3.1.Свойства воды, которые могут быть использованы в перспективе

Несмотря на кажущуюся простоту, вода и её свойства в полной мере ещё не изучены. Некоторые из уже установленных свойств воды пока не нашли широкого применения. Однако не исключено, что эти свойства могут использоваться не только в отдалённой, но и в самой ближайшей перспективе.

Вода, лишенная растворенных газов, в условиях полной непод­вижности может быть переохлаждена до минус 70 °С без превраще­ния в лёд. При введении льдинки или другого центра кристаллиза­ции, а также при лёгком встряхивании вода мгновенно превращает­ся в лёд, а ее температура подскакивает до 0 °С (на 70 °С).

При замерзании 1 м³ воды выделяется тепло, эквивалентное сжи­ганию 10 кг угля. Этот фактор используется в современных тепло­энергетических установках, а также для снижения негативного влияния заморозков в период вегетации (путём предварительного полива растений).

Теплота плавления льда уменьшается с понижением температу­ры. Следовательно, чем холоднее лёд, тем легче его растопить. Это одно из очередных парадоксальных свойств воды.

Весьма перспективна роль воды как топлива для автомобиля, но не в своём обычном виде, а в виде получаемого из неё энергоноси­теля - водорода и окислителя - кислорода. При сжигании водорода в двигателе образуется достаточно большое количество тепловой энергии и выхлопных газов. Этим самым обеспечивается функцио­нирование экологически чистого двигателя, использующего самое распространённое на Земле топливо. Энергию для разложения воды в перспективе можно дешево получать на атомных и термоядерных электростанциях. Таким образом, с помощью воды могут быть ре­шены вопросы автомобильного топлива и возникающие вследствие развития автотранспорта тяжёлые экологические проблемы в горо­дах и населённых пунктах.

Результаты последних исследований свидетельствуют о том, что вода также может быть носителем информации и средством её пе­редачи. Это свойство воды можно использовать как для расшиф­ровки событий далекого прошлого, так и для создания новых ин­формационных систем.

3.2.Критерии эффективного управления водными ресурсами

Эффективность управления оценивается двумя способами:

• 1 по экономическим критериям;

• 2 по степени достижения заданной цели (с экономическими ог­раничениями, а иногда - без ограничений, т.е. «любой ценой»).

1)В качестве экономического критерия, т.е. «критерия оптимальности применяется или минимум затрат при постоянной продук­ции (заданном водопотреблении и водоотведении), или максимум дохода с возможным изменением продукции (размера водоподачи) в определенных пределах. Первый критерий чаще используется в водохозяйственном планировании и проектировании, а второй - на стадии эксплуатации водохозяйственных (в первую очередь - оро­сительных) систем и сооружений.

Критерий оптимальности по минимуму затрат формализуется следующим образом:

где 3 - приведенные затраты, И - ежегодные издержки, К - капита­ловложения на мероприятия по водообеспечению, охране водных объектов и защите от вредного воздействия вод; значения 3, И, К являются функцией параметров гидротехнических и водоохранных сооружений, а также режимов их эксплуатации;

Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, П - объем выпускаемой продукции ;

W— потребности в воде (с заданной гарантией).

Критерий оптимальности по максимуму дохода представляется в виде

(5.2)

где С - стоимость продукции, зависящая от W, т.е. от объема ис­пользования воды;

У - ущерб, обусловленный дефицитом воды или ухудшением её качества; этот ущерб чаще всего определяется по стоимости недо­полученной продукции.

При выполнении расчетов по выражениям (5.1) и (5.2) необхо­димо соблюдать ряд ограничений. Прежде всего - это балансовые ограничения, задаваемые в виде равенств и неравенств. Основными из них являются:

где - объём водопотребления (или водоотведения), соответствующий установленным нормативам;

- располагаемые водные ресурсы; - расчетная концентрация г'-го загрязняющего вещества в при­родном водном объекте после сброса в него планируемого объема сточных вод;

- предельно допустимая концентрация г'-го загрязняющего вещества в водном объекте - приемнике сточных вод.

Оптимизация - выбор решения, соответствующего принятому критерию оптимальности.

В процессе оптимизации водохозяйственных и водоохранных мероприятий кроме водно-балансовых учитываются и другие огра­ничения, которыми могут быть:

• экологические;

• политические;

• стратегические;

• социальные;

• этические.

Экологические ограничения заключаются в соблюдении биологи­ческих и микробиологических нормативов, предотвращении нега­тивного воздействия водохозяйственных и водоохранных меро­приятий на окружающую среду (земля, почва, воздух, растительный и животный мир).

Политические ограничения базируются на принятых межгосу­дарственных (многосторонних или двусторонних) конвенциях и соглашениях в области использования и охраны вод или на одно­сторонне принятых решениях по предоставлению льгот или введе­нию санкций в отношении соседнего государства.

Стратегические ограничения обусловлены необходимостью учета последствий разрушения водохозяйственных и водоохранных сооружений в случае военных или террористических действий, а также в других чрезвычайных ситуациях.

Социальные ограничения вытекают из необходимости обеспече­ния занятости населения, рекреационного обустройства, сохранения исторических и архитектурных памятников и т.д.

Этические ограничения заключаются в сохранении элементов ландшафта, создании специальных гидротехнических сооружений (например, фонтанов с музыкой), недопущении затопления и под­топления кладбищ и других социально значимых объектов.

2) Экономическая оценка последствий ухудшения экологического состояния природных водных объектов во многих случаях вообще невозможна. Поэтому для оценки эффективности управления использованием и охраной вод наряду с экономическими используются и другие критерии Такими целями или критериями могут быть:

• достижение определенного экологического эффекта, заклю­чающегося в обеспечении жизнедеятельности того или иного вод­ного организма - индикатора качества воды, недопущении крити­ческих максимальных уровней воды в период паводков, беспере­бойном снабжении населения водой питьевого качества и т.д.;

• достижение социального эффекта посредством обеспечения занятости населения, создания лучших условий работы и отдыха, разрешения различных социальных конфликтов и др.;

• обеспечение максимального объема водоподачи, максимальной выработки электроэнергии гидроэлектростанциями, гарантирован­ных глубин в период навигации и выполнение других требований водопользователей.

Многообразие водно-балансовых ограничений и неопределен­ность значительной части исходной информации предопределяют целесообразность многокритериальной оптимизации, технико-экономического анализа большого количества вариантов и поиск не одного оптимального решения, а «зоны оптимума». Выбор оконча­тельного варианта из этой зоны становится предметом неформаль­ного анализа высших органов управления.