В Г Клименко - Загальна гідрологія - страница 4

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 

Для задоволення потреб людини найбільшу цінність мають річкові води. Обсяг води їх дуже малий - 2 тис. км3 - 0,0002% загального обсягу вод і 0,006% обсягу прісних вод планети, але ці води мають високу активність водообміну і швидко відновляються.

Сумарна площа озер усіх материків становить 2,058 млн кмнайбільше їх в областях антропогенного зледеніння та безстічних областях. Об'єм води досягає 176,0 тис. км3, із них 91 тис. км3 припадає на води прісних озер, а 85,0 тис. км3 на солоні озера.

Близько 2,7 млн км? (2%) суші займають болота. Найбільше їх у північній півкулі в лісовій зоні Азії, Європи та Північної Америки. Сумарний об'єм боло­тних вод світу становить приблизно 11,0 тис. км3.

Таблиця 2.1

Розподіл та обсяги води у гідросфері

 

Частина гідрос-

Пло-

Обсяги води

Тривалість

фери

ща поши­рення, млн.

Об'єм,

3

тис. км

Частка від за­гального об-

умовного водообміну,

 

км

 

сягу всіх вод, %

роки

Світовий океан

361

1 338 000

96,5

2650 років

Льодовики

16,25

25 780

1,86

9700 років

Підземні води

134,8

23 400

1,68

1400 років

Озера

2,1

176

0,013

17 років

Ґрунтова волога

82,0

16

0,001

1

Вода в атмос­фері

510,0

13

0,001

8 діб

Вода в болотах

2,7

11

0,0008

5 років

Водосховища

0,4

6

0,0004

52 дні

Вода в річках

148,8

2

0,0002

19 діб

Біологічні води

510,0

1

0,0001

декілька го­дин

Багаторічна мер­злота

2,1

300

0,022

10 000 років

Загальні запаси води

 

1 388 000

100

 

Прісні води

 

36 730

265

 

 

 

 

 

2.2. Зміна кількості води на земній куліЗа більшу частину історії Землі в результаті дегазації мантії виділялось у середньому не більше 0.5-1 км води на рік. Вважають, що і в наш час із надр Землі надходить приблизно стільки ж води.

З метеоритами і космічним пилом на Землю щорічно попадає у вигляді льоду біля 0.5 км води, тобто величина у порівняні з повним об'ємом води на планеті незначна. Приблизно стільки ж води розсіюється із Землі в космічний простір.

Об'єми втрат і додаткові надходження води дуже незначні, і тому можна вважати, що на протязі достатньо тривалого періоду (із геологічної точки зору) часу (мільйони роки) кількість води на земній кулі залишається приблизно не­змінною.

Очевидно, однак, що на протязі часу відбувається періодичний перероз­поділ води у самій гідросфері, причому головними елементами такої мінливої системи є Світовий океан і льодовики. У міжльодовикові періоди льодовики тануть і збільшується об'єм Світового океану, у льодовикові періоди відбува­ється зворотній процес - волога у вигляді льоду акумулюється в льодовиках, зменшуючи при цьому об'єм Світового океану.

За останні 18 тис. років рівень Світового океану підвищився не менше ніж на 100 м, що відповідає збільшенню об'єму води у Світовому океані на зна­чну величину - 37.5 млн км . В останні 5 - 6 тис. років рівень Світового океану в основному стабілізувався при незначній тенденції до підвищення.

Так, за даними Р.К.Клінге (1985), за 82 роки (1994-1975 рр.) відбувся де­який перерозподіл води між сушею і Світовим океаном: об'єм води у водоймах суші (переважно за рахунок льодовиків і підземних вод) зменшився на 25.91 тис. км , а Світового океану, навпаки, збільшився на цю ж величину. Це по­винно супроводжуватися підвищенням рівня Світового океану з інтенсивність біля 0.91 мм/рік.

 

2.3. Кругообіг води в природі

 

Кругообіг води - це безперервний процес циркуляції води на земній кулі під впливом сонячної радіації та сили ваги. Найголовнішими складовими кру­гообігу є випаровування води, перенесення водяної пари на віддаль, конденса­ція водяної пари, випадання опадів, інфільтрація води в ґрунт і стік.

Джерелом теплової енергії на Землі є Сонце. Сонячна енергія перерозпо­діляється між поверхнею Землі й атмосфери, між океаном і сушею. При цьому природні води виступають і як поглинач, і як регулятор сонячної енергії, що надходить, і як фактор перерозподілу на Землі.

Сонячна енергія дорівнює 1367 Вт/м . Оскільки Земля має кулясту форму, лише j частина цього потоку припадає на верхню межу атмосфери, тобто 341.8

22

Вт/м . З врахуванням площі Землі (510 млн км ) одержуємо , що величина коро-

17

ткохвильової сонячної радіації, що приходить до планети, складає 1,743 х 10

Вт .
Позитивні температури зумовлюють випаровування вологи з поверхні океанів і суходолу та насичення нею атмосферного повітря. У верхніх шарах атмосфери, де температура повітря знижується, волога конденсується й випадає у вигляді дощу чи снігу. Опади над океаном частково компенсують витрати во­ди, що випарувалась з його поверхні. Опади над суходолом мають набагато складніший шлях кругообігу. Вони частково просочуються у ґрунт, підвищую­чи його зволоженість, а також проникають у водоносні горизонти, підживлюю­чи підземні води. Певна частина цих вод формує підземний стік, інша, що не проникла в глибинні горизонти, утворює поверхневий стік водозбірного басей­ну (рис. 1).

З

Рис. 1. Кругообіг води та його основні компоненти, млрд км /рік

 

Вода, стікаючи зі схилів, збирається в улоговинах стоку, ярах і балках, малих і великих ріках. Річки дренують територію водозбірного басейну, збира­ють поверхневі та підземні води у єдиний річковий стік і повертають Світовому океану "борг", забраний свого часу повітряними масами. Так відбувається без­перервне врівноваження кількості води, яка випаровується з акваторії океану та безстічних басейнів і річковим стоком, що повертається до водойми.

Залежно від особливостей і масштабів є великий, або загальний, і малий кругообіг.

Великий кругообіг охоплює сушу й океани і відбувається за схемою: оке­ани - атмосфера - суша - океани. Водяна пара, що випаровується з поверхні океанів, переноситься вітрами на сушу, випадає на поверхню суші у вигляді ат­мосферних опадів, стікає до океану у вигляді поверхневого стоку (через річки), частина просочується в Землю, де утворює підземний стік і живить рослин­ність. Частина води потрапляє в повітря, випаровуючись із суші (із ґрунтів, во­дних басейнів), або через транспірацію рослинами тощо.

Малий кругообіг - це кругообіг над окремими океанами, материками або їхніми частинами. Малий, або океанічний кругообіг відбувається за схемою: океан - атмосфера - океан. Водяна пара, що випаровується з поверхні океану, надходить в атмосферу, там конденсується й випадає у вигляді атмосферних опадів на поверхню океану.

Малим є також і місцевий, або внутрішньоматериковий вологообмін, який відбувається тільки в межах суші. Схема його руху: суша - повітря - су­ша. Вода випаровується із суші ( із різних об'єктів, ґрунтів, рослинності тощо), потрапляє в повітря, конденсується у вигляді опадів і повертається на сушу.

Такий процес кругообігу води в природі - лише спрощена схема, в дійс­ності він набагато складніший. Так, частина води витрачається на гідратацію гірських порід і тому виключається із загального кругообігу. Певна кількість вологи виходить на поверхню з глибоких надр і, навпаки, поповнює водні маси, які беруть участь у кругообігу. Крім того, не вся вода, що стікає по земній по­верхні, досягає океанів і морів, тому що суша ділиться на дві області -стічну, або область зовнішнього стоку і безстічну, або область внутрішнього стоку. Стічною областю називається частина суші, річковий стік якої здійснюється в океани і моря. Безстічною областю називається частина суші, з якої немає стоку в океан і води її річок надходять у безстічні озера, або витрачаються на випаро­вування. З усієї площі суші безстічні області займають лише 30 млн км , а стіч­ні області - 119 млн км .

З безстічних областей найбільшими є: в Європі - водозбірний басейн Ка­спійського моря; в Середній Азії -Туранська низовина, в Центральній Азії - пу­стелі Алашань, Гобі, Такла-Макан; в Африці - пустелі Сахара, Лівійська, Ну­бійська, Калахарі і Наміб, водозбори озер Чад, Руква, Рудольф тощо; в Північ­ній Америці - пустелі Великого Басейну, Мексиканського нагір'я, плато Коло­радо тощо; в Південній Америці - водозбори озер Тітікака-Поопо, пустеля Пу-на-де-Атакама, плато Патагонії тощо; в Австралії - західна і центральна части­ни материка.

Серед безстічних областей виділяють безстічні області з внутрішнім сто­ком. На території цих областей може випадати значна кількість опадів, може бути розгалужена сітка водотоків, але всі свої води вони несуть в озера (напри­клад, басейни Волги, Уралу, Сирдар'ї, Амудар'ї та ін.) та ареїчні області, які не мають ніякого поверхневого стоку, тому що вся вода, котра випадає на їхню поверхню, випаровується. Ареїчні області займають 17 % поверхні материків і найбільшими з них є Сахара, пустелі Австралії, Центральної і Середньої Азії та інші.

Вода безстічних областей бере участь у відносно самостійних кругообі-гах, а зв'язок її зі Світовим океаном здійснюється лише шляхом перенесення вологи в пароподібному стані повітряними течіями в периферійні області суші чи безпосередньо на моря та океани, або підземними шляхами (незначною мі­з

рою). В межах безстічних областей у вологообміні бере участь лише 9 тис. км води.

В межах нашої планети виділяють ще такі види вологообміну: між Зем­лею і Космосом, між атмосферою й океаном, між атмосферою, ґрунтовим пок­ривом і біосферою.

Математичною моделлю кругообігу води є рівняння водного балансу.
Так, для малого кругообігу (у межах океану) рівняння водного балансу має та-
кий вигляд:                                                    
z0 = x0 + у0;

для великого кругообігу:

zc + yc = xc;

 

для безстічних областей:

z6 = Хб;

для земної кулі в цілому:

Z3 = Zo + Zc + Z6 = Хо + Xc + Хб = Хз, z =

де: z0 - середнє багаторічне випаровування з поверхні Світового океану; zc - середнє багаторічне випаровування з поверхні периферійних областей суші;

z6 - середнє багаторічне випаровування з поверхні безстічних областей; z3 - середнє багаторічне випаровування з поверхні всієї земної кулі; x0 - середня багаторічна сума атмосферних опадів на поверхню Світо­вого океану;

xc - те ж для периферійних областей суші; хб - опади на поверхню безстічних областей; хз - середня багаторічна сума опадів для всієї земної кулі; у0 - середній багаторічний стік із суші. Кількісні показники середнього багаторічного водного балансу земної

кулі наведені в табл. 2.2.Кругообіг води у природі має велике значення. Енергія вод, що потра­пили на сушу в процесі кругообігу, виявляється у формуванні рельєфу, розми­ванні берегів та ін. Кругообіг води є потужним провідником із моря на сушу і зумовлює органічне життя на Землі. Завдяки кругообігу води на Землі є вода на суші.

Водні екосистеми. Під екосистемою розуміють цілісну структуру живих організмів та їх неорганічного оточення, яка, хоч і відкрита, але має здатність до певної саморегуляції (Елленберг, 1973). Поняття екосистема було введено в науку у 1935 р. англійським ботаніком А.Теслі. Згідно його визначення, екоси­стема - це природний комплекс, утворений живими організмами (біоценоз) і середовищем його проживання, пов'язані між собою обміном речовин і енергії.

Згідно Ю. Одуму (1986), усі природні екосистеми поділяються на три групи: наземні (тундра, ліси різного типу, степи і пустелі), прісноводні (озера, річки, болота) і морські (океан, шельф, естуарії, солоні марші). Отже, ми бачи­мо, що водні екосистеми дуже поширені і служать важливими компонентами природної середи Землі. Вивчає водні екосистеми гідроекологія (водна еколо­гія) як частина загальної екології (або геоекології).

Водні екосистеми можна поділити і по ієрархічності підпорядкованості: глобальна екосистема Світового океану разом з річковою мережею його водоз­бору; ізольовані водні екосистеми областей внутрішнього стоку; великі водні об'єкти (океани, річкові системи); окремі річки, озера, моря, водосховища, бо­лота; їхні великі частини (притоки, дельти, затоки, лагуни, лимани, естуарії та ін.); екосистеми найнижчого рангу (елементи водойм і водотоків - екосистеми плес, літоралі, пелагіалі та ін.).

Істотним недоліком визначень Гаккеля, Теслі і багатьох інших, відносно екології і екосистеми, є відсутність у них згадування про людське суспільство і його господарську діяльність. У наші дні суспільство і господарська діяльність людини являються могутнім екологічним фактором, причому діючих у двох напрямах: з одного боку, людське суспільство, забезпечує себе необхідними умовами життєдіяльності і соціально-економічного розвитку, активно викорис­товує як абіотичні, так і біологічні ресурси природи, з другого - перетворює і ті й інші ресурси, змінюючи і регулюючи їх, а нерідко і порушуючи екологічну рівновагу.

Тому водну екосистему необхідно розглядати як систему, яка складаєть­ся із трьох самостійних, але активно взаємодіючих компонентів:

-     абіотична частина водної екосистеми, тобто вода з розчиненими і зваженими речовинами, ґрунти дна і берегів водних об'єктів;

-   біотична частина екосистеми - усі гідробіонти та їх комплекси - біоце­нози;

-   людське суспільство і його господарська діяльність.

До числа характеристик абіотичної частини водних екосистем необхідно перш за все віднести: температуру, мінералізацію (солоність) і мутність води; хімічні речовини, які вона утримує, у тому числі біогенні, органічні й забруд­нюючі; концентрацію кисню і вуглецю; швидкість течій; інтенсивність водооб­міну між різними частинами водного об'єкта; рівні води і площі затоплення за­плави; льодові явища. Вивченням просторово-часової мінливості цих екологіч­них характеристик і займається гідрологія.

 

2.2. Водні ресурси України

 

Водні ресурси - це об'єми поверхневих і підземних вод, які вико­ристовуються, чи можуть бути використані в процесі матеріального ви­робництва.

Вода входить до складу всіх рідин і тканин тіла живих істот, а в людському тілі вона становить близько 65 % всієї маси. Її втрата більш небезпечна для організму, ніж голодування; без їжі людина може прожи­ти більше місяця, а без води - лише кілька днів.

Вода виконує в природі та розвитку цивілізації не менше 30 функ­цій: вода - це і сфера життя, і транспортний засіб, і місце, де відбува­ється безліч хімічних процесів, і місце відпочинку, і охолоджувач, і ба­гато-багато іншого.

У наш час водні ресурси стали фактором, який лімітує розвиток виробничих сил і соціально-економічну ситуацію. Можна без перебіль­шення констатувати, що проблема водних ресурсів, особливо проблема чистої питної води, є глобальною. Тому питання про важливість водних ресурсів для подальшого соціально-економічного розвитку суспільства є одним із найголовніших.

До водних ресурсів України належать річки, озера, болота, підземні води, ставки, канали, водосховища. Місцевий річковий стік у середній за водністю рік становить 52.4 км (табл. 2.1). З урахуванням притоку із суміжних країн се­редній багаторічний річковий стік сягає 87.1 км , а при врахуванні стоку Дунаю по Кілійському гирлу ця величина зростає до 209.8 км .

Прогнозні запаси підземних вод України оцінюються в кількості 22.5

33

км /рік, або 61.7 млн м /добу, із них гідравлічно не зв'язаних із річковим сто-

33

ком - лише 7 км /рік, або 19 млн м /добу. Таким чином , сумарні водні ресурси в середній за водністю рік оцінюються в 94.1 км , у маловодний рік - 77.2, а в

3 2

дуже маловодний рік - 59.4 км . У розрахунку на 1 км площі країни середній місцевій стік становить 86.8 тис. м3/рік, а в розрахунку на одного жителя - бли­зько 1 тис. м /рік. У дуже маловодний рік ці цифри дорівнюють відповідно 49.2 і 0.61 тис. м /рік. Це свідчить про те, що наша Україна належить до недостатньо забезпечених водою країн.


вах на частку весняного стоку припадає 67 % на півночі і північному сході, до 80 - 90 % на півдні. Середня водозабезпеченість місцевими во­дними ресурсами - близько 1 тис.м3 на одного жителя в рік, а загаль­ними - 170 тис.м3. За запасами водних ресурсів Україна вважається од­нією з найменш забезпечених країн у Європі (Швеція - 2,5 тис.м , Вели-

3                                                3 3

кобританія - 5,0 тис.м , Франція - 3,5 тис. м , Німеччина - 2,5 тис. м ). В окремих областях України водозабезпеченість місцевими водними ресу­рсами відрізняється в 57 разів і змінюється від 0,14 км3 (Херсонська об-

3                                                                                                  3   * 3

ласть) до 8,0 км3 (Закарпатська область), що відповідає 110 м3 і 6 580 м3 на одного мешканця за рік.

Найбільше (44 %) води споживає промисловість; 71 % - енергети­ка; 19 % - металургія; 3,5 % - вугільна; 2,6 % - хімічна і нафтохімічна.

Друге місце щодо споживання води посідає сільське господарство: 70 % - на зрошення та обводнення сільськогосподарських угідь, 13 % -на потреби сільськогосподарського водоспоживання, 15 % - на виробни­чі потреби підприємств сільськогосподарського профілю і 2 % - на гос­подарсько-життєві потреби. В останні роки відбувається зниження спо­живання води в сільському господарстві, зокрема на зрошення. Голов­ною причиною цього зниження є зменшення питомого водоспоживання. У перспективі необхідно також зменшувати питоме водоспоживання для економії води за рахунок своєчасного коригування поливних норм зале­жно від запасів вологи в ґрунті, фази розвитку рослин, погодних умов та за рахунок автоматизації водозабору і водорозподілу на системі із змен­шенням невиробничих скидів та втрат на міжгосподарській мережі. Крім того значної економії води можні досягти, застосовуючи нові способи зрошення, а саме, краплинне, тонкодиспернсне та ін..

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 


Похожие статьи

В Г Клименко - Загальна гідрологія

В Г Клименко - Формування v студентів знань і вмінь про хімічний склад та оцінку якості поверхневих вод