Геоэкологическое обоснование совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова

Аль Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологическое обоснование совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологическое обоснование совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова"

На прщ х рукописи Аль_Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРЩЕНСТВОВАНИЯ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ В СТРАНАХ АРАВИЙСКОГО ПОЛУОСТРОВА

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт- Петербург 2009

зойнэезэ

003460386

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии Российского государственного гидрометеорологического университета

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Фрумин Григорий Тевелевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Арсеньев Герман Семенович

доктор географических наук, профессор Рянжин Сергей Валентинович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Защита состоится « ОЛ » 03\ 09 т. в часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д212.197.03 в Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу: 195196, Санкт-Петербург, пр. Металлистов, д.З, аудитория 406б

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического университета.

Автореферат разослан « 49 » января 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Бескид П.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблемы, связанные с потреблением воды и ее дефицитом, настолько обострились в последние десятилетня, что стали рассматриваться как одно из самых значимых свидетельств общего кризиса цивилизации. Они являются фактором, сдерживающим развитие многих стран, источником межгосударственных конфликтов и нестабильности. Дефицит воды снижает качество жизни, наряду с бедностью, становится причиной антисанитарии и роста заболеваемости населения. Пресная вода стремительно превращается в дефицитный природный ресурс. За XX столетие ее потребление увеличилось в 7 раз, тогда как население планеты выросло втрое. Согласно данным ЮНЕСКО к 2050 году 7 миллиардов человек в 60 странах (по пессимистическим прогнозам) или 2 миллиарда человек в 48 странах (по оптимистическим прогнозам) столкнутся с проблемой нехватки воды. Не случайно ООН объявляла 2003 год Международным годом пресной воды.

Изложенное в полной мере относится и к странам Аравийского полуострова (Бахрейн, Йемен, Катар, Кувейт, Оман, Саудовская Аравия, Объединенные Арабские Эмираты), где располагаемые к использованию водные ресурсы неуклонно снижаются.

В настоящее время запасы воды (обновляемый объем на душу населения) составляют 388 м3/год в Омане, 223 м3/год - в Йемене, 181 м3/год - в Бахрейне, 118 м3/год - в Саудовской Аравии, 94 м3/год - в Катаре, 58 м3/год - в Объединенных Арабских Эмиратах и всего 10 м3/год - в Кувейте. Это создает серьезную угрозу водоснабжению во многих регионах, прежде всего в наиболее крупных городах. Возобновляемые водные ресурсы на Аравийском полуострове намного ниже критической величины в 103 м3/год-чел., которая используется как индикатор хронического дефицита воды.

Таким образом, обеспечение народного хозяйства и бытовых нужд населения водой является одной из острейших проблем в странах Аравийского полуострова.

Проблемы обеспечения населения стран Аравийского полуострова качественной водой осложняются быстрым и не контролируемым стихийным разрастанием городов, обусловленным интенсивным притоком в них сельского населения. В большом количестве дома строятся на пригородных землях, где отсутствуют водопроводная и канализационная сети. Примерно три четверти неочищенных вод приморских городов сбрасывается непосредственно в море, что губительно действует на ихтиофауну, вызывает заболевание кожи и обусловливает другие болезни у населения. Это весьма серьезная геоэкологическая проблема.

Основными причинами водного кризиса в странах Аравийского полуострова является постоянно возрастающий спрос на воду в результате роста населения, расширения площадей сельскохозяйственных угодий, требующих искусственного орошения, отсутствие со стороны государственных служб контроля за процессами извлечения и потребления подземных вод.

Сложность решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова обусловлена следующими причинами:

1. Практическим отсутствием поверхностных вод суши (озер, рек). 2. Крайне неравномерным распределением осадков по территории Аравийского полуострова и не увязкой их с районами максимального водопотребления. 3. Большой численностью населения (49098000 человек в 2000 г.). 4. Высоким показателем среднегодового прироста населения (от 4,1% в Республике Йемен до 1,5% в Катаре за период 2000-2005 гг.). 5. Невысоким процентом городского населения в Республике Йемен (25,3% в 2000 г.) и значительной долей «рассеянного населения». В других странах процент городского населения варьирует от 76,6% в Омане до 96,3% в Кувейте. 6. Невысоким уровнем экономического развития (валовой национальный продукт в 2000г. составлял 10100 млн. 118 8 в Бахрейне и 54000 млн. $ в Объединенных Арабских Эмиратах). Для сравнения - в США 9963000 млн. Ш $, в Китае -4500000 млн. И8 8, в Швеции - 197000 млн. Ш $). 7, Невысоким производством электроэнергии (от минимального количества в Республике Йемен - ЗОЮ млн. кВт-ч до максимального количества в Саудовской Аравии

- 122400 млн. кВт-ч). Для сравнения - в США - 3719000 млн. кВт-ч, в Китае

- 1420000 млн. кВт-ч, в России - 915000 млн. кВт-ч,).

В связи с изложенным всесторонний анализ проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова представляет собой актуальную задачу, так как при успешном ее решении оказывается возможным выявить основные причины дефицита пресной воды, провести необходимые природоохранные мероприятия и разработать систему рационального управления водными ресурсами.

Цель работы. Цель диссертационного исследования состояла в обосновании основных принципов рациональной (устойчивой) водной политики в странах Аравийского полуострова.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- собрать, обобщить и проанализировать данные литературы о современном состоянии водообеспечения в странах Аравийского полуострова;

- оценить динамику антропогенного воздействия на территории стран Аравийского полуострова;

- проанализировать традиционные и нетрадиционные методы опреснения морских вод;

- разработать рекомендации о путях совершенствования водной политики.

В ходе исследования были сформулированы и обоснованы следующие основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты комплексного анализа водообеспечения в странах Аравийского полуострова.

2. Математические зависимости для расчета удельных производительностей гелиоопреснителей, учитывающие интенсивность солнечной радиации, температуру и теплоемкость воды.

Основные принципы рациональной водной политики в странах Аравийского полуострова.

Научная новизна работы.

1.Для оценки дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова предложен индикатор напряженности водных ресурсов (ИНВР), рассчитываемый как отношение объема ежегодно возобновляемых подземных вод к количеству населения. Установлено, что значение индикатора напряженности водных ресурсов во всех странах Аравийского полуострова с 1950г. по 2000г. уменьшаются по экспоненциальному закону, что обусловлено экспоненциальным ростом населения.

2. Впервые проведен комплексный анализ возможных путей решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова. Предложены и обоснованы экологически безопасные технологии водообеспечения, включающие повторное использование воды (очистка промышленных и бытовых сточных вод), переход на современные методы орошения (капельное орошение), экологически безопасное опреснение морских вод методом гелиоопреснения, получение пресной воды из атмосферного воздуха и утилизация дождевых осадков с помощью подземных наливных резервуаров, устанавливаемых вдоль вади (высохших русел рек).

3. Выявлены математические зависимости для расчета удельных производительностей гелиоопреснителей, учитывающие интенсивность солнечной радиации, температуру и теплоемкость морской воды, а также широту местности.

4. Установлено, что для получения максимальной экономической эффективности выбор метода (методов) получения пресной воды следует проводить, исходя из местных условий с учетом свойств исходной воды (морская или атмосферная вода), источников энергии и инфраструктуры. Практическая значимость. Результаты работы позволили выработать рекомендации по рациональному водообеспечению в странах Аравийского полуострова и природоохранным мероприятиям, направленным на управление водными ресурсами.

Достоверность научных положений и выводов обусловлена критическим анализом большого количества литературных источников и применением современных методов математико-статистической обработки данных. Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, методическом обеспечении ее решения и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались н обсуждались: на Международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 25-27 октября 2006г.), на Все российской научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАО A.B. Даринского (Санкт-Петербург, 2007г.), на межвузовской конференции факультета географии РГПУ им. А.И. Герцена (26-27 апреля, 2007г.), на сессии Ученого совета РГГМУ (январь, 2007г.), на юбилейной международной научной конференции, посвященной 210-летию Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена (Санкт-Петербург, 2007г.). Материалы изложены в 9 публикациях, в том числе в двух статьях в журнале «Современные проблемы науки и образования», рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Всего в работе 159 страницы, 60 рисунка и 20 таблиц. Список использованных источников включает 86 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении излагается общая характеристика проблемы обеспечения населения стран Аравийского полуострова пресной водой. Излагается общая характеристика района исследований, обосновывается актуальность и цель работы, формулируются задачи и практическое значение диссертационной работы, и показана научная новизна.

В первой главе «Физико-географические, климатические и социально-экономические характеристики стран Аравийского полуострова» приведен анализ данных о географическом положении Аравийского полуострова (рисунок 1), климатических особенностях, демографических показателях, отраслях экономики, энергетике и водных ресурсах (таблица 1). Установлено, что ресурсы поверхностных вод Аравийского полуострова незначительны и включают лишь неустойчивый сезонный сток по высохшим руслам рек (вади) и малое число источников с водой среднего качества. Ресурсы грунтовых вод включают полунапориые и неглубоко залетающие водоносные пласты, а также глубокие напорные водоносные пласты. Ресурсы грунтовых вод Аравийского полуострова находятся в критическом состоянии, так как объемы забора воды намного превышают темпы естественного пополнения. В результате уровень неглубоко залегающих водоносных горизонтов неуклонно понижается.

Рисунок 1 - Карта-схема Аравийского полуострова

Таблица 1 - Среднегодовое распределение осадков в странах Аравийского

полуострова

Страна Количество осадков, мм Страна Количество осадков, мм

Саудовская Аравия 33-550 ОАЭ 80-160

Кувейт 30-140 Оман 80-400

Бахрейн 30-140 Йемен 10-1000

Катар 20-150 - -

Открытие месторождений нефти в начале 30-х годов ознаменовало новый этап в истории региона в плане как экономического развития, так и состояния окружающей среды. Аравийский полуостров стал одним из основных мировых источников ископаемого топлива (нефти и природного газа). Благодаря этому начался период бурных социально-экономических преобразований, сопровождавшихся невиданной по своим темпам урбанизацией, непродуманной индустриализацией и массовой иммиграцией из соседних стран. В связи с этим, численность населения стала расти быстрыми темпами (рисунок 2).

Кривая динамики численности населения, представленная на рисунке (2), описывается следующим уравнением регрессии:

1п(нзселение) = -57,5383 + 0,037615-год (1)

N = 11 г = 0,993 г2 = о,987 оУ(Х) = 0,076 Бр = 665,76 Рт=4,96 Как следует из приведенных статистических показателей уравнение (1) адекватно (Рр>Рт) и, кроме того, может быть использовано для прогнозирования численности населения, так как РР > 4РТ.

Годы

Рисунок 2 -Динамика численности населения на Аравийском полуострове

Для оценки численности населения для каждого государства Аравийского полуострова по данным с 1950г. по 2000г. СЫ = 11) нами были выявлены соответствующие уравнения регрессии (таблица 2).

Таблица 2 - Уравнения для расчетов численности населения в странах __Аравийского полуострова (1950г. - 2000г.)____

Страна Уравнение г5 №

Бахрейн ¡п(население) = -61,35027 + 0,03740-год 0,994 0.050 312,1

Йемен Ь(население) = -39,20096 + 0,0279-год 0,083 ^62,4

Катар 1п(население) = -97,80715 + 0,05564-год 0,979 0,142 84,5

Кувейт 1п(население) = -93,47134 + 0,05418-год 0,924 0,271 22,1

ОАЭ 1п(населепие) =- -151,22363 + 0,083 2 6-год 0,968 0,264 55,2

Оман 1н(население) = -54,22771 +0,03447тод 0,990 0,060 182,6

СА 1п(население)'= -57,41657 + 0,03715-год 0,978 0,097 81.6

Уравнения, приведенные в таблице 2, свидетельствуют о том, что во всех странах Аравийского полуострова с 1950г. по 2000г. рост народонаселения возрастал но экспоненциальному закону.

Как отмечено во введении, объем воды в 103 м3/год-чел. используется как индикатор хронического дефицита воды. В этой связи нами был предложен индикатор напряженности водных ресурсов (ИНВР), который рассчитывается как отношение обновляемого объема воды к количеству населения (таблица 3). При этом в качестве критического уровня (критического значения) использовали вышеприведенную величину 103 м"7год чел. При расчетах были приняты следующие величины обновляемого объема воды (подземных вод): 2340-Ю6 м'/год - в Саудовской Аравии, 1550-Ю6 м3/год - в Йемене, 955-Ю6 м3/год - в Омане, 125-Ю6 м3/год - в

Объединенных Арабских Эмиратах, 100-106 м3/год - в Бахрейне, 8 8-106 м3/год - в Кувейте и 50-106 м3/год - в Катаре.

Таблица 3 - Динамика индикатора напряженности водных ресурсов в странах Аравийского полуострова, м3/год-чел

Страна 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

Йемен 386 336 292 254 221 192 167 145 127 110 96

Кувейт 528 403 307 235 179 137 104 79 61 46 35

СА 769 639 531 441 366 304 253 210 174 145 120

Бахрейн 935 776 644 534 443 367 305 253 210 174 144

ОАЭ 2054 1355 894 590 389 257 169 112 74 49 32

Катар 1230 931 705 534 404 306 232 176 133 101 76

Оман 2059 1733 1458 1227 1033 869 731 615 518 436 367

Как следует из приведенных данных, критический уровень индикатора водных ресурсов в Йемене, Кувейте, Саудовской Аравии и Бахрейне был превзойден еще до 1950г., в Объединенных Арабских Эмиратах - между 1955г. и 1960г., в Катаре - между 1950г. и 1955г., в Омане между 1970г. и 1975г. Математико-статистический анализ данных, представленных в таблице 3, позволил выявить аналитические зависимости для расчета динамики индикатора напряженности водных ресурсов в разных странах Аравийского полуострова (таблица 4). Приведенные зависимости свидетельствуют о том, что значения индикаторов напряженности водных ресурсов во всех странах Аравийского полуострова с 1950г. по 2000г. уменьшаются по экспоненциальному закону.

Таблица 4 - Уравнения для расчетов индикатора напряженности водных ресурсов в странах Аравийского полуострова (1950г. - 2000г.)

Страна Уравнение г2 СУ(Х) Рр/Р-]-

Бахрейн 1п(ИНВР) = ехр(79,7710 - 0,0374-год) 0,994 0,050 312,2

Йемен 1п(ИНВР) = ехр(60,3616 - 0,0279-год) 0,972 0,083 61,4

Катар 1п(ИНВР) = ехр(115,5346 - 0,0556тод) 0,979 0,142 84,5

Кувейт 1п(ИНВР) = ехр(111,7641 - 0,0541 год) 0,924 0,271 22,1

ОАЭ 1п(ИНВР) = ехр(169,8674 - 0,0832-год) 0,968 0,264 55,2

Оман 1п(ИНВР) = ехр(74,9049 - 0,0345тод) 0,990 0,060 182,6

СА 1п(ИНВР) = ехр(78,9900-0,0371-год) 0,978 0,097 81,6

Во второй главе «Современное состояние водообеспечения в странах Аравийского полуострова» отмечено, что вплоть до середины прошлого столетия считалось, что регион в достаточной мере обеспечен водными ресурсами. С тех пор в результате увеличения численности населения и развития экономики потребности в воде значительно увеличились. К 80-м годам стало очевидно, что водные ресурсы региона испытывают сильные нагрузки с точки зрения, как количества, так и качества. За последнее десятилетие первая и вторая войны в Персидском заливе отрицательно сказались на экономике стран региона, в результате чего многие программы в области водоснабжения были сокращены или отложены. По данным многолетних наблюдений межправительственной группы экспертов по изменению климата (с 1960 по 1999 г.) количество осадков в странах Аравийского полуострова колеблется от 59 мм/год в Саудовской Аравии до 167,2 мм/год в Йемене (рисунок 4).

Бахрейн Йемен Катар Кувейт ОАЭ Оман СЛ

Страны

Рисунок 4 - Среднее за год количество осадков в странах Аравийского

полуострова

Главным потребителем воды на Аравийском полуострове является сельское хозяйство, на его долю приходится 86 % всего водопотребления, тогда как на коммунальные нужды расходуется 11 % воды, а на нужды промышленности - 3 % (рисунок 5).

Основными источниками водообеспечения в странах Аравийскою полуострова являются: подземные воды, опресненные морские водь; и повторное использование сточных вод.

Использование подземных вод. За последние три десятилетия для удовлетворения потребностей в воде, особенно в орошаемом земледелии, резко увеличился забор подземных вод. При этом во всех странах извлечение подземных вод существенно превышает объем их возобновления (рисунок 6).

Ресурсы подземных вод Аравийского полуострова находятся в критическом состоянии, поскольку объемы забора воды намного превышают темпы естественного пополнения. В результате, уровень неглубоко залегающих водоносных горизонтов неуклонно понижается. Это приводит ко

многим негативным последствиям. Например, в результате чрезмерной откачки заметно снизился уровень грунтовых вод в столице Йемена г.Сана. Наиболее интенсивно подземные воды откачиваются в Саудовской Аравии, далее следуют Йемен и Оман.

Промышленость 3%

Коммунальные нужды 11 %

Рисунок 5 - Водопотребление на Аравийском полуострове по секторам, 2002г

Рисунок 6 - Отношение объема используемых подземных вод (ри) к объему возобновляемых (<3В) подземных вод

Опреснение морских вод. Опреснение воды — способ обработки воды с целью снижения концентрации растворенных солей до степени (обычно до 1 г.л"), при которой вода становится пригодной для питьевых и хозяйственных целей. Проблемой опреснения океанских и морских вод занимаются органы ООН, Международное агентство по атомной энергии, национальные организации более чем 15 стран мира. Усилия ученых и инженеров направлены на разработку эффективных мер по комплексному использованию вод Мирового океана, при котором извлечение из них полезных компонентов сочетается с производством чистой воды. Такой путь позволяет наиболее эффективно осваивать водные богатства океана.

Основными методами опреснения морских вод, используемых, в настоящее время в странах Аравийского полуострова, являются: обратный осмос, электродиализ, различные варианты дистилляции (дистилляция с

использованием принципа мгновенного вскипания, многоступенчатая дистилляция).

Страны

Рисунок 9 - Объем опресненных вод в странах Аравийского полуострова,

2.002г

В современных электродиализных установках расход электроэнергии составляет от 7 до 13 квт.ч на 1 т опресняемой воды в зависимости от ее солесодержания и количества удаляемых солей. Несмотря на высокие капитальные и производственные затраты (стоимость опреснения одного кубического метра морской воды составляет от 1,0 до 1,5 долл-США), опреснительные установки будут сооружаться и в дальнейшем для удовлетворения бытовых нужд населения стран региона. Ожидается, что мощность опреснительных установок возрастет с 1,5 млрд.м в 2002г. до 3 млрд.м3 в 2020г.

В странах Аравийского полуострова не используются такие методы опреснения вод как опреснение вымораживанием, опреснение химическим осаждением и ионным обменом. Это связано с рядом факторов, в частности, с высокой соленостью морских вод. Так, например, соленость воды Красного моря достигает в среднем 38-42 грамма солей на литр и колеблется в зависимости от поверхностного испарения и притока пресных вод. Соленость воды Суэцкого залива и залива Акаба составляет более 41,5% (наибольшая из морей Земли), в северной части моря 40,5-41,0%, в южной - 38,0-39,0%.Уровень солености глубинных вод Красного моря достигает 42,3%. Плотность воды в северной части моря около 1028 г/л, в южной - 1024 г/л. Повторное использование сточных вод. В странах Аравийского полуострова повторное использование сточных вод после их доочистки сравнительно невелико и характеризуется величинами, приведенными в (таблице 6).

Таблица 6 - Использование сточных вод в странах Аравийского полуострова (максимальные значения в 1995-1997 гг., п-106 м3/год)

Страна Использование сточных вод, п-106 м3/год Всего п-106 м3/год

сельскохозяйственных коммунальных опреснение

Бахрейн 0 55 56 111

Кувейт 0 103 240 343

Оман 0 26 34 60

Катар 0 103 126 229

СА 30 526 795 1321

ОАЭ 0 102 387 489

Йемен 0 20 9 29

Водохозяйственный баланс. Установлено, что для всех стран Аравийского полуострова характерен отрицательный водохозяйственный баланс, который согласно прогнозу, сделанному в 1997г., сохранится до 2025г. (таблица 7).

Расчет водохозяйственного баланса был проведен на основе следующих соотношений: водохозяйственный баланс =■ общие водные ресурсы (1997г.) - общее водопотребление. Общее зодопотребление в 1997г. =~ поверхностные воды + использованные подземные водь; + опресненные морские воды + повторное использование сточных вод. Общее зодопотребление в 2025г. = коммунально-бытовые воды воды для промышленного использования + воды для орошения. Таблица 7 - Водохозяйственный баланс в странах Аравийского полуострова

Стана Водохозяйственный баланс, Водохозяйственный баланс,

1997г. 2025г.

Общее Баланс, Общее Баланс,

водопотребление, 10бм3 106 м3 водопотребление, ¡0" м3 106 м3

Бахрейн 332 -136 437 -242

Кувейт 673 -168 1160 -655

Оман 2747 -268 3214 -735

Катар 445 -236 601 -392

СА 21136 -14636 41520 -35020

ОАЭ 2328 -1490 2745 -1907 1

Йемен 6491 -1380 9297 -4186

Итого 34152 -18314 58974 -43Т36

В третьей главе. «Направления совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова» рассмотрены различные варианты решения проблемы пресной воды. Теоретически возможные направления решения проблемы дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова: транспортировка айсбергов, покупка воды в других странах,

установка подземных наливных резервуаров, установка конденсоров воды из атмосферного воздуха, рециклинг промышленных и бытовых сточных вод, опреснение морской воды.

По нашему нению, для покрытия дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова целесообразно: * установить опреснители морской воды; * использовать отходящие газы различных заводов для опреснения морской воды методом дистилляции; * установить подземные наливные резервуары вдоль высохших русел рек для сбора дождевых осадков; использовать конденсоры воды из атмосферного воздуха; * перейти на современные методы орошения (капельное орошение); * производить доочистку сточных вод (рециклинг).

Для оценки дополнительно необходимого объема воды в странах Аравийского полуострова в 2025г. нами были проведены соответствующие расчеты, учитывающие требуемый объем воды в 2025г., объем ежегодно восполняемых подземных вод и объемы воды, производимые в настоящее время путем опреснения (таблица 8).

При расчетах был сформулирован принцип, согласно которому ежегодно извлекаемый объем подземных вод не должен превышать их годовое естественное восполнение.

Таблица 3.1 - Дополнительно необходимый объем воды в странах Аравийского полуострова в 2025 году

Страна Требуемый объем воды к 2025г., п-106 м3 *Объем ежегодно восполняемых подземных вод, п-106 м3 *Объем опресняемых вод в настоящее время, п-106 м3 Дополнительно необходимый объем воды в 2025г., п-106 м3

Бахрейн 437 Н 100 75 262 (60,0%)

Кувейт 1160 88 388 684 (59,0%)

Оман 3214 955 51 2208 (68,7%)

Катар 601 50 131 420 (69,9%)

СА 41520 2340 795 38385 (92,4%)

ОАЭ 2745 125 455 2165 (78,9%)

Йемен 9297 1550 9 7738 (83,2%)

Итого 58974 5208 1904 51862 (87,9%)

Примечание. * Прогнозируемые величины Ашег & Al-Zubari, 2006]

Высокие значения инсоляции на территории стран Аравийского полуострова приводят к выводу о целесообразности покрытия дефицита воды с помощью гелиотехнического опреснения морских вод.

Сущность этого метода заключается в том, что под воздействием солнечной радиации в бассейне, заполненном соленой водой, происходит ее испарение, а дистиллят, образующийся при конденсации пара на наклонных, охлаждаемых воздухом поверхностях крыши из стекла или пластмассы, собирается в желобах, расположенных в нижней ее части;

оставшийся рассол удаляется в дренаж. Солнечная дистилляция выгодно отличается от других методов опреснения, так как требует сравнительно меньших эксплуатационных расходов.

В наиболее холодном месяце - декабре приход солнечной радиации варьирует от 3,8 до 6 кВт-ч/м2, а наиболее солнечным месяцем оказывается июнь. В нем приход солнечного излучения составляет от 7,2 до 8,5 кВт-ч/м2.

Как показывает опыт эксплуатации солнечных опреснителей, выработка дистиллята определяется интенсивностью солнечной радиации и связана с ней прямолинейной зависимостью (рисунок 7).

Рисунок 7 - Схема солнечного опреснителя типа «горячий ящик» 1 — сосуд с солёной водой; 2 — паровоздушная смесь; 3 — прозрачная крышка; 4 — конденсат; 5 — теплоизолирующая стенка ящика; стрелками обозначены солнечные лучи.

Для расчетоз удельных производительностей гелиотехнических опреснителей морской воды (цсу, Л7) предложена формула, учитывающая температуру соленой воды (1св), ее теплоемкость (сС11) и широту местности (ф):

0,000466-(2704,8 - 12,1-ср)

1суг /Р —----------------------------------------------------------------------(2)

0,7152 -сс.А.„

В формуле (2) размерности входящих величин следующие: [Чсу-г <Т] - [кг/м2-сутки]; [1] - [кВт-ч/м2]; [сс.в] - [кВт-ч/кг-К]; в,в] - [К]

Угол наклона а поверхности опреснителя выбирается, исходя из следующих соображений. Он должен удовлетворять максимуму вхождения солнечной радиации за весь период работы опреснителя и обеспечивать хорошее стекание пленки конденсата, гак как при малых углах наклона капли конденсируемых паров будут падать обратно в соленую воду.

Покрытие дефицита воды в странах Аравийского полуострова может быть реализовано также на основе прогрессивных способов орошения.

Среди различных способов весьма перспективно капельное орошение. Капельное орошение основано на поступлении воды в прикорневую зону растения. Поэтому при использовании такого метода на поверхности земли не образуется корок, а значит, не возникает препятствий для дыхания корней даже во время полива. Для оценки возможной экономии воды при переходе от традиционных методов орошения к капельному орошению нами были проведены соответствующие расчеты. При расчетах коэффициент полезного использования воды был принят равным 60% (среднее значение между коэффициентами полезного использования воды при поверхностном орошении и орошении дождеванием). Результаты расчетов представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Необходимые объемы воды при традиционных методах

орошения и капельном орошении

Страна Требуемый объем воды в 2025г. при традиционных методах орошения, п-106 м3 Требуемый объем воды в 2025г. при капельном орошения, п-106 м3 Сэкономленный объем воды, п-106 м3

Бахрейн 200 120 80

Кувейт 444 266 178

Оман 2725 1635 1090

Катар 385 231 154

СА 34484 20690 13794

ОАЭ 1837 1102 735

Йемен 6913 4148 2765

Итого 46988 28193 18795

Как следует из данных, при переходе от традиционно используемых в странах Аравийского полуострова методов орошения к капельному орошению объемы сэкономленной воды весьма значительны (от 80-106 м3 в Бахрейне до 13794 -106 м3 в Саудовской Аравии).

Проведенные нами расчеты свидетельствуют о незначительном использовании сточных вод в рассматриваемых странах, кроме Бахрейна (72%). В остальных странах процент использования сточных вод варьирует от минимального величины в 0,9% в Саудовской Аравии и Республике Йемен до максимального значения 10,7% в Катаре. При доочистке промышленных Сточных вод на 75% суммарный сэкономленный объем воды в 2025г. составит примерно 1,5-109 м3.

Согласно нашим оценкам, частичное покрытие дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова может быть достигнуто за счет повторного использования сточных вод после их доочистки.

Нами установлено, что объем коммунально-бытовых сточных вод (<3) связан с количеством городского населения (ГН) следующим соотношением: (3 = 58,9 + 7,67-10'5ТН (3)

N = 6 г = 0,989 г2 = 0,978 0У(Х) = 93)7 БР= 178,2 Рт = 6,61

К сожалению, в настоящее время в странах Аравийского полуострова коммунально-бытовые сточные воды не используются, а сбрасываются в акватории морей (заливов). Вместе с тем, повторное использование коммунально-бытовых сточных вод после их очистки (в основном дезинфекции) позволило бы частично покрыть дефицит воды в рассматриваемых странах. Проведенные расчеты показали, что ультрафиолетовое облучение бытовых стоков с последующим использованием их для орошения позволит сэкономить в 2025г. примерно 8,110 V воды.

Дополнительный анализ показал, что требуемый объем еоды для орошения в 2025г. практически полностью может быть покрыт за счет использования бытовых сточных вод после их дезинфекции в Бахрейне, Кувейте и Объединенных Арабских Эмиратах. В Катаре повторное использование бытовых сточных вод позволяет покрыть дефицит воды для орошения на 68,1%, в Омане - на 14,7%, в Саудозской Аравии - на 10,7% л в Республике Йемен - лишь на 9,9%.

В некоторых странах Аравийского полуострова частичное покрытие дефицита пресной воды может быть реализовано путем установки подземных наливных резервуаров. Для решения вопроса о целесообразности установки подземных нхтивных резервуаров были проведены оценки ежегодного объема осадков в различных странах Аравийского полуострова (таблица 10). Для расчетов были использованы данные литературы о площадях стран и количестве осадков в миллимеграх. Средние осадки определены по данным многолетних наблюдений Межправительственной группы экспертов по изменению климата за период с 1960г. по 1999г.

Таблица 10 - Ежегодный объем осадков в странах Аравийского ___полуострова________

Страна Площадь, км2 Количество осадков, мм Объем осадков, п-109 м3

СА 2250000 59 132,8

Йемен 527970 167,2 88,3

Оман 309500 125,2 38,7

ОАЭ 83600 77.8 6,5

Кувейт 17800 1 121,2 2,2

Катар 11500 73,6 0,85

Бахрейн 711 87,0 | 0,06

Из данных, приведенных в таблице 10, следует, что установка подземных наливных резервуаров может быть целесообразна лишь в Саудовской Аравии, Йемене, Омане и Объединенных Арабских Эмиратах, то есть в тех странах Аравийского полуострова, где ежегодный объем осадков сравнительно высок.

Для оценки объемов воды, которые могут быть собраны подземными наливными резервуарами, был составлен водный баланс для вышеуказанных стран. Водный баланс - это количественное соотношение между

поступлением (приходная часть) и расходованием (расходная часть) за определенный период (декада, месяц, год), рассматриваемое относительно выделенного балансового участка.

В общем виде водный баланс можно представить следующим образом. Приходная часть баланса складывается из объема осадков (Уос.)- Расходная часть баланса складывается из объема инфильтрации дождевых вод в водоносные горизонты (Уццф-)> испарения и транспирации (Уисп.) и климатического стока (Усток)- Балансовое уравнение за время I (один год) имеет вид:

Л\У = Уос. - УИНФ. - Уисп. - Усток , (4) где Л\У - невязка баланса (дисбаланс).

Величина Уинф- рассматривалась как произведение У0с. на некоторый коэффициент к, значение которого рассчитывали по данным о восполняемых объемах подземных вод.

Уинф.=£-УОС (5)

Для Йемена и Саудовской Аравии к - 0,0176, для Омана к = 0,0247, а для ОАЭ/с = 0,0192.

Для оценки величины климатического стока Усток была проведена обработка данных литературы и рассчитаны значения коэффициента стока а (сток/осадки)

Усток = а -Уос. (6)

Для Йемена а ■= 0,040, для Саудовской Аравии а = 0,024, для Омана а = 0,037 и для ОАЭ а = 0,023.

Для оценки величины Уисп. была проведена статистическая обработка данных литературы об испарении и климатическом стоке в Республике Йемен и рассчитаны значения коэффициента испарения «1 (испарение/осадки)

Уисг/. = ах -Уос. (7)

В результате анализа было выявлено следующее соотношение:

Уисп. = 0,9325-Уос. (8)

В приведенном соотношении УцспУУос=0,9325 стандартное отклонение 0,0624, стандартная ошибка 0,0133, количество значений N = 22.

Учитывая, что для других стран Аравийского полуострова величины Уисп. и V ос. в доступной нам литературе отсутствуют, формула (8) в первом приближении была использована нами для оценки Уисп. в Саудовской Аравии, Омане и ОАЭ. По нашему мнению, это вполне допустимо, если учесть, что приводимые выше значения коэффициентов а и а\ достаточно близки для всех четырех рассматриваемых стран. Обобщение проведенных расчетов представлено в (таблице 11).

Таблица 11 - Элементы водного баланса стран Аравийского полуострова,

___м3/год__

Страна Уос. Vиcп. Усток

ОАЭ 6,5-10® 0,1-10® 6,1-Ю9 0,2-109 0,1-10®

Оман 38,7-10® 1,0-10" 38,1-10® 1,4-10® -1,8-10®

Йемен 88,3-10у 1,6-10® 82,3-10® 3,5-10" 0,9-10®

СА 132,8-10" 2,3-10Ч ~ 123,8-10® 3,2-10® 3,5-10®

Сопоставление величин климатических стоков, приведенных в таблице 11, с требуемыми объемами воды в 2025г. показало, что теоретически установка подземных наливных резервуаров позволит покрыть дефицит воды в промышленности в ОАЭ, Омане, Йемене и Саудовской Аравии и, частично, для орошения в Омане, Йемене и Саудовской Аравии. Следует, однако, учесть, что в Саудовской Аравии вади (высохшие русла рек) практически отсутствуют. Поэтому подземные наливные резервуары могут быть установлены вдоль вади лишь в Йемене и Омане (таблица 12).

Таблица 12 - Объем дождевых осадков, который может быть собран

подземными наливными резервуарами

Страна Вади Объем воды, м''

Оман Бани Халид, Шаб 1,10-10®

Оман Дока, Аль-Араби 0,03-10®

Йемен Адхана 0,09-10®

Йемен Забид 0,13-10®

Йемен Мавр 0,16-10®

Йемен Бана 0,17-10®

При установке наливных резервуаров весьма актуальна проблема предотвращения потерь воды за счет испарения. Она имеет важное значение для сельскохозяйственного производства, для водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий. Неслучайно еще в 1957г. Международная комиссия по ирригации и дренажу признала проблему борьбы с испарением воды первоочередной проблемой мирового значения.

К настоящему времени достаточно четко выявилось основное направление в решении рассматриваемой проблемы - защита водной поверхности при помощи химических реагентов: распределяясь по поверхности воды, они образуют пленку, затрудняющую испарение.

Обследование почти 200 различных органических веществ и технических продуктов показало, что лучше всего подходят для этой цели высшие жирные спирты Сю - С;о и их различные смеси. Наиболее эффективными из них оказались гексадециловый (С^НззОН) и октадециловый (С18Н37ОН) спирты и их смеси. Для создания непрерывной пленки цетилового спирта на поверхности в один гектар (100x100м) теоретически требуется всего 11г спирта.

Таким образом, решение проблемы дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова может быть найдено лишь при условии комплексного подхода, предусматривающего, с одной стороны, поиск новых источников водообеспечения и, с другой стороны - меры экономии уже имеющихся водных ресурсов. Среди нетрадиционных источников воды в Йемене и Омане целесообразно «улавливать» дождевые осадки путем установки подземных наливных резервуаров. Частично дефицит воды может быть покрыт при переходе от традиционных методов орошения к капельному орошению. Наиболее перспективным подходом к решению дефицита пресной воды является опреснение морской воды (таблица 12).

Таблица 12 - Предлагаемые мероприятия по совершенствованию водообеспечения к 2025 году в странах Аравийского полуострова,

п-106 м3/год

Йемен Бахрейн Катар Кувейт ОАЭ Оман СА

Необходимый* 9297 437 601 1160 2745 3214 41520

объем воды

Извлечение 1550 100 50 88 125 955 2340

подземных вод

Установка 1000 - - - - 420 -

наливных

резервуаров

Опреснение 6747 337 551 1072 2620 1839 39180

морской воды

Мероприятия по экономии водных ресурсов (сэкономленный объем воды)

Переход на 2765 80 154 178 735 1090 13794

капельное

орошение

Доочистка 488 29 27 36 ИЗ 80 696

промышленных

сточных вод на

75%

Дезинфекция 687 184 262 891 2011 400 3678

бытовых

сточных вод с

последующим

использованием

для орошения

Итого 3940 293 443 1105 2859 1570 18168

Примечание. * [Атег & А1_2иЬап, 2006]

выводы

1. Одна из острейших и актуальных проблем стран Аравийского полуострова (Саудовской Аравии, Кувейта, Бахрейна, Катара, Объединенных Арабских Эмиратов, Омана и Республики Йемен) является проблема пресной воды.

2. Дефицит пресной воды в странах Аравийского полуострова обусловлен отсутствием поверхностных вод суши, аридными климатическими условиями, незначительным количеством осадков (от 10 до 1000 мм в год) и интенсивным ростом народонаселения .

3. Для оценки дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова предложен индикатор напряженности водных ресурсов (ИНВР), рассчитываемый как отношение объема ежегодно возобновляемых подземных вод к количеству населения. Установлено, что значения индикаторов напряженности водных ресурсов во всех странах Аравийского полуострова с 1950г. по 2000г. уменьшаются по экспоненцнальному закону.

4. Главными потребителями воды на Аравийском полуострове являются сельское хозяйство (86% всего недопотребления), коммунальное хозяйство (1 i%) и промышленность (3%).

5. Основными источниками водообеспечения в странах Аравийского полуострова являются: подземные воды, опресненные морские воды и повторное использование сточных вод Метод гелиоопреснения морских вод не используется.

6. Для всех стран Аравийского полуострова характерен отрицательный водохозяйственный баланс, который согласно прогнозу, проведенному в 1997г., сохранится до 2025г.

7. Сформулирован принцип, согласно которому ежегодно извлекаемый объем подземных вод не должен превышать их годовое естественное восполнение.

8. Для расчетов удельных производительностей гелиотехнических опреснителей морской воды предложена формула, учитывающая температуру воды, ее теплоемкость и широту местности. В среднем удельная производительность гелиотехнических опреснителей морской воды составляет 5 кг/м2-сутки.

9. Установка подземных наливных резервуаров целесообразна лишь в Республике Йемен и Омане, что позволит «улавливать» МО9 и 0,4-109 м3 воды в год соответственно.

10. Покрытие дефицита воды в странах Аравийского полуострова может быть реализовано на основе прогрессивных способов орошения (капельное орошение). При переходе на капельное орошение суммарный сэкономленный объем воды в 2025г. составит 18,8-Ю9 м3.

11. При доочистке промышленных сточных вод на 75% суммарный сэкономленный объем воды в 2025г. составит примерно 1,5-109 м'. Ультрафиолетовое облучение бытовых стоков с последующим использованием их для орошения позволит сэкономить в 2025г. примерно 8,1.109 м3 воды.

12. Наиболее перспективное направление совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова - опреснение морской воды.

13. С целью получения максимальной экономической эффективности выбор метода (методов) получения пресной воды следует проводить, исходя из местных условий с учетом свойств исходной воды (морская или атмосферная вода), источников энергии и инфраструктуры.

14. Решение проблемы дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова может быть найдено лишь при условии комплексного подхода, предусматривающего, с одной стороны, поиск новых источников водообеспечения и, с другой стороны - меры экономии уже имеющихся водных ресурсов.

Публикации по теме диссертации

Первые две статей в журнале «Современные проблемы науки и образования», рекомендованном ВАК.

1. АльМайтами Вал ид Абдулвахед Мохаммед, Фрумин Г.Т. Направления совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова // Современные проблемы науки и образования, №6, часть 2,2007. - С.13-18.

2. АльМайтами Валид Абдулвахед Мохаммед, Фрумин Г.Т. Экологически безопасные технологии водообеспечения в странах Аравийского полуострова // Современные проблемы науки и образования, №3,2008. - С.11-15.

3. Фрумин Г.Т., Аль_Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед. Динамика антропогенного воздействия на территории стран Аравийского полуострова // Материалы Международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон». (25-27 октября 2006г.) - СПб.: РГГМУ, 2006, С. 82-83.

4. Аль_Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед, Фрумин Г.Т. Динамика антропогенного воздействия на территории стран Аравийского полуострова // Сборник трудов Международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон». (25-27 октября 2006г.) - СПб.: РГГМУ, 2007, С. 13-19.

5. Аль_Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед, Фрумин Г.Т. Проблема водообеспечения государств Аравийского полуострова // Сборник докладов молодых ученых на сессии Ученого совета РГГМУ. (январь 2007г.) - СПб.: РГГМУ, 2007, С.4-6.

6. Аль_Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед, Фрумин Г.Т. Динамика антропогенного давления на территории стран Аравийского полуострова /У Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАО A.B. Даринского. - СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2007, С. 148-150.

7. Фрумин Г.Т., Аль_Майтами Валвд Абдулвахед Мохаммед. Современное состояние водообеспечения в странах Аравийского полуострова // Материалы юбилейной международной научной конференции, посвященной 210-летию Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена и 75-летию факультета географии. - СПб.: РГПУ им. Герцена, 2007. -С.235-236.

8. Аль_Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед, Фрумин Г. Т. Современное состояние и направления совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова // Материалы межвузовской конференции «География и смежные науки. ЬХ Герценовские чтения». - СПб.: РГПУ им. Герцена, 2007.-С.108-111.

9. Аль Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед, Фрумин Г.Т. Современное состояние и направления совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова // Экологическая химия, том 17, выпуск 1, 2008. -С. 1-11.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Аль Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед

Перечень обозначений и сокращений > »

Введение

Глава 1 .Физико-географические, климатические и социально-экономические характеристики стран Аравийского полуострова

1.1. Физико-географические особенности региона

1.2. Демографический рост в странах региона

1.4. Режим увлажнения Аравийского полуострова и его многолетнее изменение

1.5. Краткие характеристики стран Аравийского полуострова

1.5.1. Саудовская Аравия (СА)

1.5.2. Йемен

1.5.3. Оман

1.5.4. Кувейт

1.5.5. Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ)

1.5.6. Катар

1.5.7. Бахрейн

1.5.8 Динамика антропогенного воздействия на территории стран Аравийского полуострова

1.6. Социально-экономический риск в странах Аравийского полуострова ч

1.7. Выводы по главе

Глава 2.Современное состояние водообеспечения в странах Аравийского полуострова

2.1. Общие сведения

2.2. Использование подземных вод

2.3. Опреснение морских вод

2.4. Повторное использование сточных вод

2.5. Водохозяйственный баланс

2.6. Комплекс проблем водообеспечения в странах Аравийского полуострова > »

2.7. Выводы по главе

Глава 3. Направления совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова

3.1. Возможные пути решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова

3.2. Гелиотехническое опреснение морских вод

3.3. Совершенствование методов орошения

3.4. Повторное использование воды (рециклинг)

3.5. Получение воды из атмосферного воздуха

3.6. Наливные резервуары

3.7. Выводы по главе

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологическое обоснование совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова"

Согласно данным ЮНЕСКО к 2050 году 7 миллиардов человек в 60 странах (по пессимистическим прогнозам) или 2 миллиарда человек в 48 странах (по оптимистическим прогнозам) столкнутся с проблемой нехватки воды.

И ситуация может только усугубляться, поскольку население планеты в настоящее время увеличивается примерно на 80 миллионов человек в год, а расход воды за последние десятилетия возрастал вдвое быстрее, чем рост населения. Дефицит воды обостряется ростом благосостояния, повышением доли мясных продуктов в рационе питания, а также изменением распределения осадков на земной поверхности.

Статистический среднеевропейский уровень потребления воды составляет 200-300 литров пресной воды на человека для бытовых целей в день, что превышает минимальный расход в 10-15 раз.

С каждым годом природные ресурсы нашей планеты все интенсивнее используются для нужд человечества. Особенно это относится к водным ресурсам, так как ни одна отрасль хозяйства не может развиваться без воды, а интенсификация промышленности растет год от года. Водные ресурсы уже не могут в полной мере удовлетворять все возрастающие потребности, что иногда становится сдерживающим фактором в развитии экономики. С каждым годом проблемы водообеспеченности обостряются, под влиянием хозяйственной деятельности изменяется гидрологический режим естественных водных объектов, качественный состав воды в них. Поэтому по мере возрастания воздействия человека на качественные и количественные характеристики речного стока и процесса его формирования, особую остроту приобретают проблемы рационального использования водных ресурсов, охрана от истощения и загрязнения рек, озер, водохранилищ и внутренних морей. И эти проблемы затрагивают все отрасли народного хозяйства и стороны государственного устройства страны [Орлов, 1988].

Пресная вода стремительно превращается в дефицитный природный ресурс. За XX столетие ее потребление увеличилось в 7 раз, тогда как население планеты выросло втрое. Не случайно ООН объявила 2003 год Международным годом пресной воды.

Особым регионом является Ближний Восток, или Западная Азия, где сосредоточены все характерные для континента водные проблемы - в силу природных условий здесь существует водный голод (таблица 1), который усугубляется быстрым ростом населения и ростом экономики. Индекс напряженности водных ресурсов в Западной Азии (выраженное в процентах отношение потребляемой воды к доступным водным ресурсам) составляет более

100 процентов в пяти из семи стран Аравийского полуострова, критический1 уровень отмечается в двух странах. В странах, где возобновляемые водные ресурсы уже истощены, используются невозобновляемые запасы.

Обеспеченность водными ресурсами на душу населения в девяти из 12 стран

Западной Азии ниже 1000 куб. м/год, а в 7 странах - ниже 500 куб. м/год. Общее значение индекса напряженности водных ресурсов в странах Западной Азии более 100 процентов.

Таблица 1 - Индекс напряженности водных ресурсов в Западной Азии [Глобальная экологическая, 2002]

Район Машрик Аравийский полуостров Западная Азия

Население (млн., 2000 г.) 50,7 47,0 97,7

Доступные водные ресурсы (км3 в год) 79,9 15,3 95,2

Водопотребление (км в год) 66,5 ' 29,6 96,1

Индекс напряженности (%) 83,3 >100 >100

Доступные водные ресурсы на <3 душу населения (м в год) 1574 326 974

Примечание. Современный Арабский Восток (Машрик) включает 13 арабских стран.

В настоящее время запасы воды (обновляемый объем на душу населения)

3 3 ~ з составляют 388 м /год в Омане, 223 м /год - в Йемене, 181м /год - в Бахрейне, 118 м3/год - в Саудовской Аравии, 94 м3/год - в Катаре, 58 м3/год - в л

Объединенных Арабских Эмиратах и всего 10 м /год - в Кувейте [AQUASTAT, 2002]. Это создает серьезную угрозу водоснабжению во многих регионах, прежде всего в наиболее крупных городах [Аль Мурейш Х.А.С.А., Фрумин, 2006].

Возобновляемые водные ресурсы на Аравийском полуострове намного

3 3 ниже критической величины в 10 м , которая используется как индикатор хронического дефицита воды [ГЭП-2000 «Глобальная экологическая перспектива»].

Примерно три четверти неочищенных вод приморских городов сбрасывается непосредственно в море, что губительно действует на ихтиофауну, вызывает заболевание кожи и обусловливает другие болезни у населения. Это весьма серьезная экологическая проблема.

1. Практическим отсутствием поверхностных вод суши (озер, рек).

2. Крайне неравномерным распределением осадков по территории Аравийского полуострова и не увязкой их с районами максимального водопотребления.

3. Большой численностью населения (49098000 человек в 2000 г.).

4. Высоким показателем среднегодового прироста населения (от 4,1% в Республике Йемен до 1,5% в Катаре за период 2000-2005 гг.).

5. Невысоким процентом городского населения в Республике Йемен (25,3% в 2000 г.) и значительной долей «рассеянного населения». В других странах процент городского населения варьирует от 76,6% в Омане до 96,3% в Кувейте.

6. Невысоким уровнем экономического развития (валовой национальный продукт в 2000г. составлял 10100 млн. US $ в Бахрейне и 54000 млн. US $ в Объединенных Арабских Эмиратах). Для сравнения - в США 9963000 млн. US $, в Китае - 4500000 млн. US $, в Швеции - 197000 млн. US $).

7. Невысоким производством электроэнергии (от минимального количества в Республике Йемен - ЗОЮ млн. кВт-ч до максимального количества в Саудовской Аравии - 122400 млн. кВт-ч). Для сравнения - в США - 3719000 млн. кВт-ч, в Китае - 1420000 млн. кВт-ч, в России - 915000 млн. кВт-ч,).

Цель диссертационного исследования состояла в обосновании основных принципов рациональной (устойчивой) водной политики в странах Аравийского полуострова.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- оценить динамику антропогенного воздействия на территории стран Аравийского полуострова;

- проанализировать традиционные и нетрадиционные методы опреснения морских вод;

- разработать рекомендации о путях совершенствования водной политики. Научная новизна работы.

1. Для оценки дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова предложен индикатор напряженности водных ресурсов (ИНВР), рассчитываемый как отношение объема ежегодно возобновляемых подземных вод к количеству населения. Установлено, что значения индикаторов напряженности водных ресурсов во всех странах Аравийского полуострова с 1950г. по 2000г. уменьшаются по экспоненциальному закону, что обусловлено экспоненциальным ростом народонаселения.

Практическая значимость. Результаты работы позволили выработать рекомендации по рациональному водообеспечению в странах Аравийского полуострова и природоохранным мероприятиям, направленным на управление водными ресурсами.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Результаты комплексного анализа водообеспечения в странах Аравийского полуострова.

3. Основные принципы рациональной водной политики в странах Аравийского полуострова.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, методическом обеспечении ее решения и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались: на Международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 25-27 октября 2006г.), на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАО А.В. Даринского (Санкт-Петербург, 2007г.), на межвузовской конференции факультета географии РГПУ им. А.И. Герцена (26-27 апреля, 2007г.), на сессии Ученого совета РГГМУ (январь, 2007г.), на юбилейной международной научной конференции, посвященной 210-летию Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена (Санкт-Петербург, 2007г.). Материалы изложены в 9 публикациях, в том числе в двух статьях в журнале «Современные проблемы науки и образования», рекомендованном ВАК.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Аль Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед

ВЫВОДЫ

4. Главными потребителями воды на Аравийском полуострове являются сельское хозяйство (86% всего водопотребления), коммунальное хозяйство (11%) и промышленность (3%).

9. Установка подземных наливных резервуаров целесообразна лишь в Республике Йемен и Омане, что позволит «улавливать» 1-Ю9 и 0,4-109 м3 воды в год соответственно.

11. При доочистке промышленных сточных вод на 75% суммарный сэкономленный объем воды в 2025г. составит примерно 1,5-109 м3. Ультрафиолетовое облучение бытовых стоков с последующим использованием их для орошения позволит сэкономить в 2025г. примерно 8,НО9 м3 воды.

Динамика численности населения в странах Аравийского полуострова

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Аль Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед, Санкт-Петербург

1.Авакян А.Б., Санин М.В., Эльпинер Л.И. (1987) Опреснение воды в природе и народном хозяйстве. М.: Наука.

2. Аль Мурейш Халед Абдо Сайд Али, Фрумин Г.Т. (2006) Проблемыvyводообеспечения в Республике Йемен. Тезисы докладов Итоговой сессии ученого совета РГГМУ (25 26 января 2006 г.). СПб.: РГГМУ, С. 112 - 113.

3. АлъМайтами Валид Абдулвахед Мохаммед, Фрумин Г.Т. (2008) Современное состояние и направления совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова // Экологическая химия, том 17, выпуск1. 2008. С. 1-11.

4. Альтов В.Т., Тарасова Н.П. (2004) Техногенный риск. Анализ и оценка. М.: ИКЦ «Академкнига». 118 с.

5. Андреев В.М. (1996) Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии // Соросовский образовательный журнал. № 7.

6. Апелъцин Н.Э., Клячко В.А. (1968) Опреснение воды. М.: Издательство литературы по строительству.

7. Арсенъев Г.С. (2003) Основы управления водными ресурсами водохранилищ. Учебное пособие. СПб.:РГГМУ. 78с.

8. Павлов Ю. В. (1972) Опреснение воды. М.: Просвещение. 159 с.

9. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия (2003) (Электронная версия).

10. Брдлик П. М. (1957) Испытание и расчет солнечных опреснительных установок. В сборнике: Использование солнечной энергии, сб. 1, М.

11. Большаков A.M., Крутько В.Н., Пуцилло Е. В. (1999) Оценка и управление рисками влияния окружающей среды на здоровье населения. М.: Эдиториал УРСС.-256 с.

12. В.А.АлъМайтами, Фрумин Г.Т ,(2008)Экологически безопасные технологии водообеспечения в странах Аравийского полуострова // Современные проблемы науки и образования, №3, 2008. С. 11-15.

13. Исаев В.А., Озолинг В.В. (1984) «Катар. ОАЭ». Москва «Мысль».

14. Весь мир. Энциклопедический справочник. (1998) Мн: Литература.- 656 с.

15. Викторов М.М. (1977) Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты. Л. Химия. 360с.

16. Винокуров Олег (2004) Наука рациональному природопользованию.

17. Михин B.JI. «Кувейт». Москва «Мысль» 1984г.

18. Гершанович Д.Е., Елизаров А. А., Сапожников В.В. (1990) «Биопродуктивность океана» М.: Агропромиздат. 236с.

19. Гелъперин Н.И. (1947) Дистилляция и ректификация. М.-Л.

20. Главная редакция восточной литературы. 1990 г.

21. Глобальная экологическая сводка (2002)

22. Данные по прямой радиации (1988-2000); Global Data, 1983 1993.

23. Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. (1990) Глубокая очистка веществ. М.: Высшая школа.

24. Догановский A.M./ Малинин В.Н. (2004) Гидросфера Земли. СПб.: Гидрометеоиздат. 631с.

25. Драбкин JT.M. (1999) Солнечные электростанции // Соросовский образовательный журнал. № 4.

26. Дрейпер С.М., Смит Г. (1973) Прикладной регрессионный анализ. -М.: Статистика.

27. Дытнерский Ю.И. (1978) Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия.

28. Духин С.С., Сидорова М.п., Ярощук А.Э. (1991) Электрохимия мембран и обратный осмос. Л.: Химия.

29. Матрозов В.И. (1954) Аппаратура для молекулярной дистилляции. М.

30. Карелин Ф.Н. (1988) Обессоливание воды обратным осмосом. М.: Стройиздат.

31. Котляков В.М., Лосев К.С., Суетова И.А. Вложение энергии в территорию как экологический индикатор. Изв. Академии Наук, сер. геогр., 1995. №3. С.70-75.

32. Киселев А.В., Фридман КБ. (1997) Оценка риска здоровью. СПб.: Международный институт оценки риска здоровью. — 104 с.

33. Маймулов В.Г., Нагорный С.В., Шабров А.В. (2000) Основы системного анализа в эколого-гигиенических исследованиях. СПб.: СПб ГМА им. И.И. Мечникова. — 342 с.

34. Тихомиров Н.П., Потравный И.М., Тихомирова Т.М. (2003) Методы анализа и управления эколого-экономическими рисками. М.: ЮНИТИ. 350 с.

35. Сынзыныс Б.И., Тянтова Е.Н., Мелехова О.П. (2005) Экологический риск. М.: Логос. 168 с.

36. Лыков КН., Шестакова Г.А. (2005) Техногенные системы и экологический риск. М.: Глобус. 262 с.

37. ЯйлиЕ.А, Музалевский А.А. (2005) Риск: анализ, оценка, управление. СПб.: РГТМУ. 234 с.

38. Софер М.Г. (1974) Проблема пресной воды. Л.: Знание.

39. Третьяков В.Ю., Селезнев Д.Е. (2008) Применение геоинформационных систем в геоэкологических исследованиях. Часть 1. Arc View 3.2 СПб.: РГГМУ. 208с.

40. Шапошник В.А. (1989) Кинетика электродиализа. Воронеж: Издательство ВГУ.

41. Шапошник В.А. (1999) Мембранная электрохимия // Соросовский образовательный журнал. № 2, С. 71-77.

42. Карлии JI.H., Абрамов В.М. (2006) Управление энвироментальными и экологическими рисками. СПБ.: РГГМУ. 332 с.

43. Каменев Е.И., Мясников Г.Д., Платонов М.П. (1985) Применение пластических масс: Справочник. Д.: Химия.

44. Краткий справочник по химии (1962) Киев: АН УССР. 660 с.

45. Кулъский Л. А., Даль В. В. (1974) Проблемы чистой воды. Киев : Наукова думка. 232 с.

46. Локтев С.М. (1964) Высшие жирные спирты. М.: Наука. 168с.

47. Лосев КС. (1996) Экодинамика России и ее взаимодействие с сопредельными территориями. В кн.: Экология — экономика политика. СПб.: Научный Центр РАН.

48. Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: Справочник (1990) / Под ред. Б.Б. Шумакова. М.: Агропромиздат.

49. Нуман Салим (1998) Оценка водных ресурсов Западного Йемена. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук. СПб.: РГГМИ. 23 с.

50. Опреснение воды, БСЭ, т. 18.

51. Осмос и обратный осмос, http://www.dogan.ru.

52. Орлов В.Г. (1988) Контроль качества поверхностных вод. Учебное пособие. Д.: ЛПИ. 140 с.

53. Павлов Ю. В. (1972) Опреснение воды. М.: Просвещение. -159 с.

54. Попов Н. И., Федоров КН., Орлов В. М. (1979) Морская вода. Справочное руководство. М.: Наука. 328 с.

55. Пушкарев В.Ф., Левченко Г.П. (1967) Применениее мономолекулярных пленок для уменьшения испарения с поверхности водоемов // Труды ГГИ, вып. 142, С. 84-107.

56. Робин Кларк и др. Обзор глобальной экологической перспективы: Западная Азия. Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде, Найроби, Кения: ГЭП ЮНЕП, 2000.- С. 160 167.

57. Слесаренко В.Н. (1973) Современные методы опреснения морских и соленых вод. М.: Энергия.

58. Слесаренко В. Н. (1991) Опреснение морской воды М.: Энергоатомиздат.

59. Слесаренко В. Н. (1999) Опреснительные установки. Владивосток: ДВГМА. 244 с.

60. Справочник химика. Том I (1963) JIM.: Химическая литература. 1072 с.

61. Хргиан А.Х. (1978) Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат. Т.2, С.14-15.

62. Энциклопедия Кругосвет http://www.krugosvet.ru/.

63. Юдбаровский Д. М. (2004) Технологии: технология дешевого опреснения морской воды, http: // judbarovski.inauka.ru

64. ACSAD, (1997) Water Resources and its Utilization in the World. In: Proceedings of the 2nd Water Resources Seminar, Kuwait, March 8-10.

65. Ali Jabr Alawi, Nickolay V. Mezhelovsky (1995) Ground water resources available for development. Sana'a Moscow.

66. Allam & ElJZawahry, (2006) Factors and Impacts of the Contamination of Hydrological Resources in the Arabian Peninsula. In book: Policy Perspectives for Ecosystem and Water Management in the Arabian Peninsula. United Nations University. P.36-46.

67. MilleroF.G., Leung W.H. (1976) Amer. J. Sci., 376 (9), 1035 1077.

68. AQUASTAT Information System on Water in Agriculture (Data as of January 2001) Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO).

69. Brook et al., (2006) Physical and Environmental Setting of the Arabian Peninsula and Surrounding Seas. In book: Policy Perspectives for Ecosystem and Water Management in the Arabian Peninsula. United Nations University. P. 1-16.

70. Craig P.N. (1972) In: Advances in Chemistry Series. Amer. Chem. Soc., Washington, 114, 115-129.

71. CIA, FAO and the Government of the Netherlands are organising an International Conference on Water for Food and Ecosystems, from January 31,200578. http://posolstvo.narod.ru/lib/water.htm

72. Shtmtnauer R.S., Cereceda P. (1991) Fog-water Collection in Arid Coastal Location // AMBIO v.20, no. 7, 303-308.

73. Saad, K( 1995) Background document: Implications of Agenda 21 for Integrated Water Management in the ESCWA Region. Paper presented at the Expert Group Meeting, Jordan, October 2-5, 1995.

74. Salem M. Bin Gadhi & Mohammed A. Mukbel (1998) A review of renewable energy activities in Yemen // Renewaible Energy, Vol. 14, No. 1-4, pp. 459-465. Status Report (1996).

75. Water Reports: Review of world water resources by country (2003) Rome: By FAO.

76. World Population Prospects. Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat. (2002).

Информация о работе

Аль Майтами Валид Абдулвахед Мохаммед
кандидата географических наук
Санкт-Петербург, 2009
ВАК 25.00.36

Диссертация

Геоэкологическое обоснование совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы