Водные ресурсы западной европы

Объем водных ресурсов

Общий объем водной массы, сконцентрированной на поверхности и в недрах Европы, довольно значителен — он приближается к 1600 тыс. км2. Из этого объема 99,8% составляют подземные и озерные воды, массы ледников в горах и на арктических островах. Лишь 2321 км³ ежегодно возобновляемого полного стока имеют реальное ресурсное значение вследствие легкой доступности для современной утилизации и естественной возобновимости. Именно эта величина и представляет собой водоресурсный потенциал Европы.

Таблица 5 Объем водных ресурсов Западной Европы.

Полный речной сток слагается из двух категорий: поверхностного стока (меженный сток, паводковые и полые воды) и подземного стока (инфильтрационный сток). Объем поверхностного стока равен 1476 км³, а подземного — 887 км³. По другим оценкам подземный сток составляет 845 км3(World Resources, 1992).

Наиболее ценная часть водозапасов — подземный сток. Он обладает, как правило, высокими санитарными и вкусовыми качествами водной массы, сглаженными сезонными колебаниями расходов. Поверхностный сток подразделяется на паводковый сток, обычно требующий искусственного регулирования, и меженный сток. Для перехвата паводковых и полых вод в Европе построено свыше 2,5 тыс. водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока. Их ежегодно возобновляемый сток вместе со стоком из естественных озер составляет 260 км³.

Меженный сток в совокупности с подземным стоком образует устойчивую часть полного стока, так как утилизация этих вод не требует дополнительных расходов на регулирование.

По оценкам величина устойчивого стока в Западной Европе составляет 1325 км³ (Goudie, 1982).

Пресные воды в твердой фазе, сконцентрированные в ледниках, не используются в хозяйстве, и поэтому их относят лишь к потенциальным водным ресурсам.

Огромные водные массы сосредоточены в подземных горизонтах европейской суши. Их общий объем оценивается в 1,6 млн. км3, но они различны по качеству, доступности, скорости восстановления. Зона активного водообмена, где размещены наиболее доступные водозапасы, имеют глубину до ста метров. В поверхностных горизонтах сконцентрировано около 200 000 км³. Остальная часть подземных вод характеризуется крайне замедленным водообменом, и их хозяйственное значение мало.

Удельная водообеспеченность территории

В Европе довольно значительна удельная водообеспеченность поверхности (306 000 м3/км2 в год); однако из-за высокой плотности населения душевая водообеспеченность — 4660 м3/чел, в год — одна из самых низких среди остальных частей света (рис. 1).

Рис. 1. Водообеспеченность в регионах Европы (в тыс. м3 на человека в год).

Наиболее полно водообеспеченность по странам Европы раскрывает табл. 6.

Водозапасы, приходящиеся на каждого жителя европейских стран, колеблются очень сильно в зависимости от природных факторов стокоформирования и плотности населения в регионе. Например, в странах Северной Европы, где выпадают обильные осадки, а население немногочисленно, на каждого жителя приходится в год от 20 до 100 000 м³ речных вод, а в Исландии — даже 670 000 м3/чел. в год. В то же время во многих густо населенных странах Центральной и Западной Европы этот показатель резко снижается, хотя осадков здесь выпадает достаточно. В Восточной Европе слой стока падает, а население довольно плотное и поэтому на каждого жителя запасы воды очень малы — например, в Болгарии всего 2000 м3/чел. в год, а в Польше — 1300 м3/чел. в год. Еще хуже складывается водообеспеченность жителей стран Южной Европы, где она снижается до 1000 — 2000 м3/чел. в. год.

Водохозяйственный баланс

В современном хозяйстве главными потребителями вод являются промышленность, сельское хозяйство и коммунально-бытовые службы. Они изымают из естественных и искусственных водоемов для своих нужд определенные объемы воды, которые составляют водозабор.

В процессе использования некоторое количество изъятой воды теряется на испарение, просачивание, технологическое связывание и т. д., причем у различных потребителей масштабы такого расхода неодинаковы. Для небольших по площади территорий эти потери рассматриваются как безвозвратные. Наиболее значителен их объем (до 80−90%) при сельскохозяйственном использовании. В некоторых отраслях промышленности разработаны и продолжают интенсивно совершенствоваться схемы замкнутого или многократного водопользования, при помощи которых существенно снижаются как объемы водозабора в целом, так и величины безвозвратных потерь.

Коммунальное и сельское хозяйство, промышленность и гидроэнергетика предъявляет различные требования к качеству воды. Наиболее высокими санитарными и вкусовыми качествами должны обладать воды, используемые в питьевых целях и в некоторых отраслях промышленности (пищевой, химической и др.). Металлургическое или, например, горнорудное производство может обходиться водами низкого качества, использовать оборотные системы водоснабжения.

Неоднократное использование одного и того же объема воды сокращает водозабор, но заставляет ввести в водохозяйственный баланс еще одну категорию — водопотребление — общий объем воды, используемый данной отраслью хозяйства за определенный отрезок времени.

В сфере коммунального хозяйства водопотребление и водозабор равны между собой, потому что оборотное водоснабжение в данной отрасли на современном уровне практически не осуществляется. В промышленности водозабор оказывается намного ниже водопотребления за счет потребления замкнутых циклов водоснабжения, когда из источников вода забирается лишь для компенсации безвозвратных потерь.

В сельском хозяйстве водопотребление тоже может количественно превышать водозабор из источников, поскольку для орошения часто используются органические стоки городских коммунальных систем или частично очищенные отработанные воды некоторых промышленных предприятий.

Рис. 2. Водопотребление в Европе (1930;2000 гг.)

Территория Европы обладает достаточно высокой естественной водообеспеченностью. В то же время водохозяйственный баланс региона чрезвычайно напряженный, и во многих странах наблюдается острая нехватка чистых вод. Это объясняется высокими объемами водозабора на водоснабжение населенных пунктов, промышленных объектов, орошаемых угодий, а также прогрессирующим загрязнением поверхностных водоемов и подземных горизонтов.

Современное хозяйство европейских стран забирает из водоемов для нужд промышленности, сельского хозяйства, водоснабжения городов и сельских поселений около 360 км³ чистых вод в год. Экономическое развитие и увеличение народонаселения в текущем столетии сопровождались резким ростом водопотребления: с начала века объем изымаемых вод увеличился в 19 раз (Романова, 1993) (рис. 5).

Основные объемы водозабора — 193 км 3, или 54% - расходует промышленность, 110 км³, или 33% - сельское хозяйство и 48 км³, или 13% - отводится на водоснабжение городов и сел. Всего на нужды хозяйства расходуется примерно 15% имеющихся водозапасов, но по отдельным странам ситуация иная. Так, до 25% своих водных ресурсов расходуют Франция, Великобритания, до 30% - Италия, Германия, Польша, до 40% - Испания, более 70% - Бельгия (табл. 6).

Таблица 6 Водохозяйственный баланс Европы (начало 1990;х годов, км3).

В таких условиях достаточно ощутимо проявляется дефицит водозапасов, особенно в странах с сезонным стоком (Италия, Испания); чтобы снизить его остроту применяются разнообразные водосберегающие технологии и многократные водопользования. В результате объем водозабора на нужды энергетических и промышленных объектов составляет менее 50% общего промышленного водопользования.

Довольно сложно оценивается объем реального водопотребления промышленным сектором европейского хозяйства, поскольку во многих странах и районах применяется многократное использование воды (например, в энергетике). В общем водозаборе промышленное водоснабжение превалирует над остальными потребителями вод, но эта ситуация меняется в разных странах.

Значительны объемы сельскохозяйственного водопотребления. Для орошения поливных земель и на водопой домашнего скота забирается около 110 км³. Массив орошаемых земель постоянно увеличивается и составляет около 18 млн. га. При этом большая часть воды теряется безвозвратно на транспирацию растениями и на инфильтрацию. Ориентировочные расчеты определяют объем безвозвратных потерь за счет непродуктивного испарения и инфильтрации в 35 км³ в год. Особенно крупные потери вод наблюдаются в средиземноморских странах, с засушливым летним сезоном, располагающих огромными массивами орошаемых земель: в Италии, Испании, Греции, в странах бывшей Югославии, а также в Румынии и Болгарии и др. (рис. 3).

Коммунально-бытовой сектор европейской экономики расходует меньше воды — около 50 км³. Нормы бытового водопотребления в Европе колеблются между 150 и 300 л/сут. на человека, причем наибольший рост отмечается в странах Центральной и Южной Европы, в то время как в западноевропейских странах водозабор для нужд населения более устойчив. Питьевая вода должна быть наиболее чистой и соответствовать санитарно-гигиеническим стандартам качества, но именно таких вод становится все меньше из-за прогрессирующего загрязнения водных источников.

Рис. 3. Динамика водопотребления в Европе

1 — водопотребление общее, 2 — промышленное, 3 — сельскохозяйственное, 4 — хозяйственно-бытовое, 5 — расходы воды на испарение с поверхности водохранилищ.

Общий объем воды, забираемой ежегодно из различных водных источников в европейских странах, достигает в настоящее время 360 км³, что составляет примерно 30% устойчивого стока с поверхности Европы (рис. 7). Если учитывать сезонные колебания в объемах стока, то нетрудно составить представления о возникающих дефицитах водозапасов во многих европейских районах. К тому же в процессе водопользования 125 км³ теряется безвозвратно.

Водозабор не только количественно меняет объемы стока, но и трансформирует его режим. Неблагоприятные естественные свойства стока — неравномерность по времени, значительные расходы на испарение или инфильтрацию — преодолеваются гидротехническими методами.

Для улавливания быстро проходящих по речным руслам паводковых или полых вод создаются водохранилища сезонного или многолетнего регулирования стока, в которых накапливаются значительные объемы вод. Таким образом ощутимо увеличиваются водозапасы местности.

В Европе можно выделить несколько групп стран с различной напряженностью водохозяйственного баланса.

Страны с очень резко выраженной напряженностью водохозяйственного баланса и незначительными водозапасами. В этой группе стран удельная душевая водообеспеченность колеблется от 800 до 2000 м3/чел. в год, водозабор составляет от 50 до 100% полного местного стока. В основном это страны Центральной Европы (Чехия, Словакия, Румыния, Болгария, Польша, Венгрия), а также Германия, Бельгия, Нидерланды, Дания.

Водные ресурсы речного стока в странах Центральной Европы невелики — всего около 170 км³, а его устойчивая категория — лишь 77 км³. Общие потребности в воде, которые испытывает хозяйство этих стран, превышает 120 км³. В таких условиях резко возрастает роль транзитного стока Дуная, переносящего до 80 км³ воды. Во многих странах, и прежде всего в Венгрии, обнаружены значительные запасы близко залегающих от поверхности грунтовых вод. Только на Среднедунайской равнине ежегодно восполняемый объем грунтовых пресных вод составляет более 10 км³.

По приближенным оценкам, общие ресурсы доступных вод в странах Центральной Европы достигают 420 км³. Водопотребление в этом регионе характеризуется быстрым ростом. Если в 1990 г. здесь использовалось 70 км³ воды, то в 1985 году — 121 км³, а к 2000 году, по прогнозам, водопотребление возрастет до 175 км³. Свыше половины собираемых вод направляется на промышленные объекты (67 км3), 38 км³ расходуются в сельском хозяйстве, а остальные 16 км³ вод идут на бытовое водоснабжение населения. Подобная структура сохранится, как предполагают, и в будущем, и лишь на нужды орошения будут отводиться несколько большие объемы воды.

Если анализировать хозяйственное использование вод в отдельных странах, то картина вырисовывается довольно пестрая. В Германии, Чехии, Словакии, Венгрии, Польше количественно преобладает промышленное водоотведение (60−80% всего водозабора). Эта отрасль водопотребления будет увеличиваться и в дальнейшем. Страны с засушливым летом (Румыния, Болгария) преобладающую часть потребляемых вод направляют в сельское хозяйство. Так, в Болгарии из 14 км³ расходуемых вод 8 км³ идет на полив угодий: примерно такое же соотношение наблюдается и в Румынии.

Напряженность водохозяйственного баланса в странах Восточной Европы, особенно возрастающая летом, несколько снижается за счет аккумуляции поверхностного стока в водохранилищах сезонного и многолетнего назначения. К середине 80-х годов в этих странах функционировало 400 водохранилищ, вмещающих около 23 км³ вод.

Речные воды на территории стран первой группы крайне загрязнены промышленными и бытовыми стоками; таковы реки Рейн, Висла, Одра, Шельда, Дунай и др. Сброс стоков промышленных предприятий, энергетических установок, населенных пунктов, плотность которых рекордна для всей Европы, сопровождается резким ухудшением качества вод. Например, только в Рейн ежегодно сбрасывается до 20 млн. тонн токсичных соединений. Несмотря на совершенствование технологии очистки отработанных вод и существующие юридические запреты их сброса в неочищенном виде, до сих пор значительная часть стоков промышленного и бытового происхождения поступает в речную сеть, минуя очистные сооружения. Так, в Германии ежегодно образуется около 15 км³ стоков, из которых биологическую очистку проходят всего 30%, а 50% очищается неудовлетворительно. Более 2/3 протяженности рек признаны непригодными для купания, а их воды — даже для использования в технических целях. Особенно в тяжелом состоянии находятся реки, протекающие через промышленную зону Северный Рейн — Вестфалия. В последние годы уровень загрязнения вод (рек, озер, прибрежных зон морей) несколько снизился благодаря применению более глубоких очистных технологий.

В наиболее тяжелом положении оказываются Нидерланды, куда приносит свои крайне загрязненные воды Рейн. Местные реки — Шельда, Маас и др. — не уступают Рейну по концентрации в водах загрязняющих веществ, хотя именно на их водозапасы вынуждено рассчитывать национальное водопотребление. В Нидерландах осуществлен один из наиболее грандиозных гидротехнических проектов в Европе под названием «Дельта». Сток Рейна в районе дельты перехватывается системой водохранилищ и очищается. Одновременно блокируется поступление в русло реки соленых морских вод во время высоких приливов в Северном море.

Страны с резко выраженной напряженностью водохозяйственного баланса и умеренными водозапасами. К этой группе относятся Великобритания и Франция, расположенные в области достаточного увлажнения. Водообеспеченность территории этих стран достаточно высока: в расчете на одного человека запасы воды колеблются от 2,1 до 3,5 тыс. км3 воды в год. Однако большая плотность населения и высокая концентрация промышленности требует огромных расходов воды. На нужды хозяйства забирается до 25% объема полного местного стока, из которого 79% в Великобритании и 71% во Франции отводится на нужды промышленности.

Ко второй группе относятся также Испания и Италия. По нормам водообеспеченности (3−4 тыс. м3 в год на человека) и по степени напряженности водохозяйственного баланса (забирается от ¼ до 1/3 общего стока) эти страны сходны с центрально-европейскими, но структура водозабора у них иная. В странах Южной Европы основным становится сельскохозяйственное водопотребление. Так, в Испании на орошение расходуется 62% общего водопотребления, в Италии — 59% (табл. 9).

В странах второй группы реки тоже загрязнены недостаточно очищенными стоками, особенно Сена, По, Луара, Рона и др. В Великобритании в речную сеть поступает свыше 5 км³ стоков, из которых только половина проходит полную очистку. На разбавление стоков расходуется 50−60% речного стока страны. Примерно такое же количество стоков образуется во Франции, причем только в черте Парижской агломерации — около 1,5 км³ загрязненных вод. Чтобы полностью нейтрализовать промышленные и бытовые сточные воды, требуется израсходовать почти весь меженный сток страны. Река Сена, протекающая через Париж, а также Рона относятся к числу самых грязных рек Европы. офисная мебель для персонала.

Страны со значительной водообеспеченностью и слабой напряженностью водохозяйственного баланса. В странах данной группы (Австрия, Швейцария, Португалия) резервы пресных вод немалые, водопотребление поглощает всего от 9 до 4% общего водно-ресурсного потенциала. Страны неоднородны по структуре расходования воды и по степени напряженности водного хозяйства. В Австрии и Швейцарии — альпийских странах, получающих много осадков и имеющих реки с ледниковым питанием, — практически недостатка в водах не ощущается круглый год. Иначе обстоит дело в Португалии, где летом возникает весьма ощутимый дефицит увлажнения. В Австрии и Швейцарии основная масса водозабора направляется в промышленность, в Португалии — в сельское хозяйство.

Страны с избыточными водозапасами. К этой группе принадлежат Ирландия. Так как они расположены в области с избыточным увлажнением, для них характерен самый большой сток; нормы душевой водообеспеченности в скандинавских странах превышают 20 000 м3/чел в год. Потребность в воде составляет 2−3% (в Ирландии — 0,5%) от общего объема водных ресурсов. Эти страны рассматриваются как возможные экспортеры чистых вод в Центральную Европу. Однако и в данной группе стран следует отметить прогрессирующее качественное ухудшение водозапасов, отчасти обусловленное сбросом недостаточно очищенных сточных вод (Южная Швеция и Финляндия), отчасти выпадением «кислотных дождей» из загрязненных промышленными выбросами воздушных потоков, приносимых в Скандинавию из Великобритании и стран Центральной Европы.

Гидроэнергетическое использование водных ресурсов

На территории Европы сосредоточено 6,4% мировых гидроэнергетических ресурсов.

Возможности использования поверхностного стока в энергетических целях зависят от абсолютных объемов стекающих вод и от скорости водных потоков, которая в свою очередь является функцией расчлененности рельефа местности. Поскольку факторы стокообразования распределены по поверхности Европы неравномерно, то и гидроэнергетические возможности неравнозначны. В целом, общий гидроэнергетический потенциал (ГЭП) Европы, учитывающий возможности технического освоения вод, составляет 460 млрд. кВтґч/г, из которых к настоящему времени освоено лишь 31%. Наиболее крупная концентрация гидроэнергоресурсов наблюдается в горных системах, сложенных кристаллическими породами и получающих обильные осадки. В Европе выделяются четыре района с повышенной обеспеченностью гидроэнергоресурсами: горный запад Скандинавии (ГЭП превышает 200 млрд. кВтґч/год). Альпы (130 млрд. кВтґч/год), горы Балканского полуострова (56 млрд. кВтґч/год) и Пиренейского полуострова (30 млрд. кВтґч/год). В районах с горным рельефом и высокими показателями стока концентрируются до 80% общего экономического ГЭП Европы.

Многие европейские страны слабо обеспечены ресурсами ископаемого топлива, поэтому освоение энергетических возможностей рек началось уже давно.

Так, в Швейцарии гидроэнергоресурсы освоены на 91%, во Франции — на 92%, в Италии — на 86%, в Германии — на 77% и т. д. В целом в Европе в начале 80-х годов уже использовалось около 55% экономически рентабельных гидроэнергоресурсов. На многих европейских реках действуют и строятся каскады ГЭС (на Дунае, Тисе, Ваге, Дуэро, Дюранс и другие многочисленные ГЭС сооружаются в Скандинавии, Альпах, Карпатах).

Немаловажное значение имеет не только выявление абсолютного количества гидроресурсов, но и их качественных особенностей, которые определяются колебанием водоносности реки в течение года, т. е. типом водного режима. Круглогодично полноводные реки позволяют вырабатывать электроэнергию без заметных пиков или спадов в уровнях ее производства в различные сезоны. Таковы приатлантические реки Центральной Европы: Сена, Луара, Гаронна, Маас и др. На Польской низменности, на Дунайских равнинах, в Фенноскандии на реках наблюдается ледостав и зимняя межень. Для выравнивания спадов водоносности в холодный период, когда потребности в энергии возрастают, а также для сбора полых вод весной сроят водохранилища сезонного, а иногда многолетнего регулирования стока. Это существенно повышает стоимость вырабатываемой электроэнергии и снижает, таким образом, качество гидроэнергоресурсов. Особенно низким качеством обладают энергетические ресурсы рек в Финляндии и севера Швеции, которым присущ очень длительный период ледостава (до 5−7 месяцев). Коттеджный поселок каширка дачные и коттеджные.

Совершенно иные причины обусловливают снижение качества энергоресурсов средиземноморских рек. Зимние паводки на реках Южной Европы благоприятны для повышенного производства электроэнергии в холодный сезон, когда потребность в ней возрастает. Однако эти паводки кратковременны и обладают довольно резким и бурным характером. К тому же в периоды осенних ливней в реках переносятся огромные массы взвешенного материала, затрудняющего хозяйственное использование вод. В то же время летом часто наблюдается полное пересыхание русла. В таких условиях освоение речных вод в энергетических целях становится практически невозможным без создания водохранилищ с повышенной емкостью для многолетнего регулирования стока.

Высокая степень концентрации гидроэнергоресурсов характеризует запад Скандинавского полуострова, где выпадает много осадков и коэффициент стока значителен. По производству электроэнергии на душу населения (16 000 кВтґч/год) Норвегия занимает первое место в мире.

Вторым по значению районом концентрации энергоресурсов на территории Европы являются Альпы. Высокие показатели энергомодуля в пределах альпийских горных сооружений контролируются теми же природными факторами, что и в районах Скандинавских гор.

Таблица 7 Современное освоение гидроэнергоресурсов стран Европы.

Гидроэнергоресурсы играют основную энергобалансовую роль во французском секторе Альп. В различные по водности годы экономический ГЭП страны в целом определяется от 54 до 63 млрд. кВтґч, и его преобладающая часть приурочена к французским Альпам, к бассейну Роны.

Высокий уровень использования гидроэнергетических ресурсов отличает и итальянский сектор Альп. Дефицит ресурсов минерального сырья повышает энергетическую ценность рек и объясняет тот факт, что исторически развитие национальной энергетики базировалось преимущественно на производстве гидроэлектроэнергии. В настоящее время почти весь экономический ГЭП Италии практически освоен.

Пиренеи, так же как и Альпы, концентрируют в своих пределах значительное количество гидроэнергоресурсов. В немалой степени этому способствуют обильные осадки, особенно в западном секторе горной системы, развитие кристаллических пород и резко расчлененный рельеф.

Помимо Скандинавии, Альп и Пиренеев высокой концентрацией гидроэнергетических ресурсов отличаются горные районы Балканского полуострова — запад Динарского нагорья, Рила, Пирин, Родопы и др. (табл. 10).

Транспортное использование рек

Европа располагает густой воднотранспортной сетью (судоходными участками рек и каналами) общей протяженностью свыше 47 000 км. Наиболее значительна она на влажном равнинном западе, где существуют благоприятные условия для возведения судоходных каналов между речными системами и реками с выровненным режимом стока, не замерзающими круглый год. Сеть водных путей достигла во Франции почти 9000 км, в Германии — более 6000 км, в Польше — 4000 км, в Финляндии — 6600 км.

Таблица 8 Транспортные характеристики крупнейших рек Европы.

Самая крупная река Европы — Дунай; он пересекает территорию восьми государств и ежегодно перевозит 50 млн. тонн грузов. Его водосборный бассейн отличается сложностью в климатическом и морфологическом отношении, поэтому условия судоходства на реке часто меняются. Наиболее трудно проходимым был отрезок Дуная в районе прорыва Карпат. В начале 70-х годов здесь был построен комплексный гидроузел Джердап (плотина, две ГЭС и судоходные шлюзы), улучшивший транспортные возможности реки.

Дунай связан системой действующих и строящихся судоходных каналов с крупнейшими реками — Лабой (Эльбой) и Одрой; это каналы Братислава — Оломоуц — Есеник на реке Орде и Оломоуц — Пардубице на реке Лабе. Канал Дунай — Майн соединяет воднотранспортную сеть восточной части Европе с крупнейшей рекой на западе — Рейном, а через канал Рейн — Сона — Рона и с приатлантической Европой.

Река Рейн, пересекающая территорию пяти государств, является основной транспортной артерией Европы. Он и его притоки проходят через крупные индустриальные центры Германии (конурбация Северный Рейн-Вестфалия, Франкфурт-на-Майне и др.), Франции, Швейцарии, поэтому грузоперевозки по Рейну превышают 100 млн тонн в год.

Существует трансевропейская система судоходных каналов, связывающая между собой реки Среднеевропейской равнины — Буг, Вислу, Одру, Эльбу, Везер и др.

Сооружением каналов Дунай-Майн-Рейн и Рейн-Сона-Рона практически завершилось создание единой воднотранспортной сети, объединяющей крупнейшие речные бассейны Европы.