Геоэкологическое обоснование совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова

Согласно данным ЮНЕСКО к 2050 году 7 миллиардов человек в 60 странах (по пессимистическим прогнозам) или 2 миллиарда человек в 48 странах (по оптимистическим прогнозам) столкнутся с проблемой нехватки воды.

И ситуация может только усугубляться, поскольку население планеты в настоящее время увеличивается примерно на 80 миллионов человек в год, а расход воды за последние десятилетия возрастал вдвое быстрее, чем рост населения. Дефицит воды обостряется ростом благосостояния, повышением доли мясных продуктов в рационе питания, а также изменением распределения осадков на земной поверхности.

Статистический среднеевропейский уровень потребления воды составляет 200−300 литров пресной воды на человека для бытовых целей в день, что превышает минимальный расход в 10−15 раз.

С каждым годом природные ресурсы нашей планеты все интенсивнее используются для нужд человечества. Особенно это относится к водным ресурсам, так как ни одна отрасль хозяйства не может развиваться без воды, а интенсификация промышленности растет год от года. Водные ресурсы уже не могут в полной мере удовлетворять все возрастающие потребности, что иногда становится сдерживающим фактором в развитии экономики. С каждым годом проблемы водообеспеченности обостряются, под влиянием хозяйственной деятельности изменяется гидрологический режим естественных водных объектов, качественный состав воды в них. Поэтому по мере возрастания воздействия человека на качественные и количественные характеристики речного стока и процесса его формирования, особую остроту приобретают проблемы рационального использования водных ресурсов, охрана от истощения и загрязнения рек, озер, водохранилищ и внутренних морей. И эти проблемы затрагивают все отрасли народного хозяйства и стороны государственного устройства страны [Орлов, 1988].

Пресная вода стремительно превращается в дефицитный природный ресурс. За XX столетие ее потребление увеличилось в 7 раз, тогда как население планеты выросло втрое. Не случайно ООН объявила 2003 год Международным годом пресной воды.

Особым регионом является Ближний Восток, или Западная Азия, где сосредоточены все характерные для континента водные проблемы — в силу природных условий здесь существует водный голод (таблица 1), который усугубляется быстрым ростом населения и ростом экономики. Индекс напряженности водных ресурсов в Западной Азии (выраженное в процентах отношение потребляемой воды к доступным водным ресурсам) составляет более.

100 процентов в пяти из семи стран Аравийского полуострова, критический1 уровень отмечается в двух странах. В странах, где возобновляемые водные ресурсы уже истощены, используются невозобновляемые запасы.

Обеспеченность водными ресурсами на душу населения в девяти из 12 стран.

Западной Азии ниже 1000 куб. м/год, а в 7 странах — ниже 500 куб. м/год. Общее значение индекса напряженности водных ресурсов в странах Западной Азии более 100 процентов.

Таблица 1 — Индекс напряженности водных ресурсов в Западной Азии [Глобальная экологическая, 2002].

Район Машрик Аравийский полуостров Западная Азия.

Население (млн., 2000 г.) 50,7 47,0 97,7.

Доступные водные ресурсы (км3 в год) 79,9 15,3 95,2.

Водопотребление (км в год) 66,5 ' 29,6 96,1.

Индекс напряженности (%) 83,3 >100 >100.

Доступные водные ресурсы на <3 душу населения (м в год) 1574 326 974.

Примечание. Современный Арабский Восток (Машрик) включает 13 арабских стран.

Таким образом, обеспечение народного хозяйства и бытовых нужд населения водой является одной из острейших проблем в странах Аравийского полуострова.

В настоящее время запасы воды (обновляемый объем на душу населения).

3 3 ~ з составляют 388 м /год в Омане, 223 м /год — в Йемене, 181 м /год — в Бахрейне, 118 м3/год — в Саудовской Аравии, 94 м3/год — в Катаре, 58 м3/год — в л.

Объединенных Арабских Эмиратах и всего 10 м /год — в Кувейте [AQUASTAT, 2002]. Это создает серьезную угрозу водоснабжению во многих регионах, прежде всего в наиболее крупных городах [Аль Мурейш Х.А.С.А., Фрумин, 2006].

Возобновляемые водные ресурсы на Аравийском полуострове намного.

3 3 ниже критической величины в 10 м, которая используется как индикатор хронического дефицита воды [ГЭП-2000 «Глобальная экологическая перспектива"].

Проблемы обеспечения населения стран Аравийского полуострова качественной водой осложняются быстрым и не контролируемым стихийным разрастанием городов, обусловленным интенсивным притоком в них сельского населения. В большом количестве дома строятся на пригородных землях, где отсутствуют водопроводная и канализационная сети., .

Примерно три четверти неочищенных вод приморских городов сбрасывается непосредственно в море, что губительно действует на ихтиофауну, вызывает заболевание кожи и обусловливает другие болезни у населения. Это весьма серьезная экологическая проблема.

Основными причинами водного кризиса в странах Аравийского полуострова является постоянно возрастающий спрос на воду в результате роста населения, расширения площадей сельскохозяйственных угодий, требующих искусственного орошения, отсутствие со стороны государственных служб контроля за процессами извлечения и потребления подземных вод. i.

Сложность решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова обусловлена следующими причинами:

1. Практическим отсутствием поверхностных вод суши (озер, рек).

2. Крайне неравномерным распределением осадков по территории Аравийского полуострова и не увязкой их с районами максимального водопотребления.

3. Большой численностью населения (49 098 000 человек в 2000 г.).

4. Высоким показателем среднегодового прироста населения (от 4,1% в Республике Йемен до 1,5% в Катаре за период 2000;2005 гг.).

5. Невысоким процентом городского населения в Республике Йемен (25,3% в 2000 г.) и значительной долей «рассеянного населения». В других странах процент городского населения варьирует от 76,6% в Омане до 96,3% в Кувейте.

6. Невысоким уровнем экономического развития (валовой национальный продукт в 2000 г. составлял 10 100 млн. US $ в Бахрейне и 54 000 млн. US $ в Объединенных Арабских Эмиратах). Для сравнения — в США 9 963 000 млн. US $, в Китае — 4 500 000 млн. US $, в Швеции — 197 000 млн. US $).

7. Невысоким производством электроэнергии (от минимального количества в Республике Йемен — ЗОЮ млн. кВт-ч до максимального количества в Саудовской Аравии — 122 400 млн. кВт-ч). Для сравнения — в США — 3 719 000 млн. кВт-ч, в Китае — 1 420 000 млн. кВт-ч, в России — 915 000 млн. кВт-ч,).

В связи с изложенным всесторонний анализ проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова представляет собой актуальную задачу, так как при успешном ее решении оказывается возможным выявить основные причины дефицита пресной воды, провести необходимые природоохранные мероприятия и разработать систему рационального управления водными ресурсами.

Цель диссертационного исследования состояла в обосновании основных принципов рациональной (устойчивой) водной политики в странах Аравийского полуострова.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

— собрать, обобщить и проанализировать данные литературы о современном состоянии водообеспечения в странах Аравийского полуострова;

— оценить динамику антропогенного воздействия на территории стран Аравийского полуострова;

— проанализировать традиционные и нетрадиционные методы опреснения морских вод;

— разработать рекомендации о путях совершенствования водной политики. Научная новизна работы.

1. Для оценки дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова предложен индикатор напряженности водных ресурсов (ИНВР), рассчитываемый как отношение объема ежегодно возобновляемых подземных вод к количеству населения. Установлено, что значения индикаторов напряженности водных ресурсов во всех странах Аравийского полуострова с 1950 г. по 2000 г. уменьшаются по экспоненциальному закону, что обусловлено экспоненциальным ростом народонаселения.

2. Впервые проведен комплексный анализ возможных путей решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова. Предложены и обоснованы экологически безопасные технологии водообеспечения, включающие повторное использование воды (очистка промышленных и бытовых сточных вод), переход на современные методы орошения (капельное орошение), экологически безопасное опреснение морских вод методом гелиоопреснения, получение пресной воды из атмосферного воздуха и утилизация дождевых осадков с помощью подземных наливных резервуаров, устанавливаемых вдоль вади (высохших русел рек).

3. Выявлены математические зависимости для расчета удельных производительностей гелиоопреснителей, учитывающие интенсивность солнечной радиации, температуру и теплоемкость морской воды, а также широту местности.

4. Установлено, что для получения максимальной экономической эффективности выбор метода (методов) получения пресной воды следует проводить, исходя из местных условий с учетом свойств исходной воды (морская или атмосферная вода), источников энергии и инфраструктуры.

Практическая значимость. Результаты работы позволили выработать рекомендации по рациональному водообеспечению в странах Аравийского полуострова и природоохранным мероприятиям, направленным на управление водными ресурсами.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Результаты комплексного анализа водообеспечения в странах Аравийского полуострова.

2. Математические зависимости для расчета удельных производительностей гелиоопреснителей, учитывающие интенсивность солнечной радиации, температуру и теплоемкость воды.

3. Основные принципы рациональной водной политики в странах Аравийского полуострова.

Достоверность научных положений и выводов обусловлена критическим анализом большого количества литературных источников и применением современных методов математико-статистической обработки данных.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, методическом обеспечении ее решения и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались: на Международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 25−27 октября 2006 г.), на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАО А. В. Даринского (Санкт-Петербург, 2007 г.), на межвузовской конференции факультета географии РГПУ им. А. И. Герцена (26−27 апреля, 2007 г.), на сессии Ученого совета РГГМУ (январь, 2007 г.), на юбилейной международной научной конференции, посвященной 210-летию Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена (Санкт-Петербург, 2007 г.). Материалы изложены в 9 публикациях, в том числе в двух статьях в журнале «Современные проблемы науки и образования», рекомендованном ВАК.

ВЫВОДЫ.

1. Одна из острейших и актуальных проблем стран Аравийского полуострова (Саудовской Аравии, Кувейта, Бахрейна, Катара, Объединенных Арабских Эмиратов, Омана и Республики Йемен) является проблема пресной воды.

2. Дефицит пресной воды в странах Аравийского полуострова обусловлен отсутствием поверхностных вод суши, аридными климатическими условиями, незначительным количеством осадков (от 10 до 1000 мм в год) и интенсивным ростом народонаселения.

3. Для оценки дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова предложен индикатор напряженности водных ресурсов (ИНВР), рассчитываемый как отношение объема ежегодно возобновляемых подземных вод к количеству населения. Установлено, что значения индикаторов напряженности водных ресурсов во всех странах Аравийского полуострова с 1950 г. по 2000 г. уменьшаются по экспоненциальному закону.

4. Главными потребителями воды на Аравийском полуострове являются сельское хозяйство (86% всего водопотребления), коммунальное хозяйство (11%) и промышленность (3%).

5. Основными источниками водообеспечения в странах Аравийского полуострова являются: подземные воды, опресненные морские воды и повторное использование сточных вод Метод гелиоопреснения морских вод не используется.

6. Для всех стран Аравийского полуострова характерен отрицательный водохозяйственный баланс, который согласно прогнозу, проведенному в 1997 г., сохранится до 2025 г.

7. Сформулирован принцип, согласно которому ежегодно извлекаемый объем подземных вод не должен превышать их годовое естественное восполнение.

8. Для расчетов удельных производительностей гелиотехнических опреснителей морской воды предложена формула, учитывающая температуру воды, ее теплоемкость и широту местности. В среднем удельная производительность гелиотехнических опреснителей морской воды составляет 5 кг/м2-сутки.

9. Установка подземных наливных резервуаров целесообразна лишь в Республике Йемен и Омане, что позволит «улавливать» 1-Ю9 и 0,4−109 м3 воды в год соответственно.

10. Покрытие дефицита воды в странах Аравийского полуострова может быть реализовано на основе прогрессивных способов орошения (капельное орошение). При переходе на капельное орошение суммарный сэкономленный объем воды в 2025 г. составит 18,8−109 м3.

11. При доочистке промышленных сточных вод на 75% суммарный сэкономленный объем воды в 2025 г. составит примерно 1,5−109 м3. Ультрафиолетовое облучение бытовых стоков с последующим использованием их для орошения позволит сэкономить в 2025 г. примерно 8, НО9 м3 воды.

12. Наиболее перспективное направление совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова — опреснение морской воды.

13. С целью получения максимальной экономической эффективности выбор метода (методов) получения пресной воды следует проводить, исходя из местных условий с учетом свойств исходной воды (морская или атмосферная вода), источников энергии и инфраструктуры.

14. Решение проблемы дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова может быть найдено лишь при условии комплексного подхода, предусматривающего, с одной стороны, поиск новых источников водообеспечения и, с другой стороны — меры экономии уже имеющихся водных ресурсов.

Динамика численности населения в странах Аравийского полуострова.