Водні ресурси. Класифікація та характеристика.

Водні ресурси - це запаси поверхневих і підземних вод певної території.

Отже, для водного господарства держави практичне значення мають ресурси поверхневих, в основному річкових, і підземних вод.

Поверхневі води. До поверхневих вод належать води каналів, річок, ставів, озер та водосховищ. Оскільки основними ресурсними водами в Україні є води річок, то про них і йтиметься нижче.

Середній річний стік річок України складає 87,1 км³, з них доступними для використання вважаються 83,5 км.

В Україні нараховується більше 71 тис. струмків та річок загальною довжиною біля 248 тис. км. З них біля 63 тис. складають малі річки. Їхня загальна довжина дорівнює 136 тис. км. Більшість річок (95,9%) мають площу водозбору, яка не перевищує 50 км². Басейни річок площею 50 - 500 км² складають 3,5%, з площею більше 500км - тільки 0,6%.

Найбільшою річкою України є Дніпро, що протікає з півночі на південь і ділить територію країни на Правобережну та Лівобережну частини. Його водність складає 1663 м³/с. Потім іде Дністер з водністю 274 м³/с. До великих річок України належать також Сіверський Донець - водність 159 м³/с. Південний Буг - водність 137 м³/с. Річки Західний Буг, Тиса, Прут, Прип'ять, Десна і Псьол належать до середніх річок.

З метою зменшення впливу нерівномірності розподілу річкового стоку в часі і просторі, у водному господарстві широко застосовується його регулювання шляхом створення штучних водосховищ і ставів. В Україні нараховується біля 944 водосховищ із загальним корисним об'ємом 26,3 км³ і біля 26250 ставів з повним об'ємом води біля 3 км³.

Більша частина регульованого стоку припадає на дніпровський каскад у кількості 6 водосховищ із загальним об'ємом 43,8 млрд м і корисним об'ємом 18,5 млрд м³ (рис. 5.1, 5.2). Усі вони мають комплексне призначення. Головними регуляторами стоку є Кременчуцьке і Каховське водосховища, порівняно невелику сезонну ємність має Київське. Решта водосховищ - Канівське, Дніпродзержинське, Дніпровське - мають незначні регулюючі об'єми, які забезпечують добове або тижневе регулювання стоку. У табл. 5.1 наведено основні параметри дніпровських водосховищ.

 

 

Таблиця 5.1. Основні показники дніпровських водосховищ

Водосховище	Відмітки рівня, м			Об’єм, км^3		Рік введення в експлуатацію
	Нормальний підпертий рівень (НПР)	Рівень мертвого об’єму (РМО)	Загальна площа дзеркала, км^2	Повний	Регулюючий
Київське	103,0	101,5	922	3,7	1,2	1965
Канівське	91,5	91,0	675	2,6	0,3	1974
Кременчуцьке	81,0	75,8	2250	13,5	9,0	1961
Дніпродзержинське	64,0	63,0	567	2,5	0,5	1964
Дніпровське	51,4	49,0	410	3,3	0,7	1932
Каховське	16,0	12,7	2150	18,2	6,8	1956
Разом			6974	43,8	18,5

 

В Україні нараховується біля 20 тис. озер. Найглибшим є озеро Світязь глибиною  58,4 м.

Основним джерелом забезпечення поверхневих вод є круговорот води в природі, тобто безперервний обмін вологою між атмосферою й земною поверхнею. Він складається з процесів випаровування, перенесення водяної пари в атмосферу, конденсації її в атмосфері, випадання опадів і стоку води (рис. 5.3).

 

 

 

 

Природні ресурси поверхневих вод вивчаються наукою гідрологією. Основними питаннями, якими займається гідрологія, є: 1. Оцінка водних запасів і водного балансу окремих водних об'єктів або районів чи басейну в цілому. 2. Встановлення розрахункових величин річкового стоку для проектування гідротехнічних споруд. 3. Розрахунки випаровування з водної поверхні водойм та з поверхні річкових басейнів. 4. Оцінка температурного та льодового режимів річок і озер. 5. Вивчення питань формування річкових русел. Розрахунки замулення водосховищ і формування їхніх берегів. 6. Прогнози всіх основних елементів гідрологічного режиму (рівні, витрати, замерзання води, танення кригита ін.). 7. Врахування впливу гідротехнічних споруд на водний потік для визначення ймовірних умов, в яких ці споруди будуть працювати. 8. Вивчення впливу людської діяльності на кількісні та якісні показники річкового стоку (регулювання стоку, меліорація земель, вирубка й насадження лісів та ін.). 9. Вивчення причин та джерел забруднення природних вод і розробка гідрологічних основ прийомів боротьби з цими небажаними впливами на водні ресурси.

Згідно з цим, однією з основних характеристик річок і річкового стоку є площа водозбору, або басейн річки. Лінія, яка відмежовує в плані водозбірну площу однієї річки від іншої, називається лінією водорозділу.

 

 

Вона являє собою перетин схилів суміжних водозборів. До площі водозбору будь-якого створу річки входять також водозбірні площі всіх притоків річки, розташованих вище створу, який розглядається. Основними гідрологічними категоріями (показниками), які описують водний стік, є такі поняття.

Витрата води Q, м ³ / с, - це кількість води, що протікає через поперечний переріз річки за одиницю часу. Витрата води може бути миттєвою, що характеризує водність річки в якийсь момент часу, або середньою за певний період (добу, декаду, місяць, рік).

Об'єм стоку W, м³, - це кількість води, що протікає через поперечний переріз річки за деякий проміжок часу (добу, місяць, рік).

Об'єм стоку визначається за формулою

W = Q · t,                    (5.1)

де Q - середня витрата води за конкретний період; t — час періоду, с.

Модуль стоку М, м³/с · км ², - це кількість води, що стікає з одиниці площі водозбору за одиницю часу.

Модуль стоку визначається за формулою

М = QF,                  (5.2)

де F - площа водозбору, км².

Шар стокуh, мм, - це висота шару води, яку можна отримати, якщо об'єм стоку рівномірно розподілити по всій площі водозбору річки. Шар стоку визначається за формулою

h=W/F.                  (5.3)

Модульний коефіцієнт К - це відношення характеристик стоку за будь-який період до середнього багаторічного значення їх, тобто

K = .                  (5.4)

де Q_i, W_i, M_i, h _i, - показники стоку за прийнятий період; Q ₀, W ₀, M ₀, h ₀, - показники середнього багаторічного значення стоку.

Коефіцієнт стоку α - це відношення шарустоку h за будь-який період до шару опадів Н за цей же період:

α =h/H.                     (5.5)

Очікувані значення величин стоку і його коливань у гідрології визначаються на підставі закономірностей зміни стоку, які спостерігалися раніше. Оскільки зміни стоку мають випадковий характер, то для аналізу цих змін застосовуються методи математичної статистки і теорії ймовірностей.

Припустимо, що маємо N спостережень за річковим стоком.

Приймемо весь період спостережень за 100%, тоді кожен рік по відношенню до всього періоду складе 1 00/N, %, отже, найбільша витрата води в річці за період спостережень має забезпеченість 100 /N, %, наступна за величиною витрата - 2х 100 / N %, а остання - =100% забезпеченості. Таким чином, забезпеченість будь-якого числа ряду можна виразити формулою

.                (5.6)

де т - порядковий номер числа в ряду спостережень, розташованих за зменшенням значень; N - кількість усіх членів ряду.

Графічне зображення залежності витрати стоку від процента його забезпечення дає криву забезпеченості (рис. 5.4).

По кривій забезпеченості визначається розрахункова витрата води заданої забезпеченості. Залежно від характеру водоспоживача приймається різний процент забезпечення: для водопостачання — 70...90%, для зрошення - 75...95%, для цілей енергетики - 75...95%, для водного транспорту-85...95%.

 

Підземні води. Це води, які розташовані нижче поверхні землі й містяться в пустотах гірських порід.

Балансові  прогнозні ресурси підземних вод в Україні становлять 21 км³/рік, або 57,4млн м³/доб. Середня забезпеченість прогнозних ресурсів підземних вод на 1 км² території складає 34,7 тис. м³/рік, або 95 м^3//доб; на одного жителя - 416 м³/рік, або 1,13 м³/доб.

Сумарні експлуатаційні запаси підземних вод становлять 5,6 км³/рік, або 15,3 млн м³/доб, на одного жителя - 110 м³/рік. Підземні води становлять 17% в загальному водоспоживанні країни і 54% - у господарсько-питному водопостачанні.

Для сільського господарства підземні води мають виключно важливе значення, оскільки вони є основним джерелом для водопостачання та частково - для зрошення. Підземні води діляться на грунтові й міжпластові.

Ґрунтові води - це води, які просмоктуються і накопичуються у верхньому водопроникному пласту, не прикритому зверху водонепроникним (водотривним) пластом (рис. 5.5). Грунтові води мають живлення по всій площі їх розповсюдження. Тому режим ґрунтових вод звичайно відрізняється непостійністю й у значній мірі залежить від кількості опадів на поверхні землі. Неглибокі грунтові води можуть легко забруднюватися рідинами, які просмоктуються зверху.

Чим глибше розташовані фунтові води, тим вони менше забруднені і їхній режим менше залежить від атмосферних опадів.

При використанні ґрунтових вод для питного водопостачання необхідно забезпечити відповідний санітарно-технічний нагляд зони водозабору.

Міжпластові води - це води, які залягають у водоносному пласту, який у свою чергу розташований між водотривними пластами.

На протилежність фунтовим, міжпластові води частіше бувають напірними (артезіанськими), а тому вода в колодязях чи свердловинах, які прорізують міжпластовий напірний горизонт, піднімається і встановлюється на деякому рівні вище верхнього водотриву (покрівлі), що перекриває водоносний пласт (рис. 5.5). Іноді п'єзометричний рівень води може бути вище поверхні землі, тоді вода із свердловини буде самовиливатися (фонтанувати).

 

 

Області живлення артезіанських вод часто знаходяться на великих відстанях від місця їх використання, а тому режим міжпластових вод менше пов'язаний з умовами живлення водоносного пласта і більш постійний, ніж режим ґрунтових вод. Якість води і дебіт (витрата) залишаються більш-менш постійними по всій області розповсюдження міжпластового водоносного горизонту.

Процес надходження води в грунти можна розділити на два етапи: усмоктування, яке відбувається внаслідок дії капілярних, сорбційних і, частково, гравітаційних сил; фільтрація - рух води в пористому середовищі під дією гравітаційних сил.

Обидва ці процеси являють собою складні випадки руху води.

Однак другий етап - фільтрація, внаслідок меншої кількості впливаючих факторів, вивчений більш детально, і для нього одержані досить точні розрахункові рекомендації.

За гідрогеологічними умовами залягання підземних вод територія України районується на 12 гідрогеологічних районів (рис. 5.6).

Міжпластові води добре захищені водотривними породами, які їх перекривають, від потрапляння забруднень з поверхні землі й звичайно бувають чистими в бактеріологічному відношенні, відносно прісні, їм властиві високі смакові якості.

У цілому водні ресурси України обмежені й нерівномірно розосереджені по її території.

 

А - Закарпатський артезіанський басейн: Б - Карпатська складчаста зона: В - Передкарпатський артезіанський басейн; Г - Волинсько-подільський артезіанський басейн; Д - Український басейн тріщинних вод; Е - Дніпровський артезіанський басейн: Є - Донецько-донський артезіанський басейн; Ж - Донецька гідрогеологічна складчаста зона; 3 - Причорноморський артезіанський басейн; 1 - Рівминно-Кримський артезіанський басейн; К - Азово-Кубанський артезіанський

басейн: Л - гідрологічна складчаста зона гірського Криму

Водне господарство.