 |
Использование водных ресурсов и водное хозяйство
|
|
|
|
Водоресурсный потенциал и водообеспеченность
Из всех видов ресурсов вода является наиболее уникальным ресурсом. Вода - основа всего живого, все растительные и животные организмы содержат в своем составе воду. Большинство химических реакций на Земле протекают в водной среде. В то время как большинство минерально-сырьевых ресурсов взаимозаменимы (например, нефть можно заменить углем, газом; медь – алюминием и т.д.), воду нельзя заменить ничем. Вода – это то, без чего в том или ином виде не может обойтись ни одно современное производство. Тем более незаменима питьевая вода – ресурс, без которого не может существовать ни человек, ни животный мир.
Вода - одно из наиболее распространенных веществ в природе. Мировой океан занимает 71% площади поверхности Земного шара. Однако распределение суши и океана неравномерно: в северном полушарии суша занимает 39%, а в южном – 19% поверхности. Воды Земного шара сосредоточены не только в океанах и морях. Они также заключены в реках, озерах, ледниках, в подземных горизонтах, в атмосфере, в почвах, болотах и т.д. Общий объем всех вод Земли оценивается приблизительно в 1,5 млрд км3, и носит название водного потенциала планеты. Однако наибольший интерес для человека представляют пресные воды. На их долю приходится только 2% от всего водного потенциала планеты (остальные 98% - это соленые воды). Именно эти 2% называются потенциальными водными ресурсами. Следует иметь в виду, что к потенциальным водным ресурсам помимо речных, озерных и подземных вод относятся также воды ледников, снежных покровов, атмосферы, многолетнемерзлых пород и др., т.е. те воды, которые в настоящее время пока практически не используются, но составляют около 80% всех пресных вод планеты. Только 20% от потенциальных водных ресурсов (т.е. от всех пресных вод планеты), которые пригодны и реально могут использоваться в хозяйственной деятельности человека, и называются водными ресурсами.
|
|
|
Таблица 6.1.
| категория | определение |
| водный потенциал планеты (ВПП) | Все воды земного шара (пресные и соленые) |
| потенциальные водные ресурсы (ПВР) | Все пресные воды земного шара (2% от ВПП) |
| водные ресурсы (ВР) | Пресные воды, пригодные для употребления (20% от ПВР) |
Приведенные определения общепризнанны, но не являются безусловно верными. Уже сейчас опреснительные установки обеспечивают водой потребителей в ряде стран, расположенных в вододефицитных районах мира. Да и просто морская вода находит все более широкое применение во многих отраслях хозяйства – для технологических нужд, в промышленности, в аграрном секторе. Помимо соленых вод Мирового океана, формально не входящих в «водные ресурсы», все больший потребительский интерес вызывают воды, заключенные в айсбергах, которые тоже, согласно приведенным выше определениям, пока не попадают в категорию «ресурса». Однако в последние годы разрабатываются проекты их транспортировки и использования в вододефицитных районах в качестве источника пресной и питьевой воды. В некоторых странах уже имеется опыт бутылирования айсберговых и ледниковых вод для продажи в качестве питьевой воды высокого качества.
Гидросфера – один из самых подвижных после атмосферы компонентов геосферы. Все воды гидросферы находятся в постоянном движении, составляющем единый круговорот (табл. 6.2), который происходит благодаря силе тяжести и солнечной энергии (около 23 % всей поступающей солнечной энергии расходуется именно на круговорот воды). Круговорот воды обеспечивается такими процессами как выпадение атмосферных осадков, сток, инфильтрация, испарение, конденсация и др. В него вовлечены все без исключения воды Земли, где бы они ни находились: воды областей внутреннего стока, воды ледников, почвенная влага и т.д. Однако происходящий благодаря круговороту постоянный процесс возобновления вод в разных средах протекает с неодинаковой скоростью. Так, воды атмосферы полностью обновляются за 8 суток, речные воды – за 16 суток, вода, содержащаяся в болотах, обновляется – за 5 лет, а в озерах – за 17 лет. Несравненно больше потребуется времени для обновления водной массы в Мировом океане и подземных вод - соответственно 2,5 и 5 тысяч лет. А для полного возобновления вод, заключенных в ледниках, необходимо целых 8 тысяч лет. Будучи, кроме того, труднодоступными для эксплуатации, эти воды фактически находятся в «законсервированном» виде. Таким образом, в глобальном круговороте воды ежегодно в среднем участвует всего 0,04% всех вод планеты, что составляет около 577 тыс.км3. Именно эта ежегодно возобновляемая часть является наиболее важной для хозяйственного освоения т.к. она более доступна и ее использование не наносит существенного ущерба общим мировым запасам влаги.
|
|
|
Таблица 6.2.
Глобальные характеристики водного баланса (в тыс. км 3 /в год)
| осадки | испарение | сток | |
| Весь Земной шар | - | ||
| Мировой океан | |||
| Вся суша |
- приходная часть баланса - - расходная часть баланса
Из всех водных ресурсов наибольший практический интерес для удовлетворения потребностей человека представляют прежде всего реки и озера, а также подземные воды. Именно их объемы в основном и определяют водно-ресурсный потенциал территории.
Однако наличие в регионе большого числа водных объектов далеко не всегда является гарантией отсутствия проблем с водоснабжением, поскольку для оптимального водоснабжения должны выполняться следующие условия: вода должна подаваться в нужном объеме, соответствующего качества и в оптимальном режиме. Возможность выполнения названных требований во многом зависит от типа используемых водных объектов, их гидрологического режима и экологического состояния.
В большинстве стран в настоящее время ведущий источник водоснабжения - ресурсы речных вод, основной особенностью которых является способность в процессе круговорота в течение года возобновляются в среднем 23 раза. Поэтому при оценке фактических ресурсов речных вод любого региона единовременный объем воды в реках увеличивается в 23 раза. В целом для мира фактические ресурсы речных вод составляют 47 тыс.куб.км/год. Показатели обеспеченности ресурсами речного стока являются основанием для выделения вододефицитных и избыточно-водообеспеченных территорий. И хотя распределение ресурсов речного стока между частями света не отличается резкой неравномерностью (табл. 6.3), однако, в пределах каждой из них возможны очень сильные региональные различия. Так, основными вододефицитными районами земного шара являются Персидский залив, Центральная Азия, Юг Африки, западные побережья США и Мексики и др., а избыточно обеспеченными – Амазония, Аляска, Канада, экваториальные районы Африки, западная и северо-восточная Океания и др.
|
|
|
Таблица 6.3.
Распределение ресурсов речного стока
| Часть света | Полный речной сток (км3/год) | Сток на душу населения (тыс.м3/год) |
| Европа Азия Африка Северная Америка Южная Америка Австралия и Океания | 3 110 13 190 4 225 5 960 10 380 1 965 | 4,5 6,5 |
Вполне очевидно, что обеспеченность ресурсами речного стока не может анализироваться без учета особенностей его территориального распределения в пределах региона, а также плотности населения и размещения основных хозяйственных объектов. Например, удельные показатели обеспеченности ресурсами речного стока Австралии почти в 20 раз выше, чем Азии. А Украина, находящаяся на первом месте по величине суммарных водных ресурсов среди стран СНГ (не считая России), по удельным показателям занимает фактически последнее место. В России север Европейской части характеризуется недостаточной обеспеченностью ресурсами полного речного стока (5-10 тыс.м3/год/чел.), а средняя для страны величина в 29 тыс.м3/год/чел. получается за счет азиатских территорий, где обеспеченность водными ресурсами в малонаселенных районах достигает 50 тыс.м3/год/чел. Аналогичная ситуация наблюдается, например, в Бразилии. Основная часть водных ресурсов страны приходится на бассейн реки Амазонки, который в хозяйственном отношении освоен очень слабо. А густонаселенные центральные районы страдают от нехватки влаги.
|
|
|
Важной характеристикой водно-ресурсного потенциала территории является также степень транзитности стока. Та часть годового стока рек, которая формируется в пределах рассматриваемого региона, называется местной составляющей стока, в отличие от той его части, которая может приходить из сопредельных территорий, или уходить за ее пределы. Для стран засушливого климата транзитность стока часто превращается в огромную проблему, сдерживающую развитие производства. Например, Судан, на территории которого находится основной водосбор Нила, согласно межправительственному соглашению с Египтом имеет право на использование не более 30% стока реки Нил. Для этого Египет, заинтересованный в гарантированном получении воды и не имеющий на своей территории ни одного притока, с помощью сети режимных наблюдений в Судане (своей бывшей колонии) осуществляет жесткий контроль за прохождением воды на всех притоках Нила для определения суммарного формирующегося стока. Кроме того, контролю и согласованию подлежат все проекты использования воды Суданом. Поэтому, например, в проект строящейся Суданом в настоящее время электростанции в Мерове вынужденно заложено медленное заполнение водохранилища, дающее возможность Судану вписаться вместе с другими видами водопользования в 30%-ый лимит. Экономически это очень не выгодно, т.к. задержит начало эксплуатации электростанции, турбины которой могут начать работать только при определенном напоре воды, определяемом высотой наполнения водохранилища. Из стран СНГ ограниченными местными водными ресурсами обладают Узбекистан (9%), Молдова (7,7%), Украина (24%), Азербайджан (28%). В России на долю местных водных ресурсов приходится около 94 % стока, в Грузии – 90%, Беларуси – 61%, Казахстане –55%.
В некоторых регионах большую роль в обеспечении водой играют естественные озера. Примерами озерных стран могут служить страны Феноскандии, Канада, Северо-Запад Европейской территории России.
Важной частью водохозяйственного комплекса многих стран являются искусственные водоемы и водохранилища. На сегодняшний день в мире насчитывается несколько десятков тысяч водохранилищ различных по размеру, назначению, особенностям функционирования. Площадь водного зеркала водохранилищ Земного шара составляет более 400 тыс. км2, а их полный объем – 6 тыс. км3. Наибольшее хозяйственное и экологическое значение имеют крупные водохранилища, однако и мелкие запруды, небольшие водохранилища и искусственные озера в некоторых регионах могут играть важную роль, определяя особенности природопользования в них (например, Белорусское Полесье).
|
|
|
Одним из важнейших источников водоснабжения являются подземные воды, которые подразделяются на грунтовые (безнапорные) и артезианские (находящиеся под напором между водонепроницаемыми слоями). В ряде случаев подземные воды используются не только для целей водоснабжения, но и как источник тепла (термальные воды), в лечебной практике (минерализованные). Запасы подземных вод распределены очень не равномерно и не везде одинаково легко доступны.
Важной характеристикой водных ресурсов любого крупного региона следует считать количество выпадающих осадков. Особенно это существенно для земледельческих стран, т.к. недостаточность количества осадков, выпадающих в зоне земледелия, препятствует формированию вод почвенного горизонта в нужном объеме, что может отрицательно сказываться на развитии аграрного производства. Например, особенности физико-географического положения стран СНГ таковы, что в зоне земледелия выпадает меньше всего осадков. Подсчитано, что над зоной распашки выпадает всего 8% общего количества осадков. Конечно, эти показатели очень меняются и в многолетнем разрезе и внутри года. Но по статистике в степной зоне почти каждый третий год, а в сухостепной - практически каждый год, являются засушливыми.
Не менее важной характеристикой местного режима водных ресурсов, помимо пространственной, является ее временная изменчивость. Например, большая внутри- и межгодовая изменчивость речного стока затрудняет гарантированное потребление водных ресурсов в регионах с заданными уровнями объема используемой воды. Это создает трудности для стабильного водообеспечения населения и хозяйственных объектов, а следовательно, требует проведения дорогостоящих мероприятий по регулированию и перераспределению речного стока. Поэтому с точки зрения хозяйственной ценности водно-ресурсный потенциал территории зависит, в первую очередь, от соотношения объемов поверхностного и подземного стока. Поверхностная составляющая стока в хозяйственном отношении является менее ценной т.к. она в большей степени подвержена сезонным и суточным колебаниям. Расход воды в русле во влажный и сухой сезоны может различаться в 2-3, а иногда – в 10 раз. Резким суточным колебаниям расходов воды подвержены реки, имеющие, например, ледниковое питание. Кроме того, поверхностная составляющая стока технически более сложно осваиваема, т.к. включает паводковые и полые воды, которые очень быстро проходят по руслу. Для их улавливания необходимо создание специальных регулирующих устройств (например, строительство водохранилищ). При их отсутствии паводковые и полые воды не только не используются, но и могут представлять угрозу для местного населения, а также для различных хозяйственных объектов. Именно поэтому очень важным параметром для оценки возможности водохозяйственного освоения территории является такой параметр как устойчивая составляющая стока, которая количественно определяется суммой объема подземного стока и меженного руслового стока (т.е. не включающая паводковые и полые воды). В среднем для мира на ее долю приходится только 34% от всего стока.
Кроме того, следует иметь в виду, что XX столетие характеризовалось существенными антропогенными изменениями речного стока. В обжитых районах практически не осталось крупных рек, не испытавших прямого или косвенного воздействия хозяйственной деятельности. Причем, в равной степени существенное влияние на режим стока и качество воды оказывали мероприятия как в руслах самих рек, так и на водосборах: урбанизация (в результате которой сотни квадратных километров поверхности водосборов были покрыты асфальтом), агротехнические и лесомелиоративные мероприятия на водосборах, зарегулированность стока большим числом водохранилищ, различные виды осушительной и оросительной мелиорации, значительные водозаборы на ирригацию, промышленное и коммунальное водоснабжение, загрязнение поверхностных и подземных вод и др. В изменении стока рек России и стран ближнего зарубежья роль отдельных антропогенных факторов изменялась во времени. Так, в XX веке в период до 40-го года основную роль играли агротехнические мероприятия на водосборах (облесение склонов, создание полезащитных полос и т.д.), в 1950-1970-ые годы – русловое регулирование стока (это был период создания крупнейших водохранилищ), позже – на первое место по значимости вышли водные мелиорации (осушение, обводнение, орошение и т.д.).
Теперь вполне очевидно, что существенное трансформирование водного режима, которым часто злоупотребляли (даже если оно осуществлялось в интересах водообеспечения), явилось причиной не только самых разнообразных экологических проблем (таких как засоление, заболачивание, подтопление, уменьшение биологического разнообразия, изменение микроклиматических характеристик территории и т.д.), но и существенно осложнило удовлетворение потребностей водопользования и водопотребления в соответствующих регионах. Поэтому оптимальным следовало бы считать осуществление регионального подхода к решению проблем водного хозяйства с адаптацией к местному режиму водных ресурсов, без существенного его изменения. Любой регион характеризуется своей спецификой режима и территориального распределения водных ресурсов, следовательно, и подходы к развитию водохозяйственного комплекса должны быть индивидуальны.
Важнейшей характеристикой водных ресурсов любого региона является их качество. К сожалению, проблема качественного истощения водных ресурсов, проявляющаяся в сокращении доли незагрязненных человеком вод, стала одной из самых острых глобальных проблем человечества. В ряде районов практически не осталось сколько-нибудь крупных рек, качество воды которых не пострадало бы от хозяйственной деятельности человека. Уже сейчас многие районы мира испытывают дефицит чистой воды. Проблема доступа к чистой воде активно обсуждалась на конференции по устойчивому развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 году, где отмечалось, что в развивающихся странах каждый третий житель страдает от недостатка качественной питьевой воды. Обсуждение этой проблемы получило свое дальнейшее развитие в Йоханнесбурге в 2002 году, где с сожалением констатировалось, что за 10 прошедших лет ситуация существенно не улучшилась, а в ряде регионов - наоборот усугубилась. В соответствии с существующим положением, чистая вода, а особенно чистая питьевая вода, постепенно превращается в рыночный товар, далеко не всегда доступный всем категориям населения, особенно в развивающихся странах.
В связи с проблемой качественного истощения водных ресурсов весьма актуальным является определение ценности водно-ресурсного потенциала территории с позиции оценки соотношения объемов поверхностного и подземного стока. Подземные воды в несколько раз менее уязвимы для различных видов загрязнения, чем поверхностные, а следовательно, являются более ценным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения. В первую очередь это касается сельской местности, где очистка стоков, как правило, не осуществляется в должной мере.
Использование водных ресурсов и водное хозяйство
Использование водных ресурсов в хозяйственной деятельности осуществляется в виде водопользования и водопотребления. Водопользование – такой вид деятельности, когда вода не изымается из водоема, а используется для решения тех или иных проблем, являясь только необходимым условием функционирования данной отрасли хозяйства. Крупнейшими водопользователями являются: водный транспорт, рекреация, лесосплав, гидроэнергетика, рыбное хозяйство и т.д. Водопотребление – это вид деятельности, при котором вода фактически является сырьем, изымается из водоема и используется в технологическом процессе, входя в состав конечной продукции или теряясь безвозвратно. Крупнейшие водопотребители: пищевая, химическая и другие отрасли промышленности, коммунально-бытовое, сельское хозяйство и др. Требования к качеству воды у разных отраслей разное. Самые высокие требования у пищевой, химической промышленности, из водопользователей – у рыбного хозяйства. Не высоки требования к качеству воды у горнорудной промышленности, при лесосплаве.
Общемировые объемы водопотребления на протяжении всей истории человечества неуклонно возрастали практически пропорционально росту численности населения т.к. увеличивалось потребление воды для нужд коммунально-бытового снабжения, для развития водоемких отраслей промышленности, в аграрном секторе (прежде всего - в орошаемом земледелии). Однако во второй половине XX века произошло очень резкое увеличение темпов роста водопотребления, что наряду с загрязнением вод фактически привело ряд регионов мира к проблеме острого водного дефицита. Всего за период с 1900 г. по 1990 г. водопотребление увеличилось более чем в 10 раз (с 400 до 4 100 км3 в год), а на 2000 год еще 10 лет назад оно прогнозировалось в объеме 6 тыс. км3 в год. Однако осознание ограниченности водных ресурсов и развитие водосберегающих технологий позволило снизить прогнозные оценки на начало третьего тысячелетия до объемов несколько ниже, чем 4,8 тыс. км3 в год.
Безусловно, при современном уровне развития человечество не может уменьшить количество используемой воды, поэтому вполне очевидно, что прогнозируемое сокращение водопотребления может быть достигнуто только за счет снижения удельной водоемкости производства. В связи с этим среди категорий водохозяйственного баланса следует различать понятие водозабор и водопотребление. Под водозабором подразумевается объем воды, изымаемой для нужд потребителей из искусственных или естественных водоемов. В процессе использования часть отобранной воды безвозвратно теряется на испарение, просачивание, оказывается связанной в технологических производственных процессах. Этот объем воды, вошедший в состав продукции, вместе с потерями на всех этапах технологического цикла формирует так называемые безвозвратные потери (безвозмездные потери). Их величина максимальна (80-90%) для сельского хозяйства, где вода преимущественно идет на орошение. Однако, и в промышленности потребности в воде велики. Так, на производство 1 тонны синтетического волокна требуется 5000 м3 воды, 1 тонны хлопчатобумажной ткани – 250 м3 воды, 1 тонны никеля – 4 000 м3 воды. В сельском хозяйстве снижение потерь возможно только в ограниченном масштабе, т.к. может быть реализовано в основном за счет сокращения норм полива, что не всегда допустимо. Что касается промышленности, то здесь снижение потерь возможно за счет экологизации производства и совершенствования технологий. В настоящее время существуют разные по уровню водоемкости системы водоснабжения (рис.6.1). Например, системы прямоточного водоснабжения реализуются за счет подачи воды на предприятие прямо из источника, затем использованная вода возвращается в источник водоснабжения после очистки или без нее. В этом случае подразумевается постоянное изъятие воды из водоема в достаточно больших объемах. В системах замкнутого или оборотного водоснабжения в производственном цикле предприятия осуществляется неоднократное использование после соответствующей очистки одного и того же объема воды, что требует только дополнительной подачи воды из водного источника для компенсации имеющих место потерь практически без образования сбрасываемых сточных вод. Это обеспечивает снижение объемов водозабора и достаточно высокую экологичность производственного процесса. В системах повторного или многократного водоснабжения вода, использованная в одних процессах, передается для последующего использования в других процессах этого же или другого предприятия, а затем после очистки сбрасывается в водные объекты. Таким образом, в связи с возможностью многократного использования в производстве объемов изъятой воды необходимо иметь в виду, что водопотребление, т.е. общий объем воды, используемый отраслью хозяйства за определенный промежуток времени, может быть существенно выше, чем водозабор. В первую очередь это касается промышленности.
 |  | ||||
 | |||||
Прямоточная Замкнутая Повторная
Рис.6.1. Технологические системы водоснабжения.
Водохозяйственный баланс во многом определяется структурой водопотребления, которая принципиально отличается для стран с разной специализацией экономики. Поскольку большинство стран мира является аграрными, то и большая часть потребляемых вод приходится на сельскохозяйственный сектор экономики (65%). На долю промышленности в мире приходится 20% потребляемой воды, а на долю коммунально-бытового водоснабжения – 11%. В России картина выглядит несколько по иному: промышленность потребляет 55% всех вод, сельское хозяйство - 20%, коммунально-бытовой сектор - 18%.
Коммунально-бытовое водоснабжение, доля которого в целом в мире относительно не велика, играет огромную роль в жизни общества, являясь фактически показателем уровня социального развития. В последние десятилетия доля воды, используемой на коммунально-бытовые нужды, постоянно растет, что отчасти отражает ускорение процессов урбанизации в мире. Сейчас среднестатистический горожанин расходует воды в 4 раза больше сельского жителя. Именно коммунально-бытовой сектор предъявляет самые высокие требования к качеству воды и в тоже время является поставщиком значительной части загрязненных вод, сбрасываемых в водные объекты. Например, в России более 60% всего объема загрязненных сточных вод приходится на коммунально-бытовой сектор. Объемы коммунально-бытового водоснабжения очень дифференцируются для разных стран, городов и регионов. Так, например, в Лондоне на одного жителя в день тратится 260 литров воды, в Париже – 300, в Нью-Йорке и в Москве – по 600 л, для стран СНГ эта величина в среднем составляет 450 л в день на человека. В тоже время есть страны, где норма потребления всего 15 – 20 л в день, не смотря на то, что согласно документам конференции в Рио-де-Жанейро, минимальное значение не должно опускаться ниже 40 л в день на человека. Такие показатели просто недопустимы, т.к. отсутствие чистой питьевой воды является одной из главнейших причин возникновения инфекционных заболеваний. В тоже время по данным Всемирной организации здравоохранения более 1,5 млрд. человек не обеспечены в достаточной мере чистой питьевой водой.
В промышленном производстве вода используется как сырье, входя в состав производимой продукции, как растворитель, теплоноситель, как среда, поглощающая и транспортирующая примеси. Больше всего воды используется для охлаждения. Например, в теплоэнергетике - более 80% общего расхода. Основное количество воды на эти же цели идет и на металлургических заводах. Промышленность является одним из основных поставщиков загрязненных сточных вод (в России в среднем около 30% всего объема стоков). Несмотря на развитие систем оборотно-повторного водоснабжения в промышленности, в некоторых отраслях, например в нефтедобывающей и газовой, в перспективе ожидается (а в ряде случаев уже фиксируется) увеличение расхода воды, что связано с постепенным усложнением условий разработки и эксплуатации скважин. В структуре промышленного водопользования России явно лидирующая роль (70%) принадлежит электроэнергетике, что связано с использованием огромного объема вод для охлаждения котлов в теплоэнергетике и работы турбин в гидроэнергетике. На втором месте идет машиностроение (7%), затем деревообработка (4%) и другие отрасли.
Сельскохозяйственное водоснабжение, являющееся самым крупным водопотребителем в мире, почти весь объем используемых вод расходует на полив орошаемых угодий. И только менее 10% всех вод идет на нужды животноводства, коммунально-бытовое водоснабжение сельскохозяйственных населенных пунктов и предприятий по переработке сельхозяйственной продукции. Однако следует иметь в виду, что вода, забираемая на нужды животноводства, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей, т.к. например, поение скота загрязненной водой снижает продуктивность животных на 40-70%. В южных странах вода также широко используется для обводнения пастбищ, которые, как правило, имеют ограниченные водные ресурсы и являются основой развития животноводства.
Важнейшим направлением использования водных ресурсов является использование его гидроэнергетического потенциала, который свойственен в основном для текущей воды. Основные функции гидроэлектростанций – это регулирование равномерности графиков суточной нагрузки на энергосистемы (т.к. покрытие пиковых нагрузок с помощью тепловых агрегатов нецелесообразно и не всегда возможно по техническим и экономическим причинам, но вполне осуществимо с помощью турбин гидроэлектростанций) и выполнение функций аварийного резерва. Наличие регулирующих водохранилищ при гидроэлектростанциях на много повышает их возможности, поскольку снимает зависимость от водности реки в тот или иной период, позволяет осуществлять не только суточное, но и недельное, сезонное и даже многолетнее регулирование стока, а следовательно увеличивает гарантированную мощность ГЭС, создает условия для оптимального режима функционирования тепловых электростанций. В разных странах доля ГЭС в общем объеме производимой электроэнергии, очень варьирует: в Норвегии на нее приходится 99,5%, в Бразилия – 92,5%, Новой Зеландии – 80,1%, Чили – 65,3%, Франции –15%, России – 21,2%, Австралии – 9,6%, США – 9%, Японии – 8,6%, Великобритании – 1,4%, ЮАР – 0,3%, Дании – 0,1%. Уровень освоения гидроэнергетического потенциала также очень дифференцирован: более 90% освоено во Франции, Швейцарии, Австрии, 65-90% - в Японии, Германии, Швеции, 45-65% - в США, Канаде, Бразилии, Испании, 20-45% в Китае, Индии, Аргентине. Крупнейшей в мире ГЭС по всей видимости будет ГЭС «Три ущелья» на реке Янцзы (Китай) с проектной мощностью в 18,2 млн.кВт, которая в полном объеме должна вступить в строй к 2009 году. Российские ГЭС Саяно-Шушенская (6,4 млн.кВт), Красноярская (6,0 млн.кВт), Братская (4,5 млн.кВт), Усть-Илимская (4,3 млн.кВт) занимают соответственно пятое, шестое, девятое и десятое место в мире по мощности. Суммарная мощность гидроэлектростанций России составляет 44 млн.кВт (20% мощности электростанций).
Важнейшим элементом, обеспечивающим эффективное функционирование водного хозяйства любой страны или региона, помимо естественных водных объектов, являются специально создаваемые водохозяйственные комплексы и системы. Как правило, они включают один или несколько гидроузлов и водохранилищ (со всеми сопутствующими сооружениями) расположенных в одном или нескольких речных бассейнах, связанных между собой. Примером водохозяйственного комплекса могут служить гидроузлы и водохранилища на Волге (например, Куйбышевский), а водохозяйственной системы – каскады гидроузлов и водохранилищ (на реках Колорадо, Миссури, Волге, Ангаре, Днепре и др.). Московский водохозяйственный комплекс (система) образован четырнадцатью гидроузлами и водохранилищами на р.Волга, Вазуза, Москва и канале им.Москвы. Типы водохозяйственных комплексов, их состав, количество и роль участников (т.е. отраслей хозяйства, связанных с использованием водных ресурсов) различны и зависят от географических условий и особенностей экономики региона. Увеличение числа участников водохозяйственного комплекса не всегда повышает его экономическую эффективность. Объясняется это тем, что требования к функционированию комплекса (уровенному режиму верхних и нижних бьефов гидроузлов, сроков, расходов и объемов попусков и т.д.) у них могут находиться в резком противоречии (например, противоречия между энергетикой и водным транспортом, рыбным и сельским хозяйством и т.д.). Несмотря на это и на целый ряд экологических проблем, возникающих в связи со строительством и функционированием водохозяйственных комплексов, они способны повышать эффективность использования водных ресурсов, обеспечивать регулирование и территориальное перераспределение стока, защищать от разрушительного воздействия вод. Сейчас в мире эксплуатируется более 40 тыс. водохранилищ, а объемы перебрасываемого речного стока колоссальны (только в Канаде до 140 км3 воды в год). В России и странах ближнего зарубежья перебрасывается до 110 км3 воды в год, длина магистральных каналов превышает 5 тыс. км, а их суммарная пропускная способность составляет 7,5 тыс.м3 \сек, длина искусственных водных путей, используемых водным транспортом, – свыше 21 тыс.км, общая протяженность дамб – 10 тыс.км, площадь рыбохозяйственных прудов превышает 200 тыс.га. Для межбассейнового перераспределения стока только в России используется 37 крупных систем.
|
|
|
