НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ЭНЦИКЛОПЕДИЯ    ССЫЛКИ    КАРТА САЙТА    О САЙТЕ  







Народы мира    Растения    Лесоводство    Животные    Птицы    Рыбы    Беспозвоночные   

предыдущая главасодержаниеследующая глава

Пресная вода в природе

Из общего количества воды на Земле, равного 1386 млн. км3, только 35 млн. км3, или 2,5%, приходится на долю пресных, все остальное (97,5%) - соленые воды Мирового океана, минерализованные подземные и воды соленых озер.

Пресной называют воду, 1 л которой содержит не более 1 г растворенных веществ (солей), т. е. воду с соленостью не более 0,1%. Соленость океанической воды равна 3,5% или в 1 л ее содержится 35 г солей.

Без предварительной обработки, уменьшающей их жесткость, все осолоненные воды не пригодны не только для питья, но даже для технических нужд.

Конечно, 35 млн. км3 пресной воды - не так уж мало, это более 8 млн. м3 на каждого жителя Земли. Но вся беда в том, что подавляющая часть пресной воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает ее труднодоступной для человека. Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% - в водоносных слоях под землей, а в руслах всех рек содержатся одновременно лишь какие-то жалкие 0,006% пресных вод, или немногим более 1/1 000 000 части общих запасов воды.

Вот как распределяются пресные воды на земном шаре по водным объектам (в тыс. км3):

Распределение пресной воды на земном шаре по водным объектам (в тыс. км3)
Ледники, подземные льды, постоянный снежный покров (в пересчете на воду) 24364,0
Подземные воды 10530,0
Влага в почве 16,5
Пресные озера 91,5
Болота 11,5
Вода в руслах рек 2,1
Вода в атмосфере 12,9
Биологические воды (в живых организмах) 1,1

В Советском Союзе общий запас пресных поверхностных вод составляет 40,5 тыс. км3, больше всего их в озерах (более 26 тыс. км3) и в ледниках (11 тыс. км3); в болотах находится около 3 тыс. км3, а в руслах рек всего 235 км3.

А ведь речные воды - это самый удобный для использования вид природных вод: реки, словно гигантский водопровод, проходят по всем материкам. Именно водами рек с глубокой древности удовлетворяет человек свои основные хозяйственные нужды - это бытовое и промышленное водоснабжение, орошение земель, энергетика, транспорт.

Объем воды на Земле: 1 - соленые воды в океанах, морях, озерах, соленые подземные воды, 2 - воды в ледниках Антарктиды, арктических островов и горных районов, 3 - пресные подземные воды, 4 - пресные поверхностные воды в реках, озерах, болотах, в атмосфере и в живых организмах
Объем воды на Земле: 1 - соленые воды в океанах, морях, озерах, соленые подземные воды, 2 - воды в ледниках Антарктиды, арктических островов и горных районов, 3 - пресные подземные воды, 4 - пресные поверхностные воды в реках, озерах, болотах, в атмосфере и в живых организмах

Рассмотрим подробнее "водность" отдельных водных объектов, перечисленных выше.

Ледники. Льды покрывают свыше 16 млн. км2 суши - примерно площадь Южной Америки, из них почти 14 млн. км2 находится в Антарктиде и приблизительно 2 млн. в Гренландии. В Советской Арктике оледенение охватывает свыше 55 тыс. км2, в том числе на Новой Земле - 24,4 тыс. км2, на Северной Земле - 17,5 и на Земле Франца-Иосифа - 13,7 тыс. км2.

Горные ледники в умеренных и тропических широтах занимают 224 тыс. км2, в Советском Союзе около 20 тыс. км2, в том числе 1430 км2 на Кавказе, 8040 км2 на Памире, 6900 км2 на Тянь-Шане, 960 км2 на Джунгарском Алатау, 600 км2 на Алтае, 400 км2 в Восточной Сибири, 1510 км2 на Камчатке и Корякском нагорье.

К крупнейшим в мире относятся ледник Сьюард-Маласпина на Аляске длиной 100 км, Сиачен в Каракоруме - 75 км, Федченко на Памире - 71,2 км. На Кавказе одним из самых крупных является ледник Караугом длиной около 14 км, в Альнах - Алечский, 26,5 км, на Монблане - Мер-де-Глас, 15 км.

Общий объем льда на Земле равняется 27 млн. км3. При плотности глетчерного льда 0,9 г/см3 объем воды, заключенный в ледниках всего земного шара, составляет 24 млн. км3, из них 21,6 млн. км3 - в Антарктиде.

Подземные воды. В верхней части земной коры, на разной глубине под почвой, находятся обширные запасы подземных вод. Эти воды местами пропитывают рыхлые или трещиноватые горные породы, образуя водоносные пласты. Большую часть подземных вод в верхних водоносных пластах создают просачивающиеся через почву и грунт атмосферные осадки. Некоторая часть подземных вод может образоваться в результате соединения выделившихся из магмы кислорода и водорода. Такие воды названы ювенильными, юношескими, т. е. впервые вступающими в общий влаго оборот земного шара. Достоверных сведений об общем объеме их в балансе влаги Земли не имеется.

Ледник Федченко на Памире
Ледник Федченко на Памире

Горные породы по гидрологическим свойствам разделяют на водопроницаемые и водоупорные Наибольшей водопроницаемостью обладают рыхлые породы - пески, галечники - и трещиноватые известняки. Водоупорными, или водонепроницаемыми, являются глины и монолитные скальные породы. Водоносные пласты образуются в водопроницаемых породах, лежащих на водоупорных, задерживающих дальнейшее движение подземных вод вниз. Прокопав колодец до водоносного пласта, можно добывать воду, просачивающуюся через стенки и дно колодца.

Общее количество пресных подземных вод, заключенных в земной коре и невидимых глазу, подсчитать трудно; разные исследователи получили сильно различающиеся между собой цифры. Нет, однако, сомнения, что подземных пресных вод на земном шаре гораздо больше, чем поверхностных.

К естественным запасам подземных вод обычно относят объем свободной - химически не связанной, движущейся главным образом под влиянием силы тяжести - воды, которая содержится в порах и трещинах горных пород, слагающих земную кору. В земной коре, до глубины 2000 м, всего 23,4 млн. км3 таких вод - соленых и пресных. Пресные воды, как правило, залегают до глубины 150-200 м, ниже они переходят в солоноватые воды и рассолы. Некоторые гидрогеологи предполагают, что до глубины 200 м объем пресных подземных вод составляет 10,5 млн. км3 - это примерно в 100 раз больше, чем объем поверхностных пресных вод, содержащихся в озерах, руслах рек, болотах.

Неудивительно, что из рудников и шахт больше извлекают воды, чем ископаемых. В Донецком угольном бассейне на 1 т добытого угля приходится 2,8 т шахтной воды, в Кизеловском бассейне на Урале - 8,8 т, а в Пенсильванском антрацитовом бассейне в США даже 23 т! Всю эту воду откачивают мощные насосы, расходующие иногда более половины всей электроэнергии, поступающей на шахты.

Влага в почве. Даже самая сухая почва обязательно содержит некоторое количество влаги в виде гигроскопической воды, а также водяного пара.

Частицы почвы удерживают на себе отдельные, изолированные молекулы воды, которые иногда сливаются, образуя пленку толщиной в одну-две молекулы. Это гигроскопическая вода, она поглощается сухой почвой из воздуха, не подчиняется силе тяжести и может быть удалена из почвы только путем нагревания до 100°С. Когда толщина пленки становится больше, вода называется пленочной. Между частицами почвы, окруженными слоем пленочной воды, находится воздух. Пленочная вода под действием сил молекулярного притяжения перемещается от более толстой пленки к менее тонкой. Мельчайшие капиллярные промежутки между частицами почвы иногда заполнены капиллярной водой, которая под действием капиллярных сил может подниматься вверх от сплошного слоя подземной воды. Наконец, вода, заполняющая крупные промежутки в почве, уже не удерживается капиллярными силами и свободно стекает вниз в виде струек и капелек. Это гравитационная вода.

В воздухе, заключенном в порах между частицами почвы, влага содержится в виде водяного пара.

Практически почти вся почвенная влага находится в верхнем двухметровом слое почвы и подпочвы. Влажность этого слоя в среднем составляет 10% (по весу), что соответствует слою воды 0,2 м. Принимая общую площадь почвенного покрова на Земле (за вычетом площади ледников, многолетней мерзлоты, пустынь и т. п.) равной 82 млн. км2, получим, что запасы влаги в почве составляют 16 500 км3.

Озера. Площадь всех озер (соленых и пресных) на земном таре несколько превышает 2 млн. км2, а объем воды в них равен 176 400 км3, но только примерно половина этого объема (91 000 км3) приходится на долю пресных вод.

Озера распределены по поверхности Земли крайне неравномерно.

Наибольшие скопления крупных озер приурочены к областям древнего оледенения, к районам тектонических разломов земной коры и к засушливым районам, не имеющим речного стока в океан.

В областях, которые сравнительно недавно (в геологическом масштабе времени) освободились ото льдов, создались условия, благоприятные для возникновения крупных озер (обширные впадины, обилие талых вод, прохладный, умеренно дождливый климат). Так в Северной Америке появилась гирлянда очень крупных пресных озер ледниково-тектонического происхождения, протянувшаяся почти от Аляски до Атлантики (Большое Медвежье озеро, Большое Невольничье, Атабаска, Виннипег и др.). Гирлянда замыкается группой Великих озер (Верхнее, Гурон, Мичиган, Эри и Онтарио). Площадь каждого озера (кроме Атабаски и Онтарио) превышает 20 тыс. км2, а Верхнее озеро является самым крупным пресноводным водоемом мира по площади зеркала (82 680 км2), однако по объему воды (11 600 км3) и максимальной глубине (406 м) оно значительно уступает Байкалу и Танганьике.

Все Великие озера последовательно соединены друг с другом короткими порожистыми реками; сток из них происходит в Атлантический океан по реке Св. Лаврентия, вытекающей из самого низко-расположенного озера - Онтарио. Длина реки Св. Лаврентия, от истока из озера Онтарио до мыса Пуэн-де-Мон в заливе Св. Лаврентия, около 1000 км, площадь бассейна 1,3 млн. км2, средний расход воды 7,8 тыс. м3/с в истоке и 14,0 тыс. м3/с в устье.

В какой-то степени сходны с Великими озерами Северной Америки крупные озера Северо-Запада Советского Союза, тоже расположенные в районе древнего оледенения. Озера Ладожское, Онежское, Ильмень, а также озеро Сайма, лежащее за пределами СССР, в Финляндии, соединены вытекающими из них реками Свирь, Волхов, Вуокса в единую гидрографическую систему. Сток из нее в Финский залив происходит по Неве, весьма короткой (74 км), но обильной реке (средний расход воды 2530 м3/с), с солидной площадью бассейна (281 тыс. км2).

Конечно, по сравнению с величайшими пресными озерами мира самое крупное озеро Европы - Ладожское - не так уж велико (площадь без островов 17 700 км2, объем воды 908 км3, наибольшая глубина 230 м), но все же на дне его могло бы довольно свободно разместиться все население земного шара (4 миллиарда человек), и на каждого человека пришлось бы около 5 м2 площади.

Существует группа великих озер и в Восточной Африке. Это расположенные в зоне тектонических разломов в глубоких сбросовых впадинах озера Виктория (69 тыс. км2) и Мобуту-Сесе-Секо (Альберт), лежащее в верховьях Нила, Танганьика в бассейне реки Конго, Ньяса в бассейне реки Замбези.

В обширной низменности, которая находится в Советском Союзе на границе между Европой и Азией, лежат крупнейшие бессточные, а следовательно, соленые озера мира - самое великое озеро Земли Каспийское море (площадь 374 тыс. км2, наибольшая глубина 1025 м, объем воды 78,2 тыс. км3), Аральское море (64,1 тыс. км2), озеро Балхаш (18,2 тыс. км2).

В пределах СССР, по данным гидрометеорологической службы Советского Союза, более 2,8 миллиона пресных и соленых озер, 98% их - мелководные площадью менее 1 км2. Основные запасы пресной воды (свыше 24 000 км3) сосредоточены в девяти озерах с площадью зеркала более 1000 км2 каждое. В одном лишь Байкале заключено 23 000 км3 пресной воды, почти в 80 раз больше, чем в Азовском море. Байкал - планетарный резерв пресной воды высокого качества. Это удивительное озеро, хотя и занимает по площади зеркала (31,5 тыс. км2) лишь восьмое место в мире, содержит больше воды, чем все пресные озера земного шара, и является самым глубоким на Земле - его наибольшая глубина 1741 м. Во втором по глубине озере Танганьика в Африке наибольшая отметка глубины 1435 м. У Байкала и Танганьики много сходных черт: лежат в глубоких тектонических впадинах (это в основном и объясняет их значительную глубину, у остальных крупных озер мира глубина выражается лишь трех- и двухзначными цифрами), имеют почти одинаковые площадь зеркала (31,5 и 32,9 тыс. км2), длину, ширину и вытянутую в общем с юга на север форму.

Кроме естественных озер на всех континентах есть искусственные водоемы - водохранилища. Их создают, перегораживая долину и русло реки плотиной, которая накапливает стекающую выше нее воду. Накопленную воду расходуют затем на гидроэлектрических станциях, в оросительных системах, на водоснабжение городов и другие нужды. Объем воды только в 143 крупных водохранилищах мира (емкостью более 5 км3 каждое) составляет 4286 км3. Наибольший объем аккумулирован в водохранилищах США (на реках Колорадо, Миссури, Колумбии), СССР, Канады, Индии, Бразилии. В Африке крупные водохранилища - Оуэн-фолс (на реке Виктория-Нил, первое в мире по объему - 205 км3), Кариба (на реке Замбези, объемом 185 км3), Вольта (на реке Вольта в Республике Гана, крупнейшее в мире по площади - 8500 км2), в Южной Америке - в бассейнах Ориноко, Параны. В пределах СССР самые крупные водохранилища - Братское на Ангаре (площадь 5500 км2, полный объем 169 км3), Красноярское на Енисее (соответственно 2000 км2 и 73 км3), Зейское на Зее (2420 км2 и 68 км3), Куйбышевское на Волге (6450 км2 и 58 км3).

В некоторых справочниках крупнейшим по площади водохранилищем в мире называют Оуэн-фолс, а в СССР - Иркутское, для них указывают площади соответственно 69 и 33 тыс. км2. Такие значительные цифры получились оттого, что они включают в себя площадь зарегулированных плотиной озер Виктория и Байкал. Площадь водохранилища в затопленной части Ангары составляет всего 154 км2.

Болота - весьма своеобразные водные объекты, в них нет больших открытых водных пространств, это, в сущности, переувлажненные участки суши, покрытые специфической влаголюбивой растительностью. Общая площадь болот на земном шаре приблизительно 3 млн. км2, или 2% суши. Почти 60% болот расположено в Советском Союзе, они покрывают 9% территории страны. Из всех континентов больше всего заболочена Южная Америка, где болота сосредоточены в основном в бассейне Амазонки. Площадь их (1232 тыс. км2) равна 1/3 площади всех болот мира. Меньше всего болот в Австралии (0,05% площади). На остальных континентах болота занимают в среднем около 2% территории, но в некоторых районах, например в Финляндии, они захватывают до 43% территории (Финляндия по-фински называется Суоми, т. е. страна болот), на северо-западе европейской части СССР - 40%, а в северной половине Западной Сибири даже 50-70% (один лишь Васюганский болотный массив занимает более 50 тыс. км2). Суммарный объем болотных вод мира составляет 11 470 км3.

Вода в руслах рек. Определить количество воды, заполняющей одновременно все речные русла на земном шаре,- задача нелегкая. Непосредственные измерения невозможны, а косвенные методы подсчета, с учетом густоты речной сети, среднего расхода воды в реках, их средней длины, ширины, глубины и ряда других факторов, нельзя считать очень точными.

В СССР около 3 млн. рек, если включить в это число и водотоки длиной менее 10 км, которые лишь с натяжкой можно назвать реками. А их, согласно точному инвентаризационному подсчету, произведенному в 1960-1966 гг. по новейшим топографическим картам, 2 812 587. Рек длиной от 10 до 25 км насчитывается 113 974, длиной от 26 до 100 км - 32 733. Средних и больших рек - длиной свыше 100 км - в нашей стране 4103 (260 из них - большие реки, длиной более 500 км). Суммарная длина всех рек СССР, включая и самые малые - до 10 км,- составляет 9,6 млн. км, причем на долю рек длиной до 10 км приходится 5,6 млн. км, а на долю больших рек - 229 тыс. км.

Разумеется, деление рек на большие, средние и малые только по длине носит весьма условный характер. Длина, конечно, очень простой, легко измеримый и наглядный показатель реки, но лучшее представление о величине ее дают данные о площади бассейна, с которого река собирает свои воды - поэтому иногда бассейн называют водосбором,- и о расходе воды (т. е. объеме воды, протекающей в единицу времени через поперечное сечение русла реки; обычно расход выражается в кубических метрах в секунду). Расход воды в реке тесно связан с площадью ее бассейна - чем она больше, тем больше (при прочих равных условиях, главным образом климатических) расход воды.

Самая длинная река может не обладать самым крупным водосбором или самым большим расходом воды. Это наглядно показывают основные характеристики крупнейших рек мира:

Основные характеристики крупнейших рек мира
Самые длинные реки
Нил (с Кагерой) 6670 км
Амазонка (с Укаяли) 6280 км
Миссисипи (с Миссури) 5985 км
Реки с самым крупным бассейном
Амазонка 6915 тыс. км2
Конго 3820 тыс. км2
Миссисипи 3220 тыс. км2
Самые водоносные реки
Амазонка 220 тыс. м3
Конго 44,9 тыс. м3
Ганг (с Брахмапутрой) 39,0 тыс. м3

Среди крупнейших рек мира Нил занимает первое место только по длине, а Амазонка первенствует и по площади бассейна и по расходу воды, находясь на почетном втором месте по длине. Размер бассейна и расход воды Амазонки представляют собой нечто из ряда вон выходящее - ее бассейн почти в 2 раза больше следующего по порядку бассейна Конго, а расход воды больше в 5 раз. Таким образом, по основным показателям Амазонку следовало бы признать величайшей рекой мира. Ее сток в океан составляет 16% стока всех рек мира.

В СССР самая длинная река - Лена (4400 км), самый большой бассейн у Оби (2990 тыс. км2), самая водообильная река - Енисей (средний расход воды 19 800 м3/с).

Суммарные единовременные запасы воды в руслах рек мира оцениваются в 2115 км3, в том числе в руслах рек Советского Союза 235 км3.

Объемы воды в руслах рек различных континентов распределяются следующим образом:

Объемы воды в руслах рек различных континентов
Европа 80 км3
Азия 565 км3
Африка 195 км3
Северная Америка 250 км3
Южная Америка 1000 км3
Австралия и Океания 25 км3

Вода в атмосфере - это главным образом водяной пар и его конденсат (капельки воды и ледяные кристаллы). Почти весь водяной пар (90%) находится в нижнем слое атмосферы, до высоты 5 км.

Атмосферный воздух при данной температуре может содержать определенное количество водяных паров, но не больше. Как только это количество достигнуто, воздух становится насыщенным, водяной пар начинает конденсироваться, превращаясь в туман или облако. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может содержать (поэтому в тропиках воздух всегда более влажный, чем в Арктике).

Обычно количество водяного пара в воздухе, или абсолютную влажность, выражают весом (массой) водяного пара в граммах на кубический метр воздуха. Отношение же абсолютной влажности при данной температуре воздуха к абсолютной влажности для состояния насыщения при той же температуре, выраженное в процентах, называется относительной влажностью.

Величину относительной влажности называют в сообщениях о погоде, передаваемых по радио и телевидению. Она показывает, насколько воздух насыщен влагой, сколько процентов остается еще до его полного насыщения. В умеренных широтах абсолютная влажность колеблется от 2-3 г/м3 зимой до 10-12 г/м3 летом, а относительная от 80-90% зимой до 60-70% летом. В жарком климате абсолютная влажность увеличивается, а относительная уменьшается.

В атмосфере содержится единовременно 12 900 км3 влаги. Если бы вся она сконденсировалась и равномерно выпала на поверхность Земли в виде осадков, то покрыла бы ее слоем воды 25 мм - это примерно то количество осадков, которое выпадает во время сильного продолжительного ливня в умеренных широтах.

Биологическая вода. Все без исключения живые существа на Земле и растения содержат в своем организме воду - в среднем 80% по весу. Принимая, согласно последним данным биогеографии, общую массу живого вещества биосферы равной 1400 млрд. т, получим массу биологической воды 1120 млрд. т, или 1120 км3.

К счастью, человечество располагает в реках, озерах, подземных водоносных слоях несравненно большим количеством пресных вод, чем было указано в этом разделе. Этим счастливым обстоятельством мы обязаны Солнцу - главной движущей силе в грандиозном процессе круговорота воды на Земле.

предыдущая главасодержаниеследующая глава







© GEOMAN.RU, 2001-2021
При использовании материалов проекта обязательна установка активной ссылки:
http://geoman.ru/ 'Физическая география'

Рейтинг@Mail.ru

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь