Активні дії на гідросферу і водний баланс

До основних факторів зміни природного режиму водойм суші і водного балансу планети, на думку гідрологів М. І. Львовича і А. А. Соколова, можна віднести наступні:

1. Оранка цілинних і перелогових земель і їх сільськогосподарське освоєння, агротехнічні, лісомеліоративні та інші заходи, спрямовані на регулювання водного режиму грунтів з метою підвищення врожайності.

2. Використання вод для водопостачання, зрошення, обводнення посушливих територій, що супроводжується виснаженням ресурсів прісних вод у багатьох аридних районах світу.

3. Регулювання річкового стоку, створення численних водосховищ, в тому числі каскадів гігантських водосховищ-морів, які перерозподіляють водні маси в часі і просторі.

4. Урбанізація (розвиток міст); переміщення величезних мас землі і води при розробці рудних родовищ і пов'язане з цим порушення існуючої рівноваги між поверхневими і підземними водами.

5. Забруднення вод річок, озер, водосховищ та частково підземних вод в результаті скидання в них промислових і побутових стічних вод і змиву з сільськогосподарських угідь і території міст різних забруднюючих речовин. Забруднення може призвести до якісного виснаження водних ресурсів.

Сукупність перерахованих впливів створює загрозу водного голова для людства, тому перед наукою стоїть завдання розкрити складні взаємозв'язки в природі, оцінити вплив антропогенних факторів на водний режим і водний баланс, виробити ефективні заходи оптимізації водокористування.

Велика група змін гідросфери пов'язана з цілеспрямованим впливом людей на інші компоненти природи (наприклад, зміна гідрологічного режиму в результаті розширення орних земель, меліорації, вирубки лісу та ін.). Вплив людини на одне з ланок кругообігу води, який служить джерелом відновлення запасів прісних вод, призводить до змін в інших його ланках.

Ефект впливу на водний баланс незрошуваних і зрошуваного землеробства різний. Незрошуваних землеробство викликає зменшення річкового стоку за рахунок заходів, спрямованих на затримання вологи на полях і підвищення вмісту вологи грунту. За розрахунками М. І. Львовича, за рахунок інтенсифікації землеробства повний річковий стік у всьому світі зменшується в рік приблизно на 700 км3. Відповідно до цієї величиною зростає випаровування. За даними дослідників, за 130 років в деяких районах Західної Європи шар випаровування збільшився на 50 мм. Отже, землеробство знижує забезпеченість водою інші галузі народного господарства і погіршує стан річок.

Зрошуване землеробство - один з головних споживачів водних ресурсів. Причому на відміну від промисловості велика частина води при зрошенні використовується безповоротно. До 2000 року обсяг втрат може досягти 3,4 тис. Км3 / рік, т. Е. 88%. від загальної кількості безповоротних втрат.

Засобом управління водними ресурсами служить транспортування води. У світі створено ряд великих систем перекидання стоку вод. В СРСР в низов'ях Амудар'ї побудований Каракумський самопливний канал: по ньому перекидається до 10 км3 / рік води на відстань до 600 км (в майбутньому за проектом - до 1000 км). Інший канал перекидає воду Іртиша в Караганду на відстань близько 500 км.

За прогнозами в найближчі десятиліття водні ресурси ряду районів земної кулі будуть вичерпані, тому розробляється проблема міжбасейновим і межзональной перекидання вод.

За даними А. П. Голікова (1982), в СРСР необхідно збільшення водних ресурсів в республіках Середньої Азії, де великий обсяг водоспоживання пов'язаний з інтенсивним розвитком зрошуваного бавовництва. У зв'язку з цим ведуться інтенсивні дослідження можливостей перекидання річкового стоку Обі і Єнісею в басейни Аральського і Каспійського морів. З його здійсненням передбачається істотно поліпшити і стан внутрішніх морів СРСР, і перспективи подальшого розвитку зрошуваного землеробства в Середній Азії і Казахстані.

Проект межзональной перекидання вод в Європейській частині СРСР передбачає надходження вод Печори і Північної Двіни в басейни Волги і Дніпра. Канал Дунай - Дніпро призначений для зміни структури водного балансу посушливих районів Півдня УРСР і поліпшення стану пригирлових частин річок басейну Чорного моря.

Засобом управління водним балансом територій є регулювання річкового стоку. Для регулювання річкового стоку на земній кулі створено 1350 водосховищ об'ємом понад 4100 км3. За даними М. І. Львовича, в результаті регулюючого впливу водосховищ річний обсяг стійкого стоку річок зріс на 15%.

Створення водосховищ має і негативну сторону. Під них відводяться зручні для сільського господарства землі. З дзеркала водосховищ відбувається значне випаровування води, що викликає перерозподіл водного балансу. У багатьох водосховищах має місце значна інфільтрація води.

На рис. V. 10 приведена спрощена схема моделі безстічного озера. В такому водоймі положення рівня води визначається рівністю приходу (стоку) і витрати (випаровування), т. Е. Прихід і витрата повинні в водоймі перебувати в стані динамічної рівноваги. Порушення рівноваги включає в дію систему автоматичного регулювання. Наприклад, перевищення випаровування над стоком призведе до зменшення обсягу води і, отже, до скорочення площі випаровування; зменшення площі випаровування викликає зменшення випаровування. Так відбувається до тих пір, поки порушену рівновагу відновиться. За аналогією можна оцінити і інші дії системи регулювання в разі порушення рівноваги. Щоразу рівень водойми буде стабілізуватися на певній позначці.

Автоматичне регулювання за принципом негативного зворотного зв'язку

Реальним прикладом описаного процесу можуть служити коливання рівня Каспійського моря (рис. V. 11). Зниження рівня моря викликає значне скорочення площі дзеркала води, отже, зменшує витрату води на випаровування. Така система повинна стабілізуватися, так як є системою негативного зворотного зв'язку.

Зменшення площі дзеркала води при зниженні рівня Каспійського моря