Вступление
Вода входит в состав всех организмов биосферы, в том числе и в состав тела человека. В нем она исполняет роль структурного компонента, растворителя и переносчика питательных веществ, участника биохимических процессов, регулятора теплообмена, с окружающей средой. От обеспеченности водой зависит жизнедеятельность всех живых организмов. Вода регулирует климат планеты, обеспечивает хозяйственную и промышленную деятельность людей.
Основными потребителями воды является сельское и коммунальное хозяйство и промышленность. В сельском хозяйстве воду используют для полива растений, приготовления корма, для домашних животных, в коммунальном хозяйстве - для питья и приготовления еды для людей, для удовлетворения их санитарно-гигиенических потребностей, как теплоноситель и тому подобное. В промышленности воду используют в качестве сырье, реагент и растворитель, для проведения разных технологических процессов, а также для промывания сырья и продуктов и тому подобное.
Все отрасли хозяйства за отношением к водным ресурсам разделяют на пользователей и потребителей.
Пользователи используют воду как среду или источник энергии и не забирают ее из источников (водный транспорт, рыболовство, туризм, спорт, гидроэлектростанции, и тому подобное).
Потребители забирают воду из источников и используют ее по назначению (питье, приготовление еды, выращивания сельскохозяйственной продукции, осуществления технологических процессов, на производстве, обогрев помещений и тому подобное).
Во многих случаях вода после использования частично или полностью возвращается к источникам, но с измененным качеством.
Обеспеченность водными ресурсами
Мировые запасы воды на Земли огромные. Однако, это преимущественно соленая вода Мирового океана. Запасы пресной воды, потребность людей в которой является особенно большой, незначительные (35029, 21 тыс. км3) и исчерпывающие. Во многих местах планеты чувствуется нехватка ее для орошения, потребностей промышленности, питья и других бытовых потребностей.
Большинство пресной воды сконцентрировано в ледниках Антарктиды и Гренландии. Льдом покрыто 16 млн. км2 суходола. Третий за величиной источник воды - подземные воды. Они залегают на глубине 150- 200 м. Общий их объем приблизительно в 100 раз больше объема поверхностных пресных вод рек, озер, болот.
В течение последних лет за приблизительными подсчетами потребность в воде выросла в 10 раз. Современный город использует воды в расчете на одного человека 300-500 л/сутки, который в значительной мере превышает минимальную потребность в воде одного человека (25 л/сутки). В течение века затраты воды в таких городах, как Париж, Нью-Йорк, Москва, выросли более чем в 100 раз. Во многих странах возникли проблемы со снабжением воды в большие города.
Соотношение прихода и расходов воды с учетом изменений ее запасов за выбранный интервал времени для определенного объекта называется водным балансом.
Вообще учету подлежат атмосферные осадки, конденсация влаги, горизонтальный перенос и отложение снега, поверхностный и подземный приток, испарение, поверхностный и подземный сток, изменение запасов влаги в почве и др. В отдельных случаях нет необходимости детального учета всех составных частей водного баланса.
Например, если водобалансовые расчеты выполняются касательно достаточно больших объемов воды, можно не учитывать конденсацию, потому что она имеет относительно малое значение.
В пределах среднего многолетнего годового водного баланса из всей территории суходола земного шара испаряющееся количество воды, которая равняется количеству осадков минус речной сток.
Под водными ресурсами в широком понимании воспринимаются все виды воды, которые находятся в Земле, на ее поверхности и в атмосфере. В более узком понимании под водными ресурсами понимаются те естественные воды, которые можно использовать в настоящее время, управляя их режимом, а также воды, что могут быть использованы в ближайшей перспективе и над управлением которыми идет работа. Такое определение водных ресурсов отвечает их экономическому пониманию и находится в тесной связи с уровнем развития человеческого общества.
Исходя из этого определения, в понятие "водные ресурсы" включаются только пресные воды суходола, что непосредственно используются или определенные для использования в процессе материального производства. На практике к такой категории доступных для использования вод в настоящий момент относят речной сток и пригодные для эксплуатации подземные воды.
Водные ресурсы считаются физически неисчерпаемыми, но в своем размещении и режиме стока они выдерживают прямое и опосредствованное влияние других компонентов естественного комплекса и антропогенное давление, в следствие чего отличаются значительными колебаниями и неравномерностью распределения, а также по своим качественным характеристикам.
На современном этапе социально-экономического развития Украины и ее отдельных регионов, что характеризуется увеличением антропогенной нагрузки на природу, особенно остро стоит проблема использования и охраны водных ресурсов страны.
Основным источником формирования и пополнения водных ресурсов служат атмосферные осадки, распределение которых достаточно неравномерно. С этим в значительной степени связанные отличия в естественном обеспеченности Украины водными ресурсами. Важным фактором, который влияет на формирование водных ресурсов, является также испарение из поверхности, которое растет из северного запада на юго-восток.
Разница между количеством осадков и испарением (величина стока), а также отношения величины стока с определенной территории до количества осадков на этой территории (коэффициент стока) обусловливают водообеспеченность территории, формируя собственные водные ресурсы в объеме 50, 7 км3/год.
Водные ресурсы рек являются одним из важнейших природных ресурсов. Они характеризуются объемом стоку рек, что ежегодно стекает из определенной территории. В отличие от большинства других природных ресурсов водные ресурсы возобновляются и их средняя многолетняя величина в течение длительного времени остается постоянной.
Часовая и пространственная динамика водных ресурсов находится в непосредственной зависимости многих водобалансовых факторов - величины, интенсивности и распределения атмосферных осадков по территории, испарения, факторов подстилающей поверхности, хозяйственной деятельности, и тому подобное. Водобалансовые исследования дают возможность проводить сопоставление объективно существующих в природе соотношений и взаимосвязей между поступлением и расходами влаги на любой территории и, в первую очередь, на речных водосборах, за разные интервалы времени. А взаимная увязка отдельных компонентов водного баланса позволяет более глубоко изучать условия их формирования, обнаруживать возможные ошибки измерений и расчетов и оценивать влияние хозяйственной деятельности и других факторов на водные ресурсы.
Водные ресурсы Украины состоят из местного стока и транзита. Последний поступает по Дунаю, Днепру, Сиверскому Донцу, и некоторых других водных артериях. За пределами страны формируется около 30 км3 стоку (общий объем составляет 210 км3). Речная сеть Украины принадлежит к бассейнам Черного и Азовского морей и частично (около 4%) к бассейну Балтийского моря (притоки Вислы - Сян и Буг). Все реки территории Украины принадлежат до 10 основных бассейнов. Наибольший из них бассейн Днепра. На территории Украины есть почти 23 тыс. рек и ручьев, с каких 2 938 имеют длину свыше 10 км и 116 - свыше 100 км.
В соответствии с общими закономерностями распределения годовых осадков на территории Украины изменяется также и многолетний слой стока. В северных и северо-западных равнинных районах Украины слой годового стока составляет 140-160 мм На юг его величина постепенно уменьшается и в южных районах степной зоны не превышает 5-10 мм На фоне общего широтного уменьшения многолетнего слоя стока из севера на юг на отдельных водосборах наблюдается увеличение стока. Это предопределено местными физико-географическими условиями и, прежде всего, относительными колебаниями высоты местности. Увеличение стока наблюдается в верховьях рек Турия, Стир, Тетерев, Южный Бугу и на реках Донецкого Кряжу и Приазовской возвышенности.
На горных водосборах Карпат и Крыма распределение годового стока зависит от вертикальной поясности. Наибольший слой стока, который равняется 800-1200 мм, наблюдается на водосборах, в пределах которых выпадает максимальное количество осадков. Многолетний слой стока в средней части бассейнов рек Уж и Латориця, в горной части р. Днистер и верховьях р. Прут составляет 300-700 мм В верховьях правобережных притоков р. Днистер его значения составляют 800-1000 мм, на левобережных притоках - слой стока равняется 150-200 мм На реках Горного Крыма величины стока на отдельных водосборах равняются 100-500 мм
Суммарное испарение из поверхности водосборов на территории Украины в сравнении с осадками и стоком распределяется более равномерно и колеблется в меньших пределах. Его значение зависит от температуры и влажности воздуха, а также увлажненности территории, которая обусловливается количеством осадков. Величина испарения изменяется не только в широтном направлении, но также уменьшается с запада к востоку.
Главные элементы водного баланса - многолетние значения стока и осадков для равнинной территории Украины определялись по данным фактических наблюдений, для горных районов - за локальными зависимостями их величин от высоты местности.
Вычисления главных элементов водного баланса и их увязка позволяют создать графическую модель водного баланса речных водосборов в виде взаимосвязанных карт. Эти карты дают возможность определить основные элементы водного баланса для водосборов, на которых не проводятся гидрометеорологические наблюдения, а также для физико-географических зон и отдельных регионов. Примером такой модели предложены связанные карты распределения атмосферных осадков, естественного суммарного стока, испарения из речных водосборов бассейна Днепра. Средние ошибки определения осадков за этими картами составляют 2%, стоку - 7, 5%, суммарного испарения - 1%.