Хозяйственное использование водных ресурсов

По оценке, выполненной в Государственном гидрологическом институте [13], структура водохозяйственного баланса Азии в 1980 г. включала, км³/год:

водозабор… 1910 (51% базисного стока) безвозвратное водопотребление… 1380 (72% водозабора) сброс сточных вод… 530 (14% базисного стока) Особенность азиатского водного хозяйства, по сравнению с европейским, состоит:

• • в 4,5 раза большем отборе воды из поверхностных и подземных ее источников на хозяйственные нужды несмотря на то, что в 1980;е годы население Азии лишь в 3,5 раза превышало число жителей Европы. В среднем меженный сток азиатских рек из-за водоотбора сокращался вдвое, а его восполнение сточными водами было вдвое меньшим, чем в Европе;
• • в 10 раз большем безвозвратном водопотрсблении, при котором более 70% воды расходуется на испарение с почвы, транспирацию и урожай сельскохозяйственных культур, выращиваемых преимущественно на землях, площадь которых составляет 80% орошаемых угодий мира.

Таким образом, несмотря на вдвое большее поступление адвективной атмосферной влаги и ее более полное вовлечение в континентальный гидрологический цикл (благодаря чему количество осадков в Азии в 4 раза, а средний годовой сток в 4,5 раза больше, чем в Европе), удельная водообеспеченность населения мала. Этот показатель, рассчитанный по формуле (4.1) с учетом величины базисного речного стока, не превышает в Азии в среднем 2,7 м³/(сут жит.), что в 1,5 раза меньше, чем в Европе. Причина этого — не столько в большем населении, сколько в большей внутрии межгодовой изменчивости стока, и потому в заметно меньшей доле устойчивого базисного стока (26% в Азии и 34% в Европе), в менее технически оснащенном и организованном водном хозяйстве.

В отличие от Европы, где доминирует промышленное водопотребление, в Азии главенствующую роль в водохозяйственном балансе играет сельское хозяйство и как водопотребитель, и как основной поставщик сточных вод (рис. 5.2), преимущественно с.

Рис. 5.2. Водопотребление основными отраслями водного хозяйства в Азии в 1980 г. [13]:

о — структура водозабора (1910 км³Дод); б— структура сточных вод (521 км³/год); в— водозабор (У) и сброс сточных вод (2)

в азиатских регионах ирригационных систем. Объем воды, использовавшейся в азиатской промышленности, на треть меньше, чем в Европе. Водозатраты в коммунальном хозяйстве приблизительно такие же, как в Европе. Потери воды на дополнительное испарение с азиатских водохранилищ оцениваются приблизительно вчетверо большей величиной (40 км³/год), чем с европейских. Однако его доля в структуре водопотребления в Азии (2%) даже меньше, чем в Европе (3%).

На рис. 5.2 видно, что наибольшим общим и безвозвратным водопотреблением отличается Южная Азия, включающая полуостров Индостан, Индо-Гангскую равнину и ее горное обрамление — южные склоны Гималаев, Гиндукуша и юго-восточную окраину Иранского нагорья. На территории этой природной области расположены Пакистан, Индия, Непал, Бутан, Бангладеш и ШриЛанка. По объему водопотребления на втором месте — Юго-Восточная Азия, охватывающая территорию Индокитайского полуострова от Малайи на западе до Южного Китая (к югу от Янцзы), а также острова Малайского архипелага, включая Филиппины. В этих двух природных областях Азии, наиболее обильно увлажняемых муссонными дождями, общее водопотребление достигает 60% используемых в этой части света водных ресурсов. На сравнительно небольшой территории Закавказья и в обширной Сибири с российским Дальним Востоком общее водопотребление в 20 раз меньше. В отличие от других областей Азии, на этих территориях объем сточных вод превышает величину безвозвратных потерь воды в процессе ее использования.

Среди азиатских стран наиболее развито промышленное водопотребление в Японии, что приводит к сильному загрязнению поверхностных вод на островах и в прибрежной акватории Тихого океана. Под приморскими городами образуются депрессионные воронки, в которые фильтруется морская вода. Засоление подземных вод препятствует дальнейшему их использованию для питьевого водоснабжения. Поэтому в Японии значительная часть промышленного производства расходует морскую воду, а источником питьевого водоснабжения населенных пунктов как в Японии, так и в других азиатских странах, включая Токио и Тегеран, служат водные ресурсы многочисленных небольших водохранилищ и зарегулированных озер. К Пекину и его морскому порту г. Тяньцзынь перебрасывается вода из р. Луаньхэ по каналу с пропускной способностью до 1,1 км³Дод [13].

В странах с наиболее острым дефицитом водных ресурсов — в Саудовской Аравии, Кувейте, Израиле, питьевую воду вырабатывают на опреснительных установках, обессоливающих морскую воду. В 1980 г. таким способом в 100 странах мира было произведено около 3 км³/год пресной воды, из которой 25% — в Саудовской Аравии. Опреснительные установки имеются и в Японии.

Кувейт, хотя и занимает одно из первых мест в добыче пресной воды из морской, дополнительно импортирует воду из Ирака, из водохранилищ Месопотамии.

Ирригация— особенно водоемкая отрасль азиатского водного хозяйства. Для орошения 144 млн га в Азии использовалось в 1980 г. около 1600 км³/год воды, из которых 400 — 440 км³/год — в Китае. На юго-востоке этой страны, где наиболее развито производство риса, его выращивают в чеках (обвалованных делянках, затапливаемых слоем воды до нескольких дециметров). Этот способ орошения очень водоемок. В Северном Китае, где преобладают другие зерновые культуры (пшеница, кукуруза) и возделываются многие овощные культуры, развито орошение подземными водами. Между этими регионами расположен третий регион Китая с не менее развитым сельскохозяйственным производством, которое снабжается водой в основном из многочисленных прудов (их называют «танки»), наполняемых ливневыми осадками.

В Индии орошают 60% сельскохозяйственных земель, на что затрачивается до 18% национальных динамических водных ресурсов. Развиты сложные мелиоративные системы, питаемые водой из крупных ирригационных каналов. Одни из них построены уже много веков назад и все время совершенствуются, другие спроектированы и частично построены в XX в. Самая крупная в мире переброска стока (11 км³/год на 1100 км) может быть осуществлена по Каракумскому каналу из Амударьи до г. Красноводска на Каспии (после завершения работ по проекту). Почти столь же крупная по масштабу переброска воды (22 км³/год на 470 км) осуществляется в настоящее время и по магистральному оросительному каналу Раджастхан [13] из глубоководных горных водохранилищ Бхакра (на р. Сатледж — левом притоке Инда) и Понг (на р. Биас— притоке Сатледжа) на юго-запад Индо-Гангской равнины. Этот канал продлевается для обводнения пустыни Тар. Оба водохранилища аккумулируют 99% стока наносов. Осветленная ими вода способствует фотосинтезу макрофитов и сильному зарастанию ими каналов. Для борьбы с зарастанием периодически осушают отдельные участки каналов на несколько суток. В районах, где нет каналов (преимущественно на западе Индии), для орошения используют подземные воды из колодцев и скважин глубиной до 175 м или поверхностные воды (на плоскогорье Декан) из малых прудов-«танков».

Разрабатываются различные мероприятия по снижению непродуктивного (физического) испарения с водной поверхности рисовых чеков, для чего предусматривается использование гексадеканола. Это — синтезированное органическое вещество, которое при внесении в воду образует на ее поверхности очень тонкую мономолекулярную пленку, сокращающую интенсивность испарения воды до 30%. Но его применение на источниках питьевого водоснабжения недопустимо, так как эта пленка не только уменьшает испарение, но и почти прекращает газообмен между водой и атмосферой. Отсутствие аэрации при большом содержании органического вещества и высокой температуре ведет к тому, что в воде под пленкой быстро расходуется кислород на окисление органических веществ, вследствие чего возникают заморные явления с резким ухудшением качества воды. Она становится непригодной для питьевого и рекреационного использования.

Даже в Индонезии, расположенной на Зондских островах с большим слоем осадков и достаточно равномерным их распределением в течение года, на орошение более 30% обрабатываемых земель расходуют 65 — 70 км³/год воды (на 1га посевов риса затрачивается до 30 тыс. м³/год). На Яве уже исчерпаны оросительные ресурсы, регулируемые многими небольшими водохранилищами. Поэтому мелиоративные работы, сочетающие орошение с осушением заболоченных территорий, распространяются на менее населенные острова — Суматру и Калимантан.

В Бангладеш, около 20% территории, расположенной в дельте Ганга и Брахмапутры, затапливается в половодье, также тратят много воды на орошение в зимний период, когда эти районы обсыхают после летнего затопления и требуют полива полей для выращивания второго и третьего урожая.

В Монголии с совершенно иными природными условиями сельское хозяйство представлено в основном животноводством, для которого не хватает имеющихся водных ресурсов. Летом здесь реки пересыхают, а зимой перемерзают, поэтому главный источник водоснабжения — вода из глубоких скважин. Разведанные запасы подземных вод интенсивно эксплуатируются не только для сельскохозяйственного, но и для питьевого водоснабжения.

В Афганистане и Иране орошение ведется при помощи кяризов — старинных устройств, которые представляют собой дренажные канавы и каналы, засыпанные обломочным материалом и перекрытые водонепроницаемой кровлей. В некоторых случаях засыпка отсутствует. Кяризы сооружаются в предгорьях, там, где наиболее интенсивна инфильтрация воды. Они служат подземными коллекторами фильтрующихся подземных вод и обеспечивают экономию воды (без потерь на испарение) при ее подаче на орошаемые сельскохозяйственные земли. Однако кяризы часто требуют ремонта, и поэтому даже в Коране записано, что вклад в их ремонт должен быть пропорционален водозабору. В Афганистане имеется Джелалабадский ирригационный канал, питаемый водой р. Кабул, а в среднем течении р. Гильменд — крупный гидроузел Каджикай, из водохранилища которого берут начало несколько ирригационных каналов. Они обеспечивают водой до 40 % орошаемых земель в южной части Афганистана.

Источником питания Мильско-Муганской оросительной системы на севере Ирана служит каскад гидроузлов на пограничной р. Араке, водные ресурсы которой, пополняемые из Мингечаурского водохранилища на р. Куре, используются и закавказскими республиками. Приходящие в упадок системы иранских кяризов заменяются буровыми скважинами глубиной до 250 м, начато сооружение сети малых и средних водохранилищ. Суммарный объем сотен уже построенных ирригационных водохранилищ Ирана составляет около 30 км³ [1]. Среди них наиболее крупное, объемом.

3,5 км³ — на р. Диз (правый приток р. Карун) в бассейне Шаттэль-Араба регулирует подачу воды в иранские оросительные системы в пределах Месопотамской низменности.

В водоснабжении Турции, Сирии и Ирака и развитии в них ирригации большую роль играют каскады крупных водохранилищ на реках Тигр и Евфрат. В их междуречье для защиты Багдада от наводнений создан гидротехнический комплекс Тартар, включающий одно из крупнейших водохранилищ Азии и каналы ТигрТартар (пропускная способность 1000 м³/с), Тартар —Евфрат (1100м³/с) и Тартар—Тигр (600 м³/с). Регулирование стока гидроузлами этого комплекса обеспечивает не только орошение, но и разбавление высокоминерализованных дренажных сточных вод с орошаемых массивов в низовьях гидрографической сети бассейна р. Шатт-эль-Араб. Ее сток в Персидский залив составляет в среднем всего 46 км³ воды, а ее большая часть (64 км³/год) испаряется с орошаемых массивов, болот и водоемов Месопотамской низменности.

Наряду с ирригацией к важнейшим задачам водного хозяйства в Азии относится борьба с наводнениями. Особенно велика в этом отношении роль всех крупных и множества небольших водохранилищ, осуществляющих нивелирование пиков дождевых паводков. Кроме того, во многих странах построены системы дамб, которые в низовьях рек предохраняют от затопления обширные низменные территории. Большинство азиатских рек (за исключением сибирских) в половодье и паводки перемещает значительные массы наносов, поэтому в низовьях, где небольшие уклоны, в руслах происходит отложение речных взвесей, вызывающее подъем водной поверхности над прирусловыми валами. Возникает необходимость все большего наращивания их высоты с помощью дамб. Например, общая длина таких дамб в Китае составляет 160 тыс. км [13], из них 55 тыс. км — вдоль среднего и нижнего течения р. Янцзы и впадающих в нее притоков от г. Ичан до Шанхая. Высота этих дамб на 1 — 2 м выше максимального уровня воды в реке в половодье 1954 г. Тем не менее из-за муссонных ливней (реже при тайфунах) расход воды достигает свыше 100 тыс. м³/с. Это случается на Янцзы в последние 2000 лет в среднем один раз в десятилетие. Тогда на том или ином участке русла происходит прорыв дамб, что вызывает катастрофическое наводнение (по размеру затопленной местности, продолжительности затопления, экологическим и экономическим ущербам).

Коренное изменение водного режима Янцзы произойдет по завершению гидротехнического проекта «Три ущелья», называемого также проектом XXI в. Выше г. Ичан, где Янцзы резко сужается, прорезая горные хребты, начато строительство крупнейшего в Китае и во всем мире гидроузла Санься. В его составе железобетонная плотина высотой 175 м, водосброс, и две прибрежные гидроэлектростанции, каждая из которых будет оборудована 13 турбинами. Их суммарная мощность составит 17,7 тыс. МВт (втрое больше самой мощной в мире Саяно-Шушенской ГЭС). Чтобы обеспечить судоходство, гидроузел включает две лестницы шлюзов (из 5 камер каждая) для грузовых и лифт для быстроходных пассажирских судов. Выше этого гидроузла возникает водохранилище длиной около 100 км, площадью 800 км² и объемом при НПУ.

37,5 км³. Для сезонного регулирования стока Янцзы полезный объем водохранилища составит 16,5 км³ при сработке до 30 м. Благодаря этому водохранилищу, как считают китайские гидрологи, удастся полностью ликвидировать крупные наводнения в среднем и нижнем течениях Янцзы, при которых максимальный расход воды в реке (более 100 тыс. м³/с) в 30 раз больше среднего многолетнего расхода. Перед перекрытием Янцзы в этом створе необходимо переселить более 1,1 млн человек из зоны затопления, переместить из нее знаменитые храмы. Мощнейшая ГЭС обеспечит пиковую нагрузку энергосетей всего юга Китая, резко улучшит условия речной навигации. В настоящее время не все суда могут преодолевать быстроток на участке трех ущелий, а попуски воды из водохранилища в меженный период улучшат судоходные условия на протяжении почти 1500 км нижнего течения Янцзы. Станет возможной более масштабная переброска вод Янцзы по реконструируемому Великому каналу длиной 1700 км (построенному еще в VII —VIII вв.) на север страны вплоть до Пекина.

Чтобы обеспечить строительство гидроузла Санься, примерно в 80 км ниже его створа построен гидроузел Гэчжауба, плотиной которого впервые перекрыто в 1986 г. русло Янцзы — третьей среди величайших рек мира (по водоносности она уступает лишь Амазонке и Конго). Этот пионерный гидроузел снабжает ведущуюся выше него грандиозную стройку электроэнергией, а его водохранилище объемом 1,6 км³ улучшает условия транспортировки тяжелых грузов, необходимых для сооружения плотины Санься. Со временем Гэчжауба станет выполнять на нижней Янцзы важную функцию контррегулятора попусков мощнейшей ГЭС.

Учитывая тенденции развития водного хозяйства в 1950—1980 гг. в отдельных регионах Азии, обобщенные показатели структуры водопотребления в которых показаны на рис. 5.2, спрогнозирован рост общего и безвозвратного водопотребления в Азии к 2000 г. [13] и ожидаемая интенсификация внутриконтинентального гидрологического цикла. По этому прогнозу компоненты водохозяйственного баланса увеличатся следующим образом:

водозабор — до 3140 км³/год (с 51 до 84% базисного стока); безвозвратное водопотребление — до 2020 км³/год (но его доля в водозаборе снизится с 72 до 64%);

сброс сточных вод — с 530 до 1120 км³/год (с 14 до 30% базисного стока), что в среднем вдвое усилит антропогенное загрязнение азиатских рек в меженный период.

При этом осадки континентального происхождения увеличатся в среднем на 1330 км³/год (т.е. на 6,5%), на 65% компенсируя безвозвратное водопотребление. Эти дополнительные, преимущественно ливневые осадки приведут к увеличению летнего стока рек Азии на 25 км³/год (т.е. всего на 0,2%), что практически не изменит их паводковый сток.