13.2: Проблеми водопостачання та шляхи їх вирішення
- Page ID
- 30174
Проблеми водопостачання: виснаження ресурсів
У міру відкачування грунтових вод з водяних колодязів зазвичай відбувається локалізоване падіння рівня грунтових вод навколо колодязя, яке називається конусом поглиблення. Коли є велика кількість свердловин, які тривалий час перекачують воду, регіональний рівень води може значно впасти. Це називається видобутком підземних вод, яка може змусити буріння більш глибоких, дорожчих свердловин, які зазвичай стикаються з більш солоними грунтовими водами. Річки, озера та штучні озера (водосховища) також можуть виснажуватися через надмірне використання. Деякі великі річки, такі як Колорадо в США та Жовті в Китаї, через кілька років сухі. Історія справи Аральського моря, розглянута в цьому розділі, передбачає виснаження озера. Нарешті, льодовики виснажуються через прискорене танення, пов'язане з глобальним потеплінням за минуле століття.
Малюнок\(\PageIndex{1}\): Формування конуса западини навколо джерела свердловини для насосної води: округ Файет, округ, штат ТехасЩе однією проблемою водних ресурсів, пов'язаною з видобутком підземних вод, є вторгнення морської води, де перекачування прісних водоносних горизонтів поблизу берегових ліній океану призводить до потрапляння морської води в зони прісної води. Падіння рівня води навколо конуса поглиблення в необмеженому водоносному шарі може змінити регіональний напрямок грунтових вод, що могло б направити довколишнє забруднення в бік насосної свердловини, а не подалі від нього. Нарешті, можуть розвинутися проблеми просідання (поступове занурення поверхні землі на велику площу) і воронок (швидке занурення поверхні землі на невелику площу) через падіння рівня ґрунту води.
Криза водопостачання
Водна криза відноситься до глобальної ситуації, коли люди в багатьох районах не мають доступу до достатньої кількості води або чистої води або обох. Цей розділ описує глобальну ситуацію, пов'язану з дефіцитом води, яку також називають водним стресом. Наступний розділ охоплює водну кризу, пов'язану із забрудненням води. Через зростання населення прогноз глобального водного стресу на 2025 рік значно гірший, ніж рівень водного стресу в 1995 році. Загалом, водний стрес є найбільшим у районах з дуже низьким рівнем опадів (великі пустелі) або великою щільністю населення (наприклад, Індія) або в обох. Майбутнє глобальне потепління може погіршити водну кризу шляхом перенесення моделей опадів від вологих районів та танення гірських льодовиків, які заряджають річки вниз за течією. Танення льодовиків також сприятиме підвищенню рівня моря, що погіршить вторгнення морської води в водоносні горизонти поблизу берегової лінії океану. Посилення водної кризи є проблемою соціальної несправедливості; бідні люди, як правило, отримують менше доступу до чистої води і зазвичай платять більше за воду, ніж заможні люди.
Малюнок\(\PageIndex{2}\): Країни, які стикаються зі стресом води в 1995 році та прогнозовані в 2025 році Водний стрес визначається як високий відсоток забору води порівняно із загальною наявною водою в цьому районі. Джерело: Філіп Рекачевич (Le Monde dipolomatique), лютий 2006Згідно з доповіддю Програми розвитку ООН за 2006 рік, у 2005 році 700 мільйонів людей (11% населення планети) жили під водним стресом з запасом води на душу населення нижче 1700 м3/рік25. Більшість з них проживають на Близькому Сході та в Північній Африці. До 2025 року звіт прогнозує, що понад 3 мільярди людей (близько 40% населення планети) будуть жити в районах, стресованих водою, з великим збільшенням, що надходить переважно з Китаю та Індії. Водна криза також вплине на виробництво продуктів харчування та нашу здатність прогодувати постійно зростаюче населення. Ми можемо очікувати майбутньої глобальної напруженості і навіть конфлікту, пов'язаного з нестачею води та забрудненням. Історичні та майбутні райони водного конфлікту включають Близький Схід (Євфрат і Тигр конфлікту між Туреччиною, Сирією та Іраком; конфлікт у річці Йордан між Ізраїлем, Ліваном, Йорданією та палестинськими територіями), Африкою (конфлікт між Єгиптом, Ефіопією та Суданом), Центральна Азія (Аральське море) конфлікт між Казахстаном, Узбекистаном, Туркменістаном, Таджикистаном та Киргизстаном) та Південною Азією (конфлікт між Індією та Пакистаном у річці Ганг).
Сталі рішення кризи водопостачання?
Нинішня та майбутня водна криза, описана вище, вимагає безлічі підходів до розширення нашого постачання прісної води та переходу до сталого розвитку. Деякі з давніх традиційних підходів включають греблі та акведуки.
Водойми, що утворюються за дамбами в річках, можуть збирати воду у вологий час і зберігати її для використання під час сухих заклинань. Їх також можна використовувати для міського водопостачання. Іншими перевагами гребель та водосховищ є гідроелектроенергія, боротьба з повенями та відпочинок. Деякі з недоліків - випаровувальна втрата водойми в посушливому кліматі, ерозія русла річки вниз за течією та вплив на екосистему, включаючи перехід від річки до озера середовища проживання та втручання у міграцію та нерест.
Акведуки можуть переміщати воду звідти, де її багато, туди, де вона потрібна. Акведуки можуть бути суперечливими та політично важкими, особливо якщо відстані передачі води великі. Один недолік - відведення води може спричинити посуху в тій місцевості, звідки забирається вода. Наприклад, озеро Оуенс і озеро Моно в центральній Каліфорнії почали зникати після того, як їх річка inow була відведена в лос-анджелеський акведук. Озеро Оуенс залишається майже повністю сухим, але озеро Моно значно відновилося завдяки юридичному втручанню.
Малюнок\(\PageIndex{3}\): Гребля Гувера, Невада, Американська гребля Гувера, Невада, США За дамбою знаходиться озеро Мід, найбільше водосховище в США. Біла смуга відображає зниження рівня води у водосховищі через посушливі умови з 2000 - 2010 рр. Джерело: Cygnusloop99 на Вікісховищі
Малюнок\(\PageIndex{4}\): Каліфорнійський акведук Каліфорнійський акведук в Південній Каліфорнії, США Джерело: Девід Джордан в en.WikipediaОдним із методів, який насправді може збільшити кількість прісної води на Землі, є опріснення, яке передбачає видалення розчиненої солі з морської води або солоних підземних вод. Існує кілька способів опріснення морської води, включаючи кип'ятіння, фільтрацію, електродіаліз та заморожування. Всі ці процедури є помірно дуже дорогими і вимагають значних витрат енергії, що робить вироблену воду набагато дорожчою, ніж прісна вода зі звичайних джерел. Крім того, процеси створюють високо засолені стічні води, які повинні бути утилізовані і створюють значний вплив на навколишнє середовище. Опріснення є найбільш поширеним на Близькому Сході, де енергії з нафти в достатку, але води мало.
Консервація означає використання меншої кількості води і більш акуратне її використання. Навколо будинку збереження може включати як інженерні функції, такі як високоефективні пральні машини для одягу та душові та туалети з низьким потоком, так і поведінкові рішення, такі як вирощування рідної рослинності, яка потребує невеликого зрошення в пустельному кліматі, включення води під час чищення зубів та сидіння діряві змішувачі.
Збір дощової води передбачає вилов і зберігання дощової води для повторного використання, перш ніж вона досягне землі. Ecient зрошення є надзвичайно важливим, оскільки зрошення становить набагато більший попит на воду, ніж громадське водопостачання. Стратегії збереження води в сільському господарстві включають вирощування сільськогосподарських культур у районах, де природні опади можуть їх підтримувати, більш ефективні системи зрошення, такі як крапельні системи, які мінімізують втрати через випаровування, сільське господарство, що зменшує втрати випарів шляхом покриття ґрунту та повторного використання оброблених стічні води з очисних споруд. Перероблені стічні води також використовувалися для підживлення водоносних горизонтів. Існує безліч інших специфічних стратегій збереження води. Сталі рішення водної кризи повинні використовувати різні підходи, але вони повинні мати збереження води як високий пріоритет.