Источники пресной воды. Литературный обзор
Помимо рек источниками пресной воды являются подземные воды, озера, ледники.
Подземные воды менее всего используются человеком, в основном это , применяющиеся для питья и для лечения. Чаще подземные воды используются опосредованно, так как питают некоторые реки и озера.
Ледники — замерзшая в лед пресная вода. Это важнейший запас пресной воды на Земле, однако методы освоения ледниковой воды только разрабатываются. Ледники образуются в том случае, если в холодное время года вода замерзает, а за теплое не успевает растаять. Это может происходить вблизи северного или южного полюсов ( , северные острова) или высоко в горах. Ледники медленно движутся — в среднем около 200 м в год, но при потеплении или, например, скорость их движения может резко увеличиваться.
Ледники Гренландии и Антарктиды — покровные ледники, так как они покрывают всю территорию, независимо от рельефа. Те же ледники, которые образуются на вершинах гор, называют горными.
Памятники гидросферы
Существуют также настоящие памятники , восхищающие и красотой пейзажей, и огромными запасами пресной воды. К ним относятся такие озёра, как Байкал, Боденское, Женевское.
В озеро впадает более пятисот различных водотоков, ежегодно привнося в него около 60 кубических километров воды. Возраст же этого чудо — озера более 25 миллионов лет.
Женевское озеро — второе по величине (вслед за Балатоном) пресноводное озеро в центральной , расположенное в и . Оно — самое большое в Альпах. Его площадь — около 600 квадратных километров, объем — порядка 100 кубических километров. Заслуженно считается одним из самых красивых и чистых в Европе.
Памятниками гидросферы считают также водопады .
Водопад образуется при свободном падении потока воды с крутого обрыва. Многие водопады состоят из серии мелких водопадов, или каскадов, когда вода падает с одного уступа на другой.
Водопады, как правило, образуются в результате разрушения мягких пород почвы, что приводит к подмыву пласта прочных пород и его периодическому обрушению. Так, например, образовался знаменитый Ниагарский водопад, расположенный на границе между и .
В горных районах высокие водопады часто возникают в местах впадения горных притоков в главный речной поток.
Роль водопадов в жизни человека
Водопады, каскады и пороги представляют собой серьезные препятствия для судоходства. Для того чтобы обойти их, строят каналы со шлюзами, которые позволяют судам постепенно подниматься или опускаться с одного уровня на другой. Например, судоходный канал Уэлленд в пров. Онтарио (Канада), проложен в обход Ниагарского водопада. По этому каналу океанские лайнеры попадают в Великие озера. А на этапе раннего освоения и заселения территории Северной Америки водопады существенно препятствовали продвижению первопроходцев, их приходилось обходить, а грузы — переносить волоком.
Водопады являются исключительным источником электроэнергии, объем производства
которой зависит от высоты падения и объема воды, направленной на вращение турбин. В прошлом промышленные объекты во многих странах строились вблизи водопадов. Таким образом, возникли, например, такие крупные города, как Ричмонд, Балтимор и Филадельфия.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Источники пресной воды
Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В результате испарения образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км 3 в год.
Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод - 85% - сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10 - 12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек. Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека. Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии - 1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности: сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 70-80% всей пресной воды.
Суммарный сток рек СНГ (СССР) за год составляет 4720 км 3 . Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ, Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг Забайкалья, Центральная Якутия.
Группа подземных вод подразделяется на:
1. Артезианские воды, которые с помощью насосов поднимаются на поверхность из подземного пространства. Они могут залегать под землей в несколько слоев или так называемых ярусов, которые полностью защищены друг от друга. Химический состав воды, как правило, остается постоянным.
2. Инфильтрационная вода. Эта вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера.
3. Родниковая вода. О подземной воде, самоизливающейся естественным путем на поверхность земли.
Поверхностные воды :
1. Речная вода. Речная вода сильнее всего подвергается загрязнениям, поэтому в последнюю очередь пригодна для целей питьевого водоснабжения. Она загрязняется продуктами жизнедеятельности людей и животных. В еще большей степени загрязнение речных вод происходит поступающими сточными водами от мастерских и промышленных предприятий. . Подготовка речной воды для целей питьевого водоснабжения затрудняется кроме этого из-за сильных колебаний загрязнения речной воды как в количественном отношении, так и по составу.
2. Озерная вода. Эта вода, даже добытая из больших глубин, крайне редко является безупречной в биологическом отношении и поэтому должна проходить специальную очистку до питьевых кондиций.
3. Вода из водохранилищ. Речь идет о воде из небольших речек и ручьев, которые запружены в верхнем течении, где вода наименее загрязнена. Вода из водохранилищ распределяется по категориям так же, как Озерная вода. Во всех случаях при выборе способа и объема необходимых мероприятий по водоподготовке решающим является то, насколько сильно эта вода загрязнена и насколько высока самоочищающая способность этого «хранилища питьевой воды».
4. Морская вода. Морская вода не может без обессоливания подаваться в сеть питьевого водоснабжения. Она добывается и проходит водоподготовку только у морского побережья и на островах, если нет возможности использовать другой источник водоснабжения.
Проблема потребления воды . Главным условием существования человека является потребление достаточного количества воды. Современная ситуация обусловлена тем, что в качестве водоисточников в основном используются поверхностные воды, составляющие только 1% от всех запасов пресной воды на Земле. Кроме того, установлено, что в течение 1 года 50% мирового речного стока проходят через различные виды человеческой деятельности, которые включают удовлетворение бытовых потребностей, промышленное производство и ирригацию сельскохозяйственных культур (
Потребление воды человеком, км 3 /год
На большей части развития человеческой цивилизации в течение 18 веков, суточная потребность человека ограничивалась от 5 до 49 литров в день. Основной причиной ограниченного потребления воды являлось присутствие болезнетворных микробов, которые были причиной возникновения эпидемий:
· Тифа, холеры, дизентерии, полиомелита, гепатита, гастроэнтерита, вследствие употребления зараженной питьевой воды.
· Трахомы, проказы, и других заболеваний кожи и слизистой оболочки при умывании зараженной водой.
· Малярии, желтой лихорадки, вследствие присутствия в воде переносчиков инфекции.
Потребление воды для питьевых нужд резко возросло после появления первых систем централизованной водоочистки в 18-19 веках в Европе и России и в настоящее время достигло 200-300 литров в день на человека.
Однако, в 1985 году чистой водопроводной водой на таком уровне снабжалось только 1,1 млрд человек, тогда как 0,8 млрд человек получали 110 литров/сутки-человек через водозаборные колонки, а остальная часть человечества (4 млрд) довольствуется нормой 50-60 л/сутки-человек. Тем не менее в целом за 20 век потребление воды человеком возросло в среднем в 20 раз. Основной расход питьевой воды связан с соблюдением санитарно-гигиенических норм. родниковый артезианский вода инфильтрационный
Структура потребления воды для бытовых целей городского населения
Таким образом, для обеспечения населения питьевой водой, (в каждом регионе РФ), необходимо решить проблему управления качеством воды как в водоисточниках, так и на очистных сооружениях. Очевидно, что выбор технологии водоподготовки и обработки сточных вод будет осуществляться путем сопоставления данных о качестве воды с их характеристиками.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Артезианские воды - подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под гидравлическим давлением. Артезианский бассейн и артезианский склон. Условия образования вод, их химический состав. Загрязнение артезианских водоносных горизонтов.
реферат , добавлен 03.06.2010
Вода в жидком, твердом и газообразном состоянии и ее распределение на Земле. Уникальные свойства воды. Прочность водородных связей. Круговорот воды в природе. Географическое распределение осадков. Атмосферные осадки как основной источник пресной воды.
реферат , добавлен 11.12.2011
Понятие круговорота воды в природе, водной оболочки Земли, их структура, значение. Сущность испарения и конденсации как физических процессов, условия их осуществления. Особенности и состав годового поступления воды. Источники движения воды на Земле.
презентация , добавлен 23.11.2011
В каких формах встречается вода в природе. Сколько воды на Земле. Понятие круговорота воды в природе. Сколько воды содержится в организме человека. Понятие испарения и конденсации. Три агрегатных состояния воды. Применение воды в деятельности человека.
презентация , добавлен 19.02.2011
Характеристика подземных вод, которые по их качеству и назначению подразделяются на питьевые и технические (пресные и слабосолоноватые), минеральные (лечебные), промышленные (содержащие извлекаемые концентрации полезных компонентов) и теплоэнергетические.
реферат , добавлен 03.06.2010
Загрязнение поверхностных вод. Подземные резервуары. Подземные воды как часть геологической среды. Практическое значение подземных вод. Характеристика техногенного воздействия на подземные воды (загрязнение подземных вод). Охрана подземных вод.
реферат , добавлен 04.12.2008
Построение и свойства кривой расходов воды. Выбор способа вычисления ежедневных расходов воды на основе анализа материалов наблюдений особенностей режима реки. Способы экстраполяция и интерполяции. Гидрологический анализ сведений о стоке воды и наносов.
практическая работа , добавлен 16.09.2009
Виды воды в горных породах, происхождение подземных вод, их физические свойства и химический состав. Классификация подземных вод по условиям образования, газовый и бактериальный состав. Оценка качества технической воды, определение ее пригодности.
презентация , добавлен 06.02.2011
Движение воды в зонах аэрации и насыщения, водоносных пластах. Определение скорости движения подземных вод, установившееся и неустановившееся движение. Методы моделирования фильтрации. Приток воды к водозаборным сооружениям. Определение радиуса влияния.
курсовая работа , добавлен 21.10.2009
Краткий очерк истории развития гидрогеологии. Разрушительная и созидательная геологическая деятельность подземных вод. Инфильтрационные и конденсационные подземные воды. Условия формирования и залегания подземных вод в каждой зоне подземной гидросферы.
питьевая вода гигиенический качество
Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В результате испарения образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км3 в год.
86% этого количества приходится на соленые воды Мирового океана и внутренних морей - Каспийского. Аральского и др.; остальное испаряется на суше, причем половина благодаря транспирации влаги растениями. Каждый год испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.
Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод - 85% - сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10 - 12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.
Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.
Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 - 35 тыс. км3 пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.
Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.
Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека. Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии - 1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности: сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 70-80% всей пресной воды. Орошаемое земледелие занимает лишь 15-17% площади сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению.
Суммарный сток рек СНГ (СССР) за год составляет 4720 км3. Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ, Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг Забайкалья, Центральная Якутия. Наиболее обеспечены водой северные районы СНГ, Прибалтика, горные районы Кавказа, Средней Азии, Саян и Дальнего Востока.
Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток. В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал - на 11 - 20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю - на 23%, к Аральскому - на 33%. Уровень Арала упал на 12,5 м.
При получении питьевой воды различают две основные группы по ее происхождению: подземные воды и поверхностные воды. Группа подземных вод подразделяется на:
- 1. Артезианские воды. Речь идет о водах, которые с помощью насосов поднимаются на поверхность из подземного пространства. Они могут залегать под землей в несколько слоев или так называемых ярусов, которые полностью защищены друг от друга. Пористые грунты (особенно пески) оказывают фильтрующее и, следовательно, очищающее действие, в отличие от трещиноватых горных пород. При соответствующем длительном нахождении воды в пористых грунтах артезианская вода достигает средних температур почвы (8-12 градусов) и свободна от микробов. Благодаря этим свойствам (практически постоянная температура, хороший вкус, стерильность) артезианская вода является особо предпочтительной для целей питьевого водоснабжения. Химический состав воды, как правило, остается постоянным.
- 2. Инфильтрационная вода. Эта вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера. Качество такой воды в значительной мере определяется поверхностной водой в самом водотоке, т. е. вода, добытая при помощи инфильтрационного водозабора, является тем более пригодной для питьевых целей, чем чище вода в ручье, реке или озере. При этом могут иметь место колебания ее температуры, состава и запаха.
- 3. Родниковая вода. Речь идет о подземной воде, самоизливающейся естественным путем на поверхность земли. Будучи подземной водой, она в биологическом отношении безупречна и по своему качеству приравнивается к артезианским водам. Вместе с тем родниковая вода по своему составу испытывает сильные колебания не только в кратковременные периоды времени (дождь, засуха), но и по временам года (например, таяние снега).
Поверхностные воды, в свою очередь, подразделяют таким образом:
- 1. Речная вода. Речная вода сильнее всего подвергается загрязнениям, поэтому в последнюю очередь пригодна для целей питьевого водоснабжения. Она загрязняется продуктами жизнедеятельности людей и животных. В еще большей степени загрязнение речных вод происходит поступающими сточными водами от мастерских и промышленных предприятий. Самоочищающая способность реки может лишь частично справиться с этими загрязнениями. Подготовка речной воды для целей питьевого водоснабжения затрудняется кроме этого из-за сильных колебаний загрязнения речной воды как в количественном отношении, так и по составу.
- 2. Озерная вода. Эта вода, даже добытая из больших глубин, крайне редко является безупречной в биологическом отношении и поэтому должна проходить специальную очистку до питьевых кондиций.
- 3. Вода из водохранилищ. Речь идет о воде из небольших речек и ручьев, которые запружены в верхнем течении, где вода наименее загрязнена. Вода из водохранилищ распределяется по категориям так же, как Озерная вода. Во всех случаях при выборе способа и объема необходимых мероприятий по водоподготовке решающим является то, насколько сильно эта вода загрязнена и насколько высока самоочищающая способность этого «хранилища питьевой воды».
- 4. Морская вода. Морская вода не может без обессоливания подаваться в сеть питьевого водоснабжения. Она добывается и проходит водоподготовку только у морского побережья и на островах, если нет возможности использовать другой источник водоснабжения.
На Земле множество источников воды, но не все природные воды могут служить источником водоснабжения населения. Выбор источника водоснабжения населенных мест – сложная задача, требующая всестороннего изучения и тщательного анализа водных ресурсов в каждой конкретной местности и особенно характеристик природных вод.
К открытым поверхностным водоемам относятся океаны, моря, озера, реки, болота и водохранилища. Вода морей и океанов не может быть использована в качестве источника водоснабжения без предварительной специальной дорогостоящей обработки, поскольку в ней содержится до 35 кг различных солей в одной тонне воды.
Поэтому для целей водоснабжения населенных мест используют другие источники – реки, озера и водохранилища. В странах СНГ централизованное водоснабжение в объеме около 8 км 3 /год в основном осуществляется из поверхностных источников - 83%. Главное значение имеют воды рек и пресных озер.
В зависимости от климатических и погодных условий в той или иной местности водность рек и озер из года в год меняется. Меняется она и в пределах года: в весенний период повышается, а летом и зимой значительно падает. В периоды весенних паводков вода имеет высокую цветность, низкую щелочность, содержит большое количество взвешенных веществ, различных ядохимикатов, бактерий, приобретает привкусы и запахи. При цветении водоемов в летний период вода приобретает самую неожиданную окраску и очень своеобразные запахи – рыбный, травяной, плесневый, огуречный и даже фиалковый.
Речная вода, как правило, содержит небольшое количество минеральных солей и отличается относительно небольшой жесткостью. Все физико-химические свойства речной воды, ее бактериальный и биологический состав зависят от распространенных по водосборной площади веществ и загрязнений. Все поверхностные воды сначала промывают леса и луга, поля и застроенную территорию, а лишь затем попадают в реки. В реках осуществляются процессы самоочищения под воздействием разбавления водой водоема, биологического разложения загрязнений и осаждения наиболее крупных взвесей на дно. Биологические процессы происходят под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов и простейших, населяющих водоем, с участием растворенного в воде кислорода и солнечного света.
Используемые для водоснабжения озера также характеризуются высокой цветностью и окисляемостью вод, наличием планктона в теплые периоды года, низкой минерализацией и малой жесткостью. Вода озер содержит повышенное количество биогенных веществ, способствующих массовому развитию фитопланктона и летнему цветению, которое обусловливает снижение прозрачности воды, появление характерных запахов и образование дефицита растворенного кислорода.
Искусственные водоемы – водохранилища и речные моря также являются источниками водоснабжения. В мире построены водохранилища с полезным суммарным объемом около 2300 км 3 .
Водохранилища – это водоемы с замедленным водообменом, поэтому для них характерно постепенное ухудшение качества воды. Запасы пресных вод содержатся также в болотах. Они являются не только хранилищами пресной воды, питающими ручьи и пруды, но и играют роль естественного фильтра при очистке загрязненных вод.
Болота играют огромную роль в природном равновесии - во время весенних разливов они накапливают влагу и отдают ее в засушливые периоды года. Около 3/4 мировых запасов пресной воды находится в кристаллическом состоянии в виде льдов Арктики и Антарктиды и высокогорных ледников. Общий объем льда на Земле равен 27 млн. км 3 , что соответствует 24 млн. км 3 воды.
Подземные воды
В верхней части земной коры, на разной глубине под почвой, находятся обширные запасы подземных вод. Эти воды местами пропитывают рыхлые или трещиноватые горные породы, образуя водоносные пласты. Большую часть подземных вод в верхних водоносных пластах создают просачивающиеся через почву и грунт атмосферные осадки. Некоторая часть подземных вод может образоваться в результате соединения выделившихся из магмы кислорода и водорода. Такие воды названы ювенильными, впервые вступающими в общий влагооборот земного шара. Достоверных сведений об объеме этих вод в общем балансе влаги на Земле нет.
Общее количество пресных подземных вод, заключенных в земной коре, подсчитать трудно, однако исследователями установлено, что их на земном шаре гораздо больше, чем поверхностных. К естественным запасам подземных вод обычно относят объем свободной, химически не связанной воды, движущейся главным образом под влиянием силы тяжести в порах и трещинах горных пород. В земной коре, до глубины 2000 м, всего 23,4 млн. км 3 соленых и пресных подземных вод. Пресные воды, как правило, залегают до глубины 150 – 200 м, ниже они переходят в солоноватые воды и рассолы. По расчетам гидрогеологов до глубины 200 м объем пресных подземных вод составляет от 10,5 до 12 млн. км 3 , что более чем в 100 раз превышает объем пресных поверхностных вод.
Подземные воды отличаются высокой степенью минерализации. Однако минерализация их зависит от условий залегания, питания и разгрузки водоносных слоев. Если подземные воды залегают выше уреза воды в реках и стекают в эти реки, то эти воды пресные. Если же они находятся ниже уровня речных долин и залегают в мелкозернистых или глинистых песках, они обычно более минерализованные. Бывают случаи, когда нижние водоносные пласты обладают большей водопроницаемостью, чем залегающие выше, тогда и вода там более пресная по сравнению с водой вышележащих горизонтов. Подземным водам присущи постоянство температуры (5 … 12°С), отсутствие мутности и цветности, высокая санитарная надежность. Чем глубже водоносный слой и чем он лучше перекрыт сверху водонепроницаемыми пластами, тем чище его вода, лучше ее физические свойства, ниже температура, меньше в ней бактерий, которые в чистых грунтовых водах могут отсутствовать, хотя возможность загрязнения и этих вод в принципе не исключена. С гигиенической точки зрения подземные источники считаются лучшими источниками питьевого водоснабжения.
7. Реки твоей малой Родины – Донбасса
Направление движения вод в реках определяет рельеф местности. Для рек нашего края водоразделом является Донецкий кряж, проходящий по линии автодороги Донецк – Горловка. На северном склоне кряжа, недалеко от г. Ясиноватой, берёт начало река Кривой Торец, входящая в бассейн реки Северский Донец. Между станцией Ясиноватая и городом Донецком, у села Яковлевка, из двух небольших ручьев образуется исток реки Кальмиус, впадающей в Азовское море.
На западном склоне кряжа в балке Волчьей, возле железнодорожных станций Желанная и Очеретино, начинается река Волчья, которая является притоком реки Самары, впадающей в Днепр.
Густота речной сети в Донбассе невелика. Если в среднем по Украине на один квадратный километр площади приходится 0,25 километра рек, то в бассейне Северского Донца – 0,15 километра. Все реки равнинные, степные. Нрав у них спокойный, сдержанный. Основным поставщиком воды, пополняющим реки, озёра и подземные источники, являются атмосферные осадки. Количество выпадающих на сушу осадков зависит от удалённости территории от океана. В средних широтах, где расположен Донбасс, выпадает осадков всего от 400 до 500 миллиметров. Климат нашего края считается полусухим. Основная масса осадков приходится на период с апреля по ноябрь, с максимумом в июне-июле. Летом бывают кратковременные ливневые дожди. Зимой выпадает всего 25 – 30% осадков от суммы годовых, именно они являются основными источниками пополнения запасов грунтовых вод и искусственных водохранилищ. Мешают накоплению воды в Донбассе сильные, преимущественно восточные ветры – суховеи, продолжительность которых в отдельные годы достигает 160 дней.
В среднем за год на территории Донецкой и Луганской областей поступает с осадками 21,28 - 26,60 кубических километров воды, значительная часть их испаряется, особенно с поверхностей водоёмов - от 650 до 950 миллиметров воды в год.
Северский Донец - главная река нашего края, давшая ему название и играющая важную роль в его экономике. Название реки составлено из двух слов. Донец - от слова «дон» из языка скифов и аланов, означающего - текущая вода, река. Донец - это небольшой Дон. Северский потому, что берёт своё начало там, где в древней Руси было удельное Северское княжество.
Характеристика реки: длина от истока до впадения в Дон 1053 километра, в пределах Донбасса - 370 км; ширина в среднем течении 60-110 метров; средняя глубина 1,5- 2,2 м, на плёсах - 3-4 м, в омутах и ямах - 6-8 м, на перекатах - 0,7 - 1 метр. Падение реки всего 0,18 метра на километр, что типично для равнинных рек с медленным течением. Питание - в основном от талых вод. Северский Донец протекает по Белгородской, Харьковской, Донецкой, Луганской и Ростовской областям.
Северский Донец является основным источником водоснабжения Донецкой области. С этой целью в 1953 - 1958 годах построен канал Северский Донец - Донбасс протяжённостью 130 км. У посёлка Райгородок была построена русловая плотина, с помощью которой подняли уровень воды на 5 метров, благодаря чему вода самотёком поступает к насосной станции первого подъёма. Канал проходит по водоразделу рек Казённый Торец, Бахмут и Крынка и заканчивается в Донецке в Верхнекальмиусском водохранилище. В летнюю пору река пополняется из регулирующих Печенежского и Краснооскольского водохранилищ, расположенных в Харьковской области. В настоящее время пропускная способность канала достигает 43 кубометров в секунду. В год потребителям подаётся 600 - 654 миллиона кубометров воды.
Река Айдар - один из самых крупных притоков Северского Донца, берёт начало в Белгородской области. Название происходит от татарских слов «аи» - белая и «дар» - река. Длина Айдара 264 километра, площадь бассейна 7420 квадратных километров. Долина реки широкая, живописная, покрыта лесами. В отдельных местах к самой воде подходят меловые обнажения.
В Айдар впадают более 60 рек общей протяжённостью 850 километров. Самые значительные из них - Лозовая, Белая, Лозная, Серебрянка, Белая Каменка и Студёнка . Питают реку многочисленные родники, расположенные главным образом у подножия высокого правого берега.
Река Лугань берёт начало северо-восточнее Горловки и впадает в Северский Донец возле Станично-Луганского, её длина 198 километров. Вода собирается с площади 3740 квадратных километров, а приносят её 218 рек общей протяжённостью 1138 километров. Главные притоки - Лозовая, Скелевая, Картомыш, Санжаровка, Ломоватка, Камышеваха, Ореховая, Белая, Ольховая. Название речек исходит от лугов, которые в былые времена были очень обширными и богатыми в пойме этой реки. На реке Лугань сооружено три крупнейших водохранилища - Луганское, площадью 220 гектаров с полезным объёмом 8,6 миллиона кубометров,
Мироновское , площадью 480 гектаров с полезным объёмом 20,5 миллиона кубометров иУглегорское водохранилище с площадью зеркала 1500 гектаров и объёмом 163 миллиона кубометров.
На реке Белой построено Исаковское водохранилище площадью 300 гектаров и объёмом воды 20,4 миллиона кубометров, а на реке Ольховой - Елизаветское водохранилище площадью 140 гектаров и объёмом 6,9 миллиона кубометров.
Река Деркул - левый приток Северского Донца в Луганской области, она служит естественной границей между Украиной и Россией. Название реки от тюркских слов «дере» - долина и «куль» - озеро, то есть «долина озёр». Второе толкование названия от слов «дар» - яр, долина, теснина, ущелье и «кул» - водоём, речка - река, протекающая в теснине.
И действительно, в верховье реки, во многих местах с запада, к ней подходят меловые возвышенности, буквально тесня её. Длина Деркула 165 километров, площадь бассейна - 5180 квадратных километров. Главные притоки - Белая, Лозная, Бишкань, Чугина, Полная.
Река Красная названа так потому, что в обнажениях на её правом берегу есть выходы красных и жёлтых глин, её длина 124 километра, площадь бассейна 2720 квадратных километров. В неё впадают 16 речек общей протяжённостью 295 километров, 35 наиболее крупные из которых Гнилая, Дуванка, Кобылка и Мечётная - обычные степные речки.
Название реки Казённый Торец происходит от названия народа - торки, жившего в Х-Х1 веках в бассейне Северского Донца. Казённой речку назвали потому, что её средняя часть протекала по казённым, то есть государственным землям. Казённый Торец имеет длину 129 километров и площадь бассейна 5410 квадратных километра, у него два притока - правый Кривой Торец длиной 88 километров и левый - Сухой Торец длиной 97 километров.
На притоке Кривого Торца - речке Клебан-Бык - сооружено питьевое водохранилище ёмкостью около 30 миллионов кубометров. На притоке Маячка имеется Краматорское водохранилище площадью 0,4 квадратных километра и полезным объёмом 1,4 миллиона кубометром воды.
Река Бахмут имеет длину всего 88 километров и площадь водосбора 1680 квадратных километров. Название имеет два толкования - от татарского имени Магомет или Махмуд, второе от тюркского слова «бахмат» - низкорослая татарская лошадь. В прошлом река была судоходной. Когда-то на территории бассейна Бахмута простирались воды Пермского моря. Со временем море мелело, влага испарялась и на дне оставалась соль. Запасы каменной соли, спрессованной под толщей земли в Артёмовской впадине, огромны, здесь добывается 43% каменной соли в СНГ.
Среди рек, непосредственно впадающих в Азовское море, наиболее крупная - Миус, её длина 258 километров, площадь бассейна - 6680 квадратных километров. Самые крупные притоки - Нагольная, Крепенькая, Миусик и Хрустальная, а всего их - 36 рек общей протяжённостью 647 километров.
В основе названия тюркское слово «миус, миюс» - рог, угол. Оно указывает на извилистость реки или на угол, который образуется при слиянии Миуса и его правого притока - Крынки .
Вода Миуса, Миусика и Крынки, а также других притоков широко используется для питьевого и промышленного водоснабжения. На реке Миус построено Грабовское водохранилище площадью 170 гектаров и объёмом воды 12,1 миллиона кубометров, а на реке Миусик - Яновское водохранилище площадью 80 гектаров и запасом воды - 4,6 миллиона кубометров.
Крынка - правый приток Миуса, длина реки 227 километров. Название реки объясняют наличием у её истока большого количества криниц. Крынка проложила своё русло поперёк складчатых структур, что определило характер её долины: она узкая, с крутыми склонами, здесь нередко встречаются выходы горных пород. Русло реки извилистое, ширина от 5 до 20 метров, глубина от 1-2 до 3-4 метров. На порогах образуются перекаты глубиной всего 10-50 сантиметров. Течение в этих местах быстрое, слышно, как бурлит поток.
Притоками Крынки являются реки Булавин и Ольховка . На реке Крынка имеется несколько водохранилищ - Зуевское , площадью 250 гектаров и объёмом воды 6,9 миллиона кубометров, Ханжёнковское , площадью 480 гектаров и объёмом 18,5 миллиона кубометров; на реке Ольховке - Ольховское водохранилище объёмом 24,7 миллиона кубометров; на реке Булавине - Волынцевское водохранилище.
Река Кальмиус имеет длину 209 километров и площадь бассейна 5070 квадратных километров. Название реки имеет два толкования - от тюркских слов «кил» - волос и «миюс» - рог, то есть река «тонкая, как волос, и извилистая, как рог». Второе толкование от 36 тюркского слова «каль» -золото, то есть золотая. По Кальмиусу и его притокам когда-то добывали цветные металлы. На берегах этой реки расположен город Донецк - крупный промышленный, научный и культурный центр Украины. До пятидесятых годов XX столетия Кальмиус протекал по Донецку небольшим ручейком, затем русло его расчистили и построили на нём Верхнекальмиусское водохранилище.
Водность Кальмиуса небольшая, недалеко от устья, у села Приморское расход воды составляет 6,23 кубометра в секунду. Однако у реки удобное расположение, поэтому Кальмиус и практически все его притоки стали одним из главных хранилищ пресной воды для промышленности и сельского хозяйства. В бассейне реки построено 11 крупных водохранилищ общим объёмом 227 миллионов кубометров, среди них - Старобешевское, Верхнекальмиусское, Павлопольское .
Из Кальмиуса забирается для нужд промышленности и сельского хозяйства около 212 миллионов кубометров воды в год. У Кальмиуса есть два правых притока - Мокрая Волноваха и Сухая Волноваха , а также река Кальчик , которая сливается с ним в границах города Мариуполя за несколько километров до впадения в Азовское море.
На реке Кальчик построено одно из крупнейших в Донбассе Старокрымское водохранилище площадью 620 гектаров и объёмом 47,8 миллиона кубометров воды.
По западным районам Донецкой области - Александровскому, Добропольскому, Красноармейскому, Великоновосёлковскому, Марьянскому, а также по значительной территории Волновахского и Ясиноватского районов протекают реки, которые несут свою воду к Днепру. Здесь находится основная часть бассейна реки Волчьей с притоками Сухие Ялы и Мокрые Ялы, а также верховья Самары и её притока Быка .
Хозяйственное значение реки Волчьей, хотя она является всего лишь притоком Самары, очень велико. Длина реки 323 километра, площадь бассейна 13300 квадратных километров. В её верховьях находится Карловское водохранилище объёмом свыше 25 миллионов кубометров - регулятор воды для центральных и южных районов Донецкой области. Второе водохранилище - Кураховское - снабжает водой Кураховскую ГРЭС. Река Самара имеет длину 220 километров, площадь бассейна 26000 квадратных километров, она судоходна до города Павлограда Днепропетровской области. Недалеко от Доброполья протекает левый приток Самары - река Бык . Воды этих двух рек в основном используются для орошения полей.
Вода – единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения.
Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще около 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% – на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.
Кончилось время, когда пресную воду рассматривали как бесплатный дар природы; рост дефицита, увеличивающиеся затраты на содержание и развитие водного хозяйства, на охрану водоемов делают воду не только даром природы, но и во многом продуктом человеческого труда, сырым материалом в дальнейших процессах производства и готовым продуктом в социальной сфере.
В августе 2002 года в Йоханнесбурге состоялся всемирный саммит, посвященный устойчивому развитию. На саммите прозвучала и стала достоянием СМИ статистика, вызывающая тревогу:
· 1,1 млрд. человек уже не имеет безопасную питьевую воду;
· 1,7 млрд. проживает в местах, испытывающих дефицит пресной воды;
· 1,3 млрд. человек живет в условиях крайней бедности.
Если учесть, что глобальное потребление пресной воды с 1990 по 1995 год возросло в 6 раз, при двукратном росте населения, то проблема с пресной водой со временем будет все более усугубляться.
Прогноз же на 2025 год – просто пугает: из каждых трех человек, двое будут испытывать недостаток пресной воды, поэтому изучение условий ее воспроизводства – актуальнейшая задача.
Колоссальные ресурсы чистой и пресной воды (около 2 тыс. км3) заключены в айсбергах, 93% которых дает материковое оледенение Антарктиды.
Это значит, что основная часть общемировых запасов пресной воды как бы законсервирована в ледниковых покровах земного шара. При этом в первую очередь имеются в виду ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии, морские льды Арктики. Только за один летний сезон, когда наступает естественное таяние этого природного льда, можно было бы получить более 7000 км 3 пресной воды, а это количество превышает все мировое водопотребление.
С точки зрения перспектив использования ледников в качестве резерва пресной воды особый интерес представляют ледники Антарктиды. Это относится как к ее материковому ледниковому покрову, который во многих местах выдвигается в окружающие материк моря, образуя так называемые выдвижные ледники, так и к огромным шельфовым ледникам, являющимся продолжением этого покрова. Всего шельфовых ледников в Антарктиде 13, причем основная их часть приходится на выходящее к Атлантике побережье Западной Антарктиды и Землю Королевы Мод, тогда как в Восточной Антарктиде, выходящей к пространствам Индийского и отчасти Тихого океанов, их меньше. Ширина пояса шельфовых ледников в зимнее время достигает 550-2550 км.
Мощность ледяного покрова Антарктиды в среднем около 2000 м, в Восточной Антарктиде она достигает максимума - 4500 м. За счет этой толщи льда средняя высота материка 2040 м, что почти в три раза превышает среднюю высоту всех остальных континентов (рис. 1).
Рис. 1. Разрез через Антарктиду от моря Амундсена до моря Дэйвиса
Шельфовые ледники Антарктиды представляют собой плиты шириной в среднем 120 км, толщиной у материка 200-1300 м, а у морского края 50-400 м. Средняя высота их составляет 400 м, а высота над уровнем океана – 60 м. В целом такие шельфовые ледники занимают почти 1,5 млн км 2 и содержат 600 тыс. км 3 пресной воды. Это означает, что на них приходится всего 6 % общего объема ледниковой пресной воды на Земле. Но в абсолютных показателях их объем в 120 раз превышает мировое водопотребление.
С покровными и шельфовыми ледниками Антарктиды непосредственно связано образование айсбергов (от нем. eisberg – ледяная гора), которые откалываются от края ледника, отправляясь, так сказать, в свободное плавание по Южному океану. По имеющимся расчетам, в общей сложности от выдвижных и шельфовых ледников Антарктиды ежегодно откалывается от 1400 до 2400 км 3 пресной воды в виде айсбергов. Антарктические айсберги распространяются по Южному океану в пределах 44–57° ю. ш., но иногда достигают и 35° ю. ш., а это широта Буэнос-Айреса.
Запасы пресной воды в ледниках Гренландии значительно менее велики. Тем не менее и от ее ледяного панциря ежегодно откалываются и затем выносятся в Северную Атлантику примерно 15 тыс. айсбергов. Самые крупные из них содержат десятки миллионов кубометров пресной воды, достигая в длину 500 м, а в высоту 70– 100 м. Основной сезон распространения этих айсбергов длится с марта по июль. Обычно они не спускаются ниже 45° с. ш., но в этот сезон появляются и значительно южнее, создавая опасность для судов (вспомним гибель «Титаника» в 1912 г.) и для буровых нефтяных платформ.
В результате постоянного «сбрасывания» айсбергов в Мировом океане одновременно дрейфуют примерно 12 тыс. таких ледяных глыб и гор. В среднем антарктические айсберги живут 10–13 лет, но гигантские, длиной в десятки километров, могут плавать многие десятилетия. Идея транспортировки айсбергов с целью дальнейшего их использования для получения пресной воды появилась еще в начале XX в. В 50-х гг. американский океанолог и инженер Дж. Айзекс предложил проект транспортирования антарктических айсбергов к берегам Южной Калифорнии. Он же подсчитал, что для обеспечения этого засушливого района пресной водой в течение года потребуется айсберг объемом в 11 км 3 . В 70-х гг. XX в. французский полярный исследователь Поль-Эмиль Виктор разработал проект транспортирования айсберга из Антарктиды к берегам Саудовской Аравии, причем эта страна учредила даже международную компанию, предназначенную для его осуществления. В США аналогичные проекты разрабатывала мощная организация «Рэнд корпорейшн». Интерес к этой проблеме стали проявлять и в некоторых странах Европы, и в Австралии. Технические же параметры транспортирования айсбергов были разработаны уже довольно детально.
После обнаружения при помощи искусственного спутника подходящего айсберга и его доразведки при помощи вертолета на айсберге сначала должны быть установлены специальные плиты для крепления буксирных тросов. По возможности айсбергу должна быть придана более обтекаемая форма, а его носовой части – форма корабельного форштевня. Чтобы уменьшить таяние льда, под дно айсберга должна быть подведена пластиковая пленка, а по бокам натянуто полотно с грузилами внизу. Транспортировать айсберг следует с учетом морских течений, строения океанского дна, конфигурации береговой линии.
Рис. 2. Возможные маршруты транспортирования айсбергов (по Р. А. Крыжановскому)
Само транспортирование айсберга длиной 1 км, шириной 600 м и высотой 300 м должно быть осуществлено при помощи пяти-шести океанских буксиров мощностью по 10–15 тыс. л. с. В этом случае скорость транспортирования составит примерно одну милю (1852 м) в час. После доставки к месту назначения айсберг должен быть разрезан на куски – блоки толщиной примерно по 40 м, которые будут постепенно таять и позволят снабжать пресной водой по плавающему водопроводу тот или иной пункт на побережье. Таяние айсберга будет продолжаться примерно один год.
Для географа особенно интересен вопрос о выборе путей транспортирования айсбергов (рис. 2). Естественно, что по экономическим соображениям наиболее предпочтительна доставка антарктических айсбергов к относительно близко расположенным районам Южного полушария – в Южную Америку, Южную Африку, Западную и Южную Австралию. К тому же лето в этих районах наступает в декабре, когда айсберги как раз распространяются дальше всего на север. Академик В. М. Котляков считает, что главным местом «отлова» столовых айсбергов для Южной Америки может стать район шельфового ледника Росса, для Южной Африки – шельфового ледника Ронне-Фильхнера, а для Австралии – шельфового ледника Эймери. При этом путь до берегов Южной Америки составит примерно 7000 км, а до Австралии – 9000 (рис. 23). Все проектировщики полагают, что при таком транспортировании айсбергов необходимо будет использовать холодные океанические течения: Перуанское и Фолклендское у берегов Южной Америки, Бенгельское у берегов Африки и Западно-Австралийское у берегов Австралии. Значительно сложнее и дороже обойдется транспортирование антарктических айсбергов в районы Северного полушария, например к берегам Южной Калифорнии или Аравийского полуострова. Что же касается гренландских айсбергов, то их целесообразнее всего было бы транспортировать к берегам Западной Европы и к восточному побережью США.
Рис. 3. Оптимальные маршруты транспортирования айсбергов в Антарктике (по В.М. Котлякову). Цифрами обозначены: 1 – маршруты транспортирования айсбергов; 2 – объемы айсбергов, ежегодно откалывающихся от каждых 200 км длины берега (длина стрелки в 1 мм соответствует 100 км 3 льда); 3 – места обнаружения айсбергов
Нельзя забывать и о том, что айсберги как источники пресной воды представляют собой международное достояние. Это означает, что при их использовании должно быть разработано специальное международное право. Учитывать нужно и возможные экологические последствия транспортирования айсбергов, а также их пребывания в месте назначения. По существующим оценкам, айсберг средних размеров в районе своей стоянки может снизить температуру воздуха на 3–4 °C и оказать негативное воздействие на сухопутные и морские экосистемы, тем более что из-за огромной осадки ледяной горы ее зачастую нельзя будет подвести к берегу ближе чем на 20–40 км.
Существуют и другие проекты использования пресной воды ледяного покрова планеты. Предлагают, например, использовать энергию АЭС для обеспечения таяния ледника на месте его нахождения с последующей поставкой пресной воды по трубопроводам. Уже в 1990-х гг. российские специалисты разработали проекты «Чистый лед» и «Айсберг», которые составили единый проект «Чистая вода», включенный в международную программу «Человек и океан. Глобальная инициатива». Оба проекта фигурировали на Всемирной выставке «ЭКСПО-98» в Лиссабоне в качестве самых необычных научно-технических экспонатов.