Проблемы водоснабжения городов

«Проблемы водоснабжения  городов».

Роль воды в  жизни человека

Вода — наиболее распространенное и наиболее важное вещество на Земле. Две трети поверхности  Земли занимают моря и океаны. В  них сосредоточено 1,5 · 10І№ кг воды.

Вода — единственное вещество, которую ничем нельзя заменить. Даже некоторые продукты питания  уже получают искусственным путем. А потребность живого организма  в воде может удовлетворить только вода.

Последние подсчеты определили общий объем воды на нашей  планете цифрой — 1385 миллионов кубических километров. Если бы Земля представляла собой правильную сферу, то этого  количества было бы достаточно, чтобы  покрыть ее на глубину 2650 метров.

Лишь незначительная часть этой воды пригодна для использования  человеком. Абсолютное большинство  этой колоссальной массы — это  горьковато-соленая морская вода непригодная для жизни и технического использования. Только 2,5 % воды является пресной — пригодной для питья.

Объем пресной  воды, который есть в распоряжении человека для потребления, зависит  от той скорости, с которой источники  пресной воды обновляются или  восстанавливаются с помощью  глобального гидрологического цикла. Ежегодно этот цикл осаждает 113000 кмі  воды на наши континенты, 72000 кмі из которых испаряется снова в атмосферу.

Социоэкологические  составляющие в значительной мере влияют на доступ к воде. Страны, которые  развиваются, могут не иметь капитала и технологий для начала использования  потенциальных водных ресурсов.

Доступ еще  более усложняется конфликтами, которые происходят в связи с  правами на воду, в бассейнах рек  и озер, что принадлежат двум и  более странам, и на воду в водоносных пластах, которые пересекают международные  границы. Территории реальных или потенциальных  конфликтов также долины рек Нил, Тигр, Евфрат, Ганг, Брахмапутра. (6)

Значение водных ресурсов

Среди природных  ресурсов вода занимает особое место. На протяжении длительной геологической  истории она создала на нашей  планете среду, благоприятную для  возникновения всего живого, в  том числе и человека. Эту исключительную роль воды отмечал создатель науки  геохимии академик В.И. Вернадский.

Вода является также ресурсом, без которого невозможна хозяйственная деятельность человека. Она участвует практически во всех производственных процессах, является источником дешевой энергии, способствует транспортировке грузов, необходима в быту. Так, на производство тонны  чугуна расходуется до 200 мі, стали  — около 30 мі, синтетического волокна  — 500мі воды. Велики расходы воды и  в сельском хозяйстве, где на выращивание  зерна требуется почти 1500 мі, а  хлопка — до 7500 мі воды.

Потребление воды человечеством постоянно растет. Особенно бурный рост отмечается в  масштабах использования воды для  производственных целей.

Существенное  отличие воды от других природных  ресурсов — способность ее непрерывно возобновляться вследствие естественного  круговорота, связывающего гидросферу с атмосферой, литосферой и биосферой. Переходя из газообразного состояния  в жидкое, вода перемещается из атмосферы  на сушу, в реки и водоемы. Океанические течения, сток рек и подземных  вод, перемещение влажных масс над  континентами, движение воды из почвы  от корней к листьям растений —  это все звенья круговорота воды в природе. Благодаря этой способности  воды к самовозобновлению, ее ресурсы  долгое время казались неисчерпаемыми. В то же время научно – технический  прогресс, способствующий вовлечению в хозяйственный оборот все большего количества воды из различных источников, является одновременно фактором, интенсивно влияющим на состояние водных ресурсов.

В условиях увеличения объемов водопотребления и сброса в водоемы отработанных загрязненных вод главная опасность заключается  в ухудшении их качества. В реки и другие водоемы ежегодно сбрасывается свыше 450 кмІ сточных вод, при этом около половины из них без предварительной  очистки. Для того чтобы воды сохранили  свою самоочищающую способность, необходимо не менее чем десятикратное разбавление  стоков свежей водой. Загрязненная вода становится не только непригодной или  малопригодной для использования, но и приносит иногда неисправимый ущерб природной среде, с которой  она соприкасается.

Все это привело  к тому, что если ранее трудности  в разрешении проблемы обеспечения  водой существовали только для стран  и районов, расположенных в условиях пустынь иди полупустынь, то сейчас стали испытывать ее нехватку многие индустриально развитые страны.

Решение проблемы водообеспечения на фоне растущих водопотребления  и загрязнения усложняется также  неравномерностью распределения водных ресурсов по регионам. Поэтому часто  естественная водообеспеченность территории явно не соответствует потребностям.

С позиций сегодняшнего дня здесь определяются два основных взаимосвязанных стратегических направления  рационального использования водных ресурсов. Первое предполагает более  полное использование и расширенное  воспроизводство ресурсов пресных  вод. Второе направление включает разработку новых технологических процессов  и методов хозяйствования, позволяющих  предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление  свежей воды. Таким образом, составными частями рационального использования  водных ресурсов является их выявление, освоение, преобразование и охрана. Ее главная направленность заключается  в повышении эффективности использования  водных ресурсов при сохранении и  улучшении и их качества. (2)

Городская вода

Всю воду, которая  сопровождает жизненный цикл городского человека, можно разделить на: собственно городскую (озера, речки, акватории  морей, подземные воды) и импортированную, то есть ту, которая поступает в  город по трубам для бытовых и  промышленных нужд. Высокие темпы  урбанизации интенсифицируют использование  воды, обуславливая ее дефицит.

Пресная вода, как  известно, составляет около 3% водных ресурсов мира. Если считать, что большая часть  ее (приблизительно 99%) сконцентрирована в ледниках и снежных шапках горных хребтов или же спрятана глубоко  под землю, то окажется, что человечество имеет открытый доступ лишь к мизерной ее части (меньше 1%). Чтобы быть здоровым, каждый из жителей планеты должен ежедневно потреблять с едой и  напитками приблизительно 2,5 литра  воды. Но, невзирая на угрожающие прогнозы на счет скорого недостатка питьевой воды, ученые утверждают, что этого  одного процента, если его рационально  использовать, хватило бы, чтобы  обеспечить вдвое или даже втрое  больше людей, чем сегодня живет  в мире.

Проблема состоит  не столько в недостатке воды, необходимой  для жизнедеятельности человека, сколько в ее использовании. Дело в том, что ее «выпивает» современная  индустрия.

Достаточно сказать, что на получение 1 т капрона используют 10 т чистой воды, а для изготовления 1 кг бумаги — 100 кг. Производство 1 т  текстильной ткани требует 270 тыс. л воды; на изготовление 1 т цемента  идет 5 т. На забой одной головы крупного рогатого скота используется на бойнях 500 л воды. В промышленно развитых странах на одного человека расходуется 1,2 – 1,5 тыс. мі воды в год.

Чтобы обеспечить питьевой водой город с миллионным населением, и развитой промышленностью  за счет подземных вод, требуется  огромная территория — приблизительно 750 кмІ и при условии, что общее  количество годовых осадков будет  составлять не менее 1000 мм за год. Запасы подземных вод в городах катастрофически  исчерпываются, а водоводы поставляют воду за сотни километров.

В прошлом столетии личные расходы воды жителем города составляли 30 – 40 л в сутки, сегодня  же обитатель современного благоустроенного города тратит на свои потребности  до 300 л. Интересно выделить, что для  удовлетворения своих физиологических  потребностей он использует лишь 5% всей воды, которой пользуется.

Например, в США  потребление воды постоянно возрастает и по подсчетам ученых ее хватит только до 2050 года, а потом ее запасы будут исчерпаны и настанет «водный  голод».

Как видим, индустриализация и урбанизация повысили потребление  воды для хозяйственной деятельности и быта. Одновременно изменился состав воды в природе, ее качество, так  как все выше становится уровень  загрязнения природных вод сточными производственными водами.

Очистка стоков, охрана акваторий и подземных  вод — это забота не только о  питьевой воде, а, прежде всего о  здоровье всей городской экосистемы.

В последнее время  наблюдается резкое уменьшение дебита местных источников, и поэтому  приходится удовлетворять спрос  на воду за счет подключения отдаленных не только на десятки, но и на сотни  километров водоемов. Например, Москва, жители которой используют 30% подземных  вод и 70% поверхностных, получают воду, которая в начале поступает в  водохранилища. В европейских проектах водоснабжение предусматривает  использование водных ресурсов альпийских ледников и озер Швеции. Актуальными  становятся проекты опреснения морской  воды и перекидка ее в города.

В Украине охрана водных ресурсов регламентируется водным законодательством, которое предусматривает  обеспечение высококачественной очистки  промышленных и бытовых стоков. (1)

Основные потребители  воды в народном хозяйстве

С развитием человечества увеличивается количество воды, необходимой  для удовлетворения разнообразнейших потребностей: водообеспечения населения, промышленности, транспорта, производства электроэнергии, орошения и восстановления земель, рыбного хозяйства и др. Ни одна отрасль народного хозяйства  не может развиваться без использования  воды.

Анализ суммарных  объемов потребления воды в народном хозяйстве с учетом роста численности  населения и развития некоторых  отраслей промышленности свидетельствует, что за последние 25 лет возросли вдвое.

Проблема обеспечения  человечества чистой водой из-за недостатка водных ресурсов в большинстве регионов стала актуальной для почти всех стран мира.

Для рационального  использования водных ресурсов нужно  определить необходимое количество воды для удовлетворения всех ее потребителей не только на сегодняшний день, но и  на перспективу. Все отрасли хозяйства  в отношении водных ресурсов делятся  на две категории: водопотребители  и водопользователи.

Первые забирают воду из источников, используют для  изготовления промышленной и сельскохозяйственной продукции или бытовых нужд населения, а потом вода возвращается, но уже  в другом месте, в меньшем количестве и низшего качества.

Вторые не забирают воду непосредственно из источника, а используют ее как среду (водный транспорт, рыбная ловля, спорт и  др.). Но и они могут ухудшать качество воды (например, водный транспорт).

При современном  комплексном использовании водных ресурсов граница между водопотребителями  и водопользователями стирается. Например, образование больших водохранилищ для работы ГЭС и производства электроэнергии в корне меняет не только гидрологический режим и  качество воды, но и увеличивает  затраты воды на испарение, то есть водохранилище становится водопотребителем.

Таким образом, рассматривая влияние различных видов хозяйственной  деятельности на количественные и качественные показатели водных ресурсов, целесообразно  использовать термин «водопотребитель».

Использование воды в зависимости от цели можно разделить  на:

1) хозяйственно-питьевую;

2) коммунальную;

3) сельскохозяйственную;

4) промышленную;

5) транспортную  и др.

Для обеспечения  потребителей водой необходим специальный  комплекс гидротехнических сооружений — система водообеспечения.

Характерной чертой нашего времени является растущее водопотребление  во всех странах мира.

Водообеспечение населения предусматривает пользование  водой для питья и коммунально-бытовых  нужд. К последним относится система  централизованного водоснабжения  для обеспечения нормальной работы предприятий бытового обслуживания, полива улиц, декоративных зеленых  насаждений, противопожарных мероприятий  и т. д. Суммарный объем воды для  нужд населения определяется как  произведение удельного веса водопотребления  на численность населения. Первый рассчитывается как суточный объем воды в литрах на одного жителя. Удельный вес водопотребления  составляет от 100-200 л/сут на одного человека в сельской местности до 200-600 л/сут  на одного человека в городах. При  отсутствии водопровода он снижается  до 30-50 л/сут на одного человека. Потребление  воды в городах зависит от степени  оборудования (присутствия водопровода, канализации, центрального горячего водоснабжения  и др.) в соответствии с действующими нормативами.

В больших хорошо оборудованных городах земного  шара в данное время водопотребление  составляет: Москва и Нью-Йорк — 600 л/сут, Киев — 515 л/сут, Париж и Луганск  — 500 л/сут, Винница и Ужгород — 305 л/сут, Лондон — 263 л/сут на одного жителя.

Постоянный рост водопотребления связан как с  увеличением численности населения  Земли, так и с ростом оборудования населенных пунктов. Так, если с 1900 г. по 1950 г. водопотребление увеличилось  втрое, то до 2000 г. оно возросло более, чем в семь раз. Суммарное потребление  в целом по земному шару превышает 120 кмі воды.

Общие затраты  воды (л/сут) для обеспечения хозяйственно-питьевых нужд населения можно определить по формуле:

Q = N сн Кч Ксут / 86, 4 10і,

где N — численность  населения в перспективе;

сн — суточная норма водопотребления в л;

Кч — коэффициент  часовой неравномерности;