Текст книги "Географическая картина мира Пособие для вузов Кн. I: Общая характеристика мира. Глобальные проблемы человечества"

Автор книги: Владимир Максаковский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 71 страниц) [доступный отрывок для чтения: 26 страниц]

20. Крупные водохранилища мира

Водохранилищемназывается водоем в русле реки или в понижении земной поверхности, искусственно созданный при помощи устройства плотин, перемычек, выкапывания предназначенных для затопления котлованов. Необходимость создания водохранилищ обусловлена большой неравномерностью в распределении речного стока, причем как по отдельным годам и сезонам года, так и по территории.

По своему генезису водохранилища подразделяются на долинно-речные, озерные, располагающиеся у выходов подземных вод, в эстуариях рек. Но при этом главная функция их всех остается неизменной – накопление и последующее регулирование речного стока. Такая функция не исключает разнообразия водохранилищ по их конкретному назначению, а оно может быть одноцелевым и многоцелевым. В самом деле, водохранилища могут представлять собой «склады» воды, которые используют для орошения, водоснабжения, получения гидроэнергии, судоходства, рекреации и т. д. Причем используют либо для той или иной цели в отдельности, либо для комплекса этих целей.

История создания водохранилищ восходит к временам глубокой древности. Первые плотины и водохранилища появились еще задолго до начала новой эры в районах так называемых речных цивилизаций: в долинах Нила, Тигра и Евфрата, Инда, Янцзы и некоторых других рек. В средние века их сооружали и в Азии, и в Африке, и в Европе, и в Америке. В новое время, особенно после начала промышленных революций, водохранилища стали создавать уже не только для орошения, но и для промышленного водоснабжения (заводские пруды), а также для развития речного транспорта (подпитка мелких рек). В новейшее время ко всем этим функциям добавилось получение электроэнергии.

Особенно массовый и повсеместный характер строительство водохранилищ приобрело после Второй мировой войны. За последние полвека их количество во всем мире возросло в 5 раз, а объем увеличился в 12 раз. Именно в этот период были созданы самые крупные водохранилища мира. При этом, однако, нельзя не отметить, что пик их создания в большинстве регионов мира пришелся на 1960-е гг., а затем начался постепенный спад строительной активности. Одновременно в кругах ученых и инженеров развернулись дискуссии о целесообразности строительства этих водных объектов. Они были вызваны отрицательными последствиями сооружения водохранилищ – затоплением и подтоплением плодородных земель, переработкой берегов, обезвоживанием пойменных угодий в нижнем бьефе, изменением микроклимата и, конечно, необходимостью переселения очень многих людей. Подобные дискуссии продолжаются по сей день. При этом речь идет прежде всего о крупных водохранилищах.

Ныне общее количество водохранилищ во всем мире превышает 60 тыс. Площадь их водного зеркала составляет 400 тыс. км ², что равно площади 11 Азовских морей и заметно превышает общую площадь ФРГ или Италии. Длина некоторых наиболее крупных водохранилищ достигает 500 км, ширина – 60 км, глубина – 300 м. Полный объем водохранилищ мира составляет 6600 км ⁴, а полезный, т. е. пригодный для использования, – 3000 км ³. Использование водохранилищ уже позволило увеличить устойчивую составляющую стока рек земного шара примерно на 1/4.

По объему воды и по площади водного зеркала водохранилища подразделяются на крупнейшие, очень крупные, крупные, средние, небольшие и малые. Если иметь в виду общее число водохранилищ, то среди них резко преобладают три последние категории, а если учитывать объем и водную поверхность, – то первые три. В большинстве источников принято анализировать только крупные водохранилища с объемом более 100 млн м ³(0,1 км ³). В мире их насчитывается более 3 тыс., а полный их объем составляет около 6400 км ³.

Интересно проследить географическое распределение крупных водохранилищ как по географическим поясам, так и по главным географическим регионам мира.

Оказывается, более 40 % водохранилищ сосредоточено в умеренном поясе Северного полушария, где находится большинство экономически развитых стран. Известно, что массовое сооружение водохранилищ для целей энергетики, водоснабжения, транспорта происходило здесь в новое и новейшее время. Велико также число водохранилищ в субтропическом поясе, где их создание связано в первую очередь с необходимостью орошения земель. В пределах тропического, субэкваториального и экваториального поясов количество водохранилищ относительно невелико, но поскольку среди них преобладают крупные и крупнейшие, то доля их в полном объеме всех водохранилищ составляет более 1/3.

Таблица 25

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ ПО ГЕОГРАФИЧЕСКИМ РЕГИОНАМ

Таблица 26

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ ПО ВЕДУЩИМ СТРАНАМ

Вслед за рассмотрением размещения водохранилищ по географическим поясам и регионам проанализируем их распределение по некоторым (ведущим) странам. Оно показано в таблице 26.

Особо принято выделять крупнейшиеводохранилища с полным объемом более 500 км ³. От общего числа водохранилищ мира они составляют всего 0,1 %, но по суммарному объему занимают внеконкурентное первое место. Они показаны на рисунке 20. Всего их 15. Они есть во всех регионах мира, кроме Австралии.

В России имеется 2255 водохранилищ с полным объемом 840 км ³и площадью акватории 60 тыс. км ². Хотя 86 % из них относятся к категории мелких, определяющую роль играют 105 крупных водохранилищ (табл. 26).А по количеству крупнейших водохранилищ с Россией не может конкурировать ни одна другая страна. При этом водохранилища здесь, как правило, образуют целые каскады, например на Волге, на Ангаре.

21. Опреснение соленых вод

Один из дополнительных способов увеличения резервов пресной воды – опреснение(обессоливание) соленых вод. Этот способ известен очень давно. Еще два тысячелетия назад люди научились получать пресную воду из соленой при помощи метода дистилляции. Он заключается в выпаривании воды под давлением споследующей конденсацией водяных паров. Простой перегонный куб позволил выпаривать морскую воду. При помощи его пытались обеспечить потребности жителей прибрежных зон, но в первую очередь – экипажей судов, находившихся в дальнем плавании. И ныне метод дистилляции соленой воды остается одним из основных. Но наряду с ним теперь применяют и многие другие, более совершенные, методы промышленного опреснения. Их выбирают в зависимости от свойств воды, производительности установки и по различным технико-экономическим соображениям.

Рис. 20. Крупнейшие водохранилища мира (по А. Б. Авакяну)

С некоторой степенью условности проблему опреснения можно подразделить на две субпроблемы – опреснения засоленных (солоноватых) речных и подземных води опреснения морских соленых вод.

Опреснение засоленных речных вод имеет наибольшее значение для районов искусственного орошения, особенно в странах Азии, где оно особенно распространено. Соленость речных вод в этих районах постоянно возрастает, и для их отвода с орошенных полей приходится строить специальные каналы, что удорожает производство. В последнее время предпринимаются попытки опреснения хотя бы части этих сбросовых вод. То же относится и к опреснению подземных вод, которые откачивают на поверхность при добыче полезных ископаемых, в особенности угля.

Но еще большее значение имеет опреснение морских (океанских) вод. Первые установки по опреснению морской воды появились еще в конце Х1Х – начале XX в. Примерами такого рода могут служить солнечный опреснитель в пустыне Атакама (Чили), опреснители на Каспийском море в районах Актау и Баку. Однако строительство таких установок в промышленных масштабах началось уже в 30-х гг. XX в. Впрочем, и в этот период мощности опреснительных установок были еще сравнительно небольшими, а распространение их оставалось довольно ограниченным.

Только с наступлением эпохи НТР, в середине 1960-х гг., такое строительство приобрело по-настоящему широкий размах. Уже в 1970 г. во всем мире эксплуатировалось 800 только крупных опреснительных установок с суммарной производительностью 1,25 млн м ³/сутки. В 1980 г. опресняли уже 7 млн м ⁶/сутки. В 1992 г. 7,5 тыс. опреснительных установок производили 17,5 млн м ⁶/сутки. В 2000 г. суммарное количество опресненной воды должно было достигнуть, по прогнозам, 25–30 млн м ³/сутки. Одновременно растет и мощность отдельных опреснительных установок. До 1960-х гг. строили преимущественно небольшие установки производительностью до 3 тыс. м ³/сутки, но затем появились установки производительностью в 20–25 и даже 50– 100 тыс. м ³/сутки. Для опреснения морской воды все чаще стали применять энергию АЭС. Соответственно и стоимость опреснения постепенно снижалась, и ныне этот процесс стал уже вполне экономичным.

Рис. 21. Потребление опресненной воды, м ³в год на одного человека (по А.Б.Авакяну)

В середине 1990-х гг. опреснительные установки работали уже более чем в 100 странах мира. Одни из этих стран расположены в пределах умеренного пояса (например, Великобритания, Нидерланды, США), другие – в субтропическом поясе (например, Италия, Греция, Япония, Азербайджан, Туркмения). Но больше всего таких стран находится в пределах тропического пояса с его обширной аридной зоной. В Северной Африке это Тунис, Ливия, Египет, в Юго-Западной Азии – Саудовская Аравия, Кувейт, ОАЭ, Катар, Ирак, Иран, Израиль, в Америке – США (южные районы), Мексика, Куба, Венесуэла.

Больше всего опресненной воды из расчета на одного жителя получают в странах Персидского залива (рис. 21),где такая вода служит главным источником водопотребления (в Кувейте, например, на 100 %). Здесь же находятся опреснительные установки, относящиеся к наиболее мощным в мире.

Из отдельных районов по тем же показателям выделяется Калифорния (США, Мексика). Особо следует сказать об островных микрогосударствах, зависимость которых от потребления опресненной морской воды также очень велика. Это в полной мере относится не только к Багамским, Бермудским, Виргинским, нидерландским Антильским островам в Карибском море и Атлантике, но также к Канарским островам и островам Зеленого Мыса у западного побережья Африки, к ряду островов Французской Полинезии.

В Советском Союзе самые крупные опреснительные установки находились на восточном побережье Каспийского моря (п-ов Мангышлак). Ныне одна из этих установок, находящаяся в Туркмении, ежесуточно опресняет 120 тыс. м ³морской воды.

При прогнозировании развития индустрии опреснения нужно иметь в виду возможные экологические последствия ее деятельности, поскольку отходы опреснения, которые складируют на суше или сбрасывают в море в виде рассолов, негативно воздействуют на экосистему. То же относится и к отработанным водам АЭС, которые работают «в паре» с опреснительными установками.

22. Ледники Антарктики и Арктики как потенциальные источники пресной воды

Ранее было сказано о том, что основная часть общемировых запасов пресной воды (или более 25 млн км ³) как бы законсервирована в ледниковых покровах земного шара. При этом в первую очередь имеются в виду ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии, морские льды Арктики. Только за один летний сезон, когда наступает естественное таяние этого природного льда, можно было бы получить более 7000 км ³пресной воды, а это количество превышает все мировое водопотребление.

С точки зрения перспектив использования ледников в качестве резерва пресной воды особый интерес представляют ледники Антарктиды. Это относится как к ее материковому ледниковому покрову, который во многих местах выдвигается в окружающие материк моря, образуя так называемые выдвижные ледники, так и к огромным шельфовым ледникам, являющимся продолжением этого покрова. Всего шельфовых ледников в Антарктиде 13, причем основная их часть приходится на выходящее к Атлантике побережье Западной Антарктиды и Землю Королевы Мод, тогда как в Восточной Антарктиде, выходящей к пространствам Индийского и отчасти Тихого океанов, их меньше. Ширина пояса шельфовых ледников в зимнее время достигает 550—2550 км.

Шельфовые ледники Антарктиды представляют собой плиты шириной в среднем 120 км, толщиной у материка 200—1300 м, а у морского края 50—400 м. Средняя высота их составляет 400 м, а высота над уровнем океана – 60 м. В целом такие шельфовые ледники занимают почти 1,5 млн км ²и содержат 600 тыс. км ³пресной воды. Это означает, что на них приходится всего 6 % общего объема ледниковой пресной воды на Земле. Но в абсолютных показателях их объем в 120 раз превышает мировое водопотребление.

С покровными и шельфовыми ледниками Антарктиды непосредственно связано образование айсбергов(от нем. eisberg – ледяная гора), которые откалываются от края ледника, отправляясь, так сказать, в свободное плавание по Южному океану. По имеющимся расчетам, в общей сложности от выдвижных и шельфовых ледников Антарктиды ежегодно откалывается от 1400 до 2400 км ³пресной воды в виде айсбергов. Антарктические айсберги распространяются по Южному океану в пределах 44–57° ю. ш., но иногда достигают и 35° ю. ш., а это широта Буэнос-Айреса.

Запасы пресной воды в ледниках Гренландии значительно менее велики. Тем не менее и от ее ледяного панциря ежегодно откалываются и затем выносятся в Северную Атлантику примерно 15 тыс. айсбергов. Самые крупные из них содержат десятки миллионов кубометров пресной воды, достигая в длину 500 м, а в высоту 70– 100 м. Основной сезон распространения этих айсбергов длится с марта по июль. Обычно они не спускаются ниже 45° с. ш., но в этот сезон появляются и значительно южнее, создавая опасность для судов (вспомним гибель «Титаника» в 1912 г.) и для буровых нефтяных платформ.

В результате постоянного «сбрасывания» айсбергов в Мировом океане одновременно дрейфуют примерно 12 тыс. таких ледяных глыб и гор. В среднем антарктические айсберги живут 10–13 лет, но гигантские, длиной в десятки километров, могут плавать многие десятилетия. Идея транспортировки айсбергов с целью дальнейшего их использования для получения пресной воды появилась еще в начале XX в. В 50-х гг. американский океанолог и инженер Дж. Айзекс предложил проект транспортирования антарктических айсбергов к берегам Южной Калифорнии. Он же подсчитал, что для обеспечения этого засушливого района пресной водой в течение года потребуется айсберг объемом в 11 км ³. В 70-х гг. XX в. французский полярный исследователь Поль-Эмиль Виктор разработал проект транспортирования айсберга из Антарктиды к берегам Саудовской Аравии, причем эта страна учредила даже международную компанию, предназначенную для его осуществления. В США аналогичные проекты разрабатывала мощная организация «Рэнд корпорейшн». Интерес к этой проблеме стали проявлять и в некоторых странах Европы, и в Австралии. Технические же параметры транспортирования айсбергов были разработаны уже довольно детально.

Рис. 22. Возможные маршруты транспортирования айсбергов (по Р. А. Крыжановскому)

После обнаружения при помощи искусственного спутника подходящего айсберга и его доразведки при помощи вертолета на айсберге сначала должны быть установлены специальные плиты для крепления буксирных тросов. По возможности айсбергу должна быть придана более обтекаемая форма, а его носовой части – форма корабельного форштевня. Чтобы уменьшить таяние льда, под дно айсберга должна быть подведена пластиковая пленка, а по бокам натянуто полотно с грузилами внизу. Транспортировать айсберг следует с учетом морских течений, строения океанского дна, конфигурации береговой линии. Само транспортирование айсберга длиной 1 км, шириной 600 м и высотой 300 м должно быть осуществлено при помощи пяти-шести океанских буксиров мощностью по 10–15 тыс. л. с. В этом случае скорость транспортирования составит примерно одну милю (1852 м) в час. После доставки к месту назначения айсберг должен быть разрезан на куски – блоки толщиной примерно по 40 м, которые будут постепенно таять и позволят снабжать пресной водой по плавающему водопроводу тот или иной пункт на побережье. Таяние айсберга будет продолжаться примерно один год.

Для географа особенно интересен вопрос о выборе путей транспортирования айсбергов (рис. 22).Естественно, что по экономическим соображениям наиболее предпочтительна доставка антарктических айсбергов к относительно близко расположенным районам Южного полушария – в Южную Америку, Южную Африку, Западную и Южную Австралию. К тому же лето в этих районах наступает в декабре, когда айсберги как раз распространяются дальше всего на север. Академик В. М. Котляков считает, что главным местом «отлова» столовых айсбергов для Южной Америки может стать район шельфового ледника Росса, для Южной Африки – шельфового ледника Ронне-Фильхнера, а для Австралии – шельфового ледника Эймери. При этом путь до берегов Южной Америки составит примерно 7000 км, а до Австралии – 9000 (рис.23). Все проектировщики полагают, что при таком транспортировании айсбергов необходимо будет использовать холодные океанические течения: Перуанское и Фолклендское у берегов Южной Америки, Бенгельское у берегов Африки и Западно-Австралийское у берегов Австралии. Значительно сложнее и дороже обойдется транспортирование антарктических айсбергов в районы Северного полушария, например к берегам Южной Калифорнии или Аравийского полуострова. Что же касается гренландских айсбергов, то их целесообразнее всего было бы транспортировать к берегам Западной Европы и к восточному побережью США.

Рис. 23. Оптимальные маршруты транспортирования айсбергов в Антарктике (по В. М. Котлякову). Цифрами обозначены: 1 – маршруты транспортирования айсбергов; 2 – объемы айсбергов, ежегодно откалывающихся от каждых 200 км длины берега (длина стрелки в 1 мм соответствует 100 км ³льда); 3 – места обнаружения айсбергов

Нельзя забывать и о том, что айсберги как источники пресной воды представляют собой международное достояние. Это означает, что при их использовании должно быть разработано специальное международное право. Учитывать нужно и возможные экологические последствия транспортирования айсбергов, а также их пребывания в месте назначения. По существующим оценкам, айсберг средних размеров в районе своей стоянки может снизить температуру воздуха на 3–4 °C и оказать негативное воздействие на сухопутные и морские экосистемы, тем более что из-за огромной осадки ледяной горы ее зачастую нельзя будет подвести к берегу ближе чем на 20–40 км.

Существуют и другие проекты использования пресной воды ледяного покрова планеты. Предлагают, например, использовать энергию АЭС для обеспечения таяния ледника на месте его нахождения с последующей поставкой пресной воды по трубопроводам. Уже в 1990-х гг. российские специалисты разработали проекты «Чистый лед» и «Айсберг», которые составили единый проект «Чистая вода», включенный в международную программу «Человек и океан. Глобальная инициатива». Оба проекта фигурировали на Всемирной выставке «ЭКСПО-98» в Лиссабоне в качестве самых необычных научно-технических экспонатов.

Пока все это лишь проекты. Но интерес к ним проявляют уже многие страны – США, Канада, Франция, Саудовская Аравия, Египет, Австралия и др.

23. Мировой гидроэнергетический потенциал речного стока

Гидроэнергией(водной энергией) называют энергию, которой обладает вода, движущаяся в потоках по земной поверхности. Существуют три категории гидроэнергетического потенциала (гидроэнергетических ресурсов): теоретический, технический и экономический.

При определении теоретического гидро-энергопотенциала(его называют также потенциальным и валовым) учитывается полный поверхностный сток рек, который, как уже отмечено, составляет 48 тыс. км ³/год. Если принять среднюю высоту суши равной 800 м, то теоретический потенциал будет исчисляться в 1000 млн кВт возможной мощности, что соответствует выработке около 35 трлн кВт» ч в год. Впрочем, есть и другие оценки этого потенциала, которые колеблются в пределах от 35 трлн до 40 трлн кВт-ч.

Технический гидроэнергопотенциал –это та часть теоретического потенциала, которая технически может быть использована с учетом годовых и сезонных колебаний стока в реках, наличия подходящих створов для сооружения ГЭС, а также потерь воды вследствие испарения, фильтрации и т. д. Коэффициент пересчета теоретического потенциала в технический для разных регионов Земли и стран не одинаков, но в среднем его обычно принимают равным 0,5. Чаще всего мировой технический гидроэнергопотенциал оценивается в 15 трлн кВт-ч возможной выработки.

Наконец, экономический гидроэнергопо-тенциал– это та часть технического потенциала, использование которой в данных конкретных условиях места и времени можно считать экономически оправданным. Он меньше технического потенциала и, по оценкам, составляет 8—10 трлн кВт-ч в год, что соответствует мощности в 2340 млн кВт. Можно добавить, что эту цифру нельзя рассматривать как абсолютно стабильную. Например, после мирового энергетического кризиса середины 1970-х гг. и роста цен на топливо коэффициент пересчета технического потенциала в экономический возрос до 70–80 %, и его стали оценивать уже в 15 трлн кВт-ч в год. Но затем этот коэффициент снова снизился.

Априори можно предположить, что распределение гидроэнергетического потенциала по территории земной суши неравномерно. И действительно, согласно имеющимся данным, по размерам теоретического потенциала впереди стоит Азия (42 % мирового), за которой следуют Африка (21), Северная и Южная Америка (по 12–13 %), Европа (9) и Австралия и Океания (3 %). За этими общими цифрами географ конечно же видит размещение крупнейших речных систем мира.

Установлено, что примерно половина мирового речного стока приходится на 50 крупнейших рек, бассейны которых покрывают 40 % земной суши. В том числе 15 из них (9 в Азии, 3 в Южной, 2 в Северной Америке и 1 в Африке) имеют средний расход воды в размере 10 тыс. м ³/с или более. Но этот показатель сам по себе еще не определяет роль той или иной реки в гидропотенциале. Например, Амазонка выносит в океан в пять раз больше воды, чем вторая по водоносности река мира – Конго. Однако Конго благодаря топографическим и геологическим особенностям территории, по которой она протекает, имеет значительно больший гидроэнергетический потенциал, чем Амазонка.

Распределение экономического гидроэнер-гопотенциала по регионам мира показано в таблице 27.

Приведенные в таблице 27 данные позволяют сделать несколько выводов. О том, что крупные регионы Земли по масштабам экономического гидропотенциала «выстраиваются» следующим образом: Зарубежная Азия, Латинская Америка, Африка и Северная Америка, СНГ, зарубежная Европа, Австралия и Океания. О том, что пока еще экономический гидропотенциал Земли используется лишь на 21 % (это означает, что в принципе годовое производство электроэнергии на ГЭС можно увеличить примерно в пять раз). Наконец, о том, что степень освоенности гидроэнергетического потенциала особенно велика в зарубежной Европе, где для сооружения ГЭС использовано уже большинство выгодных речных створов, и в Северной Америке. Наиболее благоприятные ресурсные предпосылки для развития гидроэнергетики имеют Азия, Африка и Латинская Америка. Можно добавить, что на развивающиеся страны в целом приходится еще примерно 2/3 всего неосвоенного мирового гидроэнергопотенциала.

Таблица 27

МИРОВОЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ГИДРОЭНЕРГОПОТЕНЦИАЛ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

* Без стран СНГ.

Среди стран по размерам экономического гидроэнергетического потенциала особо выделяется первая пятерка в составе Китая (1260 млрд кВт-ч), России (850 млрд), Бразилии (765 млрд), Канады (540 млрд) и Индии (500 млрд кВт ч), на долю которой приходится почти 1/2 всего этого потенциала. Затем следуют ДР Конго (420 кВт-ч), США (375), Таджикистан (265), Перу (260), Эфиопия (260), Норвегия (180), Турция (125), Япония (115 кВт – ч). Степень использования этого потенциала в странах очень различна. Во Франции, в Швейцарии, Италии, Японии он использован уже почти полностью, в США и Канаде на 38–40 %, тогда как в Китае – на 16, в Индии – на 15, в Перу – на 5, а в ДР Конго – на 1,5 %.

Россия обладает очень большими гидроэнергетическими ресурсами. Ее теоретический потенциал оценивается в 2900 млрд кВт-ч, технический – в 1670 млрд, а экономический, как уже отмечено, – в 850 млрд кВт ч в год. Но распределяется он по стране крайне неравномерно: на европейскую ее часть приходится 15 %, а на азиатскую – 85 %. Освоено из него пока лишь 18 % (в том числе в европейской части – 50 %, в Сибири – 19 и на Дальнем Востоке – 4 %).