Лекция 18. Природные воды

Природные воды - это воды гидросферы Земли с содержащимися в них твердыми, жидкими и газообразными веществами. В глобальный гидрологический цикл (круговорот воды) входят три основных составляющих: осадки, испарение и влагоперенос. Поверхностный сток и поток подземных вод направлены с суши в океан. Испаряясь, вода возвращается в атмосферу. В этом процессе значительную роль играет транспирация - испарение воды растениями.

Вода распределена на Земле неравномерно. Основная ее часть (97,41 %) находится в океанах и лишь малая часть (2,59 %) на суше. При этом обитателям суши доступны только 0,014 % всего влагозапаса планеты; ориентировочно из 1360 млн км³ мировых запасов воды человеку доступны около 9000 км³. Этого количества достаточно, чтобы обеспечить нужды 20 млрд. человек. Однако запасы воды распределены крайне неравномерно: в некоторых районах воды катастрофически не хватает, в других она потеряла свои качества и стала непригодной.

Природные воды имеют исключительное значение в существовании биосферы и жизни человечества. Они являются наиболее динамичным и активным (в биохимическом смысле) компонентом биосферы, определяющим фактором жизни и среды обитания и важнейшим естественным ресурсом. Рациональное и комплексное использование водных ресурсов, их охрана от загрязнения и истощения, разумное регулирование хозяйственной нагрузки на реки, озера, подземные воды - это важнейший фактор управления жизнеобеспечением и развития экологически безопасного промышленного и сельскохозяйственного производства.

Россия богата природными водами. Реки и озера, болота и ледники, подземные воды, атмосферная и почвенная влага, прибрежные и внутриконтинентальные моря - все это в совокупности образует государственный водный фонд. В количественном отношении водные ресурсы слагаются из статических (вековых) запасов и возобновляемых вод. Статические запасы считаются постоянными в течение длительного времени, а возобновляемые водные ресурсы оцениваются объемом годового стока рек. Объем речного стока на территории России составляет 4043 км³/год, или 237 тыс. м³/год на 1 км² территории и 27,82 тыс. м³/год на одного жителя, что в 6 раз больше, чем в Европе. Сток из сопредельных территорий равен 227 км³/год.

Реки являются основной и составляющей водного фонда России. По ее территории протекает свыше 120 тыс. рек длиной более 10 км и общей протяженностью свыше 2,3 млн. км. Пригодные для судоходства участки рек имеют протяженность около 400 тыс. км. Речная сеть принадлежит бассейнам трех океанов. К бассейнам морей Северного Ледовитого океана относятся такие реки, как Северная Двина, Печора, Обь, Енисей, Лена, Индигирка, Колыма. Общая площадь водосбора морских бассейнов этого океана составляет 12,8 млн. км². Горы и равнины Дальнего Востока дренируются реками, стекающими в моря Тихого океана (реки Амур, Анадырь, Пенжина и др.). В моря Атлантического океана стекают реки Дон, Кубань, Нева. Впадающие в Каспийское море реки Волга и Урал относятся к бассейну внутреннего стока. Основные сведения о наиболее крупных реках России приведены в табл. 1.1.

Таблица 18.1

Основные гидрологические характеристики аиболее крупных рек России

По территории нашей страны речная сеть распределена неравномерно. Наибольшая ее густота характерна для северных и горных районов, наименьшая - для южных. Половодье на всех реках формируется за счет таяния снегов, а паводочный режим обусловлен дождевыми осадками. Колебания уровня воды в реках связаны с изменением их водности, которая неодинакова по территории. Ледовые явления характерны для всех рек. Ранний ледостав наступает на реках Северо-Восточной Сибири (конец сентября), поздний - на реках юго-запада европейской части (октябрь - начало декабря). Наиболее мощный ледяной покров образуется на реках Восточной Сибири (1,5-2,0 м) и сохраняется в течение 9-10 месяцев. На горных реках с большими уклонами, скоростями течения и турбулентностью потока ледостав отсутствует, но в их воде содержится большое количество твердых примесей. В зависимости от географического положения бассейна и водности многие реки перемерзают зимой и пересыхают летом. Наледи характерны для большинства рек Севера. Урала и Восточной Сибири.

Особенностью речного стока является его временная и пространственная изменчивость. Многолетние колебания стока имеют циклический характер: группы многоводных и маловодных лет чередуются. Продолжительность таких циклов неодинакова - от 2 до 8 лет. В целом годовой сток характеризуется относительно синхронными колебаниями, которые могут охватывать огромные территории с повышенной или пониженной водностью рек. Практически все реки в той или иной степени подвергаются антропогенному воздействию. Ежегодно в открытые водоемы России сбрасывается более 6 × 10⁹ м³ сточных вод без очистки и около 2 × 10¹⁰ м³ недостаточно очищенных сточных вод. Вода многих рек загрязнена и непригодна для использования, а тысячи малых рек в результате загрязнения прекратили свое существование.

Статические запасы водных ресурсов сосредоточены главным образом в озерах и болотах, а также в ледниках и водохранилищах. Озера по водному балансу делятся на проточные и бессточные. Проточные озера преимущественно распространены в гумидной зоне, а бессточные - в аридной, где испарение с водной поверхности намного превышает количество выпадающих атмосферных осадков. Воду озер относят к статическим запасам ввиду замедленного водообмена, хотя незначительная доля запасов (в среднем 1,5-2 % их общего объема, а в оз. Байкал - 0,3 %) возобновляется ежегодно. Основная часть ресурсов пресных вод на территории России сосредоточена в крупных озерах: оз. Байкал (23000 км³, или 20 % мировых и 85 % национальных запасов пресных вод). Ладожском (908 км³), Онежском (285 км³). Статические запасы воды многочисленных мелководных озер оцениваются в 2,2-2,4 тыс. км³. Таким образом, суммарные запасы воды в озерах России достигают 26,5-26,7 тыс. км³. Более 10 % территории России занимают болота, дающие 3000 км³ статических запасов воды. Примерно 40 тыс. км³ пресной воды содержится в ледниках и 340 км³ в водохранилищах, численность которых превышает 2 тыс.

Одним из основных источников питания рек являются подземные воды. Объем естественных ресурсов подземных вод оценивается в 870 км³ в год, из них эксплуатационные ресурсы, которые могут быть использованы в первую очередь для питьевого водоснабжения, составляют 230 км³ в год, т.е. около 1,5 тыс. м³ в год на одного человека. Нa европейской части России, где сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, формируется менее 8 % общего годового объема речного стока. Поэтому в ряде регионов отмечается дефицит воды.