Сообщение на тему
Водные ресурсы Земли
студентки
Ι курса группа 251(б)
факультетагеографии
игеоэкологии КГУ
СазоновойДарьи
Казань 2006 год.
План.
1. Общая характеристикаводных ресурсов
2. Водный баланс Земли
3. Гидросфера как природная система
4. Мировой океан
5. Воды суши
6. Управление водными ресурсами
7. Источники загрязнения водных ресурсов
8. Меры по охране и экономному расходованию водных ресурсов
9. Международное десятилетие: « Вода для жизни».
1. Общая характеристика водных ресурсов. Водная оболочка земного шара—океаны, моря, реки, озера— называется гидросферой. Она покрывает 70,8% земной поверхности. Объем гидросферы достигает 1370,3 млн. км3, что составляет 1/800 общего объема планеты 96,5% гидросферы сосредоточено в океанах и морях, 1,74% —в полярных и горных ледниках и лишь 0,45% —в пресных водах—реках, болотах и озерах .
Воднаясреда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основномсосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 338 млн. км3 — около 98%всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. км2.Она примерно в 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. км2.Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. км3)сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7°С.Заметные различия в солености и температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностномслое воды, а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержаниерастворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров.
Подземные воды бывают солеными,солоноватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные водыимеют повышенную температуру (более 30°С.).Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нуждтребуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общегообъема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется влегкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится вснегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южногополярного круга. Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс.км3. томе того, может использоваться часть подземных вод, равная 13тыс. км3. К сожалению, большая часть речного стока в России,составляющая около 5000 км3, приходится на малоплодородные и малозаселенныесеверные территории. При отсутствии пресной воды используют соленуюповерхностную или подземную воду, производя ее опреснение или гиперфильтрацию:пропускают под большим перепадом давлений через полимерные мембраны смикроскопическими отверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процессавесьма энергоемки, поэтому представляет интерес предложение, состоящее в использованиив качестве источника пресной воды пресноводных айсбергов (или их части),которые с этой целью буксируют по воде к берегам, не имеющим пресной воды, гдеорганизуют их таяние. По предварительным расчетам разработчиков этогопредложения, получение пресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки посравнению с опреснением и гиперфильтрацией. Важным обстоятельством, присущимводной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционныезаболевания (примерно 80% всех заболеваний). Впрочем, некоторые из них, например,коклюш, ветрянка, туберкулез, передаются через воздушную среду. С целью борьбыс распространением заболеваний через водную среду Всемирная организацияздравоохранения (ВОЗ) объявила текущее десятилетие десятилетием питьевойводы.
2.Водный баланс земли.
Чтобыпредставить, сколько воды участвует в круговороте, охарактеризуем различныечасти гидросферы. Более 94% ее составляет Мировой океан. Другая часть (4%) –подземные воды. При этом следует учесть, что большая их часть относится кглубинным рассолам, а пресные воды составляют 1/15 долю. Значителен также объемльда полярных ледников: с пересчетом на воду он достигает 24 млн. км., или 1,6%объема гидросферы. Озерной воды в 100 раз меньше – 230 тыс. км., а в руслах рексодержится всего лишь 1200 м. Воды, или 0,0001% всей гидросферы. Однако,несмотря на малый объем воды, реки играют очень большую роль: они, как иподземные воды, удовлетворяют значительную часть потребностей населения, промышленностии орошаемого земледелия. Воды на Земле довольно много. Гидросфера составляетоколо 1/4180 части массы нашей планеты. Однако на долю пресных вод, исключаяводу, скованную в полярных ледниках, приходится немногим более 2 млн. км., илитолько 0,15% всего объема гидросферы.
3. Гидросфера какприродная система
Гидросфера –это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность морей, океанов,континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов. Моря и океаны занимаютоколо 71% земной поверхности, в них сосредоточено около 96,5% всего объемагидросферы. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3%ее площади. На долю ледников приходится 1,6% запасов воды в гидросферы, а ихплощадь составляет около 10% площади континентов.
Важнейшеесвойство гидросферы – единство всех видов природных вод (Мирового океана, водсуши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое осуществляется впроцессе круговорота воды в природе. Движущими силами этого глобальногопроцесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и силатяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов. Под воздействием солнечного тепла вода в природе совершает непрерывный круговорот. Водяной пар, который легче воздуха, поднимается в верхний слой атмосферы, конденсируется в мельчайшие капельки, образующие облака из них вода возвращается на поверхность земли в виде осадков—дождя, снега. Выпадающая на поверхность земного шара вода частично поступаетнепосредственно в природные водоемы, частично собирается в верхнем слое
почвы, образуяповерхностные и грунтовые воды.
Испарение споверхности Мирового океана и с поверхности суши является начальным звеномкруговорота воды в природе, обеспечивающим не только возобновление наиболееценного его компонента – пресных воды суши, но и их высокое качество.Показателем активности водообмена природных вод служит высокая скорость ихвозобновления, хотя различные природные воды возобновляются (замещаются) снеодинаковой скоростью. Наиболее мобильный агент гидросферы – речные воды,период возобновления которых составляет 10-14 суток.
Преобладающаячасть гидросферных вод сосредоточена в Мировом океане. Мировой океан – основноезамыкающее звено круговорота воды в природе. Он отдает большую частьиспаряющейся влаги в атмосферу. Водные организмы, населяющие поверхностный слойМирового океана, обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободногокислорода планеты.
Огромныйобъем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсовпланеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором речных вод суши,ежегодно принимая около 39 тыс. м3 воды. Наметившееся в отдельныхрайонах загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагооборотав его наиболее ответственном звене – испарении с поверхности океана.
4. Мировой океан.
Средняя глубинаМирового океана 3700 м., наибольшая – 11022 м. (Марианский желоб). Объем водМирового океана, как было сказано выше, 1338000000 куб.км.
В морской водерастворены почти все известные на Земле вещества, но в разных количествах.Большинство их из-за малого содержания трудно обнаружить. Основная частьрастворенных в морской воде солей – хлориды (89%) и сульфаты (почти 11 %),значительно меньше карбонатов(0,5%). Поваренная соль (NaCl) придает воде соленый вкус, соли магния (MqCl) – горький. Общее количество всех солей, растворенных вводе, называется соленостью. Она измеряется в тысячных долях – промилле (%о).
Средняя соленостьМирового океана около 35 %о.
Соленость воды вокеане зависит прежде всего от соотношения количества атмосферных осадков ииспарения. Понижают соленость речные воды и воды тающих льдов. В открытомокеане распределение солености в поверхностных слоях воды (до 1500 м.) имеетзональный характер. В экваториальном поясе, где выпадает много осадков, онапониженная, в тропических широтах – повышенная.
Заметно различаются по соленостивнутренние моря. Соленость воды в Балтийском море до 11 %о, в Черном – до 19%о,а в Красном – до 42%о. Объясняется это разным соотношением прихода (атмосферныеосадки, речной сток) и расхода (испарение) пресной воды, т.е. климатическими условиями.Океан — регулятор тепла
Самаявысокая температура у поверхности воды в Тихом океане — 19,4 °С; Индийскийокеан имеет 17,3 °С; Атлантический — 16,5 °С. При таких средних температурахвода в Персидском заливе регулярно нагревается до 35 °С. С глубиной температураводы, как правило, падает. Хотя бывают исключения, обусловленные поднятиемглубинных теплых вод. Примером может служить западная часть Ледовитого океана,куда вторгается Гольфстрим. На глубине 2 км на всей акватории Мирового океанаобычно температура не превышает 2-3 °С; в Северном Ледовитом океане она ещениже.
Мировойокеан — мощный накопитель тепла и регулятор теплового режима Земли. Если быокеана не было, средняя температура поверхности Земли составила бы -21 °С, то естьбыла бы на 36° ниже той, которая имеется в действительности.
ТеченияМирового океана
Водыокеана находятся в постоянном движении под воздействием различных сил:космических, атмосферных, тектонических и др. Наиболее выражены поверхностныеморские течения, преимущественно ветрового происхождения. Но весьмараспространены 3 течения, возникающие из-за разной плотности масс. Течения вМировом океане подразделяются по преобладающему в них направлению на зональные(идущие на запад и восток) и меридиональные (несущие воды на север и юг).Течения, идущие навстречу соседним, более мощным течениям, называютсяпротивотечениями. Специально выделяют экваториальные течения (вдоль экватора).Течения, изменяющие свою силу от сезона к сезону, в зависимости от направленияприбрежных муссонов, называются муссонными.
Самоемощное во всем Мировом океане — Циркумполярное, или Антарктическое, круговоетечение, обусловленное сильными и устойчивыми западными ветрами. Оно охватываетзону в 2500 км по ширине и километровые толщи по глубине, пронося каждуюсекунду около 200 млн. т воды. Для сравнения — крупнейшая река мира Амазонканесет лишь около 220 тыс. т воды в секунду.
ВТихом океане наиболее сильно Южное пассатное течение, направляющееся с востокана запад, со скоростью 80-100 миль в сутки. К северу от него находитсяпротивотечение, а еще северней — Северное пассатное течение с востока на запад.Зная направление течений, местные жители издавна использовали их для своихпередвижений. Вслед за ними воспользовался этим знанием и Т. Хейердал для своегознаменитого путешествия на «Кон-Тики».Аналоги пассатных (буквально «благоприятствующих переезду») течений ипротивотечений имеются в Индийском и в Атлантическом океанах.
Измеридиональных течений наиболее известны Гольфстрим и Куросио, которыепереносят соответственно 75 и 65 млн. т воды в секунду.
Длямногих районов Мирового океана (западные берега Северной и Южной Америки, Азии,Африки, Австралии) характерен апвеллинг, который может быть вызван ветровымсгоном поверхностных вод от берега. Поднимающиеся глубинные воды нередкосодержат большое количество питательных веществ, и места апвеллинга связаны сзоной высокой биологической продуктивности.
Рольокеана в жизни людей
Труднопереоценить роль Мирового океана в жизни человечества. Он во многом определяетлик планеты в целом, в т. ч. ее климат, круговорот воды на Земле. В океанепролегли жизненно важные водные пути, соединяющие материки и острова.Колоссальны его биологические ресурсы. В Мировом океане обитает более 160 тыс.видов животных и около 10 тыс. видов водорослей. Ежегодно воспроизводимоеколичество промысловых рыб оценивается в 200 млн. т, из них примерно 1/3вылавливается. Более 90% мирового улова приходится на прибрежный шельф особеннов умеренных и высоких широтах Северного полушария. Доля Тихого океана в мировомулове — около 60%, Атлантического — около 35%.
ШельфМирового океана располагает огромными запасами нефти и газа, крупными запасамижелезо-марганцевых руд и других полезных ископаемых. Человечество еще толькоприступает к использованию энергетических ресурсов Мирового океана, в т. ч.энергии приливов. На Мировой океан приходится 94% объема гидросферы. Сопреснением морских вод связывают решение многих водных проблем будущего.
Ксожалению, человечество не всегда разумно пользуется природными ресурсамиМирового океана. Во многих районах истощены его биологические ресурсы.Значительная часть акватории загрязнена отходами антропогенной деятельности, впервую очередь, нефтепродуктами.
Воды суши.
К водам суши относятся воды,реки, озера, болота, ледники. Они содержат 3,5% общего количества водгидросферы. Из них лишь 2,5% — пресные воды.
Подземные воды находятся в толщах горныхпород верхней части земной коры в жидком, твердом и парообразном состоянии.Основная их масса образуется вследствие просачивания с поверхности дождевых, талых и речных вод.
По условиям залегания подземные водыподразделяются на:
1) почвенные, находящиеся в самом верхнем,почвенном слое;
2) грунтовые, залегающие на первом от поверхностипостоянном водоупорном слое;
3) межпластовые, находящиеся между двумяводоупорными пластами;
Последниечасто бывают напорными и тогда носят название артезианских.
Грунтовые воды питают реки и озера.
Реки – постоянные водные потоки,протекающие в разработанных ими же углублениях – руслах.
Важнейшей характеристикой рек являетсяих питание. Выделяются четыре источника питания: снеговое, дождевое, ледниковоеи подземное.
От питания рек в значительной мерезависит режим рек, т.е. изменение величины расхода воды по сезонам года,колебание уровня, изменение температуры воды. Водный режим реки характеризуетсярасходом воды и стоком. Расход– это количество воды, проходящее через поперечноесечение потока в одну секунду. Расход воды за длительное время – месяц, сезон,год – называется стоком. Объем воды, который несут реки в среднем за год,называется их водоносностью. Самая многоводная река в мире – Амазонка, в ееустье средний годовой расход воды равен 220000 куб.м./с. На втором месте –Конго (46000 куб.м./с.), затем Янцзы. В нашей стране самая многоводная река –Енисей (19800 куб.м./с.). Реки характеризуются весьма неравномерным распределениемстока во времени. Большинство рек России проносят 60-70% объема воды засравнительно короткий период весеннего половодья. В это время талая водастекает по промерзшей и хорошо увлажненной поверхности водосборов с наименьшимипотерями на фильтрацию и испарение.
Именнов период половодья реки чаще всего выходят из берегов и затапливают прилегающиетерритории. Летом и зимой обычно наблюдается маловодье — межень, когда рекипитаются подземными водами, ресурсы которых тоже в значительной мерепополняются в весенний период. Летом большая часть осадков расходуется на испарение,до уровня грунтовых вод и тем более до рек доходит лишь небольшая частьатмосферных осадков. Зимой выпавшие осадки аккумулируются в виде снега. Лишьосенью на российских реках бывают небольшие паводки.
РекиДальнего Востока и Кавказа отличаются от равнинных рек России погидрологическому режиму. Первые разливаются осенью — во время муссонных дождей;на кавказских реках максимальные расходы воды наблюдаются летом, когда таютвысокогорные ледники и снежники.
Стокрек меняется от года к году. Нередко случаются маловодные и многоводныепериоды, когда река характеризуется пониженной или, напротив, повышеннойводностью. Например, в 1970-х на Волге наблюдалось маловодье, в связи, с чембыстро падал уровень бессточного Каспийского моря, для которого Волга —основной поставщик воды. С 1978 наступила фаза повышенной увлажненности вбассейне Волги, сток ее ежегодно стал превышать средний многолетний, и уровеньКаспийского моря стал повышаться, в результате чего затапливались прибрежныетерритории. Большая часть рек России ежегодно покрывается льдом.Продолжительность ледостава на севере России составляет 7-8 месяцев (с октябряпо май). Вскрытие рек ото льда — ледоход — одно из самых впечатляющих зрелищ,часто сопровождается наводнением.
Рекисыграли выдающуюся роль в истории человечества, с ними связано становление иразвитие человеческого общества. С исторических времен реки использовались какпути сообщения, для рыболовства и рыбоводства, сплава леса, орошения полей иводоснабжения. Люди издавна селились по берегам рек — это подтверждает ифольклор, в котором Волгу называют «матушкой», а Амур — «батюшкой». Река —основной источник гидроэнергии и важнейший транспортный путь. Реки имеютбольшое эстетическое и рекреационное значение как неотъемлемый элементокружающей среды. Широкое вовлечение рек в хозяйственный оборот привело кполному преобразованию многих из них. Сток таких рек, как Волга, Днепр, Ангара,в значительной мере зарегулирован водохранилищами. Многие из них, особеннопротекающие в южных районах, где велика потребность в орошении, разбираются нанужды ирригации. По этой причине Амударья и Сырдарья уже практически не впадаютв Аральское море, и оно стремительно высыхает.
Одиниз самых негативных результатов антропогенного воздействия на реки — ихмассовое загрязнение сточными водами и другими отходами хозяйственнойдеятельности. Угрозы качественного истощения речных водных ресурсов можноизбежать, если осуществлять комплекс водохозяйственных мероприятий, включающийне только традиционную очистку сточных вод, но и такие кардинальные меры, какизменение технологии производства с целью многократного уменьшения расходованияводы и образования отходов.
Озера- это природные водоемы в углублениях суши (котловинах ), заполненные впределах озерной чаши (озерного ложа) разнородными водными массами и не имеющиеодностороннего уклона. Для озер характерно отсутствие непосредственной связи сМировым океаном. Озера занимают около 2,1 млн. км2или почти 1,4% площади суши. Этопримерно в 7 раз больше поверхности Каспийского моря — крупнейшего озера мира.
Болото– это участок суши с избыточнымзастойным увлажнением грунта, заросший влаголюбивой растительностью. Для болотхарактерен процесс накопления неразложившихся растительных остатков иобразования торфа. Болота распространены главным образом в Северном полушарии,особенно в равнинных районах, где развиты многолетнемерзлые грунты, и занимаютплощадь около 350 млн. га
Ледники– это движущиеся естественные скопленияльда атмосферного происхождения на земной поверхности; образуются в техрайонах, где твердых атмосферных осадков отлагается больше, чем стаивает ииспаряется. В пределах ледников выделяют области питания и абляции. Ледникиделятся на наземные ледниковые покровы, шельфовые и горные. Общая площадьсовременных ледников ок. 16,3 млн. км2 (10,9%площадь суши), общий объем льдов ок. 30 млн. км3.
6. Управление водными ресурсами. Одним из направлений решения водных проблем является привлечение на цели водоснабжения малоиспользуемых в настоящее время водных ресурсов опресненных вод Мирового океана, подземных вод и вод ледников. В настоящее время доля опресненных вод в общем, объеме водоснабжения мира невелика—0,05%, что объясняется высокой стоимостью и значительной энергоемкостью технологических процессов опреснения. Даже в США, где число опреснительных установок увеличилось с 1955 г в 30 раз, опресненные воды составляют лишь 7% водопотребления. В Казахстане в 1963 г вступил в строи первый опытно-промышленный опреснитель в г. Актау (Шевченко). Из-за высокой стоимости опреснение используются лишь там, где совершенно отсутствуют или чрезвычайно труднодоступны ресурсы поверхностных или подземных пресных вод, а их транспортировка оказывается дороже по сравнению с опреснением водыповышенной минерализации непосредственно на месте. В перспективе опреснение воды будет осуществляться в едином техническом комплексе с извлечением из нее полезных компонент: хлористого натрия, магния, калия, серы, бора, брома, йода, стронция, цветных и редких металлов, что повысит экономическую эффективность опреснительных установок. Важный резерв водоснабжения—подземные воды. Наибольшую ценность для общества представляют пресные подземные воды, составляющие 24% от объема пресной части гидросферы. Резервом в обеспечении водой могут служить также солоноватые и соленые подземные воды при использовании их в смеси с пресными или после их искусственного опреснения. К факторам, лимитирующим подземный водозабор, относятся: 1) неравномерность их распределения по территории земли; 2) трудности в переработке солёных подземных вод; 3) быстро снижающиеся темпы естественного возобновления сувеличением глубины залегания водоносных пластов. Утилизация воды, находящейся в твердой фазе (льды, ледниковые покровы), предполагается, во-первых, путем увеличения водоотдачи горных ледников, во-вторых, с помощью транспортировки льда из полярных районов. Однако оба эти способа практически труднореализуемы и еще не изучены экологические последствия их осуществления. Таким образом, на современном этапе развития возможности привлечения дополнительных объемов водных ресурсов ограничены. Следует указать и на неравномерность распределения водных ресурсов по территории земного шара. Наиболее высокая обеспеченность ресурсами речного и подземного стоков приходится на экваториальный пояс Южной Америки и Африки. В Европе и Азии,где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Крупнейшими реками мира являются Амазонка (годовой сток 3780 км3), Конго (1200 км3), Миссисипи (600 км3), Замбери (599 км3), Янцзы (639 км3), Иравади (410 км3), Меконг (379 км3), Брахмапутра (252 км3). В Западной Европе среднегодовой поверхностный сток составляет 400 км3, в том числе около 200 км3 в Дунае, 79 км3 на Рейне, 57 км3 на Роне. Крупнейшими озерами мира являются Великие американские озёра (общая площадь — 245 тыс. км3), Виктория (68 тыс. км3), Танганьика (34 тыс. км3), Ньяса (30,8 тыс. км3) . В Великих американских озерах содержится 23 тыс. км3 воды, столько же, сколько в Байкале. Для характеристики размещения гидроресурсов рассчитывается объем полного речного стока на единицу территории (1 км3) и населения. На 1 млн. жителей СССР приходится 5,2 км3 суммарного устойчивого стока (включая зарегулированный водохранилищами) против 4 км3 для всегоземного шара; 19 км3 полного речного стока против 13 км3; 4,1 устойчивого подземного стока против 3,3 км3. Средняя водообеспеченность на 1 км2 составляет в СНГ 212 тыс. м3, а на земном шаре—278 тыс. м3. Основными способами управления водными ресурсами являются создание водохранилищ и территориальная переброска стока.