Использование природных вод в народном хозяйстве и практическое значение гидрологии

Природные воды давно и интенсивно используются человеком. Развитие человеческого общества неразрывно связано с использованием воды. Индире Ганди принадлежат такие слова: «Цивилизация — это диалог человека с водой». Орошаемое земледелие и современная цивилизация в целом зародились в низовьях и дельтах «великих» рек мира — Янцзы, Хуанхэ, Ганга, Инда, Нила, Тигра и Евфрата, Амударьи. Через реки и моря шло распространение человеческой цивилизации по земному шару. Испокон веков человек выбирал себе места для проживания вблизи воды. Почти все крупнейшие города мира (в том числе и многие столицы государств) расположены на реках, в их устьях, на побережьях морей.

В социальном и экономическом развитии многих стран мира водные ресурсы играли и играют в настоящее время весьма важную роль. Велико значение использования природных вод и в развитии экономики нашей страны.

По характеру использования вод все современные отрасли хозяйства обычно подразделяют на водопотребителей и водопользователей.

Водопотребители — это те отрасли, которые изымают воду из ее естественных источников (водотоков, водоемов, водоносных пластов и т.д.), потребляют ее для выработки промышленной или сельскохозяйственной продукции и для бытовых нужд населения и возвращают в источники в другом месте и, обычно, в меньшем количестве и часто худшего качества. К отраслям – водопотребителям относятся: промышленность, тепловая и атомная энергетика, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство, которые используют воду для промышленного, коммунально-бытового и сельскохозяйственного водоснабжения, а также орошения и обводнения земель.

Водопользователи — это те отрасли, которые не изымают воду из источников, а используют воду как носителя энергии, среду, компонент ландшафта. К отраслям – водопользователям относятся: гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, а также такие виды человеческой деятельности, как отдых на воде, водный туризм, водные виды спорта и др.

Наибольшее количество воды в мире потребляется в сельском хозяйстве — в основном на орошение земель, выращивание урожая, водоснабжение животноводческих ферм. Например, для орошения 1 га рисовых чеков нужно 15—20 тыс. м³ воды в год; на производство 1 кг пшеничного зерна требуется 0,75 м³ воды; на 1 корову нужно до 200 л воды в сутки.

Огромное количество воды потребляется в промышленности. Без воды нельзя получить металл, ткани, бумагу, многие строительные материалы, известь, продукты пищевой промышленности и многое другое. Так, для производства 1 т стали необходимо 20 м³ воды, 1 т бумаги — до 200 м³ воды, 1 т никеля — 4000 м³ воды. Чтобы добыть 1 т нефти, нужно не менее 50 м³ воды. Одна из самых водоемких — текстильная промышленность. Если для производства 1 т хлопчатобумажной ткани нужно в среднем 20 м³ воды, то для получения такого же количества синтетического волокна — уже 2500—5000 м³ воды.

Крупным потребителем воды является тепловая энергетика. При производстве 1 млн кВт электроэнергии на тепловых электростанциях затрачивают 1,2—1,6 км³ воды в год. При производстве электроэнергии на атомных электростанциях воды требуется в 1,5—2 раза больше.

Большие объемы воды требуются на хозяйственно-питьевое водоснабжение городов и поселков. В крупных городах на одного жителя приходится 300—600 л воды в сутки. Город с населением 1 млн человек потребляет в сутки до 1 млн м³ воды, т.е. целую реку.

Водные ресурсы во всех странах мира стараются использовать рационально, т.е. с наибольшим эффектом и наименьшими потерями, комплексно. Одновременно принимаются и меры по охране вод от истощения и загрязнения.

Водопотребление в мире. На хозяйственные нужды во всем мире используются огромные объемы воды, причем эти затраты воды неуклонно возрастают.

По данным И.А.Шикломанова, с 1900 по 1950 г. (50 лет) полное водопотребление в мире возросло с 579 до 1360 км³/год, т.е. в 2,3 раза, а безвозвратное (потери на испарение в пределах конкретных речных бассейнов в процессе использования воды) — с 417 до 894 км³/год, т.е. в 2,1 раза. За последующие 40 лет (1950 — 1990) полное и безвозвратное водопотребление в мире возросло соответственно с 1360 до 4130 км³/год (в 3,0 раза) и с 894 до 2360 км³/год (в 2,6 раза).

Распределение полного и безвозвратного водопотребления в мире по отраслям хозяйства разное (табл. 4). Главные потребители воды — это сельское хозяйство и промышленность. При этом доля безвозвратных потерь воды в полном водопотреблении в промышленности значительно меньше, чем в сельском хозяйстве. Главные безвозвратные потери воды в мире происходят в орошаемом земледелии.

По последним оценкам (И.А. Шикломанов и др., 2004), современное водопотребление в мире составляет 3790 км³/год. В дальнейшем, согласно тем же данным, водопотребление в мире может изменяться в соответствии с двумя разными сценариями. Согласно первому из них, водопотребление будет расти на 10—12 % в каждое десятилетие с наибольшей интенсивностью в Африке и Южной Америке и наименьшей — в Европе и Северной Америке. Согласно второму сценарию, при осуществлении эффективных мер по улучшению технологии использования вод водопотребление в мире практически стабилизируется. К 2010 г. оно возрастет на 5—6 %, а затем начнет снижаться и к 2025 г. станет близким к современному.

Таблица 4. Водопотребление в мире и некоторых странах

Характеристика водопотребления	Весь мир (1990)	США (1990)	СССР (1990)	Россия (2001)
Общее водопотребление, км3/год	4130 2360	670 162	400 226	66,7 –
Водопотребление по отраслям хозяйства, %:
промышленность	24 4	59 12	30 11	59 –
сельское хозяйство	65 87	34 81	54 76	20 –
коммунальное хозяйство	7 2	7 7	8 3	20 –
другие отрасли	4 7	0 0	8 10	1 –

Примечания. 1. Данные для всего мира, США и СССР — по И.А. Шикломанову, для России — из Государственного доклада о состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2001 г. (Министерство природных ресурсов); прочерк означает отсутствие данных.

2. В числителе приведено полное, в знаменателе — безвозвратное водопотребление.

Принято считать, что если доля полного водопотребления от возобновляемых водных ресурсов, т.е. речного стока, находится в пределах 10—20%, то территория испытывает «умеренный водный стресс», если эта доля составит 20—40%, то следует говорить о «средне-высоком водном стрессе». Если же используется больше 40% имеющихся водных ресурсов, то возникнет «высокий водный стресс» и регион будет испытывать заметную нехватку воды. В таких условиях требуются срочные меры по управлению водными ресурсами.

В ряде случаев можно уже говорить и о почти полном исчерпании запасов пресной воды. Дефицит пресной воды создает острые проблемы в разных частях земного шара (например, в ряде районов Азии и Африки). Кое-где речь уже идет о «водном кризисе». Однако если не хватает воды, возникают и более масштабные явления — продовольственный и энергетический кризисы.

В настоящее время (И.А. Шикломанов и др., 2004) около 40% населения Земли живет в условиях очень низкого обеспечения пресной водой. Если рост водопотребления будет в будущем происходить по первому упомянутому выше сценарию, то к 2025 г. в критической ситуации окажется уже 60% населения планеты.

Водопотребление в СССР. Оно росло очень быстро, особенно в послевоенные годы. С 1950 по 1990 г. полное и безвозвратное водопотребление увеличилось соответственно с 95 до 400 км³/год (в 4,2 раза) и с 52 до 226 км³/год (в 4,3 раза).

Интересно сравнить структуру водопотребления в СССР и США. Данные табл. 4 свидетельствуют о том, что в 1990 г. доля безвозвратных потерь воды в СССР (56%) была заметно больше, чем в США (24%); доля полного водопотребления в промышленности в США была больше, чем в СССР.

Водопотребление в России. Распад СССР привел к тому, что России досталась относительно небольшая доля орошаемых земель бывшего СССР (главная их часть приходилась на Среднюю Азию, Казахстан, Украину). Кроме того, в 1990-х г. сказался и спад промышленного и сельскохозяйственного производства, вызванный экономической дестабилизацией.

В результате в России объем водопотребления по сравнению с тем, который был и в СССР и в РСФСР, заметно сократился. По данным РосНИИВХа, в 1991—1998 гг. потребление пресной воды уменьшилось в России на 31%, а морской воды — на 25%.

В 2001 г. в России полное водопотребление составило 66,7 км³ (см. табл. 4). На долю пресных вод пришлось 60,7, морских — 6,0 км³. Из поверхностных источников в этом году было использовано 51,8, из подземных — 8,9 км³ пресных вод. Главным потребителем воды была промышленность.

В 2001 г. в России 56,3 км³ отработанных вод вновь поступило в водные объекты (из них 54,7 км³, или 97%,— в поверхностные). Объем сточных вод между отраслями хозяйства распределился следующим образом, %:

на долю промышленности пришлось 63,

сельского хозяйства— 11,

коммунального хозяйства — 25,

других отраслей — 1.

Часть сточных вод была недостаточно очищена. Основной объем загрязненных сточных вод, поступающих в водные объекты, дают промышленность и коммунальное хозяйство.

В последние годы, согласно материалам VI Всероссийского гидрологического съезда (2004), величина водопотребления в России стабилизировалась на уровне около 70 км³/год.

В основе системы управления водными ресурсами России лежат следующие принципы:

• рациональное использование, т.е. единство процессов использования и охраны вод;

• территориально-бассейновый подход;

• государственная собственность на все природные ресурсы, включая водные, и гидротехнические сооружения.

Используются три уровня управления водным хозяйством:

• федеральный орган (Федеральное агентство водных ресурсов);

• бассейновый орган, подчиняемый федеральному и представляющий интересы государства по использованию и охране водных ресурсов бассейна реки;

• территориальный орган, имеющий двойное подчинение: