Розповсюдження води на Землі

Мета та зміст екологічних досліджень в гідросфері

Поняття “водні ресурси” містить всі води нашої планети, які знаходяться у вільному стані (хімічно незв’язаному): поверхневі і підземні води, ґрунтову вологу, води льодовиків, озер, штучних водоймищ, які використовуються або можуть бути використані людством на даному рівні розвитку його виробничих сил. В наш час основними водними ресурсами в нашій країні є прісні поверхневі і підземні води, які доступні для експлуатації.

Гідрологія це наука про водні об’єкти земної кулі: океани і моря, озера та водосховища, ріки, болота, льодовики та підземні води, які у сукупності складають водну оболонку Землі, її гідросферу. Вона вивчає закономірності формування водних об’єктів і процеси, які в них відбуваються, у тісному зв’язку з фізико-географічним середовищем та господарською діяльністю людини. Завданням гідрології є вивчення закономірностей формування стоку в басейні, рух води у водних об’єктах та їх режим.

Вода є джерелом життя на Землі. Ріки і озера дають воду для зрошення та обводнення земель, служать цілям транспорту, водопостачання та джерелом отримання енергії. Окрім того, що вода – велике багатство, вона може завдавати і великої шкоди при проходженні високих паводків і повеней. Втручання людини веде до зміни режиму водних об’єктів і водних систем в цілому. В майбутньому активне втручання людини в гідрологічні процеси буде безперервно зростати. В зв’язку з цим перед гідрологією постала задача вивчення впливу господарських заходів на гідрологічний режим водних об’єктів, систем, зокрема, річковий стік, рух наносів, хімічні і біологічні властивості річкових вод. Проблеми вирішування цих завдань створили нову галузь екології – екологію гідросфери.

Велике значення в змісті екологічних досліджень в гідросфері набуває розробка теорій довгострокових прогнозів водних ресурсів, які змінюються під впливом природних причин (внутрішньовікові та вікові циклічні коливання), та під впливом діяльності людини.

Щоб робити екологічні висновки і прогнози по водних об’єктах, необхідно вивчити процеси, які протікають на водозборах, а це неможливо без розуміння закономірностей фізико-географічних процесів і явищ. Отже, для розуміння господарських перетворень і наслідків в гідросфері необхідно вивчити її природні явища і закономірності, які й розкриває для нас гідрологія і гідрохімія. Останні історично розвивались у тісному зв’язку з дисциплінами географічного циклу: кліматологією, метеорологією, геоморфологією, ботанікою, ґрунтознавством.

Вивчаючи закономірності змін рівнів і витрат води, терміки та льодового режиму, твердих наносів та руслових процесів, гідрологія спирається на результати багаторічних спостережень на водних об’єктах. Мережа гідрометеорологічних станцій охоплює не тільки крупні і середні, але і дуже малі ріки з площею водозборів в сотні і навіть десятки квадратних кілометрів, особливо в гірських районах. В системі гідрометслужби України нараховується в Івано-Франківський області 23 пункти опорної мережі, на яких ведуться регулярні гідрологічні спостереження, тривалість яких сягає 50 років, а в окремих випадках більше 100 років (р.Дністер – м.Галич). Крім того існує ще відомча мережа пунктів спостережень за гідрологічними явищами.

Інформацію про кількісний і якісний стан природних вод, необхідну для
спеціаліста-еколога, можна отримати в спеціальних виданнях Державного водного кадастру. В цих виданнях сконцентровані всі дані про режим поверхневих і підземних вод, а також дані про їх використання різними галузями господарства. Таким чином, видання Державного водного кадастру дозволяють не тільки об’єднати накопичену інформацію про гідрологічний режим водних об’єктів, але й використати її для раціонального поводження та охорони водних ресурсів.

Розповсюдження води на Землі

Повний об’єм вільної (незв’язаної) води на Землі приблизно дорівнює 1,45^.10⁹ км³. З цієї кількості в морях і океанах утримується 1,34^.10⁹ км³ , тобто 92%, в верхніх шарах земної кори у вільному вигляді – біля 60 млн.км³ (4%). Решта припадає на всі поверхневі води суходолу – озера, ріки, болота, льодовики, причому в льодовиках, головним чином в Антарктиді та Гренландії, знаходиться абсолютно переважаюча частина поверхневих вод суші.

Велика кількість води утримується в літосфері в фізично та хімічно зв’язаному стані. Деяка кількість вологі у вигляді пари знаходиться в атмосфері (біля 14 тис.км³) та заповнює порожнини в земній корі. Нарешті, вода утримується у всіх рослинних та тваринних організмах, у сукупності складаючи біосферу Землі.

Із всієї площі поверхні Землі, яка дорівнює 510 млн.км², поверхня Світового океану займає 361 млн. км² (71%), а поверхня суходолу 149 млн. км² (29%). Але площа поверхні усіх водоймищ суходолу дуже невелика – менше 3% суходолу. Льодовики охоплюють значно більшу площу – біля 11% суходолу.

Якщо підрахувати сумарний об’єм води у всіх ріках світу, то він опиниться приблизно рівним 2120 км³, тобто майже в мільйон разів менше об’єму води в Світовому океані і майже в 11 тисяч разів менше кількості води, яка накопичилась в льодовиках.

На поверхні материків виділяють дві категорії областей: периферійні (стічні) та замкнуті (безстічні). До периферійних відносять ті ділянки суходолу, з яких ріки виносять воду в Світовий океан. Замкнуті ж області не мають стоку в океан.

В свою чергу, ареал периферійних областей поділяють на Атлантичний та Тихоокеанський схили. Перший включає басейни всіх рік, які впадають в Атлантичний та Північний Льодовитий океан, а другий – басейни рік Тихого та Індійського океанів. Межу між цими схилами називають головним вододілом Землі.

Середній річний об’єм стоку поверхневих вод на земній кулі складає біля 45000 км³, що на всю площу суходолу дає шар стоку в 300 мм. Об’єм стоку з периферійних областей дорівнює біля 98% загального об’єму стоку з суходолу. Отже, на долю стоку всіх безстічних територій припадає всього 2%, хоча загальна їх площа дорівнює приблизно 1/5 всієї площі суходолу.

Найбільш багатоводними на земній кулі є: західне узбережжя Північної Америки на північ від 40 паралелі, екваторіальна частина американського континенту (басейн р.Оріноко та частина лівобережжя р.Амазонки), атлантичне узбережжя Скандинавії, острови Суматра, Борнео, Нова Гвінея та деякі інші ділянки суходолу в тропічному поясі. Річний стік тут досягає 2000 мм і більше. В цей же час великі площі в центрі Азії, на Африканському континенті, Аравійському півострові і в Австралії мають мізерний стік (менше 50 мм).

Таблиця 1.1 - Склад та об’єм гідросфери (за М.С. Львовичем)

Як природна речовина, вода являє собою цінну корисну копалину.

В сфері господарювання традиційно склались дві форми відношення до води – водокористування і водоспоживання. Водокористування пов’язано з виробництвом (наприклад, водним транспортом, рибним господарством), для якого вода служить середовищем діяльності; водоспоживання – з використання води для життєзабезпечення і в технологічних цілях. Для водоспоживання необхідна головним чином прісна вода з вмістом розчинених солей не більше 1 г/л, запаси якої на Землі оцінюються в розмірі 35 млн. км³. Однак більша частина (біля 70%) прісної води знаходиться в твердому стані, який ускладнює поки що її практичне використання, і для водопостачання використовують головним чином річкові та озерні води, запаси яких не перевищують 0,26% сумарних запасів прісних вод на Землі. На долю прісних підземних вод, які мають звичайно високі якісні показники, приходиться приблизно 10,5 млн. км³, тобто приблизно 1/3 загального запасу прісних вод, однак їх експлуатація обмежена нерівномірним розподілом в земній корі.

На комунальне і промислове водопостачання щорічно в світі витрачають біля 600 км³, з них 150 км³ припадає на річкові води, 400- 450 км³ на води озер і підземні джерела.

Запаси прісних поверхневих вод слід оцінювати, як обмежені, що визначає необхідність розробки комплексних програм раціонального використання природних вод та охорони водних ресурсів в національному, регіональному та глобальному масштабі. Враховуючи тривале й неспинне забруднення природних вод різноманітними відходами, до 2015 року буде необхідно мати біля 20000 км³ свіжої води для їх розведення і повторного використання.

Подібний підхід дозволяє розглядати води як невід’ємну частину природного ландшафту, руйнування якого з позиції екологічної рівноваги неприпустиме.

Водні ресурси України.

Водні ресурси України – це поверхневі і підземні води, придатні для використання у водному господарстві. Всі водні об’єкти, незалежно від об’єму води в них, є складовими єдиного державного водного фонду. В Україні загальні запаси водних ресурсів у пересічний за водністю рік становлять 94 млрд. м³, з них доступні для використання 56,2 млрд. м³ на рік.

Основна частина водних ресурсів країни, періодично або щороку відновлюваних, припадає на річковий стік (85 км³, без Дунаю), який складається з місцевого (51 км³) і транзитного (34 км³) стоку. Значна частина транзитного стоку (126 км³) належить Дунаю і надходить на територію України по його Кілійському гирлу.

Прісні підземні води в цілому відновлюються дуже повільно, їхні розрахункові запаси в країні становлять 27,4 км³, з яких не пов’язані з поверхневим стоком 8,9 км³. До водних ресурсів частково відносять води Чорного і Азовського морів, які опріснюються. Проте з економічних міркувань використання таких вод на сучасному етапі обмежене.

Запаси водних ресурсів на душу населення в Україні становлять 1 тис.м³, що досить мало порівняно з іншими країнами СНД.

Для регулювання стоку в Україні створено 1057 водосховищ і 27 тисяч ставків. Найбільші водосховища споруджено на Дніпрі, Сіверському Дінці й Дністрі.

Таблиця 1.2 – Водні ресурси економічних районів України