Глава 1

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

1.1. Мировые и отечественные водные ресурсы

Согласно Водному кодексу Российской Федерации, водные ресурсы определяются как поверхностные и подземные воды, которые находятся в водных объектах, используются или могут быть использованы. При этом под водными объектами понимаются моря или их отдельные части, озера, пруды, водохранилища, болота, ледники и снежники, реки, ручьи, каналы, подземные воды зоны активного водообмена, природные выходы подземных вод и иные объекты, постоянное или временное сосредоточение вод в которых имеет характерные формы и признаки водного режима [8].

Водные ресурсы имеют разный период их возобновления, который может составлять от нескольких дней до десятков тысяч лет. Выделяются статические и возобновляемые водные ресурсы. Основной объем статических водных ресурсов (96,5%) сосредоточен в Мировом океане, который имеет объем 1 338 млн км³ и средний период условного возобновления 2650 лет. Наиболее ценными водными ресурсами являются запасы пресных вод. Статические (вековые) запасы пресных вод представлены не подверженной заметным ежегодным изменениям частью объемов озер, ледников, подземных вод [18]. Занимая 11,5% площади всей суши, Россия занимает первое место в мире по общему объему статических запасов пресных вод. Представление о мировых и отечественных запасах этих вод дают данные табл. 1.1 [6, 7].

Таблица 1.1

Мировые и отечественные статические запасы пресных вод, тыс. км³

К возобновляемым водным ресурсам относятся воды, которые ежегодно восстанавливаются в процессе круговорота. Они формируются за счет речного стока и эксплуатационных ресурсов подземных вод. Суммарный сток рек мира в среднем составляет около 45 000 км³/год. Средний многолетний объем годового стока рек России составляет около 4350 км³/год, из которых 4115 км³/год формируется на территории нашей страны и 235 км³/год поступают из соседних стран (Иртыш, притоки Амура, Селенга, и др.). Мировые эксплуатационные ресурсы подземных вод, которые могут ежегодно изыматься водозаборными сооружениями при рациональном режиме их работы, составляют около 2400 км³/год. Эксплуатационные ресурсы подземных вод России составляют около 315 км³/год. Таким образом, в мире в целом и в нашей стране речной сток составляет около 93–95% суммарных запасов возобновляемых ресурсов пресных вод.

Водные ресурсы распределены крайне неравномерно. Обеспеченность населения возобновляемыми ресурсами пресных вод выражается в их объеме, который в среднем за год приходится на душу населения. При этом, чаще всего, учитывается только речной сток. В целом по всему миру данный показатель в среднем составляет около 7000 м³/год на одного человека. Значения этого показателя для некоторых стран мира с крупнейшим населением приведены в табл. 1.2 [6, 11].

Таблица 1.2

Обеспеченность крупнейших стран мира возобновляемыми ресурсами пресной воды

Наиболее обеспеченной водой является Канада, где в основном за счет речного стока на каждого человека в среднем приходится около 90 000 м³/год пресной воды. Наименьшую обеспеченность водой имеет Израиль, где этот показатель составляет всего 150 м³/год. Минимальная потребность в воде для нужд сельского хозяйства, промышленности, энергетики и сохранения окружающей среды считается равной 1700 м³/год на одного человека. При водообеспеченности ниже 1000 м³/год на человека принято говорить о состоянии дефицита водных ресурсов, а при уровне ниже 500 м³/год на одного человека – об абсолютном дефиците воды (водном стрессе). На сегодняшний день около 700 млн человек в 43 странах живут в условиях водного стресса. Дальнейший рост населения и ожидаемые климатические изменения приведут к обострению водной проблемы и существенному увеличению населения стран Африки, Ближнего и Среднего Востока, проживающих в условиях водного стресса [6,11].

Россия располагает значительными возобновляемыми водными ресурсами, которые весьма неравномерно распределены по ее территории. В частности, около 90% речного стока приходятся на малонаселенные районы севера европейской части страны, Сибири и Дальнего Востока. Обеспеченность водными ресурсами населения федеральных округов России показана в табл. 1.3 [7].

Таблица 1.3

Обеспеченность федеральных округов России возобновляемыми ресурсами пресной воды

Хорошо обеспечены водой Сибирский и Дальневосточный федеральные округа, в меньшей степени – Уральский и Северо-Западный. Наиболее заселенные Приволжский, Центральный и Южный федеральный округа испытывают острый дефицит водных ресурсов. В пределах Центрального Федерального округа наибольший дефицит водных ресурсов испытывают Московская область, где показатель обеспеченности населения водой составляет 1360 м³/год на человека [6,7].

Экономически эффективное и экологически безопасное использование водных ресурсов затрудняется неоднородностью их распределения не только в пространстве, но и во времени. Это относится, прежде всего, к речному стоку с его межгодовой и внутригодовой изменчивостью. В целом из 45 000 км³/год среднего суммарного стока рек мира устойчивый сток, который может быть использован в маловодные периоды практически каждого года, составляет всего около 12 000 км³/год. Изменчивость речного стока зависит не только от природных условий, но и от размера водосбора – чем меньше река, тем выше межгодовая и внутригодовая изменчивость ее стока [12]. В зависимости от природных условий даже для крупных рек сток многоводных лет может превышать норму в 1,2 – 5 раз, а сток маловодных лет может быть меньше нормы в 1,2 – 10 и более раз. Межгодовая изменчивость речного стока может приводить к дефициту водных ресурсов в отдельные маловодные годы или серии таких лет. Как правило, внутригодовая изменчивость речного стока превышает межгодовую. Даже для крупной реки на относительно непродолжительный многоводный сезон каждого года может приходиться от 35 до 95% объема годового стока. Внутригодовая изменчивость речного стока может приводить к дефициту водных ресурсов в маловодные сезоны года [6, 18].

На территории России межгодовая изменчивость речного стока не столь велика, как в наиболее засушливых районах мира. Например, в бассейнах Волги, Дона, Печоры, Северной Двины сток в много­водные годы превышает норму в 1,5–2 раза, а в маловодные годы снижается до 0,5–0,7 нормы. На крупнейших реках Сибири сток в многоводные годы составляет 1,2–1,3 нормы, а в маловодные 0,7–0,8. В засушливых районах Прикаспийской низменности в многоводные годы сток увеличивается по сравнению с нормой в 2 раза, а в маловодные годы может падать почти до нуля. Представление о внутригодовом распределении стока крупных рек России по сезонам года дает табл. 1.4.

Таблица 1.4

Относительное распределение стока рек России по сезонам года, %

Для меженного стока, который лимитирует водопользование, характерно его убывание к северу и к югу от лесной зоны [7, 12].

Изменчивость речного стока создает проблемы, связанные не только с его недостатком, но и с его избытком. Обусловленные прохождением высоких половодий и паводков наводнения являются одним из наиболее разрушительных стихийных бедствий, По числу жертв и материальному ущербу наводнения на реках занимают второе место после землетрясений. В мире на подверженных угрозе наводнений территориях проживает около 1 млрд человек. В связи с прогрессирующим заселением и освоением таких территорий происходит рост ущерба. За период с 1985 г по 2010 при наводнениях в мире было эвакуировано более 571 млн человек. В России площадь территорий, подверженных угрозе наводнений, составляет свыше 400 тыс. км². Площадь ежегодного затопления превышает 50 тыс. км². Наибольшей угрозе наводнений подвержены территории Приморского и Хабаровского краев, Сахалинской и Амурской областей, Забайкалье, Средний и Южный Урал, Нижняя Волга, Северный Кавказ, Восточная Сибирь. Угроза наводнений существует более чем для 40 крупных городов и нескольких тысяч других населенных пунктов. Ежегодный ущерб от наводнений достигает 15–30 млрд рублей и имеет тенденцию к увеличению [6, 7].

Таким образом, в ряде случаев возникают проблемы, связанные с несоответствием распределения водных ресурсов в пространстве и во времени интересам населения и хозяйства. Эффективными средствами решения этих задач являются регулирование речного стока водохранилищами и его внутрибассейновая и межбассейновая переброска.