Гідрологічні основи сільськогосподарських меліорацій

1. Предмет та завдання вивчення гідрології

2. Водні ресурси планети, України

3. Водний баланс суші, його основні елементи та фактори впливу

4. Елементи водного балансу та фактори, що впливають на їх величину

Вода! У тебе немає ні смаку, ні кольору, ні запаху, тебе неможливо описати; тобою насолоджуються не знаючи, що ти є. Неможна сказати, що ти необхідна для життя, ти – саме життя…

Ти найбільше багатство у світі.

Антуан Де Сент Екзюпері.

Предмет та завдання вивчення гідрології

Гідрологія – наука, що вивчає закономірності розподілу і руху води по Земній кулі, кількісні та якісні зміни її в результаті взаємодії з навколишнім середовищем.

Предмет вивчення гідрології – гідросфера в цілому та водні об’єкти, зокрема океани, моря, річки, водосховища, сніговий покрив, льодовики, болота.

Найважливіші завдання, вивчення яких займається сучасна гідрологія:

• оцінка водних запасів та водного балансу окремих об’єктів (річок, озер) або регіону;

• Визначення розрахункових витрат води (max, min та ін.) та внутрчного розподілу стоку;

• розрахунок випаровування з поверхні річкових басейнів та з та з водосховищ, що проектуються;

• дослідження формування русел річок та берегів водосховищ;

• характеристика температурного та льодового режиму річок та озер;

• прогнози основних елементів гідрологічного режиму (рівні річок, витрати, дати замерзання та ін.)

• вивчення забруднення природних вод, процесів самоочищення та заходів боротьби із забрудненням водних об’єктів.

Вивчення дисципліни «Сільськогосподарські меліорації» неможливе без засвоєння основ гідрології, так як об’єктом застосування меліоративних заходів, є не тільки земля, але і водні джерела (природні та штучні). Тому досить важливо розібратися в основних завданнях, принципах та закономірностях науки гідрології, познайомитись з наявними водними ресурсами та розглянути тенденції щодо перспективи водозабезпечення людства в цілому та України зокрема.

Меліоративна гідрологія займається вивченням закономірностей в режим природних вод регіонів з меліоративними землями та гідрологічних характеристик для проектування гідромеліоративних заходів та експлуатації меліоративних систем.

Вода – найважливіший фактор життя на Землі. Вода це основа та продукт живлення рослинного та тваринного світу. Близько 2/3 маси всього живого на Землі складає вода.

В зв’язку з безперервним процесом вологообміну в системі «Океан-Атмосфера – Земля – Океан» (гідрологічний цикл) вода на відміну від інших природних ресурсів (нафта, газ, вугілля, тощо) – має таку надзвичайну властивість – зберігати сталою свою загальну кількість на Землі після багатократного та багатофункціонального використання її людиною. Але це не означає, що водної проблеми не існує. Людство вже довгий період зловживає здатністю води до самовідновлення та самоочищення.

Водні ресурси планети, України

«Нас жителів Землі, можна порівняти з пасажирами корабля, яким даний певний запас води. Але пасажири судна можуть розраховувати, що у випадку нестачі води, якесь інше судно допоможе їм, тоді як ми у Всесвіті одинокі, цілком одинокі з нашим невеликим запасом води, необхідної для життя.»

Жак Ів Кусто

Загальні запаси води на Землі величезні 1386 млн.км³ (що становить 0,0025 усієї маси Землі) якщо рівномірно розподілити її по Земній кулі то утворився б шар води висотою 3700м.

Проте абсолютна більшість усієї колосальної маси – це гірко-солона морська вода, непридатна для пиття та технологічного використання. Ресурси прісної води необхідні всьому живому на Землі становить ~2,5% об’єму гідросфери. Під час детальної інвентаризації впродовж гідрологічного десятиріччя вченим було визначено, що запаси всіх видів прісних вод суші – річок, озер, підземних, снігових та льодовикових становить 35 млн.км³.

Основна кількість прісної води ~70% (24млн.км³) законсервована в льодовиках та сніговому покриві Антарктиди, Арктики та Гренландії, а також у гірських льодовиках, айсбергах та зоні вічної мерзлоти.

Більше 10,5 млн.км³ прісних вод – це запаси підгрунтових вод. Використання яких досить обмежене, тому що вони розташовані досить нерівномірно і не можна допускати їх виснаження.

Основним джерелом забезпечення водою людства в багатьох країнах зараз та в майбутній перспективі є річки та прісноводні озера.

За сучасними даними вони становлять близько 95 тис. км³, тобто лише 0,26% від сумарних запасів прісних вод або 0,007% від загальних запасів на Землі. Саме ця вода й використовується людством для його численних потреб.

Основне джерело прісних вод суші – волога, що надходить з поверхні океану, випадаючи у вигляді опадів, вона створює води суші та підтримує їх живлення.

Океан, таким чином в природі відіграє роль величезного природного опріснювача і відновлювача якості та кількості ресурсів прісної води.

Але й доступна прісна вода, що знаходиться в рідкому стані розподілена на Землі вкрай нерівномірно. Найменша кількість води, що припадає на одну людину спостерігається у Європі, там проживає ~20% населення земної кулі, а водні ресурси становлять лише 7% світових запасів. Погано забезпечені водою значні території Центральної Азії. Найменшою питомою водозабезпеченістю (на одиницю площі) відзначаються Австралія та Африка.

Близько 1 млрд. людей в світі не мають вільного доступу до прісної води.

Що стосується України, то по її території водні ресурси розподілені вкрай нерівномірні Середньорічний шар стоку коливається від 5-10мм у Херсонській області від 625мм у Закарпатті.

Характерним для природного розподілу водних ресурсів по території України є те, що там де зосереджені найбільші водоспоживачі, знаходяться найменші запаси водних ресурсів (Донбас, Кривбас, АР Крим, південні регіони)

Внаслідок обмеженості та нерівномірності розподілу водних ресурсів з метою забезпечення населення та галузей народного господарства водою широко застосовуються регулювання річкового стоку. Найбільш зарегульований стік в басейні Дніпра (каскад Дніпровських водосховищ, затоплено 500тис.га, підтоплено 100 тис.га, зруйновано берегів 1400км). Щорічні потреби н/г та населення становлять ~3 млрд.м³. Основними напрямками в Україні є водозабезпечення населення (комунальне господарство) сільського господарства, промисловості. Більше 50% води використовується для потреб виробництва, а ~1/5 на зрошення та обводнення території.

Для регулювання поверхневого стоку в Україні побудовано 828 водосховищ і близько 24 тис. ставків.

Для перерозподілу стоку та подачі води в незабезпечені райони побудовані канали:

• Сіверський Донець – Донбас довжина 131 км, витрата води 43 м³/с;

• Дніпро – Донбас (І черга) довжина 263 км, витрата 120 м³/с;

• Північно - Кримський канал 402 км, витрата 294 м³/с;

• Головний Каховський магістральний довжина 130 км, витрата 530 м³/с;

• Дніпро – Кривий Ріг – довжина 35,4 км, витрата 41 м³/с;

• Дніпро – Інгулець довжина 40 км, витрата 52 м³/с;

• Дніпро – Донбас (ІІ черга) довжина 171 км, витрата 32 м³/с.

За прогнозними даними деяких учених через 30 років на планеті вже не буде прісної води.

Пропонують наступні шляхи подолання проблеми дефіциту води:

• заощадження водних ресурсів;

• скорочення викидів промислових с.-г., побутових вод у внутрішні водойми і моря;

• опріснення морської води;

• конденсація атмосферної вологи;

• транспортування айсбергів з Арктики і Антарктики.

Прісна вода вже стала товаром світової торгівлі. ЇЇ перевозять у танкерах, транспортують на значні відстані водогонами. Наприклад Нідерланди імпортують таку воду з Норвегії, Сінгапур – з Філіппін, Малайзії.

Фахівці вважають, що однією з головних причин воєн у XXI столітті буде доступ до джерел прісної води. На сьогоднішній день вже існує «водний» конфлікт між Ізраїлем та Лівією. Ізраїль звинувачує уряд Лівії у побудові ряду дамб та крадіжці води.

Існує поняття питомого водоспоживання (добовий об’єм води в літрах, що необхідний для задоволення всіх потреб одного мешканця). Даний показник вищий в містах (залежить від наявності водогону, каналізації, центрального опалення, тощо) л/добу на 1 людину:

Копенгаген -120, Брюссель – 141, Афіни – 160, Париж – 215

Барселона -235, Мельбурн – 240, Кіото -250. Лос-Анжелес – 250,

Лондон – 263, Москва – 400, Київ – 350

США – більше 300, Росія – 257, Німеччина – 120.

Для комфортних умов користування водою в домівках достатньо150 -200 л на добу.

Нерівномірність розподілу річкового стоку на території суші в світі в цілому і в Україні, зокрема, – одна з причин обмеженості водозабезпечення.