Использование природных вод и практическое значение гидрологии кратко

Обновлено: 05.07.2024

1. Роль воды в природе и обществе. Практическое значение гидрологии.

2. Роль воды в природе

Вода имеет большую теплоемкость,
является растворителем и участвует в
биологическом круговороте веществ.
Для многих живых организмов она
служит средой обитания.
Моря и океаны накапливают тепло,
поглощая энергию Солнца, определяют
климат и изменение погоды.
Вода – это сама жизнь, в живых
организмах она участвует в процессах
обмена, обеспечивая нормальное
развитие жизни:
человек на 60-80 % состоит из воды; при
потере 12 % воды у человека
останавливается сердце, а потеря 6-8 %
вызывает обморок.

3. Роль воды в человеческом обществе

Водоемы превратились в
транспортные пути и в источник
дешевой электроэнергии;
пресная вода – сырье для
получения разнообразной
продукции, охладитель
двигателей и компрессоров на
тепловых электростанциях и
растворитель в химической
промышленности;
ею поливают улицы и зеленые
насаждения.
Чтобы вырастить тонну пшеницы
требуется 1500 т воды, а тонну
риса – 7000 т. воды.

5. Практическое значение гидрологии

Вода является тем веществом без которого не обходиться
ни одна отрасль н/х.
Многие отрасли являются потребителями информации о
состоянии водных объектов, например гидроэнергетика,
водный транспорт.
В нашей стране этим занимается Единая
ГидроМетеорологическая служба, в состав службы входят
общегосударственная сеть гидрометеорологических
станций и постов.
Кроме этой сети пунктов есть также несколько
институтов, которые осуществляют руководство
деятельностью станций и обобщением информации.
Головной институт – Гос.Гидролог.Институт, г. СанктПетербург, и главная геофизическая обсерватория.

Природные воды давно и интенсивно используются человеком. Развитие человеческого общества неразрывно связано с использованием воды. Индире Ганди принадлежат такие слова: "Цивилизация – это диалог человека с водой". Орошаемое земледелие и современная цивилизация в целом зародились в низовьях и дельтах "великих" рек мира – Янцзы, Хуанхэ, Ганга, Инда, Нила, Тигра и Евфрата, Амударьи. Через реки и моря шло распространение человеческой цивилизации по земному шару. Испокон веков человек выбирал себе места для проживания вблизи воды. Почти все крупнейшие города мира (в том числе и многие столицы государств) расположены на реках, в их устьях, на побережьях морей.

В социальном и экономическом развитии многих стран мира водные ресурсы играли и играют в настоящее время весьма важную роль. Велико значение использования природных вод и в развитии экономики нашей страны.

По характеру использования вод все современные отрасли хозяйства обычно подразделяют на водопотребителей и водопользователей. Водопотребители – это те отрасли, которые изымают воду из ее естественных источников для использования в различных целях.

Водопользователи – это те отрасли, которые не изымают воду из источников, а используют воду как носителя энергии, среду, компонент ландшафта. К отраслям-водопользователям относятся: гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, а также такие виды человеческой деятельности, как отдых на воде, водный туризм, водные виды спорта и др.

Водные ресурсы во всех странах мира стараются использовать рационально, т.е. с наибольшим эффектом и наименьшими потерями, комплексно. Одновременно принимаются и меры по охране вод от истощения и загрязнения.

На хозяйственные нужды во всем мире используются огромные объемы воды, причем эти затраты воды неуклонно возрастают.

Водопользование в мире. Распределение полного и безвозвратного водопотребления в мире по отраслям хозяйства разное (табл. 1).

По характеру использования вод все современные отрасли хозяйства обычно подразделяют на водопотребителей и водопользователей.

Водопотребители — это те отрасли, которые изымают воду из ее естественных источников (водотоков, водоемов, водоносных пластов и т.д.), потребляют ее для выработки промышленной или сельскохозяйственной продукции и для бытовых нужд населения и возвращают в источники в другом месте и, обычно, в меньшем количестве и часто худшего качества. К отраслям – водопотребителям относятся: промышленность, тепловая и атомная энергетика, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство, которые используют воду для промышленного, коммунально-бытового и сельскохозяйственного водоснабжения, а также орошения и обводнения земель.

Водопользователи— это те отрасли, которые не изымают воду из источников, а используют воду как носителя энергии, среду, компонент ландшафта. К отраслям – водопользователям относятся: гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, а также такие виды человеческой деятельности, как отдых на воде, водный туризм, водные виды спорта и др.

Наибольшее количество воды в мире потребляется в сельском хозяйстве — в основном на орошение земель, выращивание урожая, водоснабжение животноводческих ферм. Например, для орошения 1 га рисовых чеков нужно 15—20 тыс. м 3 воды в год; на производство 1 кг пшеничного зерна требуется 0,75 м 3 воды; на 1 корову нужно до 200 л воды в сутки.

Огромное количество воды потребляется в промышленности. Без воды нельзя получить металл, ткани, бумагу, многие строительные материалы, известь, продукты пищевой промышленности и многое другое. Так, для производства 1 т стали необходимо 20 м 3 воды, 1 т бумаги — до 200 м 3 воды, 1 т никеля — 4000 м 3 воды. Чтобы добыть 1 т нефти, нужно не менее 50 м 3 воды.Одна из самых водоемких — текстильная промышленность. Если для производства 1 т хлопчатобумажной ткани нужно в среднем 20 м 3 воды, то для получения такого же количества синтетического волокна — уже 2500—5000 м 3 воды.

Крупным потребителем воды является тепловая энергетика. При производстве 1 млн кВт электроэнергии на тепловых электростанциях затрачивают 1,2—1,6 км 3 воды в год. При производстве электроэнергии на атомных электростанциях воды требуется в 1,5—2 раза больше.

Большие объемы воды требуются на хозяйственно-питьевое водоснабжение городов и поселков. В крупных городах на одного жителя приходится 300—600 л воды в сутки. Город с населением 1 млн человек потребляет в сутки до 1 млн м 3 воды, т.е. целую реку.

Водопотребление в мире.На хозяйственные нужды во всем мире используются огромные объемы воды, причем эти затраты воды неуклонно возрастают.

По данным И.А.Шикломанова, с 1900 по 1950 г. (50 лет) полное водопотребление в мире возросло с 579 до 1360 км 3 /год, т.е. в 2,3 раза, а безвозвратное (потери на испарение в пределах конкретных речных бассейнов в процессе использования воды) — с 417 до 894 км 3 /год, т.е. в 2,1 раза. За последующие 40 лет (1950 — 1990) полное и безвозвратное водопотребление в мире возросло соответственно с 1360 до 4130 км 3 /год (в 3,0 раза) и с 894 до 2360 км 3 /год (в 2,6 раза).

Распределение полного и безвозвратного водопотребления в мире по отраслям хозяйства разное (табл. 4). Главные потребители воды — это сельское хозяйство и промышленность. При этом доля безвозвратных потерь воды в полном водопотреблении в промышленности значительно меньше, чем в сельском хозяйстве. Главные безвозвратные потери воды в мире происходят в орошаемом земледелии.

По последним оценкам (И.А. Шикломанов и др., 2004), современное водопотребление в мире составляет 3790 км 3 /год. В дальнейшем, согласно тем же данным, водопотребление в мире может изменяться в соответствии с двумя разными сценариями. Согласно первому из них, водопотребление будет расти на 10—12 % в каждое десятилетие с наибольшей интенсивностью в Африке и Южной Америке и наименьшей — в Европе и Северной Америке. Согласно второму сценарию, при осуществлении эффективных мер по улучшению технологии использования вод водопотребление в мире практически стабилизируется. К 2010 г. оно возрастет на 5—6 %, а затем начнет снижаться и к 2025 г. станет близким к современному.

Таблица 4. Водопотребление в мире и некоторых странах

Характеристика водопотребления	Весь мир (1990)	США (1990)	СССР (1990)	Россия (2001)
Общее водопотребление, км 3 /год	4130 2360	670 162	400 226	66,7 –
Водопотребление по отраслям хозяйства, %:
промышленность	24 4	59 12	30 11	59 –
сельское хозяйство	65 87	34 81	54 76	20 –
коммунальное хозяйство	7 2	7 7	8 3	20 –
другие отрасли	4 7	0 0	8 10	1 –

Примечания. 1. Данные для всего мира, США и СССР — по И.А. Шикломанову, для России — из Государственного доклада о состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2001 г. (Министерство природных ресурсов); прочерк означает отсутствие данных.

2. В числителе приведено полное, в знаменателе — безвозвратное водопотребление.

В настоящее время (И.А. Шикломанов и др., 2004) около 40% населения Земли живет в условиях очень низкого обеспечения пресной водой. Если рост водопотребления будет в будущем происходить по первому упомянутому выше сценарию, то к 2025 г. в критической ситуации окажется уже 60% населения планеты.

Водопотребление в СССР. Оно росло очень быстро, особенно в послевоенные годы. С 1950 по 1990 г. полное и безвозвратное водопотребление увеличилось соответственно с 95 до 400 км 3 /год (в 4,2 раза) и с 52 до 226 км 3 /год (в 4,3 раза).

Интересно сравнить структуру водопотребления в СССР и США. Данные табл. 4 свидетельствуют о том, что в 1990 г. доля безвозвратных потерь воды в СССР (56%) была заметно больше, чем в США (24%); доля полного водопотребления в промышленности в США была больше, чем в СССР.

Водопотребление в России.Распад СССР привел к тому, что России досталась относительно небольшая доля орошаемых земель бывшего СССР (главная их часть приходилась на Среднюю Азию, Казахстан, Украину). Кроме того, в 1990-х г. сказался и спад промышленного и сельскохозяйственного производства, вызванный экономической дестабилизацией.

В результате в России объем водопотребления по сравнению с тем, который был и в СССР и в РСФСР, заметно сократился. По данным РосНИИВХа, в 1991—1998 гг. потребление пресной воды уменьшилось в России на 31%, а морской воды — на 25%.

В 2001 г. в России полное водопотребление составило 66,7 км 3 (см. табл. 4). На долю пресных вод пришлось 60,7, морских — 6,0 км 3 . Из поверхностных источников в этом году было использовано 51,8, из подземных — 8,9 км 3 пресных вод. Главным потребителем воды была промышленность.

В 2001 г. в России 56,3 км 3 отработанных вод вновь поступило в водные объекты (из них 54,7 км 3 , или 97%,— в поверхностные). Объем сточных вод между отраслями хозяйства распределился следующим образом, %:

на долю промышленности пришлось 63,

сельского хозяйства— 11,

коммунального хозяйства — 25,

других отраслей — 1.

Часть сточных вод была недостаточно очищена. Основной объем загрязненных сточных вод, поступающих в водные объекты, дают промышленность и коммунальное хозяйство.

В последние годы, согласно материалам VI Всероссийского гидрологического съезда (2004), величина водопотребления в России стабилизировалась на уровне около 70 км 3 /год.

В основе системы управления водными ресурсами России лежат следующие принципы:

· рациональное использование, т.е. единство процессов использования и охраны вод;

· территориально-бассейновый подход;

· государственная собственность на все природные ресурсы, включая водные, и гидротехнические сооружения.

Используются три уровня управления водным хозяйством:

· федеральный орган (Федеральное агентство водных ресурсов);

· бассейновый орган, подчиняемый федеральному и представляющий интересы государства по использованию и охране водных ресурсов бассейна реки;

· территориальный орган, имеющий двойное подчинение:

A. бассейновому органу и

Таблица 4. Водопотребление в мире и некоторых странах

Характеристика водопотребления	Весь мир (1990)	США (1990)	СССР (1990)	Россия (2001)
Общее водопотребление, км 3 /год	4130 2360	670 162	400 226	66,7 –
Водопотребление по отраслям хозяйства, %:
промышленность	24 4	59 12	30 11	59 –
сельское хозяйство	65 87	34 81	54 76	20 –
коммунальное хозяйство	7 2	7 7	8 3	20 –
другие отрасли	4 7	0 0	8 10	1 –

2. В числителе приведено полное, в знаменателе — безвозвратное водопотребление.

на долю промышленности пришлось 63,

сельского хозяйства— 11,

коммунального хозяйства — 25,

других отраслей — 1.

В основе системы управления водными ресурсами России лежат следующие принципы:

· рациональное использование, т.е. единство процессов использования и охраны вод;

· территориально-бассейновый подход;

· государственная собственность на все природные ресурсы, включая водные, и гидротехнические сооружения.

Используются три уровня управления водным хозяйством:

· федеральный орган (Федеральное агентство водных ресурсов);

· территориальный орган, имеющий двойное подчинение:

A. бассейновому органу и

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Вода — важнейший компонент многих экосистем, причем не только водных (пресноводных, морских), но и наземных, поэтому наличие воды — непременное условие поддержания экологического равновесия и биоразнообразия как в водных объектах, так и на суше. Без использования воды нельзя преодолеть в глобальном масштабе ни продовольственный, ни энергетический кризисы.
Хотя вода на Земле в целом — это в основном возобновляемый природный компонент, водные ресурсы в отдельных районах подвержены антропогенному истощению и загрязнению. Вода —бесценное богатство человечества, поэтому водные ресурсы люди должны бережно и экономно использовать и охранять.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Теория гиодезии.docx

Роль воды в природе и обществе. Практическое значение гидрологии.

Хотя вода на Земле в целом — это в основном возобновляемый природный компонент, водные ресурсы в отдельных районах подвержены антропогенному истощению и загрязнению. Вода —бесценное богатство человечества, поэтому водные ресурсы люди должны бережно и экономно использовать и охранять.

Практическое значение гидрологии. Гидрологи обеспечивают водопотребителей и водопользователей данными о количестве и качестве воды, о пространственно-временных изменениях гидрологических характеристик.

Практическое значение гидрологии

Промышленность и коммунальное хозяйство

Оценка количества и качества потребляемой воды

Данные о режиме источника, из которого осуществляется водозабор

Строительство на берегах рек

Знания об уровнях воды, ледовых явлениях, скоростях течения, русловых процессах

Строительство на берегах морей

Данных о волнении, ледовых явлениях и других характеристиках морского режима

Речной водный транспорт

Сведения об уровнях воды, скоростях течения, ледовых явлениях, русловых процессах

Данные о колебаниях стока воды

Сведения о физико-химических характеристиках воды (температуре, солености, содержании кислорода и т. д.)

Защита населенных пунктов и земель от наводнений

Исследования и прогнозы наводнений на реках, вызванных дождевыми паводками или ледяными заторами, а в устьях рек и в прибрежных морских районах — штормовыми нагонами и волнами цунами

Разработка мероприятий по защите водных объектов от истощения и загрязнения

В последние десятилетия важной частью гидрологических исследований в России стали изучение реакции вод суши на глобальное потепление и оценка изменений режима водных объектов суши под влиянием хозяйственной деятельности.
Понятие о гидросфере, её общая характеристика.

Большая часть воды, участвующей в круговороте веществ на Земле, представлена в виде водных объектов, т. е. скоплений природных вод на земной поверхности и в верхних слоях земной коры, обладающих определенным гидрологическим режимом. Выделяют три группы водных объектов — водотоки, водоемы и особые водные объекты.

К водотокам относятся водные объекты на земной поверхности с поступательным движением воды в руслах в направлении уклона (реки, ручьи, каналы). Водоемы — это водные объекты в понижениях земной поверхности с замедленным движением вод (океаны, моря, озера, водохранилища, пруды, болота). Группу водных объектов, не укладывающихся в понятие водотоков и водоемов, составляют особые водные объекты — ледники и подземные воды (водоносные горизонты).

Многие водные объекты обладают водосбором, под которым понимается часть земной поверхности и толщи почв и горных пород, откуда вода поступает к данному водному объекту. Водосборы имеются у всех океанов, морей, озер, рек. Граница между смежными водосборами называется водоразделом. Различают поверхностный (орографический) и подземный водоразделы.

Под гидрографической сетью обычно понимают совокупность водотоков и водоемов в пределах какой-либо территории. Однако правильнее гидрографической сетью считать совокупность всех водных объектов, находящихся на земной поверхности в пределах данной территории (включая ледники). Часть гидрографической сети, представленная водотоками (реками, ручьями, каналами), называется русловой сетью, а состоящая только из крупных водотоков — рек — речной сетью.

Природные воды Земли формируют ее гидросферу. Под гидросферой понимают прерывистую водную оболочку земного шара, расположенную на поверхности земной коры и в ее толще, представляющую совокупность океанов, морей и водных объектов суши (рек, озер, болот, подземных вод), включая снежный покров и ледники.

Любой водный объект и его режим могут быть описаны с помощью некоторого набора гидрологических характеристик:

Характеристики водного режима: уровень воды (Д м в Балтийской системе высот (БС) или см над 0 поста), скорость течения (v, м/с), расход воды (Q, м3/с), сток воды за интервал времени At (W, м\ км3), уклон водной поверхности (I, величина безразмерная) и т. д. Большинство этих характеристик может быть отнесено не только к водотокам и водоемам, но и к особым водным объектам — ледникам, подземным водам.
Характеристики теплового режима: температура воды, снега, льда ( Т, °С), теплосодержание водного объекта или тепловой сток за интервал времени At (0, Дж) и т. д.
Характеристики ледового режима: сроки наступления и окончания различных фаз ледового режима (замерзания, ледостава, таяния, вскрытия, очищения ото льда), толщина ледяного покрова, сплоченность льдов и т. д.
Характеристики режима наносов: содержание в воде взвешенных наносов или мутность воды (s, кг/м3), расход наносов (R, кг/с), распределение наносов по фракциям (крупности) и т. д.

Вода — это простейшее устойчивое в обычных условиях химическое соединение водорода с кислородом. По своей химической природе — это оксид (окись) водорода Н20. В чистом виде вода — вещество бесцветное, не имеющее ни вкуса, ни запаха.

Наиболее важные физические аномалии воды и их географическое значение

Физическая характеристика воды

водных объектов на Земле

природы Земли в целом

Температура плавления (замерзания), 0 °С

Вода может существовать в твердом виде

Существование ледников и снежного покрова

Температура кипения, 100 °С

Вода может существовать в жидком виде

Существование водоемов и водотоков — океанов, морей, рек, озер

Температура наибольшей плотности, 4 °С

Наступает не в момент замерзания, а при более высокой температуре

При охлаждении водоема вода прекращает опускаться при достижении температуры наибольшей плотности. Водная толща не замерзает

Сохранение жизни в водоемах зимой

Плотность льда, 917 кг/м3

Плотность льда меньше, чем жидкой воды

Лед всплывает, теплоизолирует водоем, замедляет его охлаждение

Удельная теплота плавления (замерзания), 333 • 103 Дж/кг

При плавлении льда требуется большая затрата теплоты; при замерзании это же количество теплоты выделяется

Регулирование тепловых процессов

Удельная теплота испарения (конденсации), 2,5 • 106 Дж/кг при 0 °С, 2,26 х 106 Дж/кг при 100 °С

При испарении воды требуется большая затрата теплоты; при конденсации водяного пара это же количество теплоты выделяется

Удельная теплоемкость, 4190 Дж/(кг-°С) при 15 °С

Вода медленно нагревается и медленно охлаждается

Коэффициент теплопровод ности, 0,57 Вт/(м х °С) при 0 °С

Коэффициент вязкости, 1,14- 10 6 м2/с при! 5 °С

Вода текуча и хорошо смачивает твердые тела

Вода переносит наносы, растворенные вещества, теплоту, совершает механическую и эрозионную работу

Коэффициент поверхностного натяжения, 75,6 • 103 Н/м при 0 °С и 60,8 • Н/м при 90 °С

В порах фунта и растениях действуют капиллярные силы. Капли воды обладают ударной силой

Питание растений. Дождевая эрозия

Данные об основных физических аномалиях воды. В табл. приведены сведения о 10 основных аномалиях воды и их влиянии на гидрологические процессы и природные условия на Земле в целом.
Мировой океан. Ресурсы Мирового океана, их использование и охрана.

Воды океанов и морей обладают гигантскими запасами биологических, минеральных, энергетических ресурсов, используемых еще слабо и весьма неравномерно.

Морская вода — это среда, которая очень благоприятна для развития жизни, ее состав сходен с составом человеческой крови. Считается, что жизнь на нашей планете началась в океане. И воды океанов и морей населены огромным количеством живых организмов, качественно необычайно разнообразных.

Под биологическими ресурсами океана понимается потенциальная продукция полезных организмов, которая всегда больше возможного изъятия биологических продуктов человеком. Эти ресурсы необходимо знать, чтобы вести промысел рационально, не подрывая базы для воспроизводства объектов промысла. Продукция (П) океана (табл. 10.6) характеризует производительность (продуцирование) группы организмов, т. е. это понятие преимущественно экологическое; биомасса (Б) — количество живых организмов (по массе или объему) в одном кубическом метре воды (для планктона и нектона) или на одном квадратном метре площади дна (для бентоса); П/Б — отношение продукции к биомассе — величина, характеризующая активность организмов.

Минерально-сырьевые ресурсы океанов и морей начинают играть важнейшую роль в экономике многих государств: запасы нефти на морском дне; в россыпях добывают титан, цирконий, касситерит, золото, платину, серебро, цинк, алмазы, фосфориты; шахтным способом (с берега) добывают каменный уголь, руды железные, медные, никелевые, ртутные, железомарганцевые конкреции; янтарь, строительные материалы (песок, гравий и ракушечник) и минеральных солей.

Энергетические ресурсы океана представлены энергией волнения, течений (прежде всего струйных, а также сильных течений в морских проливах и узостях), термоядерной энергией (возможно выделение сверхтяжелого изотопа водорода — трития), разностью температуры воды на различных горизонтах, осмотическим давлением в районах смешения пресных и соленых вод и энергией приливов.

Одно из главных богатств Мирового океана — его рекреационные ресурсы, имеющие важное значение для туризма, отдыха и лечения.
Мировой океан. Экологическое состояние.

Несмотря на огромные размеры океана, человек все сильнее влияет на его природные условия. Если раньше негативные последствия хозяйственной деятельности проявлялись лишь в прибрежных районах океана, то теперь они сказываются и в открытых его частях. Неблагоприятное влияние человека на океан заключается прежде всего в изменении его экологического состояния, загрязнении его вод и чрезмерной добыче промысловых морских организмов.

При анализе последствий загрязнения выделяют группу наиболее распространенных загрязняющих веществ, таких, как нефтяные углеводороды, тяжелые металлы, поверхностно-активные вещества, хлорорганические и фосфорорганические вещества, искусственные радионуклиды, биогенные и органические вещества, которые формируют крупномасштабное фоновое загрязнение гидросферы.

Антропогенное воздействие влияет не только на биотическую составляющую морских экосистем. Оно проявляется в нарушениях гидрологического и гидрохимического режимов, процессов тепло-, влаго- и газообмена между океаном и атмосферой, естественньгх биогеохимических циклов, определяя экологические условия в тонком приповерхностном слое океана, в котором обитает специфическое сообщество организмов — нейстон и плейстон.

Огромный вред морской фауне нанесла чрезмерная и неконтролируемая добыча промысловых рыб и некоторых других животных. Почти полностью истреблены котики на Командорских островах, сократилась численность китов, нарушено воспроизводство осетровых в Каспийском море, сельди в Атлантике.

Самоочищение — совокупность всех природных процессов, направленных на восстановление первоначальных свойств и состава воды, разложение, утилизацию загрязняющих веществ. Гидродинамические факторы, не являясь по существу факторами самоочищения, могут способствовать ускорению или торможению самоочищения. Главным фактором самоочищения природных вод от загрязняющих органических веществ выступает, прежде всего, жизнедеятельность микроорганизмов — деструкторов, способных трансформировать эти вещества и переводить их в минеральную форму. Проблема количественной оценки всех факторов самоочищения очень сложна и далека от окончательного решения.

Читайте также: