Проблемы прогнозирования потребностей в воде в городе и деревне

Мухаммед Эгдем Кязым Гасан оглы,

аспирант кафедры теории экономики Бакинского государственного университета.

 Известно, что около 70% мирового водопотребления приходится на сельское хозяйство, 13% - на промышленность, 10% - на коммунально-бытовые расходы, 7%- на собственные нужды водного хозяйства (гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство и др.) [1, с.262]. На сегодняшний день проблема обеспечения планеты Земля пресной водой становится все более острой: на биотопливных полях расходуется в сотни и тысячи раз больше воды, чем на обычных полях. К примеру, если на добычу нефти и получение бензина тратится 0,09 – 0,19 л. воды, то на орошение соевых биодизельных полей тратится уже между 13 900-27 900 л. воды [2, с.24]. При расчете потребностей каждого индивида в воде учитывается такой показатель, как общая потребность в воде или потребление городом воды на основе использования воды из естественных источников или же подведенных к городу с помощью технических приспособлений. Расчеты в потреблении воды на одного жителя производятся или посуточно – в литрах, или же по годам; годовая потребность или расходы измеряются, как известно, в кубометрах. Иран также столкнулся с острой нехваткой воды. Под богатыми сельскохозяйственными угодьями Шенаранской равнины на северо-востоке Ирана уровень грунтовых вод в конце 1990-х гг. опускался на 2,8 м в год. Однако в 2001 г. в результате воздействия трехлетней засухи и одновременного выкапывания новых колодцев — как для орошения, так и для снабжения водой близлежащего города Машхад — уровень упал необычайно сильно, сразу на 8 м. Целые деревни на востоке Ирана оказываются заброшенными из-за пересохших колодцев, и поток беженцев в город, вызванный нехваткой воды, все нарастает [3]. За последние пятьдесят лет численность населения ИРИ увеличилась более чем в три с половиной раза: по итогам первой всеобщей переписи 1956 г. - 18,96 млн. человек, по итогам последней переписи 2006 г. - 70,472 млн. человек. В настоящее время население Ирана оценивается в 71,5 млн. человек. Рождаемость составляет 17,8 человек на 1000 населения, а смертность — 5,8 человек на 1000 населения. Средний возраст жителя Ирана равен 70,95 годам. В городах проживают 67,4 % населения, сельское население -32,6 %. В ходе продолжающейся урбанизации отмечается сокращение как оседлого, так кочевого населения в сельской местности. В результате проводимой государством политики «Один ребенок - хорошо, два - достаточно» темпы прироста населения упали с 1,96% в 1996 году до 1,61 % в 2006 году. В 2007 году этот показатель составлял уже 1,3% и продолжает снижаться [4]

Обычно в исследованиях потребности городских кварталов или пригородных поселков в воде прежде всего определяется количество воды, необходимое в среднем на одного человека, что рассчитывается прежними средними показателями изменений в расходе воды на одного жителя города и ее стоимости. Для подобных расчетов в странах Европы уже имеются определенные методики, основанные на имеющейся практике и условиях формирования потребности в воде и ее расходовании. К примеру, широко применяется следующая формула расчета потребности воды:

Q = KP¹²⁵ .

Q – это средний показатель или потребность в воде одного индивида, P – количество населения, проживающего в городе, K – произведение формулы. Средний показатель расходов воды на одного человека можно вычислить на основе среднестатистических показателей движения населения и среднегодового расхода воды в городе в целом. Подобные расчеты могут лечь в основу прогноза потребности воды в городе в будущем, на основе стабильности других, более общих показателей.

Другой способ расчета потребности в воде основан на определении динамики среднестатических показателей расхода воды на одного человека в городе за год. Эта формула определения развития потребностей в воде довольно сложна. Здесь в основу расчетов кладется какой-либо период, вычисляется разница в расходовании воды в предыдущий период, и на основе формулы рассчитываются последующие расходы и потребности в воде, используются среднегодовые показатели указанных расходов. Помимо этого, за последнее время для определения потребности города в воде в разный период, исследователями составлены и апробированы конкретные, разнообразные модели, где используется различный набор показателей:

1.                  Статистика роста населения за длительный период, показатели количества используемой воды, форма расходования воды, количество потерь, стоимость воды и факторы, оказывающие на данные характеристики, как-то уровень доходов жителей города, показатели в изменениях температуры воздуха и т.п. за исследуемый период.

2.                  Здесь должны быть использованы показатели развития городской среды за определенный период, рост здесь народонаселения. Анализ должен проводиться с учетом показателей роста народонаселения, потребности в воде, водоснабжения, программы распределении воды в городском хозяйстве. Необходим учет потерь в статистике расходования воды. Известно, что один из ключей к решению проблемы — быстрая стабилизация населения в странах с дефицитом воды. Большая часть тех из 3 млрд. человек, на которые должно увеличиться мировое население к середине века, будет рождена в странах, уже испытывающих существенную нехватку воды. Если не удастся быстро замедлить рост населения путем значительных инвестиций в повышение женской грамотности и службы планирования семьи, то гуманного разрешения нарастающей проблемы нехватки воды в мировом масштабе может уже не оказаться [3].

3.                  Необходим учет таких проблем в водоснабжении, как недостаточное водоснабжение, недостатки в управлении данным участком городского хозяйства, характеристика водопотерь и преодоление этих недочетов.

 Одним словом, учет и анализ лишь потерь за прошедший год вполне достаточен для прогноза будущих потерь в среднем на одного человека. Итоги проведенных исследований показали, что города в Иранской Исламской Республике не обладают в настоящее время достаточной информацией о прошлом расходовании воды для прогнозирования будущих показателей в данной области, следовательно, нужен подбор методик для определения необходимых потребностей и определения будущих объемов расходования воды.

В данном исследовании мы вначале, с целью дать прогноз в расходовании воды на одного человека и определения потребности в воде вообще, должны будем разработать правила и образцы определения объемов потерь воды в каждом направлении, затем определить количественный показатель воздействия на каждое направление климата, фактора народонаселения, расходов на водоснабжение и проч. показателей. На последнем этапе, после проведения указанных процедур, мы обобщили полученные результаты, и для каждого города страны, на основе учтенных показателей, определили потребности в воде в расчете на одного городского жителя. Нами получены два сценария развития данного процесса:

(A) данный (благоприятный) сценарий рассчитывался исходя из реализации различных аспектов управления в выгодных условиях водопользования, т.е. не учитывались такие факторы, как уменьшение количества поступаемой воды. Предполагалось, что нефизическое уменьшение воды и ее физические потери примерно совпадают, исходя из чего и функционируют некоторые компании водного хозяйства и канализации страны. Здесь рассчитаны доходы и убытки, т.е. уменьшение количества воды. По данному сценарию нами разработан средний показатель потерь воды по каждому городскому водному хозяйству.

(B) в данном, обычном сценарии расчеты расхода воды производились исходя из используемых принципов управления в различных городах страны, наличное положение в расходовании воды, при обычных условиях. В данном сценарии не учтен фактор уменьшения количества воды. Средний уровень потери воды был определен в 25%. В таком случае количество расходуемой воды в среднем на одного человека будет непомерно большим, вместе с тем объем распределенной воды в расчете на одного человека не увеличится по сравнению с предыдущим сценарием.

В Восточном Азербайджане средний объем потребности в воде на человека согласно первому сценарию равен 238 литрам, а по второму сценарию – 256 литров. Во всех городах Восточного Азербайджана потребность в воде в среднем на одного человека была рассчитана по планируемым показателям. По первому сценарию он составит к 2020 году 254, по второму сценарию – 272 литра воды в среднем на человека.

В исследуемых селах и поселках городского типа расчеты в потребности в воде в среднем на человека производились исходя из подобных показателей малых городов и территорий, окружающих их. В этих подсчетах были также использованы расчеты по двум вышеуказанным сценариям. Однако здесь принималось во внимание, что имеются другие технологические условия, структуры управления, возможности прогнозирования в деле обеспечения водой, условия распределения воды в селах и новых городах, где происходит меньше потерь; более совершенным является управление водным хозяйством, и т.д. Здесь более подходящим является обычный сценарий (т.е. второй).

В селах и поселках городского типа потребности в воде в среднем на одного человека составляют по первому сценарию в сутки 126-191 литр, по второму – 135-205 литров.

А теперь обратимся к проблеме потребности в воде в будущем с точки зрения гигиены. Здесь, прежде всего, нужно опираться на расчеты роста народонаселения городов и населенных пунктов на равнине, на результаты подобных исследований, проведенных в связи с вычислением показателей общей потребности населения страны в воде. Эти итоги можно разделить примерно на следующие блоки:

А) Максимально высокий уровень показателя потребности в воде на одного человека в среднем определяется, исходя из обобщенных средних расчетов планирования расходов воды по стране в целом. Здесь жизненные изменения протекают медленнее, чем предполагались по каждому из вышеуказанных сценариев. Здесь число рожденных детей, приходящихся на каждые 10000 женщин фертильного возраста, упадет с 3,5 ребенка до 2,5 ребенка, а среднее число прожитых лет возрастет с 68 лет до 74-х лет. Эти расчеты охватывают 1992-2022 годы. В итоге уровень рождаемости на селе возрастет, и в итоге рост числа жителей в городах, по сравнению с этими двумя пунктами, ускорится.

Б) Средний уровень показателя потребности в воде на одного человека в среднем: согласно этим исследованиям, внутренние изменения населения в направлении усовершенствования завершаются продуктивным и благоприятным развитием, предусмотренным нормативным прогнозом. Здесь , в 1992-2022 годах число рожденных детей, приходящихся на каждые 10000 женщин фертильного возраста, упадет с 3,5 ребенка до 2,3 ребенка, а среднее число прожитых лет возрастет с 68 лет до 75-х лет.

В) Минимальный уровень - согласно показателям 1989-1997-х годов, показатели рождаемости и смертности населения повлияют на другие демографические процессы в обществе. Уровень рождаемости среди женщин здесь, согласно данному сценарию, в 1997 - 2022 – е годы уменьшится до 2,1 ребенка на 10 000 человек, что приведет, в свою очередь, к социальным проблемам. Согласно этому сценарию, средний возраст увеличится с 68 до 76 лет и в итоге естественный прирост населения на селе уменьшится. Экономическая активность сельского населения увеличится, миграция в город из села уменьшится, что повлияет, в свою очередь, на динамику роста городского населения и регулирование его, в отличие от первых двух сценариев развития.

Уровень потребности в воде в селах и городских поселениях исследуемого региона рассчитывался на основе сценария как «выгодного», так и «обычного», причем это дало возможность рассчитать три варианта прогнозной ситуации роста народонаселения. Теперь рассмотрим проблемы использования очищенных для повторного использования вод, как в городе, так и на селе. Использование подобной воды, как в городе, так и на селе, связано с потерей водных ресурсов, а также с количеством спрогнозированного объема воды. В Иране 45% земельных угодий орошается искусственно [5].

Знание примерного количества повторно используемой воды, спускаемой в колодцы, наземные каналы говорит о том, что рассчитать объем стока указанных объектов и питание подземных источников можно с помощью именно указанного объема рекультивированных вод. Расчеты можно вести на основе методов вычисления наличного объема водных и канализационных систем. В городах Восточного Азербайджана объем так называемых возвратных вод к 2020 году согласно прогнозируемым темпам развития народонаселения и в соответствии с наличными потребностями в воде на душу населения, по «благоприятному» сценарию составит 328,3 млн. m³, а по «обычному» сценарию - 352.6 млн. m³ . К этому времени в селах остаток остаточных вод составит 7,5 млн. кубометров, а в новых городах – 7,2 млн. кубометров.

Рассмотрим проблему повторного использования возвратных вод в городских условиях. Рост потерь воды в городах, увеличение недостатков в очистке канализационных вод, приводит к необходимости в защите экологической среды от загрязнения, а также создания новых систем по очистке канализационных вод и систем водного хозяйства. Помимо этого, нужда в водоснабжении ряда участков производства приводит к необходимости создания новых систем по сбору и переработке канализационных вод.

Для определения возможного количества очистки остаточных вод необходимо знать об объеме стока канализационных вод за предыдущие годы. Здесь необходимо учитывать положение этой системы в целом, ее возможности. Пути преодоления загрязнения окружающей среды, а также изучение возможностей повторного использования водопотерь являются основой для подобной работы. Мы считаем, что для каждого города проблема использования вторичных канализационных вод должна рассматриваться индивидуально. При этом необходимо определить процент остаточных вод и их объем в каждом городе в отдельности, выявить возможные при этом потери, возможности повторного использования этих вод в поливе лесов, зеленых массивов, сельскохозяйственных угодий, подпитки, водохранилищ, стока их в реки, и других возможностей.

Остается еще проблема помесячных изменений в потреблении воды. Здесь мы можем сказать, что в каждом городе и деревне, с целью обеспечения каждого человека водой, в определенной степени необходимо владеть информацией об имеющихся источниках воды, о распределении потребления воды по месяцам в течение года. Для выявления информации и помесячных и сезонных потерях воды, необходимо определить количество потребляемой воды из колодцев, вычислить по кварталам объем добытой воды, кроме того, необходимо вычислить количество воды, потребляемой на бытовые нужды. Затем нужен анализ условий, в которых производилось измерение количества воды, нужна оценка качества этих измерений, необходимо избавиться от недостоверной информации и затем вычислить на основе наличной статистической информации потери воды в различных сферах хозяйствования по месяцам.

Среди факторов, влияющих на месячные данные потери воды в сельской и городской местностях, следует отметить два ведущих – это атмосферные условия и изменения в численности потребляющего воду населения. Климат в каждом городе определяется на основе классификации климатических поясов Домарта, в соответствии с каждым поясом был определен относительный процент водопотерь по месяцам для каждого города в отдельности. Итоги подобных расчетов были соотнесены с исследованиями и расчетами местных специалистов, затем был определен необходимый объем помесячно потребляемой воды в каждом городе в отдельности. Изменения в структуре потребляющего населения (часто это бывает за счет приезжающих туристов и гостей города) также влияют на расчеты суточного потребления воды в городе в расчете на одного человека. Для определения суточных и помесячных потерь воды необходимо знать, помимо помесячных изменений, величину потребляемого объема воды в летнее время, а также минимальный объем запасов воды за последние 10-20 лет. При прогнозировании необходимо учесть, что в условиях засухи уровень воды в водохранилищах и водозаборах падает. Следовательно, необходимо свести к минимуму потери воды в городах и использовать запасы ее лишь для самых необходимых трат. Статистика относительно среднемесячных расходов воды в городе показала, что в некоторых городах водные насосы работают в течение суток круглый год. Понятно, что здесь имеется нехватка воды, которая, тем не менее, должна быть решена указанным способом.

Литература

1.                  Акимова Т.А., Хаскин, В.В. Экология. Учебник. М., 2002.

2.                  Меняем воду на топливо? // «Вокруг света», № 1, 2010, с.24.

3.                  http://www.earth-policy.org/Updates/Update15.htm.

4.                  http://www.iimes.ru/rus/stat/2009/28-11-09a.htm.

5.                  http://www.diclib.com/.../d1.cgi?.

Поступила в редакцию 12.01.2010 г.