Этапы эволюции гидросферы

В основу типизации водохранилищ может быть положена прежде всего признак генезиса, указывающий на способ их образования. Естественные ёмкости, в которых аккумулируется вода, принято называть чашами водохранилищ. Используя этот признак, следует различать водохранилища в долинах рек, перегороженных плотинами, в том числе и на временных водостоках; наливные водохранилища и пруды; зарегулированные озёра; водохранилища в местах выхода грунтовых вод и карстовых районах; водохранилища и пруды прибрежных участков моря и эстуариев, отдельных от открытого моря дамбами.

Наливные водохранилища и пруды чаще всего создаются в естественных углублениях, куда по каналам подаются преимущественно избыточные паводковых воды рек. Особую группу водоёмов составляют ИВО - коллекторы сбросных вод. Водоёмы этой группы создаются ниже основных массивов орошаемых земель с целью сбора возвратных вод.

Озёра - водохранилища. Значительное число водохранилищ создано путём подпора и искусственного регулирования водообмена естественных озёр. В отдельных случаях озёра - водохранилища создаются путём подпора и объединения нескольких озёр, относящихся кразным речным бассейнам. Озёрами-водохранилищами следует считать водохранилища, площадь которых в результате подпора увеличилась не более чем на 1/3 по сравнению с первоначальной.

Типизация водохранилищ и прудов по географическому положению.

ИВО - объекты азональные, в зависимости от потребностей хозяйства они могут быть сооружены в любой географической зоне, там, где позволяют условия рельефа и стока. ИВО совсем нет в арктическом, антарктическом и субантарктическом поясах.

Типизации прудов и водохранилищ по конфигурации

Форма ИВО разнообразна и варьирует от узких вытянутых водоёмов до расширенных. Очертания ИВО не являются постоянными, их форма и многие морфометрические показатели непрерывно, а зачастую и резко изменяются в зависимости от колебаний уровня воды.

По характеру регулирования стока различают водохранилища многолетнего, сезонного (годичного), недельного и суточного регулирования. Разработка классификаций ИВО по гидрохимическим и гидробиологическим показателям приобретает важное социальное и экологическое значение в связи с истощением и ухудшением качества природной среды.

При типизации водохранилищ по химическому составу воды, его динамики используются многочисленные классификации поверхностных вод суши: по количеству растворённых в воде минеральных веществ, по состоянию главными группами ионов, по особенностям газового режима, по количественной и качественной характеристики находящихся в органической воде веществ.

В условиях усиливающегося загрязнения водоёмов большую практическую важность приобретают классификации водохранилищ по характеру и степени воздействия поступающих в них загрязнений антропогенного происхождения. При этом может быть использован прежде всего критерий трофности и эвтрофирования. Эвтрофирование рассматривается ныне как процесс нарушения водной экосистемы; различают дистрофные, олиготрофные, мезотрофные. евтотрофные, полиевтотрофные и гиперевтрофные водохранилища; последние три класса означают соответствующее ухудшение качества вод.

И, наконец, отметим, что для водоснабженческих и рекреационных хранилищ особый интерес представляют классификации, основанные на комплексном учёте различных показателей качества воды - химические, биологические и токсические.

Значение подземных вод в природе и для человека

Значительную роль в глобальном круговороте воды играет подземная составляющая. Здесь можно выделить подземный сток атмосферных осадков и преобразования воды во время таких геологических процессов, как седиментация, перекристаллизация пород и т.д. Следует также упомянуть об образовании воды из мантийных газов. Таким образом, подземные воды, характеризуясь особыми условиями миграции и разнообразными условиями формирования химического состава, являются составной частью единой гидросферы Земли. В настоящее время все большую остроту приобретает проблема пресной воды. На XXXV сессии Генеральной Ассамблеи ООН было объявлено, что более миллиарда людей планеты страдает от недостатка доброкачественной воды, необходимой для питья и хозяйственных нужд. Только для поддержания жизни человеку ежесуточно необходимо около 2 л воды, а житель современного благоустроенного города в сутки расходует от 100 до 1000 л. Еще больше расход пресной воды в промышленности: для производства одной тонны стали расходуется 150-200 м3 воды, меди -- 500, бумаги 450-1000, искусственного волокна 2000-6000 м3.

В связи с глобальным загрязнением поверхностных вод централизованное водоснабжение все в большей степени ориентируется на подземные воды. Так, в России более 60% городов использует для водоснабжения подземные резервуары. В других странах доля подземного водоснабжения еще выше. Однако в условиях растущей техногенной нагрузки на окружающую среду подземные воды также подвергаются загрязнению и истощению. В связи с этим при решении проблем охраны и рационального использования окружающей среды подземные воды, которые являются одной из наиболее используемых, уязвимых и динамичных составляющих геологической среды, занимают особое место.

Подземные воды имеют большое значение в природе и хозяйственной деятельности человека. Это важнейший источник питания рек и озер, при участии подземных вод формируются карстовые и оползневые формы рельефа, они снабжают растения влагой и растворенными в них элементами питания. При близком залегании к поверхности подземные воды могут вызывать процессы заболачивания. Они широко используются человеком для хозяйственно-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных целей. Из термальных вод получают большое количество различных химических веществ (йод, глауберову соль, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод расходуется для обогрева зданий, теплиц, получения электроэнергии, наконец, подземные воды применяются для лечения целого ряда заболеваний человека.

При непрерывном длительном поступлении глубинных флюидов в артезианские бассейны древних платформ образуются обширные гдрогеохимические провинции с теплыми и горячими хлоридно-сульфатно-натриевыми рассолами в глубоких горизонтах (Крайнов, Швец, 1987), напр. на Русской и Сибирской платформах.

Влияние водохранилищ на окружающую среду

Воздействие водохранилищ на окружающую среду хорошо изучены и связаны с затоплением и подтоплением земель, переформированием берегов, изменением условий обитания объектов растительного и животного мира. Воздействие на водные экосистемы выражается в изменении водного режима на участке водохранилища и в нижнем бьефе гидроузла. При этом происходят изменения гидрохимического режима водотока, условий развития гидробионтов и ихтиофауны. Крупные водохранилища, расположенные в Сибири, способны оказывать заметное воздействие на микроклимат, а в нижнем бьефе прибрежная территория может находиться под влиянием образующейся полыньи. Многолетний опыт создания водохранилищ показал, что они не отторгаются природой, а вызывают определенную адаптационную реакцию окружающей природной среды.

Искусственное перераспределение речного стока

Регулированием речного стока называется искусственное перераспределение естественного, как правило, неравномерного стока (притока) в соответствии с режимом водопотребления и водопользования. Если приток реки превышает отдачу, избытки накапливаются в водохранилищах. Когда водоприток меньше водопотребления, происходит использование запасов воды водохранилища и его сработка. Комплекс расчетов по установлению элементов баланса притока и потребления в водохранилищах носит название водохозяйственных расчетов. При выполнении этих расчетов могут встречаться следующие случаи: имеются гидрометрические данные за многолетний период, данных наблюдений недостаточно, гидрометрические данные отсутствуют.

Регулирование стока различают по его назначению и продолжительности. Под регулированием-стока по назначению понимают его использование для различных отраслей хозяйства: орошения, осушения, гидроэнергетики, водного транспорта, лесосплава, водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, рыбного хозяйства, теплоэнергетики. Регулирование стока по продолжительности бывает суточное, недельное, сезонное (или годичное), многолетнее и смешанное. Суточное регулирование заключается в перераспределении равномерного стока (притока) в соответствии с распределением потребления в воде. Это достигается накоплением воды в регулирующих емкостях в часы малого потребления и расходования накопленной воды при повышенном спросе. Применяется при водоснабжении и в гидроэнергетике.

Влияние хозяйственной деятельности человека на реки и озера

Влияние хозяйственной деятельности человека на реки и их экосистемы многообразно. Из отрицательных моментов этого влияния следует назвать два: 1) использование больших количеств воды для нужд сельского хозяйства (прежде всего орошения) и промышленности, в результате чего происходит обмеление рек, вплоть до полного их пересыхания (бессточные реки), заиление их дна, накопление больших количеств органических веществ и их медленное разложение; 2) загрязнение вод токсикантами неорганической и органической природы;

При строительстве водохранилищ изменяется не только гидрологический режим реки, но всякая экологическая обстановка в бассейне. В результате затопления территории наносится большой ущерб рыбному и сельскому хозяйствам .

Большинство озер европейской части испытывает интенсивное антропогенное воздействие, ведущее к процессам эвтрофирования и заиления, отмечается рекреационное и техногенное воздействие от поступления сточных вод, преобразование их в водохранилища. Эти процессы ведут к нарушениям гидрологических режимов, изменениям параметров водоемов, загрязнению, вплоть до процессов токсификации и термофикации.

Естественный ход процесса обмеления и зарастания озер в современный период ускоряется в десятки и сотни раз из-за антропогенного воздействия, как на само озеро, так и на его водосбор. Интенсификация сельского хозяйства, возрастание транспортных потоков, процессы урбанизации, создание промышленных и энергетических объектов оказали существенное влияние на все естественные компоненты природы, в том числе и на озера.

осушительно-оросительная мелиорация со сбросом в водоемы дренажных вод, создание дренажных сетей нарушают естественные условия формирования стока на водосборе озер, способствуют усилению эрозионных процессов и увеличению выноса в озера биогенных и загрязняющих веществ. В результате хозяйственной деятельности озера теряют свое значение в качестве источников чистой воды, они деградируют и исчезают все быстрее и быстрее природные образования, в которых сегодня можно аккумулировать пресную воду практически на всей территории Европейской части России исчезают, превращаясь в болота. В ответ на это явление мы строим искусственные водохранилища и начинаем активно по всей территории бурить глубоководные скважины, которые в конечном итоге приведут опять к уменьшению запасов пресной воды и ухудшению экологической обстановки.

Водные ресурсы, рациональное использование и охрана

Водные ресурсы, пригодные для использования воды; практически -- все воды гидросферы, т. е. воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов, подземные воды, почвенная влага, вода (льды) горных и полярных ледников, водяные пары атмосферы. В понятие В. р. входят также водные объекты -- реки, озёра, моря, поскольку для некоторых целей (судоходство, гидроэнергетика, рыбное хозяйство, отдых и туризм) они используются без изъятия из них воды.

Основными направлениями охраны и рационального использования водных ресурсов являются снижение потерь воды, рационализация водопотребления, прежде всего при орошении, внедрение систем оборотного и последовательного использования воды, строительство и ввод в действие сооружений по очистке сточных вод и другие мероприятия.

Основные меры по охране водных ресурсов

Важнейшая мера по охране водных ресурсов - бережное их расходование. Сейчас при орошении полей около 25% воды теряется на фильтрацию и испарение. Надежная гидроизоляция дна и стенок каналов позволяет снизить непроизводительный расход воды и препятствует засолению почвы в засушливых районах. При использовании дождевальных установок расходуется в 5-6 раз меньше воды, чем при обычном поливе. Другой способ экономного расходования воды для полива - подведение воды непосредственно к корневой системе плодовых деревьев при помощи капельниц. Это позволяет избежать излишнего испарения и строго дозировать поступление воды к растениям.

Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений - это создание безотходного производства, когда отходы одной ступени производственного цикла используются как сырье для другой. Однако в настоящее время не существует универсальной бессточной системы, пригодной для различных отраслей народного хозяйства.

Наибольшее распространение получила очистка сточных вод. Современные методы очистки позволяют удалить различные примеси из сточных вод на 95-96%. Часто этого бывает недостаточно, но для дальнейшей очистки воды необходимо строить более дорогие очистные сооружения, что экономически невыгодно. Так как сточные воды многих предприятий сложно, дорого, а иногда невозможно очистить до такой степени, чтобы они стали безвредными для растений, животных и человека, их очищают частично и используют в замкнутых оборотных системах

Влияние хозяйственной деятельности человека на океан

Влияние человека на природу океана в настоящее время имеет два аспекта: использование ресурсов и загрязнение. Загрязнение в последние десятилетия приняло очень значительные размеры. Основные загрязнители - это нефтепродукты, радиоактивные вещества, тяжелые металлы, пестициды, моющие средства. Особенно загрязнены воды у берегов Западной Европы, Северной Америки, Японии, где расположены крупные промышленные комплексы. Но признаки загрязнения вод и организмов обнаружены даже в Антарктике. Если загрязнение океана будет и дальше прогрессировать, несмотря на международные соглашения, это ухудшит рыбопромысловую обстановку и условия отдыха во многих районах, а следовательно повлияет на географию океана.

Хозяйственная деятельность человека привела к сильному загрязнению некоторых акваторий Тихого океана. Особенно это проявилось у берегов Японии и Северной Америки. Истощились запасы китов, ряда ценных видов рыб и других животных. Некоторые из них потеряли свое былое промысловое значение.

Интенсивная хозяйственная деятельность человека на акватории Атлантического океана и его морей вызывает заметное ухудшение природной среды - как в океане (загрязнение вод, воздуха, уменьшение запасов промысловых видов рыб), так и на побережьях. В частности, ухудшаются рекреационные условия на берегах океана.

Восстановительные мероприятия в водных геосистемах

1. защита и сохранение водных ресурсов:

1.1. создание и укрепление технических и институциональных возможностей в целях выявления и охраны потенциальных источников водоснабжения в рамках всех слоев общества;

1.2. определение потенциальных источников водоснабжения и подготовка национальных водных кадастров;

1.3. разработка национальных планов защиты и сохранения водных ресурсов;

1.4. восстановление важных, но подвергшихся деградации районов водосбора, особенно на небольших островах;

1.5. укрепление административных и законодательных мер в целях предотвращения посягательств на существующие и потенциально пригодные к использованию водосборные площади;

2. предупреждение загрязнения воды и меры по борьбе с загрязнением:

2.1. применение там, где это необходимо, принципа "загрязнитель платит" ко всем видам источников загрязнения, включая санитарно-профилактические меры на промышленных объектах и за их пределами;

2.2. поощрение строительства очистных сооружений для бытовых и промышленных сточных вод, а также разработка соответствующих технологий с учетом традиционной местной практики;

2.3. установление норм в отношении сброса сточных вод и тех вод, в которые они сбрасываются;

2.4. применение мер предосторожности при регулировании качества воды там, где это необходимо, с упором на минимизацию и предотвращение загрязнения посредством использования новых технологий, изменения продукции и производственных процессов, сокращения загрязнения у источника и повторного использования сточных вод, рециркуляции и регенерации, очистки и экологически безопасного удаления сточных вод;

2.5. обязательная экологическая экспертиза всех крупных водохозяйственных проектов, способных нанести ущерб качеству воды и водным экосистемам, при одновременной разработке надлежащих мер по ликвидации такого ущерба и усилении контроля за новыми промышленными установками, местами сброса твердых отходов и проектами развития инфраструктуры;

2.6. принятие решений в данной области на основе оценки риска и регулирования степени риска и обеспечение выполнения принятых решений;

2.7. определение и применение наиболее рациональных с экологической точки зрения и относительно недорогостоящих методов с целью предупредить распространение загрязнения, а именно путем ограниченного, рационального и планомерного использования азотных удобрений и других агрохимикатов (пестицидов, гербицидов) в сельскохозяйственной практике; поощрение и стимулирование использования должным образом обработанных и очищенных сточных вод в сельском хозяйстве, аквакультуре, промышленности и других секторах;

3. разработка и применение экологически чистой технологии:

3.1. контроль за сбросом промышленных отходов, включая использование малоотходных производственных технологий и рециркуляцию воды, на комплексной основе и путем принятия мер предосторожности с учетом всестороннего анализа жизненного цикла;

3.2. очистка и безопасное повторное использование коммунально-бытовых сточных вод в сельском хозяйстве и аквакультуре;

3.3. разработка биотехнологии, в частности для обработки отходов, производства биоудобрений и т.д.;

3.4. разработка соответствующих методов борьбы с загрязнением вод с учетом обоснованной традиционной и местной практики;

4. защита подземных вод:

4.1. разработка сельскохозяйственных методов, которые не приводят к деградации подземных вод;

4.2. применение необходимых мер в целях уменьшения последствий вторжения соленых вод в водоносные слои малых островов и прибрежных равнин в результате повышения уровня моря или чрезмерной эксплуатации прибрежных водоносных слоев;

4.3. предотвращение загрязнения водоносных слоев путем регулирования проникающих в почву токсичных веществ и создания водоохранных зон в районах подпитывания и забора подземных вод;

4.4. проектирование и эксплуатация мусорных свалок на основе надежной гидрогеологической информации и экологической экспертизы с использованием наиболее целесообразной и наилучшей имеющейся технологии;

4.5. содействие принятию мер по повышению безопасности и сохранности районов расположения скважин и их устьев в целях сокращения количества биологических патогенов и вредных химикатов, проникающих в водоносные горизонты в этих районах;

4.6. проведение, по мере необходимости, мониторинга качества поверхностных и подземных вод, на которые могут отрицательно влиять места захоронения токсичных и опасных материалов;

5. защита водных экосистем:

5.1. оздоровление загрязненных и деградировавших водоемов с целью восстановления водной среды и экосистем;

5.2. программы восстановления для сельскохозяйственных земель и для других пользователей с учетом эквивалентных мер по защите и использованию ресурсов подземных вод, имеющих важное значение для продуктивности сельского хозяйства и биоразнообразия тропических районов;

5.3. сохранение и защита с учетом социально-экономических факторов водно-болотных угодий (по причине их экологической значимости для многих видов в качестве их местообитания);

5.4. борьба с вредными акватическими видами, которые могут уничтожать некоторые другие обитающие в водной среде виды;

6. защита живых ресурсов пресных вод:

6.1. контроль и мониторинг качества воды с целью обеспечения устойчивого развития рыболовства во внутренних водах;

6.2. защита экосистем от загрязнения и деградации с целью обеспечения развития проектов аквакультуры в пресных водах;

7. контроль и наблюдение за водными ресурсами и водами, в которые сбрасываются отходы:

7.1. создание сетей мониторинга и постоянного контроля за водами, в которые поступают отходы, а также за точечными и рассеивающими источниками загрязнения;

7.2. поощрение и более широкое проведение экологических экспертиз географических информационных систем;

7.3. наблюдение за источниками загрязнения с целью обеспечения их большего соответствия нормам и положениям в этой области, а также для регулирования выдачи разрешений на сброс отходов;

7.4. контроль за использованием в сельском хозяйстве химических веществ, которые могут оказать вредное воздействие на окружающую среду;

7.5. рациональное землепользование с целью предупреждения деградации земель, эрозии и заиливания озер и других водоемов;

8. разработка национальных и международных правовых документов, которые могут потребоваться для сохранения качества водных ресурсов в первую очередь для следующих целей:

8.1. мониторинга и контроля за загрязнением национальных и трансграничных вод и его последствиями;

8.2. контроля за переносом загрязнителей на большие расстояния через атмосферу;

8.3. контроль за случайными и/или произвольными сбросами в национальные и/или трансграничные водоемы;

8.4. проведения экологических экспертиз.

Размещено на Allbest.ru