Геоэкология. Геоэкология Голубев учебник. Учебник для студентов высших учебных заве дений. М. Издво геос, 1999. 338 с
 Скачать 2.02 Mb.
|
|
Рис. 14. Доля водопотребления по отношению к имеющимся вод- ным ресурсам (прогноз на 2025 г.) нях. Предстоящее изменение климата во многих случаях еще усилит конфликтные ситуации. К 2025 г. уже 1,4 млрд. чел. в 45 странах мира будут распола- гать менее чем 1000 куб. м на чел. за год. Около трех четвертых населения мира приблизительно в 100 странах будет жить в усло- виях дефицита воды, или, иными словами, под угрозой экологи- ческой, экономической и политической неустойчивости. Если существующие в настоящее время способы ведения хозяйства не изменятся, будет продолжаться и ухудшение качества воды, что еще более осложнит ситуацию. Можно ожидать, что количество и глубина конфликтов, связанных с водными проблемами, еще бо- лее возрастут. VI.2.2.2. Регулирование речного стока Когда на какой-либо территории потребность в воде начинает превосходить величину устойчивого речного стока, и другие ис- точники водных ресурсов (в первую очередь, подземные воды) отсутствуют или почему-либо не могут быть использованы, воз- никает необходимость в регулировании речного стока, то есть в строительстве плотин и, соответственно, создании водохранилищ. Создание плотин и водохранилищ – важнейший способ увеличения объема возобновимых водных ресурсов. Первые плотины появились в мире еще 4–4,5 тыс. лет тому на- зад. В ХХ в. темпы создания плотин сильно увеличились, в осо- бенности начиная с 1950-х гг. В настоящее время в мире сущест- вует около миллиона созданных человеком водохранилищ разно- го размера, от сравнимых с крупными естественными озерами до небольших прудов. Их общий объем превышает 6000 куб. км и полезный объем – 3000 куб. км. Насчитывается около 30.000 крупных водохранилищ с объемом более 1 млн. куб. м. Наиболее крупные водохранилища (не считая подпруженных озер) это Братское на Ангаре (169 куб. км), Кариба на Замбези (160 куб. км), Насер на Ниле (157 куб. км), Вольта на Вольте (148 куб. км). Общая площадь поверхности водохранилищ, включая подпру- женные озера, составляет около 600000 кв. км. При суммарном полезном объеме равном 3000 куб. км водо- хранилища увеличивают устойчивый сток, то есть возобновимые ресурсы, пригодные к использованию, на 25 %. С другой сторо- ны, средняя мировая продолжительность водообмена в речных системах увеличилась с 20 до 100 суток, что указывает на ухуд- шение их экологического состояния. В частности, заметно снизи- лась естественная самоочищающая способность рек, связанная с постоянным поглощением кислорода из воздуха речной водой, текущей в турбулентном режиме. Растворенный в воде кислород расходуется на окисление переносимых водой органических за- грязняющих веществ. В России и других странах бывшего СССР имеется более 4000 крупных водохранилищ с объемом, превышающим 1 млн. куб. м, причем 98% общего объема находится в 250 крупнейших водо- хранилищах с объемом каждого более 100 млн. куб м. Всего заре- гулировано около 1200 куб. км воды, или около 25 % речного стока. Водохранилища, в том числе крупнейшие, располагаются в России преимущественно на равнине. Это означает, что потери земли, причем самой ценной для сельского хозяйства, на поймах и террасах рек, в особенности велики. Помимо потери сельскохо- зяйственных земель, водохранилища в России принесли с собой ряд других проблем. Среди них такие как переселение людей и нарушение сложившихся традиций ведения хозяйства, ухудшение качества воды, неустойчивый, и потому неблагоприятный гидро- логический режим в нижнем бьефе плотин, перехват стока био- генных элементов (фосфора и азота) и, соответственно, снижение биологической продуктивности морей, подъем уровня грунтовых вод с сопутствующими изменениями продуктивности природных и антропогенных ландшафтов, ухудшение условий для рыбного хозяйства и др. С другой, положительной стороны, гидроэлектрические стан- ции не загрязняют окружающую среду. Они играют также важ- ную роль в энергетических системах. В особенности важно их свойство практически мгновенно реагировать на изменения спро- са на энергию: вечерние и утренние пиковые нагрузки в энерго- системах, связанные с повседневной жизнью людей, наиболее эффективно покрываются гидроэлектростанциями. Развитие оро- шения во многих районах мира невозможно без создания водо- хранилищ. Водохранилища на крупных реках улучшают также условия навигации. В экономически развитых районах мира плотины задерживают загрязняющие вещества, переносимые рекой, переводя их в дон- ные отложения. В частности, по К.К.Эдельштейну, каскад водо- хранилищ Волги и ее бассейна эффективно выполняет эту важ- ную геоэкологическую задачу. Плотины с сопутствующими сооружениями (водохранилища- ми, ирригационными системами, гидроэлектростанциями, шлю- зами и пр.) составляют важную часть стратегии развивающихся стран. В тропических условиях регулирование стока приносит дополнительные проблемы по сравнению со странами с умерен- ным климатом, поскольку режим водохранилищ и их воздействие на окружающую среду в сильной степени зависят от природных условий. Как только в тропическом районе возникает новое водо- хранилище, уровень заболеваний и смертности резко повышается: качество воды в водохранилище обычно хуже, вследствие замед- ленного водообмена, увеличения водной биомассы и пр. по срав- нению с речной водой, что приводит к значительному росту забо- леваний. Переносчики многих болезней, таких как малярия или шистосоматоз, находят для себя лучшие, чем раньше, условия существования, что приводит к резкому увеличению заболеваний. В последние годы начали возникать водохранилища в зоне влажных экваториальных лесов, где дополнительно к уже пере- численным возникают новые геоэкологические проблемы. Первое крупное водохранилище в этой зоне это Тукуруи в Бразилии с ГЭС мощностью 8 млн квт. Водная растительность прекрасно развивается в условиях постоянного высокого притока тепла до такой степени, что на водохранилище поверхности воды практи- чески не видно. Последующее разложение отмирающей водной биомассы поглощает из воды весь растворенный там кислород и приводит в конце концов к анаэробному разложению оставшейся биомассы с выделением весьма ядовитого сероводорода. Заметно возросло также число случаев заболеваний одним из видов энце- фалита со смертельным исходом. Подобные условия существуют также в Суринаме, где на относительно небольшом водохрани- лище Брокопондо запах сероводорода столь силен, что операторы на ГЭС вынуждены работать в противогазах. В ряде случаев, в особенности в развивающихся странах, инте- ресы местного приречного населения не учитываются при плани- ровании развития водного хозяйства. Один из американских ис- следователей пишет, что большие плотины в Африке это класси- ческий пример того, как городские жители проектируют плотины с главной целью производить энергию почти исключительно для городской же промышленности. Обследование пяти небольших водохранилищ в Кении и Зимбабве показало, что местное населе- ние не получает никаких выгод от вновь появившихся водоемов, таких как качественное водоснабжение, канализация, электриче- ство или увеличение продуктов питания. В научной литературе, и в особенности в средствах массовой информации мира, публикуется много заявлений с оценкой (за- частую голословной) эффективности тех или иных осуществлен- ных проектов гидротехнических сооружений, как правило, с от- рицательными выводами. Однако, строгих научных оценок пока почти не сделано. В особенности сложно оценить экономический эффект больших плотин и водохранилищ, не говоря уже об ин- тегрированном эколого-экономическом эффекте. Можно сказать, что водохранилища выполняют свою задачу, увеличивая водные ресурсы. С другой стороны, они приносят много неблагоприят- ных последствий. Поэтому проектирование нового водохранили- ща, в особенности крупного, это всегда поиск оптимального ре- шения, в котором сумма выгод в конечном итоге должна превы- шать сумму потерь, и в каждом случае это решение должно быть индивидуальным. В случае СССР и современной России затруднительно сказать, каков же итоговый эффект наших плотин и водохранилищ, в ос- новном расположенных на равнине, поскольку имеются как зна- чительные плюсы, так и минусы. Развитие водного хозяйства в СССР и России шло по экологически неустойчивому пути. Веро- ятно, если бы строительство каскадов водохранилищ на равнин- ных реках России производилось сейчас, то высота плотин была бы ниже и, соответственно, площадь затапливаемых земель меньше, и неблагоприятные геоэкологические последствия были бы значительно сокращены по сравнению с тем, что мы имеем. Многие отрицательные последствия строительства плотин и водохранилищ являются серьезным аргументом против их даль- нейшего развития. Однако необходимо помнить, что водохрани- лища – важнейшее средство увеличения объема возобновимых водных ресурсов. В процессе принятия решения о строительстве новой плотины необходимо тщательно взвесить все “за” и “про- тив”, причем универсальной методики оценки не существует, и потому к анализу необходимо привлекать не только необходимые инженерные, экологические и пр. знания, но и изрядную долю воображения и здравого смысла. Окончательное решение это все- гда компромисс между инженерными, экономическими и эколо- гическими целями проекта. Всеобъемлющая экспертиза крупного гидротехнического проекта – дорогостоящее занятие, но сами проекты намного дороже, рассчитаны не менее чем на сто лет, и последствия неправильного решения могут оказаться глубокими и долговременными. Мы уже имеем много примеров этого из прак- тики нашего российского водного хозяйства. В настоящее время имеются примеры переоценки эффективно- сти некоторых гидротехнических схем, осуществленных в пред- шествующие десятилетия. Например, по Проекту бассейна р. Теннесси в США (Tennessee Valley Authority) в 1930-х гг. было построено около 20 плотин с водохранилищами. Предполагалось, что эта схема обеспечит дешевую энергию, улучшит условия су- доходства и защиту от наводнений, и в целом создаст основу для успешного экономического развития. Проект обычно считался хорошим примером успешного решения проблем регионального развития. Более глубокий анализ показал, что осуществленный проект не принес ожидаемого материального благополучия в этот регион. Глубокий анализ геоэкологических последствий сооружения Асуанской плотины на Ниле в Египте выполнен иностранным членом РАН Г.Уайтом (США), который не пришел к однозначной оценке последствий. Вследствие летних (июнь-сентябрь) дождей в бассейне Нила, ежегодно формируется половодье, всегда иг- равшее благотворную роль в становлении и развитии Египта и его цивилизации. Половодье орошало поля и приносило на них пло- дородный ил. В настоящее время ил задерживается плотиной, и плодородие почв должно поддерживаться посредством примене- ния минеральных удобрений. Нильская вода аккумулируется в водохранилище, которое регулирует объем доступных водных ре- сурсов с последующим их использованием для орошения и про- изводства электроэнергии. В конце 1970-х гг. Асуанское водохра- нилище удержало несколько весьма высоких и потому очень опасных половодий. Наоборот, в середине 1980-х гг. было семь лет подряд, когда объем половодья Нила был намного ниже сред- него. При этом в каждый маловодный год дефицит воды, необхо- димой для орошения полей Египта, пополнялся из Асуанского водохранилища. Таким образом, водохранилище предотвратило крупнейшую катастрофу. Страна была буквально спасена от го- лода, экономических трудностей и политической нестабильности. Строительство крупных и сверхкрупных гидротехнических сис- тем, включая водохранилища, по-видимому, достигло пика в третьей четверти ХХ в. В настоящее время видна тенденция к его снижению. В то же время, среди осуществляемых проектов – строительство крупнейшей в мире ГЭС и водохранилища в месте, называемом Три Ущелья на р. Янцзыцзян в Китае и осуществле- ние огромного Юго-Восточного Анатолийского проекта интегри- рованного развития, включающего комплекс из 22 плотин, 19 ГЭС и оросительных систем площадью 1,7 млн. га в верхней час- ти бассейнов рек Евфрат и Тигр в Турции. Причины, по которым сооружение водохранилищ в мире за- медлилось, разнообразны. Во многих развитых странах все при- емлемые для строительства плотин места уже использованы, а ос- тавшиеся не подходят по экономическим или политическим со- ображениям. Это верно и для Европейской части России и Урала. В США за последние два десятилетия не построено ни одного крупного водохранилища. Руководство Бюро мелиораций США, осуществлявшего основную часть строительства плотин и водо- хранилищ, в 1995 г. приняло решение прекратить их дальнейшее сооружение, поскольку приоритеты американского общества из- менились, и плотины с водохранилищами более не рассматрива- ются в качестве приоритетных. Среди причин замедления темпов строительства водохранилищ в мире – высокая стоимость строительства и переселения жителей из зоны затопления, большие потери земельных ресурсов высоко- го качества, серьезные и плохо предсказуемые геоэкологические последствия, глубокие изменения гидрологического режима в верхнем и нижнем бьефах плотин, нарушение установившегося уклада жизни и хозяйства, несовместимость интересов различных социальных групп населения, которые могли быть затронуты в ре- зультате строительства. VI.2.2.3. Переброски речного стока На определенной стадии развития водного хозяйства некоторой территории, когда не только устойчивая часть речного стока и доступная часть ресурсов подземных вод, но и дополнительный ресурс, получаемый вследствие регулирования стока приближа- ются к экономически и экологически рациональному пределу, возникает интерес к осуществлению проектов передачи ("пере- броски") части речного стока из водообеспеченного в вододефи- цитный регион. Масштабы крупнейших перебросок в мире выросли на порядок, от 0,5–1 куб. км в год (15–30 м 3 /с) в начале этого века до примерно 10 км 3 в год (более 300 м 3 /с). Примеры перебросок воды есть во многих странах. В бывшем СССР крупнейшим сооружением является Каракумский канал, забирающий из Аму- Дарьи в западном направлении не менее 10 км 3 воды в год, используемой главным образом на орошение. В Калифорнии (США) перераспределяется между речными бассейнами около 30 км 3 в год. В различных странах (бывший СССР, США, Канада, Индия, Китай, ЮАР, Мексика и др.) предлагались новые проекты следующего порядка величины, но возможность их осуществления, по крайней мере, в ближайшем будущем вряд ли достижима. В США в 1960-х гг. растущая потребность в водных ресурсах, главным образом для ирригации, заставила проектировщиков разработать впечатляющие схемы перераспределения водных ре- сурсов в масштабах всего континента. Вода должна была быть за- брана из относительно водообильного северо-запада США и Ка- нады и доставлена на юго-запад и юг США, и даже в Мексику, по очень сложной (и, без сомнения, дорогой) сети каналов, водохра- нилищ, насосных станций, ГЭС и пр. Позднее, в 1970-х гг., более скромные, но все же крупные схемы перебросок воды предназна- чались в США для решения различных региональных проблем дефицита водных ресурсов. Например, проводились детальные исследования стратегии пополнения запасов подземных вод фор- мации Огаллала на Высоких Равнинах США (см. VI.2.2.1). В Ка- лифорнии изыскивались дополнительные источники воды за пре- делами штата. Сейчас, в конце ХХ века, можно констатировать, что ни один из этих проектов не был реализован. Эта ситуация отражает неодобрительную позицию американского общества по отношению ко всем новым крупным гидротехническим проектам, включая проекты перебросок. Главные же факторы отказа от проектов перебросок воды в США были следующие: (а) Ирригация должна была стать главным потребителем воды. Однако стоимость перебрасываемой воды была бы на порядок дороже воды, уже используемой для орошения. Локальные дефи- циты водных ресурсов заставляли фермеров более экономно ис- пользовать уже имеющуюся воду, играя роль эффективных регу- ляторов спроса. Помимо этого, в США существует избыток сель- скохозяйственных продуктов как для внутреннего, так и для внешнего рынка, и в дальнейшем развитии ирригации уже нет нужды. (б) Геоэкологические последствия сверхкрупных проектов пе- ребросок воды многочисленны и комплексны. Даже сейчас, когда наше понимание проблем геоэкологии намного лучше того, что было 20-30 лет тому назад, последствия неопределенны, плохо предсказуемы и не сравнимы, то есть, например, не могут быть представлены в денежном выражении. (в) Юридические и политические вопросы крупномасштабных международных перебросок воды необычайно сложны. Общест- венное мнение в Канаде настолько против перебросок воды юж- ному соседу, что парламент страны принял специальный закон, запрещающий это делать. Не легче и передача водных ресурсов из штата в штат, не говоря уже о перебросках сквозь несколько штатов. Эти трудности в осуществлении крупномасштабных перебро- сок воды очевидно справедливы и для других стран, хотя они мо- гут принимать различные формы в зависимости от национальных особенностей, что подтверждается примером бывшего Советско- го Союза. В СССР 20–25 лет тому назад существовали грандиозные про- екты перебросок речного стока. В стране шло исследование и проектирование перебросок значительной части воды из Иртыша, Оби, Сев. Двины и других северных и сибирских рек на юг, в ос- новном в бассейны Аральского и Каспийского морей. В прора- ботках проблемы участвовали более ста научно- исследовательских и проектных институтов по всему, очень ши- рокому кругу вопросов. Исследования проблемы были обоснованными, потому что на южном "макросклоне" СССР проживало 75% населения страны, располагавшего всего лишь 16 % водных ресурсов, и дефицит во- ды в ряде мест уже был весьма серьезным. Ситуация осложнялась усиливающимся загрязнением водных ресурсов и падением уров- ня воды всех основных бессточных водоемов (Каспия, Арала, Балхаша и др.). Вместе с тем работы по проектированию новых схем в недоста- точной степени учитывали необходимость кардинального повы- шения эффективности использования водных ресурсов во всех отраслях водного хозяйства, в особенности в орошении. К тому времени в стране накопилось много примеров того, что дорого- стоящие сооружения не приносили ожидаемой экономической выгоды, но вызывали серьезные и многочисленные геоэкологиче- ские последствия, такие как засоление и заболачивание почв, ухудшение качества воды, деградация экосистем и пр. Эти уроки не были учтены, потому что основной стратегией водного хозяй- ства было увеличение доступных водных ресурсов без должного роста эффективности их использования и при пренебрежении геоэкологическими и экономическими факторами. Во второй половине 1980-х гг. политический климат в стране начал изменяться. Экологическое движение стало одной из пер- вых возможных форм массового протеста против тоталитарного политического режима в стране. Одним из первых объектов кри- тики режима стали дорогостоящие, неэффективные и экологиче- ски неблагоприятные гидромелиоративные сооружения и проек- ты, то есть выдвигались соображения, подобные приведенным выше для США. В конце концов руководство страны того време- ни приняло решение остановить все работы по переброскам, включая научные исследования. Последнее десятилетие XX века почти не принесло новых про- ектов перебросок воды. Главные причины уже обсуждались: вы- сокая стоимость проектов и, следовательно, получаемой воды, высокая степень неопределенности в оценке геоэкологических последствий и общая тенденция к повышению эффективности использования уже имеющихся водных ресурсов. Кроме того, теоретически может существовать некий предел размеров пере- бросок воды (и вообще гидротехнических схем), при котором не- определенность экологических и других последствий начинает превышать экономическую эффективность проекта, так что его осуществление становится неоправданно рискованным и потому нецелесообразным. Вероятно, в будущем негативное отношение к крупномасштаб- ным переброскам воды может измениться и в нашей стране, и в мире. В России более 80 % населения живут в бассейнах Каспий- ского и Азовского морей. Дефицит водных ресурсов в этих бас- сейнах уже сейчас весьма значителен, в то время как их собст- венные ресурсы составляют менее 8 % от общероссийских. Несо- мненно, что острота водных проблем в наиболее населенной и экономически развитой части страны будет только возрастать, и может стать критической. Тогда, после того как будут исчерпаны возможности значительного повышения эффективности исполь- зования воды и резкого сокращения ее загрязнения, вопрос о пе- ребросках снова станет на повестку дня, хотя это и не значит, что он будет решен положительно, так как экологические соображе- ния могут оказаться более весомыми. Особым типом перебросок воды являются системы управления водными ресурсами значительной территории. Например, в Ка- лифорнии действует система управления водными ресурсами на уровне штата, главным образом для орошения и водоснабжения крупных городов. Значительная часть водных ресурсов, форми- рующихся на севере Калифорнии, передается на юг, для ороше- ния основных земельных массивов штата, лежащих в продольной депрессии долин двух основных рек, Сакраменто и Сан-Хоакин. Далее часть воды передается на юг штата для водоснабжения ме- гаполиса Лос-Анджелеса и орошения. Другая часть воды посту- пает в южную Калифорнию из р. Колорадо. Всего в штате пере- распределяется около 30 куб. км воды в год. Выше мы уже обсуждали вопрос о том, что сложные природно- хозяйственные системы всегда влекут за собой как положитель- ные, так и отрицательные последствия, и что абсолютно прием- лемых решений не бывает, а могут быть только оптимальные ре- шения, принимаемые в результате компромисса. В случае Кали- форнии, высококлассные инженерные решения привели к серьез- ным экологическим проблемам, таким как засоление почв, рост объемов возвратных вод, сильно загрязненные вследствие ороше- ния, деградация объединенной дельты рек Сакраменто и Сан- Хоакин со снижением ее биологической продуктивности и др. Основу проекта Сардар Саровар в аридной северо-западной Индии также составляет региональное управление водными ре- сурсами. Предполагается забрать воду из р. Нармада и распреде- лить ее в основном для орошения и водоснабжения. Всего плани- руется заново оросить 1,8 млн. га и обеспечить питьевой водой 30 млн. чел. В настоящее время жители 3800 населенных пунктов пьют солоноватую или содержащую фтор воду. Проект состоит, в свою очередь, из 30 крупных проектов, 135 средних по размеру и 3000 малых. Подача воды началась в 1997 г. Проект планируется завершить к 2010 г. Он предполагает коренным образом изменить условия жизни населения этого засушливого района. Следует ска- зать, что проект вызывает сильное сопротивление со стороны экологических групп, подчеркивающих, что неблагоприятные экологические последствия проекта превзойдут oжидаемые выго- ды. VI.2.2.4. Управление водопотреблением и водохозяйственный ба- ланс Эффективное водное хозяйство – это умение уравновесить име- ющиеся водные ресурсы территории и спрос на них, не допуская при этом ухудшения качества окружающей среды. Иными слова- ми, это искусство соблюдать водохозяйственный баланс. Имеют- ся два принципиально различных пути его достижения: (а) Можно увеличивать подачу воды, то есть увеличивать дос- тупный объем возобновимых ресурсов посредством, например, сооружения плотин, перебросок воды из другого бассейна, опрес- нения соленых вод и пр. Иными словами, таким путем можно увеличивать предложение (по-английски, supply). Возможно так- же отбирать невозобновимые ресурсы из запасов, аккумулиро- ванных в подземных водах, озерах, ледниках, но это путь, проти- воречащий принципам устойчивого развития, и на такие действия можно идти, только ясно осознавая последствия. (б) Можно также более экономно использовать имеющиеся ре- сурсы, без их увеличения, то есть снижать спрос на воду (по- английски, demand). Как правило, при традиционном водном хозяйстве потребность в воде постоянно возрастает, и баланс достигается системой мер, обеспечивающих увеличение подачи воды. Такие меры и возни- кающие при этом проблемы обсуждались в предшествующих двух разделах. Но баланс между спросом и предложением может быть достигнут также посредством регулирования спроса на во- ду. Здесь огромное поле деятельности, потому что водные ресур- сы используются неэффективно практически во всех странах и во всех отраслях водного хозяйства. Кроме того, снижение водопо- требления вызывает меньший ущерб окружающей среде. И, нако- нец, регулирование спроса это единственный путь замкнуть вод- ный баланс, когда все ресурсы уже использованы и подача воды уже не может быть увеличена. Главным пользователем воды в мире является ирригация, рас- ходующая около 65% всей забираемой воды. В аридных районах этот показатель намного выше, достигая 98% в случае Египта. Как правило, эффективность орошения очень низкая. Средние цифры, приводимые в литературе, показывают, что только поло- вина или даже четверть забираемой на орошение воды в конеч- ном итоге достигает поливаемого растения на поле. Необходимо, правда, иметь в виду, что часть неиспользуемой воды пополняет запасы подземных вод или возвращается в водоисточник в виде так называемых возвратных вод. Повышение эффективности орошения может принести не меньший результат, чем строитель- ство нового водохранилища. При этом стоимость таких мер будет ниже затрат на увеличение подачи воды, а неблагоприятные гео- экологические последствия будут несомненно меньше. Более де- тально вопросы орошения будут обсуждаться в разделе, посвя- щенном геоэкологическим вопросам сельского хозяйства. Доля промышленности в водопотреблении мира составляет около 25 %. В странах с достаточным увлажнением, где интен- сивное орошение не требуется, эта доля весьма высока. Напри- мер, для Англии, Германии и Франции она находится в пределах 71–87 % от суммарного водопотребления. Количество потреб- ляемой воды на единицу производимого промышленного продук- та изменяется для одинаковых товаров более чем в 10 раз, в зави- симости от типа применяемой технологии. Поэтому снижение спроса на воду в этом секторе водного хозяйства вполне реально. Мы уже говорили о возможности повышения эффективности ис- пользования ресурсов в 10 раз. Это относится и к снижению во- допотребления в промышленности. Основная стратегия снижения водопотребления в промышлен- ности – увеличение степени оборачиваемости воды в производственном цикле. Например, в США, по данным 1988 г., однажды забранная вода использовалась в среднем 3,4 раза, прежде чем она выводилась из производственного цикла, а к 2000 г. ожидалось увеличение этого показателя до 17 раз, да еще при снижении общего объема используемой воды! Заметим, что в конечном итоге, после многих циклов использования в технологическом процессе, остается чрезвычайно загрязненная вода, и вопрос, что с ней делать, далеко не тривиален и не имеет однозначного ответа. Городское население потребляет не более 10 % всего объема забираемой воды, но это очень дорогая вода, потому что строи- тельство и эксплуатация весьма сложных систем водоснабжения обходится весьма дорого. Несмотря на это, типичная величина потерь воды в городских сетях составляет 50 %. В крупных горо- дах развивающихся стран потери воды составляют: Манила (Фи- липпины) – 55–65%, Джакарта (Индонезия) – 50%, Мехико (Мексика) – 50%, Каир (Египет) – 47%, Бангкок (Таиланд) – 32%. В городах развитых стран ситуация в целом многим не лучше, в особенности в тех городах, где водопроводные сети закладыва- лись еще в прошлом веке. Всемирный Банк считает, что если по- тери в городских сетях превышают 25 %, то снижение потерь экономически более целесообразно, чем строительство дополни- тельных систем водоснабжения. К потерям в сетях необходимо добавить потери из подтекаю- щих кранов, туалетов и пр. Действия в этом направлении не очень популярны среди тех, кто управляет городским водным хозяйст- вом, потому что это невидная работа, требующая постоянного внимания, дополнительных финансовых затрат и довольно высо- кой квалификации и дисциплины рабочих. Значительной экономии воды в домашнем хозяйстве, до 50–70%, можно также добиться, применяя более эффективные краны, насадки в душе, смывные устройства унитазов и пр., при том же конечном результате, то есть, например, столь же эффек- тивном и приятном принятии душа. Использовать меньше воды в коммунальном хозяйстве совсем не означает быть более грязным. Численность населения древнего Рима была более миллиона че- ловек. Городская система водоснабжения подавала около 1000 л воды на человека в сутки. Современные римляне используют меньше половины этого количества, но, по всей вероятности, уровень их личной гигиены не ниже, чем у их предков. Таким образом, успешное водное хозяйство – это поддержание баланса между спросом и предложением, без ухудшения (по крайней мере) геоэкологического состояния территории. Необхо- димо сбалансировать также различные, часто конфликтные инте- ресы и задачи различных общественных групп и секторов эконо- мики. Например, для бассейна Волги труднейшая и ежегодно возникающая проблема заключается в нахождении оптимального режима работы каскада водохранилищ таким образом, чтобы бы- ли соблюдены интересы различных секторов экономики (гидро- энергетики, судоходства, рыбного хозяйства, орошения и пр.), при условии соблюдения установленной заранее приоритетности этих секторов. Неудивительно, что зачастую наилучшее, устраи- вающее всех решение не может быть достигнуто, и стороны должны идти на компромисс таким образом, что улучшение со- стояния по одному из критериев достигается за счет ухудшения другой альтернативы. Водное хозяйство региона (бассейна) должно базироваться на многокритериальной и междисциплинарной основе. Необходимо комбинировать инженерные, экономические, экологические, юридические, социальные, политические действия, потому что ни одно из них, взятое в отдельности, не может обеспечить эффек- тивные и долговременные решения водных проблем. Экономика использования водных ресурсов требует большего внимания. Пока что вода во всем мире имеет низкую цену, а то и вовсе бесплатна, что ведет к неэффективному использованию водных ресурсов и, как следствие, к серьезным экологическим проблемам. Это делает водное хозяйство уязвимым, или, иными словами, экологически и экономически неустойчивым. Подсчи- тано, например, что потребление воды тепловыми электростан- циями США уменьшится в 50 раз, если цена на воду увеличится в 5 раз. Строго говоря, все затраты, связанные с водным хозяйством, такие как стоимость сооружений и их эксплуатация, должны быть включены в цену, так же как и стоимость экологических послед- ствий водного хозяйства, таких, например, как потеря рыбных ре- сурсов, засоление почв или загрязнение воды. Пока этого нет ни- где в мире. Установление цены на воду, которая отражала бы ис- тинные затраты, привело бы, вследствие важности и вездесущно- сти воды как ресурса, к изменению всей системы мировых цен. Такой проект не может быть осуществлен в одной, отдельной стране. VI.2.3. Геоэкологические особенности бессточных областей мира С точки зрения гидрологического режима территории мира де- лятся на три группы: а) Области со стоком в Мировой океан; б) Области со стоком в замкнутые депрессии, в настоящее время не соединяющиеся с океаном (бессточные области); в) Области, не образующие стока (или дающие его чрезвычайно редко). Пло- щадь двух последних категорий вместе взятых около 35 млн км 2 , что составляет около 1/4 площади суши мира, причем подавляю- щую часть образуют области со стоком в замкнутые депрессии. К ним относятся столь большие территории как бассейн Каспийско- го моря, Аральского моря, оз. Лобнор, оз.Чад и многие другие. Эти области выделяются своими специфическими природными осо- бенностями, и благодаря им они отличаются столь высокой реак- цией на деятельность человека в бассейне, что этот вопрос заслу- живает специального обсуждения. Как правило, бессточные области располагаются в аридных районах, где потенциальное испарение с поверхности бассейна (испа-ряемость) за год превышает годовой слой осадков. Обычно сток формируется в верхней части бассейна, так называемой зоне формирования стока, где слой осадков больше потенциального испарения. В нижней части бассейна, так называемой зоне рас- сеивания стока, осадки меньше испарения. Река в этой части бас- сейна уже не получает питания (это так называемая транзитная река), а приходящий сверху сток реки расходуется на испарение, инфильтрацию в берега и пр., и постепенно сокращается вниз по течению реки. Оставшийся речной сток достигает концевого во- доема, обычно озера или болота, и также в конце концов расходу- ется на испарение. Простейшее уравнение водного баланса концевого водоема выглядит следующим образом: R + P s - E = ∆W где R – сток в водоем, P s – осадки на поверхность водоема, E – испарение с поверхности водоема, ∆W – изменение объема воды в водоеме. Вследствие бессточности концевого водоема все изменения водного баланса озера в конечном итоге отражаются в изменении его объема, а значит и в изменении уровня воды озера. Как мы уже знаем, изменения состояния бассейна хорошо отражаются в режиме стока с него. Поэтому природные колебания водного ба- ланса бассейна в конечном итоге определяют колебания уровня воды. В отличие от проточных озер, значительные колебания уровня воды – отличительная природная особенность бессточных озер. Деятельность человека в бессточном бассейне часто оказывает самое серьезное влияние на режим концевого водоема. Поскольку бессточные бассейны обычно располагаются в аридных районах, т.е. в областях недостаточного увлажнения, в этих районах необ- ходимо орошение сельскохозяйственных земель. По мере разви- тия орошения, увеличивается водозабор из реки и, соответствен- но, сокращается приток в концевой водоем. Вследствие деятель- ности человека происходит перестройка гидрологических про- цессов во всем бассейне, что влечет за собой изменение всей природно-хозяйственной системы. Самым ярким и трагическим примером взаимосвязи деятель- ности человека в бессточном бассейне и гидрологического режи- ма реки и озера является современная история Аральского моря, отражающая крупнейшую в мире геоэкологическую катастрофу. Состояние этого большого бессточного озера с еще недавно со- лоноватой водой зависит от гидрометеорологической обстановки в бассейнах рек Амударья и Сырдарья. Водные ресурсы этих рек при выходе из гор составляют примерно 110 км 3 в год. Они тра- диционно, в течение тысячелетий, использовались на орошение наиболее удобных территорий у подножия гор. Площади тради- ционного орошения были около 5 млн. га, и на них расходовалось около половины водных ресурсов. В Аральское море поступало около 55 км 3 воды в год, что обеспечивало относительную ста- бильность его уровня и других гидрологических характеристик. Арал был четвертым по площади озером мира. Начиная с конца 1950-х гг. в бассейне Арала осуществлялась государственная политика развития ирригации, в основном с це- лью увеличения производства хлопка. К концу 1980-х гг. площа- ди орошения увеличились приблизительно наполовину; при этом потери воды в каналах и на полях превосходили все разумные пределы. В частности, был построен Каракумский канал, заби- рающий из Амударьи не менее 10 км 3 в год. Несмотря на пре- имущественно песчаные грунты, ложе канала в основном не об- лицовано, и потери на фильтрацию чрезвычайно велики. В результате развития орошения, речной сток в Арал начал убывать, и в 1980 г. обе реки впервые не достигли Арала. В 1980- х гг. приток речных вод составлял лишь несколько кубических километров в год. Море быстро сокращалось, а соленость воды увеличивалась (табл. 9). |