Водные ресурсы, водопотребление и водообеспеченность Северной Америки

Потребление больших объемов пресной воды на различные экономические и социальные нужды стало неотъемлимой чертой современного развития общества. Вода необходима для питья, улучшения санитарных условий, развития сельского хозяйства, промышленности и бесчисленного количества других целей. Растущий спрос на воду создает трудности с обеспеченностью водными ресурсами во многих регионах мира. Сток рек, в бассейнах которых ведется активная хозяйственная деятельность, сильно снижается к устью, во время засушливых периодов значительная часть стока таких рек формируется из сточных вод. В районах активного водопользования ввиду чрезмерной откачки на десятки метров могут уменьшаться уровни подземных вод, что затрудняет и удорожает их дальнейшее использование. Снижение уровней грунтовых вод приводит к таким негативным последствиям, как оседание почвы, осолонение подземных горизонтов в прибрежных регионах. Сокращается меженный сток рек, питание которых происходит за счет грунтовых вод, а в ряде случаев в межень такие реки и вовсе исчезают. Поэтому для разумного использования и охраны водных ресурсов крайне необходима их количественная оценка с учетом современного и перспективного водопользования.

Оценки водных ресурсов Северной Америки производились неоднократно, как в целом по материку, так и по его частям. Что касается оценок водных ресурсов всего континента, то используемые методические подходы, объем привлекаемой информации, и в силу этого, получаемые результаты оценок существенно различались. Наиболее обоснованной представляется оценка водных ресурсов, выполненная в ГГИ при составлении монографии «Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли». Однако, со времени ее опубликования прошло более 20 лет. За это время накопилось большое количество новой гидрометрической и метеорологической информации, которая позволяет в значительной степени уточнить полученные результаты. Что касается.

А.Измайлова Водные ресурсы, водопотребление и еодообеспеченность Северной Америки региональных оценок, то наибольшее их количество за последние десятилетия проведено по центральной части континента. На сегодняшний день необходимо признать высоким уровень гидрометрической изученности США и юга Канады, и весьма точными национальные водно-балансовые оценки по этим регионам. Вместе с тем, за последние десятилетия немногое прибавилось в области расчета водных ресурсов по ЦентральноАмериканскому и Карибскому региону. В большинстве международных публикаций водные ресурсы по странам этого региона приводятся на основании давно проведенных оценок. Вместе с тем, на сегодняшний день плотность населения и темпы его прироста здесь наибольшие на континенте, и во многих странах все более остро ощущается водный дефицит.

В силу всего выше изложенного представляется актуальным осуществить новую оценку водных ресурсов Северо-Американского континента, как в целом, так и по его частям, и прежде всего по регионам, расположенным в южной части материка. Такая оценка должна быть выполнена за единый расчетный интервал времени, что позволило бы сопоставлять результаты, полученные по различным районам континента.

Более 1/3 площади Северо-Американского материка получает недостаточное количество годовых осадков и занято районами потенциального водного дефицита. Кроме того, в ряде районов, где изначально имелось достаточное количество водных ресурсов, чрезмерное экономическое развитие привело на настоящий день к возникновению проблем, связанных с нехваткой воды для нужд различных водопотребителей. Для стабильного экономического развития во всех этих районах необходимо осуществлять тщательное водохозяйственное планирование, а следовательно необходим прогноз возможного изменения водопотребления на ближайшую перспективу.

В США оценки водопотребления ведутся с середины XX века. На сегодняшний день по США опубликованы результаты регулярных (с интервалом в 5 лет) оценок по основным видам водопотребления с 1950 по 1990 гг и ретроспективных оценок с 1900 по.

А.Измайлова Водные ресурсы. водопотребление и водообеспеченность Северной Америки 1940 гг. С 1970 года достаточно подробно оценивается водопотребление в Канаде. В странах южной части материка имеется лишь ряд достаточно случайных (за разные годы) оценок по основным водопотребляющим секторам экономики. Поскольку прогноз водопотребления в значительной степени опирается на динамику существующего водопотребления, то для Мексики, стран Центральной Америки и Карибии встает необходимость осуществления также ретроспективной оценки водопотребления по основным секторам экономики.

Поставленные вопросы определяют основное содержание данной диссертационной работы, подготовленной в Государственном Гидрологическом институте в рамках МГП-IV темы 1.1.6.1, которая была завершена в 1998 г. подготовкой к печати монографии «Мировые Водные Ресурсы на рубеже XXI века». Детальные оценки водных ресурсов и водопотребления, полученные в данной диссертационной работе по странам Центральной Америки и Карибии, могут представлять интерес для ЮНЕСКО и других межправительственных организаций в связи с усиливающимся их вниманием к проблеме водных ресурсов стран данного региона и принятием в последнее десятилетие ряда международных программ по его изучению.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения.

Заключение

.

1) Оценка водных ресурсов на современном этапе, когда вода становится одним из факторов, определяющих дальнейший экономический рост, является важной задачей, и ее решение позволяет осуществлять более обоснованное и тщательное водо-хозяйственное планирование и обеспечивает лучшую сохранность имеющихся запасов пресных вод. Опубликованные к настоящему времени результаты оценок водных ресурсов Северной Америки существенно (в пределах 35%) различаются между собой. С момента последней из них получен ряд новых гидрометрических и метеорологических данных, позволяющих значительно уточнить оценку водных ресурсов, особенно южной, наиболее густо заселенной, части материка.

2) Наиболее обоснованным для оценки водных ресурсов крупных территорий представляется метод линейных уравнений стока, который и применен в данном исследовании. На основе этого метода представилось возможным оценить водные ресурсы всего материка за единый расчетный интервал времени (1921;1985), что позволяет проводить дальнейшие сравнения водных ресурсов и водообеспеченности различных его частей. Для оценки параметров линейных уравнений стока были применены методы гидрологической аналогии, географической интерполяции и водного баланса. Для районов с низкой гидрометрической изученностью или короткими рядами наблюдений широко применялась метеоинформация и определялись связи между стоком и осадками. В целом для расчета водных ресурсов континента были использованы данные наблюдений по 500 гидрометрическим постам на крупных и средних реках и данные по 650 метеорологическим станциям.

3) Согласно иследованию, проведенному автором данной диссертации, возобновляемые водные ресурсы Северной Америки составляют 7870 км воды в год. На территории.

— 5−3 о смежных штатов США формируется 1810 км воды, и 1100 км на Аляске, еще 7 км л формируется в Карибском районе США и около 15 км — в Тихоокеанском районе США. оз.

Водные ресурсы Канады составляют 3290 км, Мексики — 345 км, ЦентральноАмериканского региона — 680 км³, и Карибского — 89 км³. Величина водных ресурсов Гренландии принята равной 530 км³.

Наиболее достоверно оценены водные ресурсы центральной части континента, где наиболее высока степень гидрометрической изученности, и продолжительность периода наблюдений на большинстве рек составляет более 60 лет. Сопоставление полученных автором диссертации результатов по водно-ресурсным районам США и юга Канады с последними национальными оценками, дают ошибку ±4%. Можно предположить, что последующие оценки не внесут значительных изменений в величины водных ресурсов по центральным районам материка.

Гидрометрическая изученность северной части материка крайне низкая, кроме того здесь мало и метеорологических станций с продолжительными периодами наблюдений. Совпадение оценок по этому региону, полученных автором диссертации, с национальными оценками прежде всего объясняется использованием во всех случаях одной карты стока (Hydrological Atlas of Canada). В последнее время изучению северных регионов Американского континента начало уделяться значительное внимание специалистов из Канады и США, в том числе и специалистов гидрологов. Поэтому в ближайшее время можно ожидать уточнения карт стока по северу материка, также как и результатов расчета водных ресурсов. При этом ошибка современных оценок по этому региону может оказаться весьма значительной.

Недостаточно гидрометрически изучена и южная часть материка. По многим странам имеются очень непродолжительные ряды гидрометрических наблюдений. Оценка водных ресурсов данной территории, проведенная автором предлагаемой диссертации, в значительной степени опиралась на метеоинформацию. Кроме того, для определения стока с неизученных в гидрометрическом отношении регионов часто использовались.

А.Измайлова Водные ресурсы. водопотребление и водообеспеченность Северной Америки карты стока, и прежде всего карта из атласа к монографии «Мировой Водный Баланс.». При этом ее точность по большей части Карибского региона и ряду бассейнов Центральной Америки весьма невысока, что указывалось еще в самой монографии. Исходя из этого и точность приводимых автором данной диссертации оценок водных ресурсов по регионам Центральной Америки и Карибии не может считаться очень высокой, и ошибка расчетов может по ряду стран составлять до 15%, однако по региону в целом она не должна превосходить 8%. При этом надо отметить, что расхождение в оценках водных ресурсов стран Центральной Америки и Карибии, произведенных автором диссертации и приводимых в различных литературных источниках, лежит в пределах ±20%. Значительное уточнение в определение водных ресурсов южной части материка могла бы внести новая карта стока по этому региону. При определенном интересе международных организаций к построению такой карты, автору представляется, что такая работа могла бы быть осуществлена в ГГИ в ближайшее время.

4) Всвязи с все возрастающим использованием поверхностных водных ресурсов на различные хозяйственные нужды и, возникающим в связи с этим в ряде регионов их дефицитом, на сегодняшний день актуальным представляется вопрос оценки современного и прогноза будущего водопотребления по различным административным территориям. В рамках данной работы такая оценка проведена для 6 видов экономической деятельности, отличающихся наибольшим водопотреблением: орошения, сельского и коммунального водоснабжения, теплоэнергетики, промышленности, а также произведена оценка дополнительных потерь на испарение, возникающих всвязи со строительством водохранилищ.

5) Оценка и прогноз водопотребления производился для основных секторов экономики всех стран Северной Америки за период 1950;1990 гг. через десятилетие, а также для 1995, 2000, 2010 и 2025 гг. В основу разработанных методов оценки и прогноза водопотребления положен комплексный тенденциальный подход, предполагающий.

А.Измайлова Водные ресурсы, водопотуебление и водообеспеченность Северной Америки совместный учет с одной стороны всех факторов, определяющих потребности в воде, и, с другой стороны, возможностей для сокращения водозабора. При этом тщательно проанализированы данные по динамике водопотребления, наблюдавшегося в течении текущего столетия (по тем странам, по которым производились его регулярные измерения) и факторам, его определяющим. Исходными данными для определения водопотребления явились: Данные ООН по динамике (за1950;1995 гг.) и прогнозу (2000 -2025) численности городского и сельского населенияДанные по динамике (1950;1995) орошаемых площадейДанные FAO по поголовью скота (по видам) и численности домашней птицы (за 1950;1995 гг) — Данные FAO по динамике (1970;1995 гг) разведения пресноводных аквакультурДанные Агенства по энергетике по динамике (1960;1995) и прогнозу (2000;2015) производства электроэнергии на тепловых и атомных электростанцияхДанные Всемирного Банка и Международного Валютного Фонда по динамике НВП выраженные в долларах США, по изменению доли промышленности в общей величине НВП, выраженные в процентах (Statistical Yearbook, 1992, World Bank, 1995, International Financial Year Book, 1950;1994), и данные по прогнозу НВП, принятые на основе сценария сбалансированного глобального роста и приведенные в работе (Strzepek, Bowling, 1995).

6) Согласно оценкам, проведенным автором данной диссертационной работы, современное водопотребление на Северо-Американском континенте составляет 685 км³ в у год. Наибольший водозабор характерен для США (около 500 км на уровень 1995 г.). В.

2 п.

Канаде на сегодняшний день потребляется 56 км воды, в Мексике — 90 км, в странах.

•з о.

Центральной Америки — 14 км и Карибии — 23 км. С начала XX века водозабор на континенте вырос почти в 10 раз. Наиболее высокие темпы его роста наблюдались до начала 1970;х годов, затем, всвязи с осознанием необходимости более экономного водопользования, темпы значительно снизились, особенно резко в США, где между 1980 и 90 гг. наблюдалось уменьшение водозабора. Согласно прогнозу, предлагаемому в.

А.Измайлова Водные ресурсы, водопотребление и водообеспеченность Северной Америки данной диссертационной работе, водопотребление в Северной Америки к 2025 г. может увеличиться до 790 км³ в год. При этом наиболее высокие темпы роста водозабора можно ожидать в странах Центральной Америки, а наиболее низкие — в США и Мексике, на значительной части территории которых уже на сегодняшний день остро стоят проблемы водного дефицита. Начиная с 1960;х годов наибольший спрос на воду имеют орошение и теплоэнергетика (41 и 33%, соответственно, на уровень 1995 г.), по предлагаемому в данной диссертации прогнозу к 2025 г. незначительно (до 39%) может сократится на материке доля водозабора на орошение, тогда как несколько вырастет доля коммунального водозабора (с 10.5% на сегодняшний день до 12%>).

7) Прогноз водопотребления является очень сложной задачей, поскольку должен учитывать множество разнообразных факторов: экономических, технологических, социальных и политических, динамика которых бывает порой непредсказуема. Исходя из этого точность предлагаемых оценок не может считаться высокой. Для высокоразвитых стран, отличающихся более стабильным экономическим развитием, она выше, тогда как слаборазвитые страны бывают подвержены немыслимым экономическим катаклизмам. В основу прогноза водопотребления были положены как прогнозные данные международных организаций (ООН, МБ, FAO, UNIDO) по факторам определяющим водозабор, так и анализ современных тенденций развития водопотребления и определяющих его факторов. В случае резких изменений в политике или экономике, существующие тенденции могут быть сильно нарушены. Однако в целом, представляется, что предлагаемый прогноз весьма точно обрисовывает общие закономерности развития водопотребления на материке, выделяет наиболее неблагоприятные с точки зрения использования водных ресурсов районы, и его результаты могут быть учтены для водохозяйственного планирования и перспективных экологических оценок. Сопоставление результатов предлагаемого прогноза с результатами наиболее надежных национальных.

А.Измайлова Водные ресурсы, водопотребление и водообеспеченность Северной Америки прогнозов по США и Канаде и рядом международных прогнозов (Margat, Andressian и др.) на начало XXI века показывают их достаточно близкое сходство.

8) Объем используемой воды в процентах от имеющихся ее ресурсов, являющийся показательной характеристикой для оценки степени освоения национальных ресурсов и величины оказываемого на них стресса, с 1950 года до настоящего времени увеличился в большинстве стран континента с уровня менее 10% до уровня 10−20%, а в Мексике, на Кубе, в Доминиканской Республике, Тринидаде и Тобаго достиг величины 20−40%. Согласно предлагаемому прогнозу к 2025 году фактически все государства Карибии, а также Сальвадор и Мексика будут потреблять 20−40% от имеющихся водных ресурсов, а на Кубе, эта величина превзойдет 40%.

9) Величина удельной водообеспеченности, показывающая отношение имеющихся водных ресурсов района (за вычетом безвозвратного водопотребления) к проживающему в нем населению, крайне неоднородна по территории материка. Средняя водообеспеченность на континенте составляет на уровень 1995 г. 16.9 тыс м3/год на 1 жителя (при средней для мира — около 7 тыс м /год). Наиболее высокие ее значения характерны для сравнительно мало населенного севера материка, где в ряде районов они превышают 10 млн м /чел.год. При этом уже на сегодняшний день около 5.24 млн. кв.км. (22% от площади континента) занимают районы с низким уровнем удельной водообеспеченности (менее 5 тыс. м /чел.год), где проживает около 263 млн человек (около 58% от населения континента), а на территории, площадью 1.74 млн кв. км (7% от площади континента) величина водообеспеченности достигает катастрофических значений (ниже 1 тыс. м3/чел.год) и здесь проживает 72 млн. человек (16% от населения континента). При интенсивном росте численности населения, спрогнозированном ООН, и росте водопотребления предлагаемом в данной диссертационной работе, к 2025 году число жителей, проживающих в районах с низкой водообеспеченностью может составить около 371 млн. человек (61% от населения континента на уровень 2025 г.), а в районах с.

А.Измайлова Водные ресурсы, водопотребление и водообеспеченность Северной Америки катастрофической удельной водообеспеченностью — около 123 млн. (20% от населения континента на уровень 2025 г.).

10) В годы низкой водности водообеспеченность территорий значительно снижается, что имеет особенно существенные последствия в районах водного дефицита. В годы 95%> обеспеченности стока уже при современном уровне экономического развития водообеспеченность большей части районов водного дефицита составляет менее 2 тыс. м3/чел.год, в перспективе в маловодные годы фактически во всех этих районах будет иметь место катастрофически низкая или очень низкая удельная водообеспеченность. При этом возрастет количество районов, где в годы низкой водности начинает нехватать возобновляемых поверхностных водных ресурсов для удовлетворения обычного уровня водозабора. В годы 50% обеспеченности стока водозабор начинает превосходить водные ресурсы в бассейне Рио-Гранде и в северной зоне Мексики, в годы 90% обеспеченности стока — в бассейнах Нижней Колорадо, в Большом Бассейне, в бассейне Южного Саскачевана и бассейне Ассинибойн-Ред, а в годы 95% обеспеченности стока такая картина может наблюдаться также в Техасе и в Калифорнии. Все это обусловливает большую остроту водных проблем на континенте и необходимость разработки эффективных мероприятий по их решению.