1.2. Использование водных ресурсов

Водопользование без изъятия воды происходит при проведении мероприятий по защите населения от негативного воздействия природных вод, а также осуществляются следующими отраслями хозяйства:

• гидроэнергетика;

• судоходство и сплав леса;

• рыбное хозяйство и воспроизводство водных биологических ресурсов;

• сброс сточных и дренажных вод;

• размещение различных гидротехнических сооружений;

• разведка и добыча полезных ископаемых;

• проведение работ, связанных с изменением дна и берегов водных объектов;

• охрана окружающей среды, в том числе водных объектов;

• рекреация, оздоровительные и лечебные мероприятия;

• проведение государственного мониторинга водных объектов.

Специфика требований различных водопользователей и надежность их выполнения рассматриваются в главе 4.

В рамках водопользования можно выделить потребление воды, которое предусматривает ее изъятие из поверхностных и подземных водных объектов. Различают возвратное потребление с возвращением части изъятой воды и безвозвратное с ее полным расходованием на технологические нужды, испарение и фильтрацию. Изъятие воды осуществляется с помощью систем водоснабжения, которые включают забор воды, ее очистку, транспортировку и подачу водопотребителям. [17]. Выделяются заборы воды на следующие нужды:

• коммунально-бытовое водоснабжение;

• промышленное и энергетическое водоснабжение;

• орошение и сельскохозяйственное водоснабжение.

Обеспечение требований коммунально-бытового водоснабжения к количеству и качеству изымаемой воды считаются приоритетными. Помимо хозяйственно-питьевого водоснабжения населения оно включает обеспечение водой предприятий пищевой и фармацевтической промышленности, а в ряде случаев и личного хозяйства в сельской местности. Количество воды, изымаемое для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения определяется численностью населения и принятыми нормами водопотребления. При наличии всех коммунальных удобств на одного жителя в среднем приходится от 150 до 400 литров воды в сутки. При отсутствии удобств эта норма снижается до 50 литров воды в сутки. По мере роста благосостояния населения такие нормы имеют тенденцию к повышению, однако могут сдерживаться стоимостью платы за используемую воду. Водоснабжение предприятий пищевой и фармацевтической промышленности отличается от других видов промышленного водоснабжения только высокими требованиями к качеству воды. На производство продуктов питания уходит во много раз больше воды, чем на бытовые нужды. Например, для изготовления 100 грамм шоколада в среднем в мире расходуется 2400 литров воды, а одного гамбургера – 11 000 литров [6, 11].

Количество воды, изымаемое для нужд промышленного водоснабжения, определяется объемом производства, его технологией и долей оборотного водоснабжения. Например, производство одной тонны продукции требует следующих затрат воды:

• выплавка стали – 20 м³,

• добыча нефти – 50 м³,

• синтетического каучука – 2000 м³,

• синтетического волокна – 3500 м³,

• бумаги – 200 000 м³.

Для выработки в течение года 1 млн кВт·ч для тепловой электростанции требуется 1 – 1,5 км³ воды, а для атомной в 1,5–2 раза больше. Система оборотного водоснабжения в промышленности и энергетике многократно сокращает забор воды, однако из-за неизбежных потерь ее доля не может быть доведена до 100%. В целом безвозвратное потребление воды тепловыми и атомными электростанциями относительно невелико [6, 11].

Сельское хозяйство является крупнейшим водопотребителем. Количество изымаемой воды определяется размерами орошаемых и обводняемых площадей, потребностями различных сельскохозяйственных культур в зависимости от природных условий, оросительной нормой, поголовьем скота и его составом, уровнем развития водосберегающих технологий. Например, выращивание одной тонны сельскохозяйственных культур требует следующих затрат:

• пшеница – 750 м³,

• хлопок – 1500-2000 м³,

• рис – 2000–5000 м³.

На одну овцу в сутки требуется 5–10 литров, на одну корову – 200 литров. Рост населения и степени удовлетворения его потребностей в пищевых и сырьевых продуктах ведет к опасному увеличению объема затрат воды на сельскохозяйственное водоснабжение. Сдерживающим фактором является совершенствование технологии полива сельскохозяйственных угодий, направленное на более экономное использование водных ресурсов [6, 11, 22].

Общая тенденция изменения водопотребления в мире характеризуется его ускоренным ростом по сравнению с приростом населения. Неуклонно растет доля коммунально-бытового, промышленного и энергетического водопотребления, однако потребление воды для нужд сельского хозяйства остается преобладающим. В слаборазвитых в экономическом отношении странах на сельское хозяйство по-прежнему приходится более 80% совокупного водопотребления. Представление о динамике полного потребления воды в мире дает табл. 1.5 [6,11].

Таблица 1.5

Динамика использования воды в мире по секторам экономики, км³/год

В настоящее время на нужды водопотребления во всем мире изымается около 4200 км³/год, из которых примерно 11% приходятся на коммунально-бытовое водоснабжение, 22% на промышленное и энергетическое водоснабжение и 67% на сельскохозяйственное водоснабжение. Доля безвозвратного потребления воды составляет 65% в коммунально-бытовом водоснабжении; 25% в промышленном и энергетическом водоснабжении; 75% в сельскохозяйственном водоснабжении. Таким образом, из используемых в целях водоснабжения 4200 км³/год безвозвратный водозабор составляет около 2440 км³/год, что составляет 58% от суммарного водозабора. Из 2440 км³/год безвозвратного водозабора около 10% приходятся на коммунально-бытовое водоснабжение, 4% на промышленное и энергетическое водоснабжение и 86% на сельскохозяйственное водоснабжение, которое и определяет величину безвозвратного изъятия воды в целом. Около 1760 км³/год, или 42% использованных в водоснабжении вод, возвращаются обратно в водные объекты в виде сточных и дренажных вод. Из этих 1760 км³/год около 13,4% поступают от коммунально-бытовых хозяйств, 46,6% – от предприятий промышленности и энергетики, 40% – от сельскохозяйственных угодий и животноводческих ферм. Их поступление в водные объекты создает угрозу химического, биологического и физического загрязнения водных объектов, масштабы которой постоянно возрастают. Даже прошедшие очистку сточные воды нуждаются, по крайней мере, в 10-кратном разбавлении. Следовательно, для их разбавления в реках требуется суммарный объем речного стока 17 600 км³/год, что меньше объема устойчивого стока, который составляет всего 12 000 км³/год [6,11,18].

В Российской Федерации забор воды на различные нужды составляет около 70 км³/год. В среднем из рек ежегодно забирается около 55 км³, из пресных подземных вод около 10 км³, из озер и морей около 5 км³. Нужды промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения примерно на 90% обеспечиваются забором воды из поверхностных источников. Коммунально-бытовое водоснабжение использует поверхностные и подземные пресные воды примерно поровну.

При суммарном объеме годового стока рек России, в среднем равном около 4350 км³/год, забор 55 км³/год представляется незначительным. Однако несовпадение пространственного размещения источников речной воды и ее потребителей приводит к тому, что, например, забор воды из р. Кубани в среднем составляет более 75% ее стока; из р. Волги – 14,5%. Аналогичная ситуация складывается с источниками и потребителями подземных вод. Забор 10 км³/год подземных вод при объеме их эксплуатационных ресурсов около 315 км³/год также представляется незначительным, что не гарантирует от истощения ресурсов подземных вод в некоторых наиболее обжитых районах России [7, 11, 22].

Из суммарного водозабора в 70 км³/год около 55% используется в промышленности и энергетике, 20% в сельском хозяйстве и 25% для нужд коммунально-бытового водоснабжения. Объемы водозабора превышают объемы водопотребления из-за различных потерь воды, в том числе при транспортировке, которые в среднем по России составляют около 10% объема водозабора, варьируя от 2,7% в Северо-Западном федеральном округе до 20,7% в Южном федеральном округе. Масштабы оборотного и повторного водоснабжения достигают значительных размеров и составляют 44 % в целом по хозяйству и 65–70 % в тепловой и атомной энергетике. Оборотное и повторное водоснабжение ежегодно экономит около 250 км³ в год [6, 7, 11].

Безвозвратное водопотребление в России составляет 22% суммарного водозабора. Безвозвратный забор воды из р. Дон сокращает ее сток в среднем на 27%, а из р. Кубань – почти на 40%. Антропогенное уменьшение стока рек приводит к усыханию пойм и устьевых участков, обмелению и зарастанию русел и ухудшению качества воды за счет снижения разбавляющей способности рек. Особенно страдают малые реки, отмиранию которых также способствует сведение лесов и распашка земель. Чрезмерная откачка подземных вод приводит к истощению их запасов, к снижению подземного питания рек и снижению их стока. В городских условиях истощение запасов подземных вод приводит к образованию депрессионных воронок и просадке грунта. Чрезмерная эксплуатация подземных вод Московского артезианского бассейна привела к острому водному дефициту в ряде районов Московской области [6, 7, 11, 22].

В реки, озера, водохранилища и в верхние горизонты подземных вод возвращается 78% суммарного забора воды (водоотведение). Эти 54,5 км³/год представляют сточные и дренажные воды, которые требуют не только предварительной очистки перед поступлением в водные объекты, но и последующего примерно 10 - кратного разбавления. Крайне неблагоприятным показателем для России является то, что из этих загрязненных вод проходят очистку только 3 км³/год.

Качество питьевой воды в нашей стране в целом невысокое: на европейской территории в местах питьевых водозаборов 30% проб не соответствуют санитарно-гигиеническим нормативам [7, 22]. Из крупных рек наиболее загрязненными считаются Волга, Ока и Томь, протекающие через густозаселенные районы и крупные промышленные центры. Что же касается небольших рек, то воды многих из них в современном состоянии уже непригодны для дальнейшего использования и устойчивого функционирования водных экосистем [6, 22].