1. Поширення ВОДИ У ПРИРОДІ
2. Кругообіг води в природі.
3. Географічний розподіл опадів.
4. Тимчасові цикли доступності води.
5. ДЖЕРЕЛА ВОДИ
6. Підземні джерела.
7. Поверхневі джерела.
8. ВИКОРИСТАННЯ ВОДИ
9. Якість води,
10. Повторне використання води.
11. Використання води в сільському господарстві.
12. Споживання води різними культурами.
13. Харчова промисловість.
14. Промислове водоспоживання.
15. Паливна промисловість.
16. Текстильна промисловість
17. Металургійна промисловість.
18. Електроенергетика.
19. Стічні води.
20. ДЕФІЦИТ ВОДИ
21. ПОДОЛАННЯ ДЕФІЦИТУ ВОДИ
22. Перерозподіл стоку.
23. Охорона водних ресурсів.
24. ВОДОПОСТАЧАННЯ
25. Зрошення в сільському господарстві.

Водні ресурси, вóди в рідкому, твердому і газоподібному стані і їх розподіл на землі . Вони знаходяться в природних водоймах на поверхні (в океанах, річках, озерах і болотах); в надрах (підземні води); у всіх рослинах і тваринах; а також в штучних водоймах (водосховищах, каналах та ін.).

вода - єдина речовина, яка в природі присутній в рідкому, твердому і газоподібному станах. Значення рідкої води істотно змінюється в залежності від місцезнаходження та можливостей застосування. Прісна вода ширше використовується, ніж солона. Понад 97% всієї води зосереджено в океанах і внутрішніх морях. Ще ок. 2% припадає на частку прісних вод, укладених в покривних і гірських льодовиках, і лише менше 1% - на частку прісних вод озер і річок, підземних і грунтових.

Вода, найпоширеніше з'єднання на Землі, має унікальні хімічними і фізичними властивостями. Оскільки вона легко розчиняє мінеральні солі, живі організми разом з нею поглинають поживні речовини без будь-яких істотних змін власного хімічного складу. Таким чином, вода необхідна для нормальної життєдіяльності всіх живих організмів. молекула води складається з двох атомів водню і одного атома кисню. Її молекулярна вага всього 18, а точка кипіння досягає 100 ° C при атмосферному тиску 760 мм рт. ст. На більших висотах, де тиск нижче, ніж на рівні моря, вода закипає при більш низьких температурах. Коли вода замерзає, її об'єм збільшується більш ніж на 11%, і розширюється лід може розривати водопровідні труби і мостові і руйнувати скельні породи, перетворюючи їх в пухкий грунт. За щільністю лід поступається рідкої воді, що і пояснює його плавучість.

Вода також має унікальні термічними властивостями. Коли її температура знижується до 0 ° C і вона замерзає, то з кожного грама води вивільняється 79 кал. При нічних заморозках фермери іноді обприскують сади водою для захисту бутонів від пошкодження морозом. При конденсації водяної пари кожен його грам віддає 540 кал. Ця теплота може бути використана в опалювальних системах. Завдяки високій теплоємності вода поглинає велику кількість теплоти без зміни температури.

Молекули води зчіплюються допомогою «водневих (або міжмолекулярних) зв'язків», коли кисень однієї молекули води з'єднується з воднем іншої молекули. Вода також притягується до інших водень і кисневмісних сполук (т.зв. молекулярне тяжіння). Унікальні властивості води визначаються міцністю водневих зв'язків. Сили зчеплення і молекулярного тяжіння дозволяють їй долати силу тяжіння і внаслідок капілярності підніматися вгору по дрібним порам (наприклад, в сухому грунті).

Поширення ВОДИ У ПРИРОДІ

При зміні температури води змінюються і водневі зв'язки між її молекулами, що в свою чергу призводить до зміни її стану - від рідкого до твердого і газоподібного.

Оскільки рідка вода є прекрасним розчинником, вона рідко буває абсолютно чистою і містить мінеральні речовини в розчиненому або підвішеному стані. Лише 2,8% з 1,36 млрд. Км3 всієї наявної на Землі води припадає на частку прісної, причому більша її частина (ок. 2,2%) знаходиться в твердому стані в гірських і покривних льодовиках (переважно в Антарктиді) і тільки 0,6% - в рідкому. Приблизно 98% рідкої прісної води зосереджено під землею. Солоні води океанів і внутрішніх морів, що займають більше 70% земної поверхні, становлять 97,2% усіх вод Землі. Див. Також ОКЕАН.

Кругообіг води в природі.

Хоча загальні запаси води в світі незмінні, постійно відбувається її перерозподіл, і, таким чином, вона є відновлюваних ресурсом. Кругообіг води відбувається під впливом сонячної радіації, яка стимулює випаровування води. При цьому осідають розчинені в ній мінеральні речовини. Водяна пара піднімається в атмосферу, де конденсується, і завдяки силі тяжіння вода повертається на землю у вигляді опадів - дощу чи снігу (Див. Також ДОЩ) . Більша частина опадів випадає над океаном і лише менше 25% - над сушею. Близько 2/3 цих опадів у результаті випаровування і транспірації надходить в атмосферу і лише 1/3 стікає в річки і просочується в грунт. Див. Також ГИДРОЛОГИЯ.

Сила тяжіння сприяє перерозподілу рідкої вологи з більш високих ділянок на більш низькі як на земній поверхні, так і під нею. Вода, спочатку наведена в рух сонячною енергією, в морях і океанах переміщається у вигляді океанічних течій, а в повітрі - в хмарах.

Географічний розподіл опадів.

Обсяг природного відновлення водних запасів за рахунок атмосферних опадів різниться в залежності від географічного положення і розмірів частин світу. Наприклад, Південна Америка щорічно отримує майже втричі більше опадів, ніж Австралія, і майже вдвічі більше, ніж Північна Америка, Африка, Азія і Європа (перераховані в порядку зменшення річної кількості опадів). Частина цієї вологи повертається в атмосферу в результаті випаровування і транспірації рослинами: в Австралії ця величина досягає 87%, а в Європі і Північній Америці - лише 60%. Інша частина опадів стікає по земній поверхні і в кінці кінців з річковим стоком досягає океану.

У межах материків кількість опадів також в значній мірі варіює від місця до місця. Наприклад, в Африці, на території Сьєрра-Леоне, Гвінеї і Кот д'Івуару щорічно випадає понад 2000 мм опадів, на більшій частині центральної Африки - від 1000 до 2000 мм, але при цьому в деяких північних районах (пустеля Сахара і Сахель) кількість опадів становить лише 500-1000 мм, а в південних - Ботсвані (включаючи пустелю Калахарі) і Намібії - менше 500 мм.

Східна Індія, Бірма і частина Південно-Східної Азії отримують понад 2000 мм опадів в рік, а більша частина решти Індії і Китаю - від 1000 до 2000 мм, при цьому північний Китай - лише 500-1000 мм. На території північно-західної Індії (включаючи пустелю Тар), Монголії (включаючи пустелю Гобі), Пакистану, Афганістану та більшій частині Середнього Сходу щорічно випадає менше 500 мм опадів.

У Південній Америці річна кількість опадів в Венесуелі, Гайані та Бразилії перевищує 2000 мм, більша частина східних районів цього материка отримує 1000-2000 мм, але Перу і деякі райони Болівії та Аргентини - лише 500-1000 мм, а Чилі - менше 500 мм. У розташованих на північ від деяких областях Центральної Америки випадає понад 2000 мм опадів в рік, в південно-східних районах США - від 1000 до 2000 мм, а в ряді районів Мексики, на північному сході і Середньому Заході США, в східній Канаді - 500-1000 мм, тоді як в центральній Канаді і на заході США - менше 500 мм.

На крайній півночі Австралії річна кількість опадів становить 1000-2000 мм, в деяких інших північних районах воно коливається від 500 до 1000 мм, але більша частина материка і особливо його центральні райони отримують менше 500 мм.

На більшій частині колишнього СРСР також випадає менше 500 мм опадів на рік.

Тимчасові цикли доступності води.

У будь-якій точці земної кулі річковий стік відчуває добові та сезонні коливання, а також змінюється з періодичністю в кілька років. Ці варіації часто повторюються в певній послідовності, тобто є циклічними. Наприклад, витрати води в річках, берега яких покриті густим рослинним покривом, зазвичай вище вночі. Це пояснюється тим, що зі світанку до заходу рослинність використовує грунтові води для транспірації, внаслідок чого відбувається поступове скорочення річкового стоку, але його обсяг знову збільшується вночі, коли транспірація припиняється.

Сезонні цикли водозабезпеченості залежать від особливостей розподілу опадів протягом року. Наприклад, на Заході США дружне танення снігу відбувається навесні. В Індії взимку випадає незначна кількість опадів, а в розпал літа починаються рясні мусонні дощі. Хоча середньорічний річковий стік майже постійний протягом ряду років, екстремально високим або екстремально низькою він буває раз в 11-13 років. Можливо, це пов'язано з циклічністю сонячної активності. Відомості про циклічність ходу опадів і річкового стоку використовуються при прогнозі водозабезпеченості і повторюваності посух, а також при плануванні водоохоронної діяльності.

ДЖЕРЕЛА ВОДИ

Основним джерелом прісної води є атмосферні опади, але для споживчих потреб можуть також використовуватися і два інших джерела: підземні і поверхневі води.

Підземні джерела.

Приблизно 37,5 млн. Км3, або 98% всієї прісної води в рідкому стані доводиться на підземні води, причому ок. 50% з них залягає на глибинах не більше 800 м. Однак обсяг доступних підземних вод визначається властивостями водоносних горизонтів і потужністю відкачують воду насосів. Запаси підземних вод в Сахарі оцінюються приблизно в 625 тис. Км3. У сучасних умовах вони не поповнюються за рахунок поверхневих прісних вод, а при відкачці виснажуються. Деякі найбільш глибоко залягають підземні води взагалі ніколи не включаються в загальний круговорот води, і тільки в районах активного вулканізму такі води вивергаються в формі пара. Однак значна маса підземних вод все ж проникає на земну поверхню: під дією сили тяжіння ці води, рухаючись вздовж водонепроникних наклоннозалегающіх пластів гірських порід, виходять у підніжжя схилів у вигляді джерел і струмків. Крім того, вони відкачуються насосами, а також витягуються корінням рослин і потім в процесі транспірації надходять в атмосферу.

Дзеркало грунтових вод являє собою верхню межу доступних підземних вод. При наявності ухилів дзеркало ґрунтових вод перетинається з земною поверхнею, і утворюється джерело. Якщо підземні води знаходяться під великим гідростатичним тиском, то в місцях їх виходу на поверхню формуються артезіанські джерела. З появою потужних насосів і розвитком сучасної бурової техніки витяг підземних вод полегшилось. Для забезпечення подачі води в дрібні колодязі, встановлені на водоносних горизонтах, застосовуються насоси. Однак в свердловинах, пробурених на більшу глибину, до рівня напірних артезіанських вод, останні піднімаються і насичують вище розміщені ґрунтові води, а іноді виходять на поверхню. Підземні води переміщуються повільно, зі швидкістю декількох метрів за добу або навіть за рік. Ними зазвичай насичені пористі галькові або піщані горизонти або щодо водонепроникні пласти глинистих сланців, і лише зрідка вони зосереджені в підземних порожнинах або в підземних потоках. Для правильного вибору місця буріння колодязя звичайно потрібні відомості про геологічну будову території.

У деяких частинах земної кулі зростаюче споживання підземних вод має серйозні наслідки. Відкачування великого обсягу підземних вод, незрівнянно перевищує їх природне поповнення, призводить до нестачі вологи, а зниження рівня цих вод вимагає більших витрат на дорогу електроенергію, яка використовується для їх вилучення. У місцях виснаження водоносного горизонту земна поверхня починає просідати, і там ускладнюється відновлення водних ресурсів природним шляхом.

У прибережних районах надмірний забір підземних вод призводить до заміщення прісної води у водоносному горизонті морський, солоною, і таким чином відбувається деградація місцевих джерел прісної води.

Поступове погіршення якості підземних вод в результаті накопичення солей може мати ще більш небезпечні наслідки. Джерела солей бувають як природними (наприклад, розчинення і винос мінералів з грунтів), так і антропогенними (внесення добрив або надмірний полив водою з високим вмістом солей). Річки, що живляться від гірських льодовиків, зазвичай містять менше 1 г / л розчинених солей, але мінералізація води в інших річках досягає 9 г / л внаслідок того, що вони на великій відстані дренируют території, складені соленосними породами.

В результаті безладного скидання або захоронення токсичних хімічних речовин відбувається їх просочування в водоносні горизонти, які є джерелами питної або іригаційної води. У ряді випадків достатньо лише кількох років чи десятиліть, щоб шкідливі хімічні речовини потрапили в підземні води і накопичилися там в відчутних кількостях. Однак, якщо водоносний горизонт був одного разу забруднений, для його природного самоочищення буде потрібно від 200 до 10 000 років.

Поверхневі джерела.

Лише 0,01% від загального обсягу прісної води в рідкому стані зосереджена в річках і струмках і 1,47% - в озерах. Для накопичення води і постійного забезпечення нею споживачів, а також для запобігання небажаних паводків і виробництва електроенергії на багатьох річках споруджені греблі. Найбільші середні витрати води, а отже, і найбільший енергетичний потенціал мають Амазонка в Південній Америці, Конго (Заїр) в Африці, Ганг з Брахмапутра в південній Азії, Янцзи в Китаї, Єнісей в Росії і Міссісіпі з Міссурі в США. Див. Також РІКА.

Природні прісноводні озера, що вміщають ок. 125 тис. Км3 води, поряд з річками та штучними водосховищами є важливим джерелом питної води для людей і тварин. Вони також використовуються і для зрошення сільськогосподарських земель, навігації, рекреації, рибальства і, на жаль, для скидання побутових і промислових стоків. Іноді внаслідок поступового заповнення наносами або засолення озера пересихають, проте в процесі еволюції гідросфери в деяких місцях утворюються нові озера.

Рівень води навіть в «здорових» озерах може знижуватися протягом року в результаті стоку води через що випливають з них річки та струмки, через просочування води в грунт і її випаровування. Відновлення їх рівня зазвичай відбувається за рахунок опадів і припливу прісної води впадають в них річок і струмків, а також з джерел. Однак в результаті випаровування накопичуються солі, що надходять з річковим стоком. Тому через тисячоліття деякі озера можуть стати дуже солоними і непридатними для проживання багатьох живих організмів. Див. Також ОЗЕРО.

ВИКОРИСТАННЯ ВОДИ

Споживання води.

Водоспоживання всюди швидко зростає, однак не тільки через збільшення чисельності населення, а також внаслідок урбанізації, індустріалізації і особливо розвитку сільськогосподарського виробництва, зокрема зрошуваного землеробства. До 2000 добове світове споживання води досягла 26 540 млрд. Л, або 4280 л на людину. 72% від цього обсягу витрачається на зрошення, а 17,5% - на промислові потреби. Близько 69% іригаційних вод втрачено безповоротно.

Якість води,

використовуваної для різних цілей, визначається в залежності від кількісного і якісного вмісту розчинених солей (тобто її мінералізації), а також органічних речовин; твердих суспензій (мул, пісок); токсичних хімічних речовин і патогенних мікроорганізмів (бактерій і вірусів); запаху і температури. Зазвичай прісна вода містить розчинених солей менше 1 г / л, солонувата 1-10, а солона 10-100 г / л. Вода з великим вмістом солей називається розсолом, або рапóй.

Очевидно, що для навігаційних цілей якість води (солоність морської води досягає 35 г / л, або 35 ‰) не має істотного значення. Багато видів риб пристосувалися до життя в солоній воді, проте інші живуть тільки в прісній. Деякі мігруючі риби (наприклад, лосось) починають і закінчують життєвий цикл у внутрішніх прісних водах, але більшу частину життя проводять в океані. Одним рибам (наприклад, форелі) життєво необхідна холодна вода, а інші (подібно окуневі) вважають за краще теплу.

У більшості галузей промисловості використовується прісна вода. Але якщо така вода є дефіцитом, то деякі технологічні процеси, наприклад охолодження, можуть протікати на основі використання низькоякісної води. Вода для побутових цілей повинна бути високої якості, але не абсолютно чистою, так як таку воду дуже дорого виробляти, а відсутність розчинених солей робить її позбавленою смаку. У деяких районах земної кулі люди ще змушені для повсякденних потреб використовувати низькоякісну каламутну воду відкритих водойм і джерел. Однак в промислових країнах зараз все міста забезпечуються водопровідної, відфільтрованої і пройшла спеціальну обробку водою, яка відповідає хоча б мінімальним споживчим стандартам, особливо щодо придатності для пиття.

Важлівою характеристикою якості води є ее жорсткість або м'якість. Вода вважається жорсткої, если вміст карбонатів кальцію и магнію перевіщує 12 мг / л. ЦІ СОЛІ зв'язують Деяк компонентами миючих засобів, и таким чином погіршується піноутворення, на віпрані вироби залішається нерозчінній облог, что надає Їм матовий сірий відтінок. Карбонат кальцію жорсткої води утворює в чайниках и котлах накип (вапняних кірку), яка скорочує срок їх служби и теплопровідність стінок. Воду пом'якшують додаванням солей натрію, що заміщають кальцій і магній. У м'якій воді (містить менше 6 мг / л карбонатів кальцію і магнію) мило добре піниться, вона більше підходить для прання та миття. Така вода не повинна використовуватися для зрошення, так як надлишок натрію шкідливий для багатьох рослин і може порушувати рихлу грудкувату структуру грунтів.

Хоча підвищені концентрації мікроелементів шкідливі і навіть отруйні, їх невеликий вміст може благотворно впливати на здоров'я людей. Прикладом служить фторування води з метою профілактики карієсу.

Повторне використання води.

Використана вода не завжди втрачається повністю, частина її або навіть вся вона може бути повернута в круговорот і знову використана. Наприклад, вода з ванни або душу по каналізаційних трубах потрапляє в міські очисні споруди, де проходить обробку і потім використовується повторно. Як правило, більше 70% міських стоків повертається в річки або підземні водоносні горизонти. На жаль, у багатьох великих приморських містах муніципальні і промислові стічні води просто скидаються в океан і не утилізуються. Хоча такий спосіб позбавляє від витрат на їх очищення і повернення в оборот, відбувається втрата потенційно придатної до вживання води і забруднення морських акваторій.

При зрошуваному землеробстві посіви споживають величезну кількість води, висмоктуючи її корінням і безповоротно втрачаючи до 99% в процесі транспірації. Однак при зрошенні фермери зазвичай витрачають більше води, ніж необхідно для посівів. Частина її стікає до периферії поля і повертається в зрошувальну мережу, а решта - просочується в грунт, поповнюючи запаси грунтових вод, які можна відкачувати за допомогою насосів.

Використання води в сільському господарстві.

Землеробство - найбільший споживач води. У Єгипті, де майже не буває дощів, все землеробство засноване на зрошенні, тоді як у Великобританії практично всі сільськогосподарські культури забезпечуються вологою за рахунок атмосферних опадів. У США зрошується 10% сільськогосподарських земель, в основному на заході країни. Значна частина сільськогосподарських угідь штучно зрошується в наступних азіатських країнах: Китаї (68%), Японії (57%), Іраку (53%), Ірані (45%), Саудівської Аравії (43%), Пакистані (42%), Ізраїлі ( 38%), Індії та Індонезії (по 27%), Таїланді (25%), Сирії (16%), Філіппінах (12%) і В'єтнамі (10%). В Африці, крім Єгипту, істотна частка зрошуваних земель в Судані (22%), Свазіленді (20%) і Сомалі (17%), а в Америці - в Гайані (62%), Чилі (46%), Мексиці (22% ) і на Кубі (18%). В Європі зрошуване землеробство розвинене в Греції (15%), Франції (12%), Іспанії і Італії (по 11%). В Австралії зрошується бл. 9% сільськогосподарських угідь і ок. 5% - в колишньому СРСР.

Споживання води різними культурами.

Для отримання високих урожаїв потрібно багато води: так, наприклад, на вирощування 1 кг вишні витрачається 3000 л води, рису - 2400 л, кукурудзи в качанах і пшениці - 1000 л, зелених бобів - 800 л, винограду - 590 л, шпинату - 510 л, картоплі - 200 л і цибулі - 130 л. Приблизна кількість води, що витрачається тільки на вирощування (а не на переробку або приготування) харчових культур, споживаних щодня однією людиною в західних країнах, - на сніданок ок. 760 л, на обід (ланч) 5300 л і на вечерю - 10 600 л, що в цілому за добу становить 16 600 л.

У сільському господарстві вода йде не тільки на полив посівів, але також на поповнення запасів підземних вод (щоб попередити занадто швидке опускання рівня грунтових вод); на вимивання (або вилуговування) солей, що накопичилися в грунті, на глибину нижче корнеобитаемой зони вирощуваних культур; для обприскування проти шкідників і хвороб; захисту від заморозків; внесення добрив; зниження температури повітря і грунту влітку; для догляду за домашньою худобою; евакуації оброблених стічних вод, які використовуються для зрошення (переважно зернових культур); і переробки зібраного врожаю.

Харчова промисловість.

Для переробки різних харчових культур потрібне неоднакове кількість води в залежності від продукту, технології виготовлення і доступності води відповідної якості в достатньому обсязі. У США на виробництво 1 т хліба витрачається від 2000 до 4000 л води, а в Європі - лише 1000 л і всього 600 л в деяких інших країнах. Для консервування фруктів і овочів потрібно від 10 000 до 50 000 л води на 1 т в Канаді, а в Ізраїлі, де вода є великий дефіцит, - тільки 4000-1500. «Чемпіоном» за витратами води є Лімська квасоля, на консервування 1 т якої в США витрачається 70 000 л води. На переробку 1 т цукрових буряків витрачається 1800 л води в Ізраїлі, 11 000 л у Франції і 15 000 л в Великобританії. На переробку 1 т молока потрібно від 2000 до 5000 л води, а на виробництво 1000 л пива в Великобританії - 6000 л, а в Канаді - 20 000 л.

Промислове водоспоживання.

Целюлозно-паперова промисловість - одна з найбільш водомістких внаслідок величезного об'єму сировини, що переробляється. На виробництво кожної тонни целюлози і паперу в середньому витрачається 150 000 л води у Франції і 236 000 л в США. В процесі виробництва газетного паперу на Тайвані і в Канаді витрачається ок. 190 000 л води на 1 т продукції, виробництво ж тонни високоякісного паперу в Швеції вимагає 1 млн. Л води.

Паливна промисловість.

Для виробництва 1000 л високоякісного авіаційного бензину необхідно 25 000 л води, а автомобільного бензину - на дві третини менше.

Текстильна промисловість

вимагає багато води для замочування сировини, його очищення і промивання, вибілювання, фарбування та оздоблення тканин і для інших технологічних процесів. Для виробництва кожної тонни бавовняної тканини необхідно від 10 000 до 250 000 л води, вовняний - до 400 000 л. Виготовлення синтетичних тканин вимагає значно більше води - до 2 млн. Л на 1 т продукції.

Металургійна промисловість.

У ПАР при видобутку 1 т золотої руди витрачається 1000 л води, в США при видобутку 1 т залізної руди 4000 л і 1 т бокситів - 12 000 л. Для виробництва заліза і сталі в США потрібно приблизно 86 000 л води на кожну тонну продукції, але до 4000 л з них становлять безповоротні втрати (головним чином, на випаровування), і, отже, приблизно 82 000 л води може бути використано повторно. Водоспоживання в чорній металургії значно варіює по країнам. На виробництво 1 т чавуну в чушках в Канаді витрачається 130 000 л води, на виплавку 1 т чавуну в доменній печі в США - 103 000 л, стали в електропечах у Франції - 40 000 л, а в Німеччині - 8000-12 000 л.

Електроенергетика.

Для виробництва електроенергії на ГЕС використовується енергія падаючої води, що призводить в рух гідравлічні турбіни. У США на ГЕС щодня витрачається 10 600 млрд. Л води (Див. Також гідроенергетики) .

Стічні води.

Вода необхідна для евакуації побутових, промислових і сільськогосподарських стоків. Хоча близько половини населення, наприклад США, обслуговується каналізаційними системами, стоки з багатьох будинків все ще просто скидаються у відстійники. Але все більша поінформованість про те, до яких наслідків призводить забруднення води через подібні застарілі каналізаційні системи, стимулювала прокладку нових систем і спорудження водоочисних станцій для запобігання інфільтрації забруднюючих речовин в підземні води і надходження неочищених стоків в річки, озера і моря (Див. Також ЗАБРУДНЕННЯ ВОДИ) .

ДЕФІЦИТ ВОДИ

Коли водоспоживання перевищує надходження води, різниця звичайно компенсується її запасами у водосховищах, так як зазвичай і попит і надходження води варіюють по сезонах. Негативний водний баланс формується в умовах, коли випаровування перевищує кількість опадів, тому помірне зниження запасів води - звичайне явище. Гострий дефіцит настає, коли приплив води виявляється недостатнім через тривалу посуху або коли внаслідок незадовільного планування споживання води постійно зростає більш швидкими темпами, ніж це очікувалося. Протягом усієї своєї історії людство час від часу страждало через брак води. Щоб не відчувати нестачі у воді навіть під час посух, в багатьох містах і районах намагаються її запасати в водосховищах та підземних колекторах, але часом необхідні додаткові водосберегающие заходи, а також її нормований витрата.

ПОДОЛАННЯ ДЕФІЦИТУ ВОДИ

Перерозподіл стоку направлено на забезпечення водою тих районів, де її не вистачає, а охорона водних ресурсів - на зменшення непоправних втрат води і скорочення потреби в ній на місцях.

Перерозподіл стоку.

Хоча традиційно багато великі поселення виникали поблизу постійних водних джерел, в даний час деякі населені пункти створюють також в районах, які отримують воду здалеку. Навіть в тих випадках, коли джерело додаткового водопостачання знаходиться в межах того ж штату або країни, що і пункт призначення, виникають технічні, екологічні або економічні проблеми, але якщо імпортована вода перетинає державні кордони, то число потенційних ускладнень зростає. Наприклад, розпорошення йодистого срібла в хмарах призводить до збільшення кількості опадів в одному районі, але це може вплинути на зменшення опадів в інших районах.

Один з масштабних проектів перекидання стоку, запропонований в Північній Америці, передбачає відведення 20% надлишкової води з північно-західних районів в арідні області. При цьому щорічно перерозподілялися б до 310 млн.м3 води, наскрізна система водосховищ, каналів і річок сприяла б розвитку навігації у внутрішніх районах, Великі озера щорічно отримували б додатково 50 млн.м 3 води (що компенсувало б зниження їх рівня), і вироблялося б до 150 млн. кВт електроенергії. Інший грандіозний план перекидання стоку пов'язаний зі спорудженням Великого Канадського каналу, по якому вода спрямовувалася б з північно-східних районів Канади в західні, а звідти - в США та Мексику.

Велика увага привертає проект буксирування айсбергів з Антарктики в арідні райони, наприклад на Аравійський півострів, що дозволить щорічно забезпечувати прісною водою від 4 до 6 млрд. Чоловік або зрошувати бл. 80 млн. Га земель.

Одним з альтернативних методів водопостачання є опріснення солоної води, головним чином океанічної, і транспортування її до місць споживання, що технічно можливо завдяки застосуванню електродіаліз, виморожування і різних систем дистиляції. Чим більше опреснительная установка, тим дешевше обходиться отримання прісної води. Але зі збільшенням вартості електроенергії опріснення стає економічно невигідним. Його використовують лише в тих випадках, коли енергія легкодоступна і інші способи отримання прісної води недоцільні. Комерційні опріснювальні установки діють на островах Кюрасао і Аруба (у Карибському морі), в Кувейті, Бахрейні, Ізраїлі, Гібралтарі, на о.Гернсі і в США. В інших країнах були побудовані численні демонстраційні установки меншої потужності.

Охорона водних ресурсів.

Існує два широко поширених способу заощадження водних ресурсів: збереження існуючих запасів придатної до вживання води і примноження її запасів шляхом спорудження більш досконалих колекторів. Накопичення води у водосховищах запобігає її стік в океан, звідки вона може бути знову витягнута лише в процесі кругообігу води в природі або шляхом опріснення. Водосховища теж полегшують водокористування в потрібний час. Вода може зберігатися в підземних порожнинах. При цьому не відбувається втрат вологи на випаровування, і зберігаються цінні землі. Збереженню існуючих запасів води сприяють канали, які не допускають просочування води в грунт і забезпечують її ефективне транспортування; застосування більш ефективних методів зрошення з використанням стічних вод; скорочення обсягу води, що стікає з полів або фільтрується нижче корнеобитаемой зони посівних культур; дбайливе використання води на побутові потреби.

Однак кожен з цих способів заощадження водних ресурсів надає той чи інший вплив на навколишнє середовище. Наприклад, греблі псують природну красу незарегульованих річок і перешкоджають акумуляції на заплавах родючих мулистих наносів. Запобігання втрат води в результаті фільтрації в каналах може порушити водозабезпечення боліт і тим самим несприятливо відбитися на стані їх екосистем. Це може також перешкоджати поповненню запасів ґрунтових вод, впливаючи таким чином на водопостачання інших споживачів. А для зменшення обсягу випаровування і транспірації сільськогосподарськими культурами необхідно скорочувати посівні площі. Останній захід виправдана в районах, які страждають від нестачі води, де при цьому проводиться режим економії за рахунок скорочення витрат на іригацію через високу вартість енергії, необхідної для подачі води.

ВОДОПОСТАЧАННЯ

Самі джерела водопостачання і водосховища мають значення лише коли вода доставляється в достатньому обсязі до споживачів - в житлові будинки і установи, до пожежних гідрантів (пристроїв для відбору води на пожежні потреби) та іншим об'єктам комунального господарства, на промислові і сільськогосподарські об'єкти.

Сучасні системи фільтрації, очищення та розподілення води не тільки зручні, але і сприяють запобіганню поширення таких передаються через воду хвороб, як тиф і дизентерія. Типова міська система водопостачання включає забір води з річки, пропуск її через грубий фільтр для усунення основної маси забруднювачів, а потім через вимірювальний пост, де фіксуються її обсяг і швидкість течії. Після цього вода надходить у водонапірну вежу, звідки пропускається через аераційну установку (де відбувається окислення домішок), мікрофільтр для видалення мулу і глини і піщаний фільтр для видалення залишилися домішок. Хлор, що вбиває мікроорганізми, додається у воду в магістральній трубі перед надходженням в змішувач. В кінцевому підсумку перед відправкою в розподільну мережу споживачам очищена вода закачується в накопичувальний резервуар.

Труби на центральній водопровідної станції зазвичай чавунні, великого діаметра, який поступово, у міру розгалуження розподільчої мережі, зменшується. Від вуличних водопровідних магістралей з трубами діаметром 10-25 см вода подається до окремих будинках по оцинкованим мідним або пластикових трубах.

Зрошення в сільському господарстві.

Оскільки зрошення вимагає величезних витрат води, системи водопостачання сільськогосподарських районів повинні мати велику пропускну здатність, особливо в аридних умовах. Вода з водосховища направляється в облицьований, а частіше необлицьованих магістральний канал і потім по відгалуженням в розподільні іригаційні канали різного порядку на ферми. На поля вода випускається розливом або по зрошувальних борознах. Оскільки багато водосховища розташовані вище зрошуваних земель, вода в основному тече під дією сили тяжіння. Фермери, які самі запасають воду, відкачують її з свердловин прямо в арики або накопичувальні водойми.

Для поливу дощуванням або крапельного зрошення, практикується останнім часом, використовують насоси невеликої потужності. Крім того, існують гігантські центрально-стрижневі іригаційні установки, які відкачують воду зі свердловин прямо посеред поля безпосередньо в трубу, забезпечену дощувальними пристосуваннями і обертається по колу. Зрошувані таким чином поля з повітря здаються гігантськими зеленими колами, деякі з них досягають в діаметрі 1,5 км. Такі установки звичайні для Середнього Заходу США. Вони також використовуються в лівійській частині Сахари, де з глибокої нубійського водоносного пласта відкачується більше 3785 л води в хвилину.