (льда) с полярных ледников и не учитывая безвозврат-

ного расхода воды на хозяйственные нужды.

конечно, сугубо приблизительный характер, но они дают общее

представление о тех изменениях, которые возможно осущест-

вить охарактеризованными выше методами расширенного восп-

роизводства.

Сущность основных преобразований заключается в следую-

щем. Увеличение устойчивой части речного стока с 14 тыс. км

до 22—23 тыс. км

, причем это в основном будет достигнуто

регулированием водохранилищами паводочного стока, за счет

которого 'в ближайшие десятилетия устойчивый сток возрастет

примерно на 3,5 тыс. км

, и магазинированием 5 тыс. км

под-

земных вод. Такой характер преобразований позволяет увели-

чить водные ресурсы класса I А (см. стр. 261), т. е. ту часть

водных ресурсов, которая наиболее доступна для использования

и поэтому представляет особую ценность для хозяйства.

Можно полагать, что к. п. д. искусственного магазинирова-

ния подземных вод в среднем будет равен 0,5—0,7. Это значит,

что примерно 7з магазинированных подземных вод практически

нельзя будет использовать. Если это предположение оправдает-

ся, то эффективность искусственного магазинирования подзем-

ных вод нужно будет признать высокой. Но и вода, которую

нельзя извлечь из данного подземного водохранилища, будет

продолжать свое участие в круговороте и в конце концов по-

служит для пополнения других подземных горизонтов или для

питания рек подземными водами.

Другое крупное преобразование коснется умножения ресур-

сов почвенной влаги на неорошаемых землях примерно в объ-

еме 700 км

за счет соответствующего уменьшения поверхност-

ного (паводочного) стока. Кроме того, приблизительно на

600 км

увеличится испарение с лесных территорий и лугов, что

будет вызвано повышением их продуктивности, а также за

счет роста испарения с новых водохранилищ. В результа-

те этих мер ресурсы почвенной влаги возрастут примерно на

1000 км

. Валовое увлажнение территории увеличится еще на

5000 км

за счет искусственного магазинирования подземных

водохранилищ.

С увеличением влажности почвенного покрова обычно воз-

растает и питание подземных вод. Интересно оценить, насколько

оно может увеличится при росте ресурсов почвенной влаги на

1000 км

. Для этого нужно определить коэффициент питания

рек подземными водами Кг/ (см. гл. IV, стр. 76). Если принять

его равным среднему значению для земного шара, то следует

разделить подземный сток в реки (12 000 км

) на валовое ув-

лажнение территории (83 000 км

). Отсюда для всей суши

К и =0,145.

Для условий дополнительного питания подземных вод сверх

12 000 км

коэффициент К и должен быть несколько выше.

Примем предположительно, что его значение возрастет до 0,2.

Тогда питание рек подземными водами увеличится на 200 км

(1000—0,2). Абсолютно это весьма значительная величина—она

больше всего безвозвратного расхода воды на хозяйственно-

питьевое водоснабжение более чем шестимиллиардного насе-

ления земного шара, ожидаемого к 2000 г. Но относительно со-

временного подземного стока в реки эта величина составляет

всего лишь 1,7. По этой причине увеличение питания подзем-

ных вод, связанное с ростом ресурсов почвенной влаги, мы не

учитываем в прогнозе преобразований водного баланса, считая,

что если оно и произойдет, то пойдет на компенсацию потерь

воды, которые, вероятно, неизбежны при создании подземных

Таблица 36

Прогноз преобразований водного баланса СССР

(км

)

Элементы баланса

Водный баланс

современный

преобразо-

ванный

Осадки

Полный речной сток .

Устойчивый сток ,

В том числе:

подземный сток и магазинированные

подземные воды . .

сток, зарегулированный озерами и водохра-

нилищами

Поверхностный (паводочный) сток

Валовое увлажнение территории

Испарение . . . .....

10 960

4 350 *

1 300 **

020

280

3 330

7 630

6 610

10 960

4 200

2 100

200

900

3 000

7 960

6 760

* Не учитывая транзитного стока и безвозвратного расхода воды на хозяйственные

нужды.

** Включая сток, зарегулированный озерами и водохранилищами.

водохранилищ. Другими словами, эта неучтенная нами при-

быль ресурсов устойчивого стока пойдет в запас на тот слу-

чай, если в сделанных допущениях преувеличен к. п. д. магази-

нированных подземных вод.

Вполне реальные в перспективе преобразования водного ба-

ланса СССР характеризуются следующими данными (табл.36).

Характер преобразований водных ресурсов СССР в общем

тот же, что и для всей суши земного шара: устойчивый сток по-

требуется увеличить приблизительно на 800 км

путем регули-

рования паводочного (620 км

) и магазинирования подземных

вод (180 км

), в результате чего уменьшится поверхностный

(паводочный) сток; полный сток уменьшится на 150 км

за

счет расходования воды на транспирацию в связи с увеличени-

ем биологической продуктивности пахотных земель и лесов; по

этой же причине, а также в результате магазинирования под-

земных вод на 330 км

возрастет валовое увлажнение террито-

рии. Это, конечно, очень грубая прикидка, но она характери-

зует тенденцию и представляется вполне реальной, а необхо-

димость в преобразованиях такого масштаба появится, возмож-

но, уже в начале будущего столетия.

Преобразования, которые мы учитываем в прогнозе на пер-

спективу (см. табл. 35 и 36), по-видимому, не являются пре-

дельными. Прогноз, приведенный в этих таблицах, предусмат-

ривает изменения водных ресурсов, возможно, в течение бли-

жайших десятилетий. В более отдаленном будущем возможны

дальнейшие преобразования. Весь речной сток земного шара,

исключая сток с полярных ледников и объем некоторых наи-

более высоких паводков сверх полезной емкости водохрани-

лищ, что ставит примерно 4—5 тыс. км

, в принципе может

быть зарегулиро'ван путем создания водохранилищ и путем

магазинирования подземных вод. Устойчивый сток, включая ма-

газинированные подземные воды, достигнет тогда около 30 тыс.

км

, т. е. будет в 2 раза больше современного. Но на отдален-

ную перспективу можно, по-видимому, будет планировать уп-

равление погодой и увеличение атмосферных осадков в райо-

нах, нуждающихся в дополнительном увлажнении. Откроются

новые большие перспективы регулирования ресурсов почвенной

влаги с помощью искусственных дождей. Тогда этот метод в

какой-то мере придет на смену орошения земель. По всей ве-

роятности, удастся решить и другую сложную проблему

уменьшить потери воды на испарение с поверхности озер и во-

дохранилищ, что позволит увеличить ресурсы речного стока.

Но об этих преобразованиях можно теперь говорить лишь

весьма предположительно. Ни их масштаб, ни время их осу-

ществления не могут быть пока оценены с какой-либо досто-

верностью. В принципе они возможны, и, учитывая прогресс

науки и техники, несомненно, удастся осуществить преобразо-

вания водного баланса еще более глубокие и в большем масш-

табе.

ГЛАВА XI

(ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ)

МИРОВЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ В 2000 Г.

Выводы, относящиеся к отдельным частям проблемы, рас-

смотренной в книге, даны в соответствующих главах. В этой

заключительной главе даются обобщающие выводы по пробле-

ме в целом.

Общую картину современного состояния мировых водных ре-

сурсов характеризует схема на рис. 44. Из этой схемы видно,

что безвозвратный расход воды, достигающий в настоящее вре-

мя приблизительно 2200 км

/год, составляет в общем неболь-

шую часть ресурсов пресных вод. Но самым неблагоприятным

для современного круговорота вод суши является загрязнение

значительной части речного стока. Сейчас на разбавление сточ-

ных вод, сбрасываемых в реки и водоемы, расходуется почти

/»

всех ресурсов пресных вод, не включая в суммарный сток с

суши около 3000 км

стока воды и льда с полярных ледников,

который не затрагивается этим явлением.

Насколько важно учитывать сброс сточных вод в реки и все-

мерно бороться с неблагоприятными последствиями этого явле-

ния подчеркивает схема пер'вого варианта прогноза (рис. 45).

По этому варианту безвозвратный расход пресных вод на уров-

не 2000 г. должен возрасти приблизительно в 2,5—3 раза и

достигнуть почти 5500 км

/год. Вместе с тем исходя из совре-

менных принципов охраны и использования водных ресурсов,

но и предусматривая повышение качества очистки сточных вод

примерно в 2 раза, можно сделать предположение, что через

три десятилетия ежегодно должно образовываться почти

6000 км

сточных вод, на разбавление которых потребуется

израсходовать весь мировой речной сток. Напомню, что этот

вывод относится ко всей суше, исключая полярные покровные

ледники, которые не вовлечены в хозяйственное звено кругово-

рота воды и вряд ли будут играть заметную роль в использо-

вании водных ресурсов в течение ближайших десятилетий. Но

схема еще не отражает неравномерности распределения насе-

ления и экономики в пределах суши. Если учесть этот важный

фактор, то уже в настоящее время в некоторых более или ме-

9ЙQПЛ

Рис. 44. Схема мирового водного-баланса суши и хозяйственного звена круговорота воды. Современное

состояние (условные обозначения — на рис. 46)

нее крупных густонаселенных и экономически развитых райо-

нах водные ресурсы находятся в состоянии, существенно откло-

няющемся от общей схемы, которая дает обобщенное интег-

ральное представление о соотношении естественного и хозяй-

ственного круговорота пресных вод.

Вполне очевидно, что продолжение современной линии ис-

пользования и охраны водных ресурсов через три десятилетия

привело бы к существенному расширению районов с неблаго-

приятным состоянием водных ресурсов. Другими словами, вод-

ный компонент среды продолжал бы ухудшаться, несмотря на

большие усилия, направленные на борьбу с качественным ис-

тощением водных ресурсов. Наглядное представление об этом

дает схема первого варианта прогноза.

Дело в том, что современный подход к охране водных ресур-

сов, венчающей процесс использования воды, уже давно стал

анахронизмом. Огромное количество воды, используемой в про-

мышленности и в городском хозяйстве, появление многих сотен

самых разнообразных загрязнений привели к тому, что методы

очисши сточных вод в полной мере не справляются с возлагае-

мой на них задачей. Это относится как к пропускной способ-

ности очистных сооружений, так и к полноте, качеству очистки

сточных вод. Конечно, без такой очистки положение было бы

гораздо хуже. Сложившиеся в прошлом методы охраны тормо-

зят качественное истощение водных ресурсов, но не в полной

мере решают проблему. Действительно, весьма трудно создать

гакие универсальные методы очистки, которые полностью ос-

вобождали бы сточные воды от всех загрязнений и доводили

бы их до состояния «живой» воды, в которой возможны инте-

ресующие людей продуктивные биологические процессы. А имен-

но такие процессы служат надежным признаком чистоты во-

ды.

Современные очистные сооружения выросли до размеров

гигантских предприятий и, несмотря на это, в полной мере не

оправдывают возлагаемых на них надежд. На таких предприя-

тиях сточные воды подвергаются существенной очистке, но при

всей тщательности она остается неполной, и 5—20% оставших-

ся загрязнений сбрасывается обратно в реки и водоемы. В це-

лом пропускная способность очистных сооружений и методы

очистки сточных вод отстают от роста их объема и степени

загрязненности. В итоге после сброса уже очищенных сточных

вод много чистой речной воды расходуется на их разбавление

и доочистку в естественных условиях. При этом во многих рай-

онах земного шара естественной чистой речной воды уже не-

хватает, чтобы довести доочистку до конца.

Вместе с тем огромное количество воды, расходуемой на

разбавление сточных вод и доочистку в естественных условиях,

не принимается во внимание в водохозяйственных расчетах.

Такйм образом, часто молчаливо признается, что расходовав

R= 37300

S=20300U=17000

Л\УЛ\ \Уч\\\\ \Уч\\ \ W У^гт

объем загрязненных вод

Рис 45 Схема мирового водного баланса суши и хозяйственного звена круговорота воды. Прогноз на 2000 г.- первый

вариант (условные обозначения — на рис. 4Ь)

ния воды на этот процесс не происходит. Если бы это было так,

то результаты были бы совсем другие, лучше, чем в действи-

тельности.

После сброса в реки и водоемы сточные воды фактически

уходят из-под контроля людей, становятся неуправляемыми.

Спущенные в канализацию сточные воды содержат сотни са-

мых разнообразных загрязнений, от которых в полной мере из-

бавиться невозможно, разве только методами регенерации, но

они дороги и энергоемки и в больших масштабах вряд ли при-

менимы в ближайшие десятилетия.

Не приходится сомневаться в том, что методы регенерации

загрязненных 'вод в отдаленном будущем получат большое рас-

пространение вплоть до перевода части городов на замкнутое

оборотное водоснабжение. Но этот путь будет, по-видимому,

развиваться постепенно, и применение этих методов окажется

целесообразным в тех случаях, когда принцип повторного ис-

пользования городских сточных вод по каким-либо местным

причинам невозможно использовать. К таким случаям, напри-

мер, можно отнести города в горах, где по условиям рельефа

невозможно направить сточные воды для орошения земледель-

ческих полей, а транспортирование их на большие расстояния

до ближайших сельскохозяйственных территорий может ока-

заться экономически неоправданным. Положение может быть

усугублено отсутствием в этом месте предприятий, которые мог-

ли бы использовать очищенные городские сточные воды для

своего производства. Это как раз такие случаи, когда потребу-

ется применять глубокую очистку сточных вод и, конечно, еще

лучше — регенерацию. Одним словом, основная линия техниче-

ской политики в деле охраны водных ресурсов не исключа-

ет гибкой системы мер, приспособленных к конкретным усло-

виям.

Что же касается основного направления охраны водных ре-

сурсов, то следует подчеркнуть два относящихся к нему наибо-

лее важных положения: охрана их в процессе использования и

повторное использование сточных вод, которые в конечном сче-

те должны привести к прекращению сброса сточных вод в ре-

ки и водоемы. Как видно из сказанного в гл. VIII и IX, охрана

в процессе использования означает сведение до минимума объ-

ема сточных вод путем перевода производства на сухую и безот-

ходную технологию, или как минумум применения замкнутого

цикла оборотного водоснабжения в данном производстве или

для группы производств. Элементы охраны водных ресурсов

должны быть заложены в процессе самого производства. Сточ-

ные воды уже сейчас в некоторых отраслях производства явля-

ются анахронизмом, что на примерах было иллюстрировано

выше. Три-четыре десятилетия — срок, в течение которого сброс

сточных вод в реки и водоемы в основном должен быть исклю-

чен.

Второе положение охраны водных ресурсов — повторное ис-

пользование сточных вод как основа рационально организован-

ной охраны: ни одного кубометра сточных вод не оставлять

неиспользованным, не выпускать эти воды из-под контроля лю-

дей.

Следует напомнить, что вода рек, озер и водохранилищ,

представляет собой среду, крайне неблагоприятную для окис-

ления нечистот. Сброс сточных вод в реки и водоемы стал на-

столько привычным, что существует направление охраны, фак-

тически узаконивающее этот неблагоприятный процесс. Я имею

в виду принцип предельно допустимых концентраций загрязне-

ний (ПДК), т. е. допускающий спуск сточных вод в реки и во-

доемы, но с ограничением концентрации различных загрязне-

ний. Это в какой-то степени замедляет качественное истоще-

ние водных ресурсов и как временная мера играет известную

положительную роль. По существу этот принцип приспособ-

лен к стихийно сложившемуся ранее, устаревшему принципу

сброса сточных вод в реки. Во кардинально решить проблему

таким путем невозможно. Для этого нужно устранять причины

зла, а не ограничиваться борьбой с ее последствиями. По суще-

ству же ПДК — мера, направленная на борьбу с последствия-

ми, но никак не затрагивающая причин загрязнения природных

вод.

Гораздо более благоприятной средой для окисления нечис-

тот является почва с ее многогранными бактериальными про-

цессами, трансформирующими нечистоты сточных вод в пищу

для растений. Эта особенность почвы позволяет применять спе-

циально подготовленные сточные воды для орошения земле-

дельческих полей. Для этой цели пригодны практически все

городские сточные воды и сточные воды некоторых промыш-

ленных предприятий. Что может быть естественнее и законо-

мернее возврата почве тех органических веществ, которые бы-

ли изъяты из нее в процессе сельскохозяйственного производ-

ства?

Нарушение людьми этой естественной цепи обмена веществ

в какой-то мере восполняется искусственными удобрениями, но

заменить органические удобрения они в полной мере не могут

по целому ряду причин. Применение искусственных минераль-

ных удобрений в больших размерах, во-первых, нередко при-

водит к смыву поверхностным стоком части их в реки и водое-

мы, что и без того усугубляет проблему ухудшения качества

водных ресурсов и служит причиной евтрофирования водоемов.

Во-вторых, органические удобрения, содержащиеся в сточных

водах в растворимой форме, лучше усваиваются растениями.

Третьим, но едва ли не главным является то обстоятельство,

что если отходы городского хозяйства не использовать, то ку-

да их девать без вреда для людей? Наиболее правильный и

эффективный путь — использование сточных вод для орошения,