Водопотребление сельским хозяйством

ВВЕДЕНИЕ

Данная тема является первой в курсе, посвященной изучению дисциплины

« Гидрология и регулирование стока», и призвана помочь определить цели и задачи дисциплины. В данной теме рассмотрены вопросы по значению воды для различных областей деятельности человека. Краткие исторические сведения о развитии гидрологии и гидротехники. Рост потребности человечества в воде в условиях современной НТР.

СХЕМА ИЗУЧЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Значение воды для различных областей деятельности человека

Основные потребители воды

По мере своего развития человечество расходует все большее количество воды для удовлетворения самых разнообразных нужд: водоснабжения населения, промышленности, выработки электро­энергии, орошения и обводнения земель, транспорта, рыбного хо­зяйства и т. д. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, раз­витие которой было бы возможно без использования воды.

В настоящее время для всего мира основным вопросом стано­вится проблема обеспечения человечества чистой водой, так как имеющиеся пресные водные ресурсы во многих регионах оказы­ваются недостаточными для удовлетворения нужд быстро расту­щего населения, бурно развивающейся промышленности и сель­ского хозяйства.

Для рационального использования водных ресурсов необхо­димо, прежде всего знать, какое количество воды требуется для удовлетворения всех ее потребителей не только на сегодняшний день, но и на перспективу.

Все отрасли хозяйства по их отношению к водным ресурсам подразделяются на две категории: водопотребители и водополь­зователи.

Водопотребители забирают воду из источника, используют для выработки промышленной и сельскохозяйственной продукции или бытовых нужд населения, а затем возвращают в водный объект, но уже в другом месте, в меньшем количестве и в другом ка­честве.

Водопользователи не забирают непосредственно воду из источ­ника, а используют ее как среду (водный транспорт, рыбоводство, спорт и т. д.) или как источник энергии (гидроэлектростанции). Однако и они могут изменять качество воды (например, водный транспорт).

Следует иметь в виду, что при современном комплексном ис­пользовании водных ресурсов грань между водопотребителями и водопользователями стирается. Например, при создании крупных водохранилищ для выработки электроэнергии коренным образом меняется не только гидрологический режим и качество воды, но и происходит увеличение потерь воды на испарение, т. е. само во­дохранилище выступает в качестве водопотребителя.

В связи с этим при рассмотрении влияния различных видов хозяйственной деятельности на количественные и качественные изменения водных ресурсов целесообразно применять термин «водопотребитель».

Использование воды в зависимости от целей можно подразде­лить на хозяйственно-питьевое, коммунальное, сельскохозяйствен­ное, промышленное, транспортное и т. д.

Для обеспечения потребителей водой необходим специальный комплекс гидротехнических сооружений — система водоснабжения.

Водоснабжение населения

Водоснабжение населениясвязано с использованием воды для питья и коммунально-бытовых нужд. К последним относится система централизованного водоснабжения для обеспечения нор­мальной работы предприятий бытового обслуживания, поливки улиц, зеленых насаждений, противопожарных целей и др. Суммар­ный объем воды, используемый на нужды населения, определя­ется удельным водопотреблением и численностью населения.

Постоянный рост водопотребления связан как с ростом чис­ленности населения на земном шаре, так и с ростом благоустрой­ства городов и поселков.

Для количественной характеристики использования водных ресурсов важно знать не только суммарный объем забора воды, но и безвозвратное водопотребление. Безвозвратное водопотребле­ние рассчитывается обычно в % от объема забранной воды и зави­сит от вида водопользования воды, объема водоподачи и мест­ных физико-географических условий.

При использовании воды населением большая часть воды после ее использования возвращается в гидрографическую сеть в виде сточных вод, остальная часть расходуется на испарение (безвозвратные потери).

В целом для земного шара объем безвозвратного водопотреб­ления, например, в 1970 г. оценивался в 20 км³, что составляло примерно 17 % полного забора воды для этих целей.

Водоснабжение промышленности

Потребности промышлен­ности в воде колеблются в широких пределах и зависят не только от отрасли, но и от применяемой технологии производственного процесса, принятой системы водоснабжения (прямоточной или оборотной), климатических условий и т. д.

При прямоточной системе водоснабжения промышленного предприятия вода из водного источника подается к отдельным объектам производственного комплекса, используется в процессе производства продукции, затем по канализационным линиям по­ступает на очистные сооружения, после чего сбрасывается в во­доток или водоем на соответствующем расстоянии от водозабора. При прямоточной системе водоснабжения расходуется большое количество воды, однако безвозвратное водопотребление мало.

При оборотной системе водоснабжения отработанная вода после очистки не сбрасывается в водоем, а многократно исполь­зуется в процессе производства, подвергаясь регенерации после каждого производственного цикла. Расходы воды при этой схеме водоснабжения невелики и определяются расходом, необходимым для восполнения безвозвратного водопотребления в процессе про­изводства и регенерации, а также периодической замены воды в оборотных циклах. Например, если тепловая станция мощ­ностью 1 млн кВт при прямоточном водоснабжении ежегодно по­требляет 1,5 км³ воды, то при оборотной системе водоснабже­ния—только 0,12 км³, т. е. в 13 раз меньше.

Для оценки объемов промышленного водопотребления исполь­зуется понятие «водоемкость производства». Водоемкость произ­водства — это количество воды (м³), необходимое для производ­ства 1 т готовой продукции. Главным водопотребителем в промышленности вы­ступает теплоэнергетика, которая требует огромного количества воды для охлаждения агрегатов. Еще большее количество воды требуется для выработки электроэнергии на атомных станциях (в 1,5—2 раза больше, чем на тепловых).

Водопотребление сельским хозяйством

Сельское хозяйство в настоящее время является одним из основных потребителей воды, что связано в первую очередь с увеличением площадей орошаемого земледелия. Его развитие диктуется необходимостью обеспечения человечества продуктами питания. Несмотря на то что в настоящее время орошается немногим более 15 % площади всех сельскохозяйственных земель, доля сельскохозяйственной продукции с орошаемых земель составляет более 50 % всей про­дукции в стоимостном выражении. В условиях быстрых темпов роста населения и острого недостатка продуктов питания, кото­рый испытывает сейчас 2/3 жителей Земли, орошению отводится все большая роль в повышении эффективности земледелия.

Суммарные затраты воды на орошение зависят от площади орошаемых земель, удельного водопотребления, вида сельскохо­зяйственных культур и количества возвратных вод. Удельное во­допотребление выражается в м³ воды, расходуемой на орошение 1 га земли.

Удельное водопотребление и количество возвратных вод зави­сят от физико-географических условий района, состава выращи­ваемых сельскохозяйственных культур, технического состояния оросительных систем и применяемого способа полива. Количе­ство возвратных вод выражается в % от водозабора.

Водохранилища

Создание водохранилищ приводит к корен­ному преобразованию распределения речного стока во времени, к увеличению водных ресурсов района в лимитирующие периоды и в маловодные годы. Вместе с тем в результате затопления боль­ших территорий водохранилища значительно увеличивают испа­рение с водной поверхности (особенно в районах недостаточного увлажнения), что приводит к уменьшению суммарных водных ресурсов региона. В данном случае водохранилища выступают в качестве одного из потребителей воды.

Дополнительные потери на испарение в результате создания водохранилищ рассчитываются по разности значений испарения с водного зеркала водохранилища и с той же территории до за­топления.